Abbildung 1. Offizielles Produktbild des Lanbao M12 Factor 1. Ordnen Sie den ausgewählten Ausgang und das Anschluss-Suffix der freigegebenen Stückliste zu. Quelle.

Wie Standard-Induktionssensoren auf Metall reagieren

Ein induktiver Sensor erzeugt ein elektromagnetisches Feld in der Nähe seiner Sensorfläche. Ein leitfähiges Objekt verändert das Verhalten dieses Feldes, und die Elektronik erfasst diese Veränderung. Die Reaktion hängt von der Sensorkonstruktion, den elektromagnetischen Eigenschaften und der Geometrie des Objekts ab. Sowohl die Leitfähigkeit als auch die magnetische Permeabilität sind relevant; die bloße Beschreibung eines Objekts als „Metall“ ist für die Auswahl nicht präzise genug.

Die Nennreichweite wird unter definierten Referenzbedingungen ermittelt. Hersteller können Korrektur- oder Reduktionsfaktoren für andere Materialien angeben. Ein Faktor unter eins bedeutet eine geringere Reichweite im Vergleich zur spezifizierten Referenzreichweite. Der Faktor ist keine universelle Eigenschaft von Aluminium, Kupfer oder Edelstahl und ist unabhängig vom Sensor.

Ein Standardmodell von Pepperl+Fuchs für induktive Bauteile gibt beispielsweise Reduktionsfaktoren von 0,4 für Aluminium und 0,25 für Kupfer an. Diese Werte verdeutlichen das mögliche Schwankungsspektrum und dürfen nicht einfach in die Spezifikationen anderer Lieferanten übernommen werden. Entscheidend ist, welche Faktoren für die jeweilige Teilenummer und die tatsächlichen Anforderungen gelten.

Was ändert sich an Faktor 1 und was bleibt unverändert?

Ein Design mit Faktor 1 kompensiert materialabhängiges Verhalten, sodass die aufgeführten Metalle in etwa derselben Entfernung erkannt werden können. Die Umsetzung variiert je nach Hersteller. Ein ifm-Datenblatt mit Faktor 1 gibt beispielsweise einen Korrekturfaktor von eins für Stahl, Edelstahl, Messing, Aluminium und Kupfer an. Andere Produkte können ihre Materialliste und zulässige Abweichungen anders definieren.

Faktor 1 ist daher eher eine Designfähigkeit als ein Versprechen perfekter Gleichheit unter allen Bedingungen. Er impliziert weder unbegrenzte Reichweite noch Driftfreiheit oder identisches Verhalten für beliebig kleine Objekte. Er macht aus einem induktiven Präsenzsensor auch keinen Materialanalysator. Ein einzelner Schaltausgang zeigt im Allgemeinen an, ob das Objekt die Schaltbedingung erfüllt, nicht aber, welche Legierung vorliegt.

Berechnen Sie die verfügbare Preisdifferenz, bevor Sie die Preise vergleichen.

Eine erste Berechnung hilft, Kandidaten mit unzureichender Sicherheitsmarge zu identifizieren. Ein Standardsensor hat beispielsweise einen nominalen Referenzabstand von 8 mm und einen modellspezifischen Aluminiumfaktor von 0,4. Die Multiplikation ergibt unter vergleichbaren Referenzbedingungen etwa 3,2 mm. Dies ist ein erster Schätzwert und keine garantierte Einbaugrenze.

Wenn die Maschine einen Zielspalt von bis zu 4,0 mm zulässt, erscheint dieser Kandidat ohne Konstruktionsänderung bereits ungeeignet. Ein Kandidat mit Faktor 1 und ausreichendem, verifiziertem Messbereich könnte den materialbedingten Mangel beheben. Alternativ ließen sich die Anwendung durch einen größeren Standardsensor, eine engere Halterung oder eine andere Zielmarkierung kostengünstiger lösen.

Als Nächstes wird der mechanische Aufbau erstellt. Angenommen, der Nennspalt beträgt 2,0 mm, die Toleranz der Halterung 0,3 mm, die Abweichung der Sollposition 0,4 mm und der Rundlauf 0,2 mm. Der beispielhafte maximale Spalt beträgt 2,9 mm. Gegenüber einem veröffentlichten garantierten Grenzwert von 3,06 mm beträgt die verbleibende Differenz lediglich 0,16 mm. Dies ist eine geringe Toleranz für nicht modellierte Bewegungen, Verschleiß oder Sollabweichungen und sollte technisch überprüft werden.

Wenden Sie dieselbe Korrektur nicht automatisch zweimal an. Prüfen Sie, ob die Angabe der garantierten Reichweite bereits Materialeinflüsse, Spannung, Temperatur und Fertigungstoleranzen berücksichtigt. Bei unklarer Dokumentation fordern Sie eine schriftliche Erläuterung an und bestätigen Sie die angegebene Reichweite. Überprüfen Sie außerdem den Mindestabstand, damit Vibrationen oder ein Überfahren des Messbereichs nicht zum Kontakt des Messobjekts mit der Sensorfläche führen können.

Zielgröße und Montagebedingungen anpassen

Die angegebenen Erfassungsdistanzen basieren üblicherweise auf einem definierten Zielobjekt. Auf der Seite des Lanbao M12 wird ein Eisenreferenzobjekt mit den Maßen 12 × 12 × 1 mm angegeben. [1] Ein schmaler Schraubenkopf, eine dünne Folie, eine perforierte Lasche oder ein gebogenes Rohr sind nicht mit dieser Referenzplatte vergleichbar. Ein kleines Objekt kann nur einen Teil des Erfassungsbereichs abdecken, wodurch die nutzbare Erfassungsdistanz reduziert wird.

Dokumentieren Sie die tatsächliche Legierungsbezeichnung und die Abmessungen. „Edelstahl“ ist eine Werkstoffgruppe, und Produktionsprozesse können das magnetische Verhalten verändern. Beschichtungen und Oberflächenschichten können ebenfalls die effektive Trennung oder das gewünschte Ansprechverhalten beeinflussen. Die Prüfmuster sollten zulässige Material- und Dickenextreme umfassen und nicht nur den Nennzustand beim Ziehen.

Einbausensoren sind für bestimmte Montagearten mit umgebendem Metall vorgesehen. Nicht bauseitige Sensoren benötigen in der Regel mehr Freiraum um die aktive Fläche. Beachten Sie die Installationszeichnung des gewählten Modells, einschließlich Überstand, Freiraum und Abstand zu benachbarten Sensoren. Die richtige Materialwahl kann eine Installation, die das Erfassungsfeld verzerrt, nicht kompensieren.

Schaltverhalten und Erfassungsdistanz sollten getrennt bleiben.

Die Hysterese ist die Differenz zwischen Ein- und Ausschaltposition. Sie verhindert schnelles Schwanken des Ausgangssignals um einen Schwellenwert, beeinflusst aber auch die Freigabeposition und den minimalen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Zielwerten. Die Wiederholgenauigkeit beschreibt, wie zuverlässig der Schaltpunkt unter definierten Bedingungen zurückkehrt. Beide Spezifikationen ersetzen nicht die Notwendigkeit einer ausreichenden Betriebsmarge.

Bei einem beispielhaften Förderband beträgt der Zielabstand 20 mm und die Geschwindigkeit 1 m/s. Der Sensor erfasst 50 Ziele pro Sekunde. Diese Frequenz stellt lediglich den Beginn einer Zeitmessung dar. Ein 2 mm großes Ziel bietet eine Durchgangszeit von ca. 2 ms, bevor die Feldgeometrie berücksichtigt wird. Das Steuerungssystem kann zudem einen Eingangsfilter anwenden, dessen Dauer länger als der nutzbare Impuls ist.

Messen Sie die tatsächlichen Ausgangsimpulse bei maximaler Geschwindigkeit und prüfen Sie, ob die SPS diese empfängt. Überprüfen Sie sowohl die Aktivierung als auch die Deaktivierung, insbesondere dort, wo eng beieinanderliegende Ziele zu einem kontinuierlichen Signal verschmelzen können. Eine hohe Schaltfrequenz im Katalog beweist nicht, dass ein bestimmtes kurzes Ziel, eine bestimmte Montageanordnung und eine bestimmte Controller-Konfiguration kompatibel sind.

Elektrische und umweltbedingte Kompatibilität prüfen

Wählen Sie NPN oder PNP passend zum SPS-Eingangskreis und prüfen Sie das Verhalten (normalerweise offen oder geschlossen). Überprüfen Sie gegebenenfalls die Pinbelegung, Betriebsspannung, Ausgangsstrom, Restspannung und Leckstromgrenzen des Steckers. Passende Gewindegröße und Steckerform gewährleisten keine elektrische Austauschbarkeit.

Behandeln Sie die Magnetfeldbeständigkeit als separate Leistungsanforderung. Schweißen, Induktionserwärmung und Hochstromleiter können Bedingungen erzeugen, die eine gesonderte Prüfung erfordern. Ebenso beschreibt eine IP-Schutzart den Schutz eines Gehäuses unter festgelegten Bedingungen; sie gibt jedoch keine Beständigkeit gegenüber allen Kühlmitteln, Reinigungsmitteln, heißen Spänen oder Hochdruckreinigungsverfahren an.

Definieren Sie die Betriebsumgebung am Sensorstandort und berücksichtigen Sie nicht nur die Raumtemperatur. Ein Sensor in der Nähe einer beheizten Vorrichtung kann einer anderen Temperatur ausgesetzt sein als der Schaltschrank. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl auch Kabelbiegung, Zugentlastung, Vibrationen und Wartungszugänglichkeit. Selbst bei einwandfreier Sensorelektronik können Kabel oder Steckverbinder zu einem potenziellen Fehlerpunkt werden.

Führe einen Qualifikationsversuch mit gemischten Metallen durch

Erstellen Sie eine Testmatrix, die die freigegebenen Produktvarianten widerspiegelt. Die unten aufgeführten Prüfungen stellen einen Plan zur Anwendungsqualifizierung dar und belegen nicht, dass eine bestimmte Norm diese Stichprobenmengen oder Akzeptanzschwellenwerte vorschreibt.

1. Sensormodell, Zeichnungsrevision, Ausgabe und Montageposition fixieren.

2. Messen Sie die Aktivierungs- und Freigabedistanzen für jedes repräsentative Ziel.

3. Wiederholen Sie die Messungen, um die Variation zu quantifizieren, anstatt nur einen erfolgreichen Auslöser zu erfassen.

4. Führen Sie die Produktionsbewegung aus und erfassen Sie das Signal am Controller.

5. Untersuchen Sie die Ursachen, indem Sie jeweils nur einen Faktor ändern.

6. Das Modell darf erst freigegeben werden, nachdem die vereinbarten Margen und Zeitvorgaben erfüllt sind.

Dokumentieren Sie alle Fehlerbeobachtungen im Bericht. Ein Test, bei dem alle schwierigen Ziele entfernt wurden, bis der Sensor die Prüfung bestanden hat, ist nicht repräsentativ für die Qualifizierung. Falls ein Halterungswechsel das Problem behebt, wiederholen Sie die betroffenen Tests und aktualisieren Sie die Installationszeichnung, damit spätere Maschinen die gleiche Geometrie erhalten.

Entscheidung anhand der Lebenszykluskosten und Standardisierungsanforderungen treffen.

Für ein einzelnes, feststehendes Stahlziel mit ausreichendem Abstand und stabilen Bedingungen kann ein Standard-Induktionssensor völlig ausreichend sein. Bei einer Plattform, die mehrere Metallvarianten bedient, kann Faktor 1 die Anzahl der Einrichtungsänderungen, die Komplexität der Ersatzteile und das Risiko einer falschen Positionierung des Ersatzteils reduzieren. Der wirtschaftliche Nutzen hängt vom jeweiligen Arbeitsablauf ab.

Verwenden Sie ein beispielhaftes Kostenmodell, anstatt anzunehmen, dass sich ein Aufpreis immer auszahlt. Wenn eine Sensoroption an 20 Messpositionen jeweils 20 Währungseinheiten zusätzlich kostet, beträgt der Hardware-Aufpreis 400. Wenn dadurch tatsächlich vier einstündige Umrüstungen vermieden werden, die intern mit 150 pro Stunde bewertet werden, ergibt sich ein modellierter Nutzen von 600 vor Implementierungs- und Validierungskosten. Dies sind hypothetische Werte, keine Lieferantenpreise oder zugesagte Einsparungen.

Für eine Lanbao-Bewertung konsultieren Sie bitte die Seite „M12 Faktor 1“ und fordern Sie die bestätigten Installations- und Anwendungsdaten der ausgewählten Teilenummer an. Eine Angebotsanfrage sollte die Zielmatrix, die Spaltberechnung, die elektrischen Anforderungen, den Zeitplan, die Umgebungsbedingungen und die erforderlichen Testnachweise enthalten. Diese Informationen ermöglichen es dem Lieferanten, eine fundierte Lösung vorzuschlagen, anstatt nur den Durchmesser als Grundlage für sein Angebot zu verwenden.

Häufig gestellte Fragen

Bedeutet Faktor 1, dass der Abstand für jedes Metall exakt gleich ist?

Das bedeutet, dass der Sensor für ein ähnliches Ansprechverhalten bei den spezifizierten Metallen ausgelegt ist. Beachten Sie die zulässige Abweichung, das Referenzziel und die Betriebsbedingungen. Eine identische Erkennung für jede Legierung, Dicke oder Form wird nicht garantiert.

Kann ein herkömmlicher induktiver Sensor Aluminium erkennen?

Viele können das, aber der nutzbare Abstand kann kürzer sein als beim Referenz-Stahlziel. Verwenden Sie die genauen Aluminiumdaten des jeweiligen Modells und überprüfen Sie das Bauteil bei maximalem Einbauspalt.

Ist Faktor 1 immer die bessere Wahl?

Nein. Eine stabile Anwendung, die nur ein Material verwendet, profitiert möglicherweise nur geringfügig von einer Materialkompensation. Vergleichen Sie die Detektionsmarge, Montagebeschränkungen, elektrische Kompatibilität, Zuverlässigkeitsnachweise und Lebenszykluskosten der tatsächlichen Maschine.

Können Factor-1-Sensoren Kupfer von Stahl unterscheiden?

Ein herkömmlicher Faktor-1-Schaltsensor dient der zuverlässigen Erkennung verschiedener Metalle, nicht deren Identifizierung. Für die Metallsortierung ist ein Sensorsystem erforderlich, das speziell für die Materialunterscheidung entwickelt und validiert wurde.

Kann ich einen 4-mm-Sensor in einem 4-mm-Spalt einbauen?

Nicht allein vom Nennwert. Verwenden Sie die angegebene garantierte Betriebsdistanz und berücksichtigen Sie die Geometrie des Ziels sowie mechanische Abweichungen. Eine nominale Installation an der Schießbahngrenze lässt kaum oder gar keinen praktischen Spielraum.

Sind alle Sensoren des Faktors 1 für die Nähe von Schweißgeräten geeignet?

Nein. Prüfen Sie die Unempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern, den Schutz vor Schweißspritzern, die Temperaturgrenzwerte und die Eignung des Kabels. Validieren Sie den Sensor während des laufenden Schweißprozesses, da die Materialkompensation eine separate Funktion ist.

Was sollte eine Angebotsanfrage für die Detektion gemischter Metalle enthalten?

Geben Sie jede Legierung, Zielgröße und -dicke, Spalttoleranzen, Montagezeichnungen, Drehzahl, Zielabstand, SPS-Eingangstyp, Stromversorgung, Stecker und Umgebungsbedingungen an. Bitten Sie den Lieferanten, den ungünstigsten Zielwert zu ermitteln und die vorgeschlagene Betriebsmarge zu begründen.