Induktive Sensoren erfassen sämtliche leitfähigen Metalle unabhängig davon, ob sie sich bewegen oder nicht. Die berührungslos und verschleißfrei arbeitenden Komponenten halten außerdem höheren Temperaturen stand. Alles Eigenschaften, die sie für den Einsatz in der Kunststoffverarbeitung prädestinieren – dies zeigen Entwicklungen von IPF Electronic.
Ohne sichere Prozesse keine qualitativ hochwertigen Kunststoffprodukte: Beim Spritzguss muss das Werkzeug vor dem Einspritzen von Kunststoff vollständig geschlossen sein. Für die Positionsabfrage des Oberwerkzeuges werden in der Regel mechanische Endschalter verwendet, die durch die häufige Betätigung einem gewissen Verschleiß unterliegen. Zusätzlich belasten hohe Temperaturen an der Einbauposition von +100° C und mehr die Mechanik und können die Lebensdauer solcher Endschalter ebenfalls entscheidend verkürzen.
Genau mit solchen Problemen sah sich ein Hersteller von Kunststoffprodukten konfrontiert. Die in den Spritzgießwerkzeugen des Unternehmens verbauten mechanischen Endschalter lieferten nach einer gewissen Einsatzdauer kein eindeutiges Signal mehr. Die Spritzgussanlagen stoppten während der Produktion trotz komplett geschlossener Werkzeuge. Die Endschalter mussten daher wiederholt ausgetauscht werden. Die Folgen: häufigere Produktionsstillstände und wiederkehrende Instandhaltungskosten.
Spritzgießer suchte verschleißfreie Lösung
Das kunststoffverarbeitende Unternehmen beauftragte daher IPF Electronic, eine berührungslose und damit verschleißfreie Sensorlösung für Spritzgießwerkzeuge zu entwickeln. Die Bauform sollte identisch zu den bisherigen Endschaltern sein, um die Werkzeuge nicht aufwendig anpassen zu müssen und die Lösung zudem wie gewohnt handhaben zu können.
IPF Electronic hat im Bereich der induktiven Sensorik vielfältige Erfahrungen und positioniert sich im Markt mit äußerst robusten Lösungen insbesondere für einen erweiterten Einsatztemperaturbereich. Dieses Know-how kam hier zum Tragen. Nachdem die Ingenieure des Sensorspezialisten mit dem Kunststoffverarbeiter die spezifischen Anforderungen der Neuentwicklung abgestimmten hatten, entwickelten sie die induktiven Sensoren IB98A329 und IB98A330 für Umgebungstemperaturen bis +100° C beziehungsweise +140 °C. Die Gehäuse beider Lösungen (Schutzklasse IP65) sind baugleich mit bestehenden mechanischen Endschaltern, damit sich diese problemlos austauschen lassen. Darüber hinaus integrieren die Sensorgehäuse die gesamte Elektronik – zum Schutz vor hohen Temperaturen und Temperaturschwankungen befindet sie sich in einem speziellen Verguss.
Eindeutiges Signal durch Mini-Schaltabstand
Herkömmliche induktive Näherungsschalter erreichen auch größere Schaltabstände bis 8 mm aufgrund der Dimensionen ihrer aktiven Sensorflächen. In diesem konkreten Fall war jedoch ein sehr kleiner Schaltabstand gefordert, um den Schaltpunkt der mechanischen Lösung exakt nachzubilden und nur bei einem geschlossenen Spritzgießwerkzeug ein eindeutiges Schaltsignal zu erhalten. Der IB98A329 und der IB98A330 verfügen daher über einen vergleichsweise geringen Schaltabstand von nur 0,9 mm, trotz der Größe ihrer aktiven Flächen (10 mm).
Im eingebauten Zustand ist die aktive Sensorfläche auf den oberen, beweglichen Teil des Einspritzwerkzeuges ausgerichtet. Erreicht das Oberwerkzeug einen Abstand unter 0,9 mm, schickt der Sensor ein Schaltsignal an die übergeordnete Anlagensteuerung, um den Einspritzprozesses zu initiieren. Für den Anschluss beider Sensoren ist ein Lemosa-Stecker vorgesehen wegen des Temperatur-Einsatzbereiches, und um Komponente und Kabel bedarfsorientiert schnell austauschen zu können.
Induktive Lösung auch bei Kernzügen
Im Zuge der Entwicklungsarbeit erfuhren die Ingenieure von IPF Electronic, dass auch Reihengrenztaster in den Spritzgießwerkzeugen immer wieder Probleme bereiten aufgrund ihres mechanischen Aufbaues. Solche Taster dienen zur Positionsabfrage beispielsweise von Kernzügen, um beim Herstellen von Vertiefungen oder Aussparungen nach dem Einspritzen das Entformen der Spritzgussteile aus dem Werkzeug sicherzustellen. Reihengrenztaster funktionieren ähnlich wie mechanische Endschalter und sind ebenfalls verschleißanfällig: Durch eine Nocke am Kernzug wird ein Stößel am Taster betätigt, der wiederum einen mechanischen Schalter betätigt und so eine Signalübermittlung an die Steuerung auslöst. Auf diese Weise wird bisher unmittelbar vor und nach dem Einspritzen die Position der ein- als auch der ausgefahrenen Kernzüge abgefragt.
Bei den Reihengrenztastern entwickelte IPF Electronic eine ähnliche, berührungslose Lösung wie bei den Endschaltern und orientierte sich zur einfachen Integration ebenfalls an den bisherigen Gehäusekonzepten. Das Ergebnis sind die Alternativen IC2201L0 und IC220120. Für eine zuverlässige, berührungslose Abfrage über die kurze Distanz zwischen Sensor und Nocke stehen den aktiven Flächen der induktiven Sensoren allerdings nur die vergleichsweise kleinen Nockenflächen an den Kernzügen zur Verfügung. Durch die dafür erforderlichen geringen Schaltabstände (bis 2 mm), müssen die Komponenten im Werkzeug sehr nahe an den Nocken positioniert werden. Langlöcher im Sensorgehäuse ermöglichen es, sie während der Montage präzise zu justieren.
Eine Besonderheit ist auch das extrem robuste Vollmetallgehäuse in Edelstahl inklusive der aktiven Sensorfläche, die selbst bei einem unbeabsichtigten Kontakt mit einer Kernzugnocke in der Produktion nicht beschädigt wird. Der Anschluss der für Umgebungstemperaturen bis +100° C ausgelegten induktiven Sensoren erfolgt entweder mit einem Lemosa-Stecker (IC2201L0) oder einem M12-Steckverbinder (IC220120).
Kontakt:
ipf electronic GmbH
Rosmarter Allee 14
58762 Altena
Tel +49 2351 9365-0
www.ipf.de
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