Die Auswerteelektronik des MZ2Q sowie das Teachelement zum Einlernen der Schaltpunkte sind in ein abgesetztes Bedienteil im Anschlusskabel (im Vordergrund) integriert. Dadurch können die Schaltpunkte auch im eingebauten Zustand des Zylindersensors noch bedienfreundlich eingestellt und feinjustiert werden.
Die Funktionssicherheit und Präzision pneumatischer Zylinder und Antriebe hängt entscheidend ab von der sicheren Erfassung der Kolbenpositionen. Sowohl für die Detektion einzelner Schaltpunkte als auch die kontinuierliche Wegmessung bietet das Portfolio von Sick präzise Lösungen zur Positionserfassung mit magnetischen Zylindersensoren an.
Präzision, Montagfreundlichkeit und Zuverlässigkeit unter allen Einsatzbedingungen sind Schlüsselanforderungen, die Anwender und Integratoren an magnetische Zylindersensoren zur Positionserfassung stellen – und die das Portfolio von Sick erfüllt.
Mit der Montagehalterung für Zylinder mit Zugstange wird der neue magnetische Positionssensor MPA schnell und sicher fixiert.
Eine vielseitige Lösung für die lineare Wegmessung und Positionserfassung von Kolben in pneumatischen Antrieben ist der neue magnetische Positionssensor MPA. Der analog messende Sensor bietet Blindzonen-minimierte Messbereiche von 107 mm bis 1007 mm, wobei Abstufungen im 36 mm-Raster eine applikationsgerechte Auslegung erlauben. Die hohe Auflösung – sie beträgt 0,03 % vom jeweiligen Messbereich – gewährleistet ein sehr exaktes Positionieren, beispielsweise beim Zuführen, Greifen oder Überwachen von Einpresstiefen. Und dies über die gesamte Lebensdauer des Sensors, denn ein intelligenter Algorithmus sorgt dafür, dass Magnetalterung, aber auch Temperaturschwankungen im laufenden Betrieb, dynamisch korrigiert werden. Der Sensor gibt seine Positionswerte wahlweise als 4-20 mA-Stromsignal, als 0-10 V-Spannungssignal oder über die integrierte IO-Link-Schnittstelle aus.
Der überlegene Positionssensor für die T-Nut
MPS in einer Ultraschall-Schweißanlage zur analogen Schweißtiefenmessung von Sonotroden.
Die Konnektivität des MPA erfüllt damit alle industrieüblichen Standards. Der Messbereich selbst muss sich nicht automatisch über die gesamte Länge der Hallsensoren-Zeile im MPA erstrecken: Der Anfangs- und der Endpunkt eines Messbereiches können über das anwendungsfreundliche, kapazitive Teach-Pad beliebig eingelernt werden. Dieser Vorgang – wie auch etwaige Diagnosefunktionen – wird nutzerfreundlich durch eine vierfarbige LED-Anzeige am Sensor unterstützt. Das Bedienfeld ist ebenso konsequent auf Langlebigkeit ausgelegt wie der restliche Sensor. Das Gehäuse des MPA besteht aus Aluminium und das Anschlusskabel ist mit einem integrierten Knickschutz versehen. Diese Eigenschaften, verbunden mit den vielseitigen Befestigungsadaptern, erlauben die sichere Befestigung unter anderem an Rundzylindern, in passenden T-Nuten oder an Zylindern mit Zug- oder Profilstangen. Aber auch für die lineare Wegmessung mit einem freien Positionsgeber ist er ideal.
Viele Merkmale, die in den MPA eingeflossen sind, gehen zurück auf die umfangreichen Einsatzerfahrungen mit dem magnetischen Positionssensor MPS. Auch er wird zur linearen Wegmessung und Positionserfassung eingesetzt. Die wichtigsten Unterschiede sind das Gehäusekonzept und die Möglichkeit der Direktmontage in die T-Nut. Die Produktfamilie deckt je nach Automatisierungsaufgabe im 32 mm-Raster abgestufte Gehäuselängen von 32 mm bis 256 mm ab. Die Bauform selbst ist so gestaltet, dass sie eine schnelle Drop-in-Montage von oben in die Nut und die Fixierung mit zwei Schrauben in allen gängigen T-Nuten ermöglicht.
Die MPS-Produktfamilie deckt je nach Automatisierungsaufgabe im 32 mm-Raster abgestufte Gehäuselängen von 32 mm bis 256 mm ab. Der eigentliche Messbereich kann jeweils individuell per Teach-in programmiert werden.
Wie der MPA setzt auch der MPS auf Hall-Sensoren zur berührungslosen Positionserfassung. Über den Teachknopf können Null- und Endpunkt, das heißt der tatsächlich gewünschte Messbereich, unabhängig von den Kolbenendpositionen und der Magnetfeldpolung eingelernt werden. Die im Messbereich liegenden Kolbenpositionen werden als Analogsignale ausgegeben, welche als Stromausgang 4-20 mA und als Spannungssignal 0-10 V zur Verfügung stehen.
Wie der MPA bietet auch der MPS höchste Präzision: Die Auflösung beträgt 0,03 % vom Messbereich, der Linearitätsfehler liegt für jeden Messbereich bei nur 0,3 mm und die Wiederholgenauigkeit beträgt 0,1 mm. Die Abtastrate beträgt ebenfalls schnelle 1,15 ms. IO-Link ist in beide Produktfamilien integriert. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Sensoren flexibel über ein Automatisierungssystem einzustellen oder Diagnoseinformationen zu übertragen.
Bestnoten in C-Nuten
Damit macht der MPS Pneumatikzylinder in vielen Applikationen zu Multitalenten. So wird der Sensor in Ultraschall-Schweißanlagen zur analogen Positionserfassung eingesetzt. Er stellt dabei sicher, dass die Sonotroden bis zur prozessoptimalen Schweißtiefe verfahren und so die Qualität der thermischen Kunststoff-Fügeprozesse sichergestellt ist. In Verpackungsanlagen sorgen MPS an Pneumatikzylinder dafür, dass verschiedene Kasten- und Zwischenlagen-Formate fehlerfrei zentriert werden können. In Handlingsystemen ermöglichen die Analogwerte des MPS und der individuell einstellbare Messbereich ein hochpräzises Klemmen, Spannen oder Greifen von Werkstücken. In automatisierten Hochleistungs-Schraubsystemen erfassen MPS mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit Prozess- und Qualitätsparameter wie das Schraubermoment, die Einschraubtiefe, den Vorkopfauflage-Schaltpunkt oder die Positionen von Zustell- und Rückhüben.
Einlegen, fixieren, passt – der magnetische Zylindersensor MZC1 fühlt sich dank seines durchdachten Befestigungskonzepts in jeder gängigen C-Nut wohl.
Die Aufgabenstellungen, in denen der MPA und der MPS eingesetzt werden, sind gekennzeichnet von dem Wunsch der Anwender, innerhalb eines von ihnen definierbaren Messbereiches kontinuierliche Rückmeldung über die exakte Kolbenposition zu bekommen. Überall dort, wo nur ein oder zwei Schaltpunkte abgefragt werden sollen und Schaltpunkte durch Veränderung der Einbaulage angepasst werden können, sind rein schaltende, magnetische Zylindersensoren wie der MZC1, der MZT8 oder der MZ2Q von Sick die richtige Wahl.
Höchste Schaltsicherheit unter rauesten Bedingungen gewährleistet der neue MZC1. Einlegen, fixieren, passt – dieser magnetische Zylindersensor fühlt sich dank seines durchdachten Befestigungskonzepts in jeder gängigen C-Nut wohl. Per Drop-in wird der Sensor in die Nut eingebracht – ohne die oft erforderliche Demontage der Zylinderendkappe. Die sichere Verriegelung des MZC1 ist patentiert: Eine unverlierbare Exzenterschraube wird per Schlitzdreher oder Imbus mit nur einer viertel Umdrehung angezogen und der Sensor so schock- und vibrationsfest in der Nut verriegelt – für perfekten Halt in jeder Situation.
Ob in Zylindern, Linearschlitten oder Greifern – in jeder Anwendung ist höchste Schaltsicherheit garantiert, denn dank der Kombination aus patentierter GMR-Technologie und dem von Sick entwickelten ASIC wird – auch bei Zylindern mit kritischen Magneten – die Kolbenposition eindeutig erkannt. Unerwünschtes Mehrfachschalten wird so sicher vermieden. Um ein Höchstmaß an mechanischer Robustheit und chemischer Beständigkeit zu erreichen, besteht das Gehäuse des MZC1 aus hochfestem Vistal-Spezialkunststoff – nicht umsonst gesprochen „wie Stahl“. Unterschiedliche Anforderungen der Einsatzumgebung deckt der Sensor in Versionen mit Schutzart IP 67, IP 68 und IP 69K ab.
Der Sensorkopf des MZ2Q wird per Drop-in in die Nut eingebracht.
An das Konzept des MZC1 docken zwei weitere magnetische Zylindersensoren an. Der MZT8 ist die Sensorvariante für T-Nuten. Wie der MZC1 ist der gerade einmal 24 mm lange Sensor auch für pneumatische Kurzhubzylinder ideal geeignet. Hier bewährt sich die hohe Ansprechempfindlichkeit beider Sensoren: Der integrierte ASIC von Sick erlaubt eine bis um den Faktor 5 präzisere Einstellung des Schaltpunktes als bei vergleichbaren Sensoren. Dank der entsprechend minimierten Toleranzen bei der Empfindlichkeit ermöglichen der MZC1 und der MZT8 eine hochgenaue magnetische Kolbendetektion – mit dem Ergebnis präziser Schaltpunkte. Wer in der C-Nut-Welt bleibt, aber Reed-Schaltkontakte bevorzugt, liegt mit dem RZC1 richtig. Dieser magnetische Zylindersensor steht als Reed-Version in 2-Leiter-, 3-Leiter-Ausführung mit verschiedenen Versorgungsspannungen zur Verfügung.
Zwei teachbare Schaltpunkte in einem Gerät sowie perfekte Passform für die einfache Montage in T- und C-Nuten von Pneumatikzylindern bis 50 mm Hub machen auch den MZ2Q zum echten Applikationslöser. Er ermöglicht es, mit einem Sensor beide Kolbenendlagen zu erfassen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Vorab-Signal zur Geschwindigkeitsreduzierung der Kolbenbewegung ausgegeben werden. In der Applikation wird so ein deutliches Plus an Funktionssicherheit und Prozessoptimierung erreicht.
Die Multifunktionalität macht den MZ2Q auch zum Kostensparer: Aktuelle Beispielrechnungen, bei denen der Sensor als Alternative zu zwei separaten magnetischen Näherungssensoren mit jeweils nur einem Schaltpunkt antritt, ergeben erhebliche Kosteneinsparungen. Maßgeblich hierfür ist der Wegfall von Montagekomponenten sowie der mehr als halbierte Zeitaufwand für Montage, Verkabelung und Einstellung des MZ2Q. „Zudem sparen zwei Schaltpunkte in einem Sensor Platz in der Nut“, nennt ein Anwender, der die Pneumatikzylinder in einem Textil-Fädelautomaten mit dem MZ2Q ausgerüstet, einen weiteren Vorteil.
Sensor mit zwei einstellbaren Schaltpunkten
Der MZT8 ist – wie auch der MZC1 – gerade einmal 24 mm lang und daher auch für pneumatische Kurzhubzylinder ideal geeignet.
Eine Besonderheit der C-Nut-Version des MZ2Q ist seine platzsparende Größe. Sie wurde durch die Trennung von Sensorik und Elektronik ermöglicht. Die Sensorik, welche das Feld des Ringmagneten am Kolben erkennt, ist in einem kompakten, 19 mm kurzen Kunststoffgehäuse untergebracht. Dies ermöglicht eine komplett versenkte und damit geschützte Montage in der Nut und bedeutet einen erheblichen Vorteil gegenüber einer aufgesetzten Montage mit Befestigung beispielsweise über Nutensteine.
Die Auswerteelektronik des MZ2Q sowie das Teachelement zum Einlernen der Schaltpunkte sind in ein abgesetztes Bedienteil im Anschlusskabel integriert. Dadurch können die Schaltpunkte auch im eingebauten Zustand des Zylindersensors noch bedienfreundlich eingestellt und feinjustiert werden. Alternativ steht hierfür sowohl für die T- als auch die C-Nut-Version die IO-Link-Option zur Verfügung. Über diese Schnittstelle können – aus der Ferne – die Schaltpunkte eingelernt und Diagnosen, beispielsweise Leitungsbruch oder Magnetfeldstärke, automatisch durchgeführt werden.
Resümee: Die magnetischen Zylindersensoren von Sick eröffnen vielfältige Optionen bei der klassischen Endlagenabfrage sowie der kontinuierlichen Positionserfassung und linearen Wegmessung. Ob analog messend oder digital schaltend – das Portfolio hält für jeden Einsatzfall, Automatisierungsgrad und Integrationswunsch eine passende Lösung parat.
Autor: Sebastian Riebauer, Sick, www.sick.de