WO2015014661A1

WO2015014661A1 - Sensoreinheit

Info

Publication number: WO2015014661A1
Application number: PCT/EP2014/065685
Authority: WO
Inventors: Gerno Soyck
Original assignee: Ipf Electronic Gmbh
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2015-02-05
Also published as: DE102013108374A1; DE202014010626U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit (1) zum Einsatz in einer automatisierten Elektroschweißkabine, umfassend einen induktiven Näherungssensor (2), mit einem Sensorgehäuse (3) und einer eine aktive Fläche (4) bildenden Frontplatte, der von einem Halterungsblock aufgenommen ist, wobei die die aktive Fläche ausbildende Frontplatte (4) nichtmetallisch ausgebildet ist.

Description

Sensoreinheit

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zum Einsatz in Nahbereichen von Elektro- schweiß- oder Schleifvorgängen, insbesondere zum Einsatz in einer automatisier- ten Elektroschweißkabine, nach dem Patentanspruch 1 .

In automatisierten Elektroschweißkabinen werden häufig induktive Sensoren eingesetzt, um das Vorhandensein von zu verschweißenden Stahlelementen in einer bestimmten Position zu detektieren. Hierzu werden handelsübliche induktive Sensoren in einem Halterungsblock aus gehärtetem Stahl untergebracht, der entsprechend der gewünschten Positionierung an dem Schweißplatz positioniert wird. Besonders bei der Anwendung der induktiven Näherungssensoren in den Nahbereichen von Elektro-Schweißungen kommt es jedoch häufig zu Beschädigungen und Störungen aufgrund zu geringer Schaltabstände der Sensoren, wodurch die Schweißbauteile beim Einlegen an die Näherungssensoren anschlagen. Darüber hinaus kommt es zu Anhaftungen von Schweißschlacke auf dem Halterungsblock wie auch den induktiven aktiven Flächen des Näherungssensors, was Fehlsignale dieses Sensors zur Folge hat. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinheit für den Einsatz in einer automatisierten Elektroschweißkabine zu schaffen, deren Schaltabstand erhöht ist und bei der Ablagerungen von

Schweißschlacke vermieden ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die nichtmetallische Ausbildung der die aktive Fläche ausbildenden Frontplatte sind Einflüsse durch die starken Schweiß-Magnetfelddichten vermieden. Die hierdurch bewirkte Leitung von Eisenteilen und Eisenschlackenteilen auf die aktive Fläche ist so verhindert. In Weiterbildung der Erfindung ist der Halterungsblock aus einem nicht ferromagne- tischen Material ausgebildet. Hierdurch ist eine Leitung von Eisenteilen und Eisenschlackenteilen auf die die aktive Fläche des Näherungssensors umgebende Frontseite des Halterungsblocks verursacht durch die starken Schweiß- und Magnetfelddichten vermieden. Darüber hinaus ist eine Sättigung von ferritischen Teilen der Sensoreinheit durch die starken Schweißmagnetfelddichten wesentlich reduziert, wodurch Fehlsignale minimiert sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorgehäuse durch den Halte- rungsblock gebildet. Hierdurch ist eine integrierte Sensoreinheit gebildet, welche direkt in einer Elektroschweißkabine positioniert werden kann. Eine Einspannung eines Sensors in einen separaten Halterungsblock, wie sie derzeit regelmäßig erfolgt, ist nicht erforderlich. Hierdurch sind Fehlsignale, welche durch den Druck des Halterungsblocks bei der Einspannung auf den Näherungssensor, insbesondere auf den Oszillator-Bereich des Näherungssensors, verhindert, wodurch hierdurch bewirkte Fehlsignale vermieden sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Halterungsblock aus einem Material hergestellt, dass eine Wärmeleitfähigkeit von 150 W/m^*K und eine Wärmekapazität von C > 0,3 kJ/kg^*K, bevorzugt C > 0,7 kJ/kg^*K aufweist. Hierdurch ist eine Verringerung der Einwirkung von Schweißperlen und -partikeln auf den Näherungssensor bewirkt. Bevorzugt ist der Halterungsblock aus Aluminium hergestellt. Besonders bevorzugt ist die Oberfläche des Halterungsblocks gestrahlt, insbesondere mit Glasperlen oder Korund gestrahlt ausgeführt. Dabei sind unter dem Begriff „Korund" ins- besondere Korundverbindungen zu verstehen, da Korund beispielsweise mit Bindemitteln zu flächigen Körpern ausgebildet sein kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche des Halterungsblocks zumindest bereichsweise mit einer harten Schicht, bevorzugt einer hartcoatierten Schicht ausgebildet. Hierdurch sind Beschädigungen des Halterungsblocks durch Kollisionen mit Schweißbauteilen verhindert. Solche hartcoatierten Schichten werden durch anodisches Oxidieren in einem kalten Säureelektrolyten erzeugt. Mit Hilfe von elektrischem Strom wird auf der Werkstückoberfläche eine harte, keramikähnliche Aluminiumoxidschicht gebildet. Diese Aluminiumoxidschicht besteht überwie- gend aus amorphem γ-Aluminiumoxid und bildet sich in Form regelmäßiger hexa- gonaler Zellen senkrecht zur Werkstückoberfläche, umhüllt das Werkstück und schützt es dadurch hervorragend gegen Verschleiß und Korrosion. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Frontplatte auswechselbar an dem Sensorgehäuse angeordnet. Hierdurch ist die Auswechslung einer verschlissenen Frontplatte ermöglicht, ohne dass der Austausch einer vollständigen Sensoreinheit erforderlich ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Frontplatte zumindest an ihrer nach außen gerichteten Fläche aus einem Schwei ßpartikelabweisenden Material, insbesondere Perlmutt ausgebildet. Überraschend hat sich gezeigt, dass Perlmutt eine hohe Widerstandskraft sowie abweisende Eigenschaften gegenüber Schweißpartikeln auf- weist und gleichzeitig hohe Schaltabstände ermöglicht. Diese Widerstandskraft ist auf die besondere Struktur von Perlmutt zurückzuführen, die das Material bei gleichzeitiger Elastizität wesentlich härter macht. Als schweißabweisendes Material hat sich weiterhin Glimmer, Quarz, Topas, Schiefer, Wolframcarbid sowie Hartsilber erwiesen. Auch Industriediamant-Beschichtungen und Hartmetallfolien sind hier geeignet.

In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist die Frontplatte zumindest an ihrer nach außen gerichteten Fläche aus vorzugsweise mit einem Hartlack beschichtetem Polycarbonat oder aus Polyallyldiglycolcarbonat ausgebildet. Polyallyldigly- colcarbonat (PADC) ist ein Polymer, das zur Herstellung von Brillengläsern verwendet wird und auch unter der Bezeichnung CR-39 bekannt ist. Es hat sich überraschen gezeigt, dass dieses Material eine hohe Widerstandskraft gegenüber

Schweißpartikeln aufweist, wodurch gleichsam Anhaftungen an der Frontplatte vermieden sind. Auch eine solche Frontplatte ermöglicht gleichzeitig hohe Schalt- abstände.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist die Frontplatte zumindest bereichsweise aus Korund ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass dieses Material, das unter anderem für die Herstellung von Schleif- und Trennscheiben verwendet wird, Schwei ßpartikelabweisend wirkt und gleichzeitig hohe Schaltabstände ermöglicht. Anhaftungen von Schweißpartikeln an der Frontplatte sind bei einer solchen Frontplatte minimiert. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auch die Oberfläche des Halterungsblocks zumindest bereichsweise mit einem Schwei ßpartikelabweisenden Material versehen, wie vorstehend erläutert. Hierdurch ist die Standzeit des Halterungsblocks weiter erhöht.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die einzige Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer Sensoreinheit zum Einsatz in einer automatisierten Elektroschweißkabine.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Sensoreinheit 1 ist im Wesentlichen gebildet durch einen Näherungssensor 2, dessen Gehäuse 3 in Form eines Halterungsblocks ausgebildet ist. Der Halterungsblock ist aus Aluminium hergestellt und außen mit einer hartcoatierten Schicht versehen. An zwei gegenüberliegenden Seitenflächen sind in dem Gehäuse 3 außen parallel zueinander zwei Nuten 31 zur Aufnahme von Nutensteinen zur Fixierung der Sensoreinheit 1 vorgesehen. Die - im Einzelnen nicht dargestellte - Schaltung des Näherungssensors 2 ist direkt in das als Halterungsblock ausgebildete Gehäuse 3 eingebracht, wobei die aktive Fläche aus- bildende Frontplatte 4 gegenüber der diese aufnehmenden Frontfläche des Gehäuses 3 geringfügig zurückversetzt angeordnet ist. Die Frontplatte 4 ist im Ausführungsbeispiel aus Perlmutt ausgebildet. Alternativ kann die Frontplatte 4 auch in Form einer Korundscheibe ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 3 an seiner der aktiven Fläche 4 zugewandten Vorderseite mit - nicht dargestellten - Dämpfungsnoppen versehen, wodurch einer Beschädigung durch Kollisionen mit Schweißgut entgegengewirkt wird.

Claims

Patentansprüche

1 . Sensoreinheit (1 ) zum Einsatz in Nahbereichen von Elektroschweiß- oder Schleifvorgängen, umfassend einen induktiven Näherungssensor (2), mit einem Sensorgehäuse (3) und einer eine aktive Fläche (4) bildenden Frontplatte, der von einem Halterungsblock aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die aktive Fläche ausbildende Frontplatte (4) nichtmetallisch ausgebildet ist.

2. Sensoreinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsblock aus einem nicht ferromagnetischen Material ausgebildet ist.

3. Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (3) durch den Halterungsblock gebildet ist.

4. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsblock aus einem Material hergestellt ist, das eine Wärmeleitfähigkeit von λ > 150 W/(m^*K) und eine Wärmekapazität von C > 0,3 kJ/(kg^*K), bevorzugt C > 0,7 kJ/(kg^*K) aufweist.

5. Sensoreinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsblock aus Aluminium hergestellt ist.

6. Sensoreinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halterungsblocks zumindest bereichsweise mit einer harten

Schicht, bevorzugt einer hartcoatierten Schicht ausgebildet ist.

7. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte (4) auswechselbar an dem Sensorgehäuse angeordnet ist.

8. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte zumindest bereichsweise aus einem Schwei ß- partikelabweisenden Material ausgebildet ist.

9. Sensoreinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte (4) zumindest bereichsweise aus Korund ausgebildet ist.

10. Sensoreinheit nach einem der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte (4) zumindest bereichsweise aus Perlmutt ausgebildet ist.

1 1 . Sensoreinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte (4) zumindest bereichsweise aus Polycarbonat oder Polyallyldigly- colcarbonat ausgebildet ist.