"Ein Sensor für alle Fälle, jetzt auch für Werkzeugmaschinen, Kran-, Schiff- und Outdoor-Bereiche." Börge Wegner (re.)

„Ein Sensor für alle Fälle, jetzt auch für Werkzeugmaschinen, Kran-, Schiff- und Outdoor-Bereiche.“ Börge Wegner (re.)Redaktion IEE/Renate Schildheuer

Herr Wegner, was ist das besondere an der Sensorbaureihe?

Börge Wegner: Wir reden von insgesamt acht Haupteigenschaften die wir verbessert haben, angefangen bei der hohen Schutzart, dem weiten Temperaturbereich von -40 bis 100 °C und der Schock- und Vibrationsfestigkeit. Wichtig ist mir auch die Bestän­digkeit gegen Kühl- und Schmiermittel, was für den Einsatz in Werkzeugmaschinen unumgänglich ist.
Dr. Walter Greger: All diese Eigenschaften zu kombinieren, ist eigentlich das Kunststück. Hinzu kommen die rundum sichtbare LED als Einstellhilfe und die Kommunikationsfähigkeit über IO-Link, optional wohlgemerkt. Der Kunde muss nicht, er kann mit IO-Link kommunizieren.

Was war denn die Motivation, diesen Anfor­derungskatalog zu definieren?

Börge Wegner: Wir hatten vom Markt immer wieder Anfragen nach robuster, induktiver Sensorik. Bei der Analyse der vielen Kunden-Feedbacks stellten wir fest, dass sich die Anforderungen nach Branchen unterscheiden, aber eben nicht gegenseitig ausschließen. Daraus ist die Idee entstanden, einen Alleskönner zu entwickeln, einen Sensor, der alle Anforderungen hinsichtlich Robustheit erfüllt.

Herr Greger, das Lastenheft das Ihnen das Produktmanagement vorgegeben hat, ist nicht trivial. Was war schwierig zu implementieren?

Dr. Walter Greger: Der Fokus bei der Baureihe lag ganz klar auf Temperaturbeständigkeit, Chemikalienresistenz und Dichtheit. Um diese Vorgaben zu erfüllen, haben wir ein komplett neues Gehäusekonzept generiert und dabei verschiedene Technologien eingesetzt. Als Primärdichtung kommen O-Ringe zum Einsatz, zusätzlich wird der Sensor unter Vakuum vergossen. Ehrlich ­gesagt, eine knifflige Aufgabe. In Summe kommen drei redundante Dichtsysteme zum Einsatz, die zuverlässig und dauerhaft sowohl gegen Kühl- und Schmiermittel als auch gegen aggressive Reinigungsmittel und natürlich gegen Druck- und Spritzwasser schützen.

Welchen Anteil an den Verbesserungen hat der Sick-eigene ASIC?

Dr. Walter Greger: Der ASIC ist das Herzstück unseres Sensors. Bezüglich des Einsatztemperaturbereichs, der Einstellhilfe und der hohen Genauigkeit spielt der ASIC eine zentrale Rolle, weil er unter anderem die Temperaturkompensation übernimmt und somit die Zuverlässigkeit und Präzision im Vergleich zu konventionellen Lösungen steigert. Darüber hinaus ist er für die IO-Link-Kommunikation verantwortlich.

Die neue Baureihe IMB kann jetzt alles besser. Heißt das nicht im Umkehr­schluss, dass die bisherigen Sensortypen nur eingeschränkt einsatzfähig waren?

Börge Wegner: Unsere momentane Standardbaureihe induktiver Sensoren, zum Beispiel die IME-Familie, ist für übliche Bedingungen in der industriellen Automation ausgelegt. Sprich: IP67, keine dauerhafte Beaufschlagung mit Öl und Kühlschmiermitteln. Auch der Temperaturbereich ist moderater. Diese Kenngrößen reichen vollkommen für einen großen Teil der Anwendungen in der Industrie aus. Es ist nur so, dass wir in der Vergangenheit vermehrt mit Anforderungen konfrontiert wurden, die wir mit dieser Gerätereihe nicht mehr ausreichend abdecken konnten. Andererseits sind unsere besonders robusten Baureihen, zum Beispiel die Food-and-Beverage- oder die Inox-Serie, zwar extrem robust, aber dann zum Teil einfach nicht mehr wirtschaftlich für Kunden. Die IMB-Baureihe schließt jetzt die Lücke zwischen der sehr auf Kostenoptimierung getrimmten Standardbaureihe für Standardanwendungen und unseren Spezialsensoren.

Sie betonen immer diese hohe Dichtigkeit, sowohl IP68 als auch IP69K. Welcher konstruktive Aufwand verbirgt sich dahinter?

Dr. Walter Greger: Von der Applikation her betrachtet sind das unter­schiedliche Belastungen. Die Reinigung mit Hochdruckreiniger, also aggressives Spritzwasser mit hohem Druck und hohen Temperaturen, stellt eine eher kurzfristige aber intensive Belastung dar. Bei der Schutzart IP68 geht es um dauerhaftes Ein- und Untertauchen. Hier spielen das Medium und die Kriechbelastung der Dichtsysteme eine Rolle. Um beide Anforderungen zu erfüllen, haben wir darauf geachtet, dass die verwendeten Materialien entsprechend temperaturstabil sind. Zudem wurden die ‚weichen‘ Dichtringe zum Schutz vor zu hohen Druckbelastungen bei einer Reinigung mit Hochdruck­reinigern leicht nach innen versetzt.

"Es rechnet sich, mehrere Spezialsensoren durch unsere Allrounder zu ersetzen." Börge Wegner

„Es rechnet sich, mehrere Spezialsensoren durch unsere Allrounder zu ersetzen.“ Börge WegnerRedaktion IEE/Renate Schildheuer

Wann begannen die Überlegungen und die Entwicklung dieser ­Sensor-Generation?

Börge Wegner: Die ersten Analysen der Kundenanfragen liegen schon einige Jahre zurück. Intensiv mit der Spezifikation und Entwicklung begonnen haben wir vor etwa zweieinhalb Jahren.

Können Sie den höheren Aufwand grob quantifizieren, etwa für die redundanten Dichtsysteme?

Börge Wegner: Klar ist, es gibt Features, die sind nicht zum Nulltarif zu haben. Aber wir haben durch unser Baukastenkonzept einige Kostensteigerungen einfangen können. Auch der Plattform-ASIC hilft, die Varianz zu reduzieren und wichtige Funktionen mit geringem Aufwand zu realisieren. In Summe spart das Geld, das wir an anderen Stellen wieder investieren konnten.

Wie erreichen sie die hohe Stabilität gegen Schocks und Vibrationen?

Börge Wegner: Neben dem besonderen Kernsatzkonzept und dem speziellen Schutzverguss hilft ein kleines Detail; die Sperrverzahnung an unseren Muttern. Deren besonderes Profil sorgt für eine deutlich höhere Vibrationsfestigkeit als bei vergleichbaren Feder­zahnscheiben oder Unterlegscheiben.

Der IMB ist nicht nur eine "Sensorbaureihe, sondern die Plattform für künftige Induk­tivschalter." Dr. Walter Greger

Der IMB ist nicht nur eine „Sensorbaureihe, sondern die Plattform für künftige Induk­tivschalter.“ Dr. Walter GregerRedaktion IEE/Renate Schildheuer

Wird die Performance-Baureihe nicht die Nachfrage bei der Standardlinie verringern?

Börge Wegner: Im Wesentlichen geht es uns darum, dass Kunden die vielen, bislang notwendigen Spezialsensoren durch einen oder wenige Sensortypen ersetzen können; ihre Sensorik so weiter vereinheitlichen können. Kunden brauchen jetzt nicht mehr jeweils einen Spezialsensor für Tieftemperaturen, einen zweiten für Hochtemperaturen und einen weiteren mit hoher Dichtigkeit. Er legt sich praktisch den Alleskönner auf Lager. ­Allein das spart Aufwand im gesamten Beschaffungs-, Engineering- und Service-Prozess der Anwender. Je nachdem, wie hoch sein Bedarf an Standard-Sensorik ist, kann es natürlich auch sein, dass es sich für Kunden rechnet, wirklich nur noch einen einzigen Sensor im Programm zu haben, auch für die Einsatzbereiche mit geringeren Anforderungen.

Und Sie schaffen es, die Alleskönner preislich so zu positionieren, dass sich das für Anwender rechnet?

Börge Wegner: Wir gehen davon aus, dass es Volumeneffekte bei den Spezialsensoren geben wird. Anstatt drei verschiedene Sensor-Exoten mit gerin­gen Stückzahlen und entsprechend hohen Kosten zu ordern und in der internen Logistik und Ersatzteilhaltung vorzuhalten, ist es günstiger, nur einen Sensor für alle Anforderungen zu spezifizieren. Zudem: Unsere Sensorbaureihe übertrifft von der Performance teilweise an sich schon diese Spezial-Sensoren.

Wie sieht die Roadmap der Baureihe aus?

Börge Wegner: Ich sehe vor allem noch Potenzial in Richtung smarter Sensorik. Der IMB unterstützt bereits die Basisfunktionen von IO-Link. Hier gibt es noch Spielraum, wirklich smarte, induktive Sensoren anzubieten, mit einem deutlich erweiterten Funktionsumfang. Ein Beispiel dafür wäre, logische Auswertungen im Sensor vorzunehmen. Die Baureihe SAM, das sind magnetische induktive Sensoren zur Impuls- und Beschleunigungsüberwachung mit interessanten Funktionen wie der Anlaufüberbrückung und der einstellbaren Drehzahlüberwachung. Diese Sensoren berechnen intern Verzögerungs- oder Beschleunigungswerte und geben nur noch ein Schaltsignal aus. Solche Berechnungen werden normalerweise vom Kunden in der SPS realisiert. Bei SAM haben wir die Intelligenz in den Sensor gepackt und reduzieren so den Aufwand. Das zeigt, wohin die Reise geht.

"Alle Umweltbedingungen mit einem induktiven Sensor abzudecken, ist schon eine Kunst für sich." Dr. Walter Greger

„Alle Umweltbedingungen mit einem induktiven Sensor abzudecken, ist schon eine Kunst für sich.“ Dr. Walter GregerRedaktion IEE/Renate Schildheuer

Welche smarte Funktionen unterstützen die IMB-Sensoren aktuell?

Dr. Walter Greger: Über das optionale IO-Link-Interface kann zusätz­lich zum Schaltzustand auch ausgelesen werden, ob der gesicherte Schaltabstand erreicht ist. Hinzu kommt eine gewisse Funktionsdiagnose, Condition Monitoring, ob der Prozess sauber funktioniert. Darüber hinaus lassen sich über IO-Link online wie auch offline Parameter verstellen, etwa die Schaltfunktion Öffner/Schließer oder die Ein- und Ausschaltverzögerungen. Darüber hinaus kann der Sensor auch einfache Zählerfunktionen übernehmen.

Wenn Sie den sicheren Schaltzustand messen und über IO-Link übertragen können, dann ist es technisch kein weiter Weg hin zu analogen, abstandsmessenden IMB-Sensoren.

Börge Wegner: Induktiv messende Abstandssensoren haben wir natürlich schon im Programm. Es ist aber durchaus möglich, die Messwerte auch über IO-Link darzustellen.
Dr. Walter Greger: Schließlich haben wir mit dem IMB eine Plattformentwicklung angestoßen, die prinzipiell auch für künftige Produkte ausgelegt ist.

Wie sehen Sie die Verbreitung von IO-Link im Markt?

Börge Wegner: IO-Link ist immer noch nicht wirklich weit verbreitet. Wir stoßen inzwischen aber auf sehr großes Interesse. Viele Kunden informieren sich ausgiebig, sind an den Möglichkeiten von IO-Link interessiert und sehen dessen Potenzial. Wir gehen davon aus, dass es sich Schritt für Schritt etabliert.
Dr. Walter Greger: Das zeigt auch eine Statistik, wonach sich die Anzahl Knoten in den letzten Jahren verzehnfacht hat, auf über zwei Millionen Knoten. Es ist Dynamik vorhanden.

Mit welchen Varianten geht es jetzt an den Serienstart?

Dr. Walter Greger: In Summe reden wir über 136 Varianten, von M8 über M12 und M18 bis M30. In jeder Baugröße gibt es Sensoren für bündigen und nicht bündigen Einbau sowie also Kurz- und Langbauform. Hinzu kommen die Endstufen PNP/NPN, der Schaltkontakt Öffner/Schließer und die Anschlüsse.

Wie sieht es mit angegossenen Leitungen, Pig Tails, aus?

Börge Wegner: Die haben wir noch nicht im Standardportfolio. Im Rahmen einer Sondergeräte-Anfrage sind die aber jederzeit machbar.
Dr. Walter Greger: Das ist das tolle an der Sensor-Plattform. Wir könnten zum Beispiel die LED-Öffnungen auch weglassen, falls ein Kunde es nicht explizit benötigt und stattdessen ein durchgängiges Gewinde wünscht.

Ab welcher Stückzahl wird so eine kundenspezifische Variante denn interessant. Ist Sick mit ihren rund 1,2 Milliarden Euro Umsatz noch so flexibel?

Dr. Walter Greger: Wir haben extra ein Team, das solche kundenspezifischen Geräte entwickelt. Die Umsetzung hängt dabei ­immer von der Änderung ab. Bei umfangreichen Modifikationen muss natürlich auch eine größere Stückzahl dahinter stehen als bei sehr einfachen Änderungen. Der Verzicht auf die LED-Anzeige und ein durchgängiges Gewinde wäre beispielsweise so eine einfache Änderung.

Welche Zielmärkte nehmen Sie ins Visier?

Börge Wegner: Die Werkzeugmaschinenindustrie im CNC-­Umfeld ist ein Hauptfeld, wo Kühlschmiermittel und Schneidöle zum Einsatz kommen. Dann auch überall dort, wo der Sensor im Außeneinsatz den Elementen und hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist sowie häufigen Reinigungsprozessen. Typische Branchen sind Windkraftanlagen, Hafenkräne ebenso Auto­waschstraßen und andere Outdoor-Anwendungen. Generell: Überall, wo raue und ruppige Einsatzbedingungen herrschen.