Eine Erfindung, die die Automatisierungswelt veränderte

Der Beginn einer Erfolgsgeschichte

Ihre Anfänge nahm die Geschichte von Pepperl+Fuchs allerdings nicht in Mannheim, sondern im bayrischen Freising. Dort lernten sich der damalige Bankkaufmann Ludwig Fuchs und der gelernte Radiotechniker Walter Pepperl durch dessen Frau Anny kennen. Schnell kam die Idee auf, beruflich gemeinsame Wege zu gehen. So entschlossen sich die beiden, im Jahr 1945 nach Mannheim, der Heimatstadt von Ludwig Fuchs‘ Frau Amalie, zu ziehen, wo sie am 15. November eine gemeinsame „Rundfunkinstandsetzungswerkstätte“ im Elternhaus von Amalie Fuchs eröffneten. Da der Betrieb sehr gut anlief, bezogen sie bereits kurze Zeit später ihr eigenes Ladengeschäft in Sandhofen, in dem neben Radios auch Waffeleisen und Glühbirnen verkauft wurden. 

Mut zu Neuem und ein gutes Gespür

Die Radios der Nachkriegszeit teilten jedoch alle dieselbe Schwäche: Der darin verbaute Netz-Transformator enthielt eine Papierzwischenlage, die ihn anfällig für Feuchtigkeit machte. Da neue Transformatoren allerdings nur schwer zu beschaffen waren, kam Walter Pepperl die Idee, diese mithilfe von Kupferdraht selbst zu wickeln. Mit dem Kurbelantrieb eines alten Telefons, dem Windungszähler eines Fahrrad-Tachometers samt Gestänge, Halterung, Drahtführung und Wickeldorn erbaute er die erste Wickelmaschine für Transformatoren, die er fortan verkaufte.

Nach und nach konnten die ersten „richtigen“ Wickelmaschinen bestellt und damit auch die Produktion vergrößert werden. Bereits 1950 baute Pepperl+Fuchs Vorschaltgeräte für die Stromversorgungsnetze im Raum Ludwigshafen, die in der Lage waren, die Spannung von 110 V in 220 V umzuwandeln; nur kurze Zeit später entwickelte das Unternehmen Steuertransformatoren für Industriezwecke. 

Die Entwicklung automatischer Förderbänder zur Mitte des Jahrhunderts sowie der Beginn der industriellen Massenproduktion brachten ein rasantes Wachstum der Automatisierungstechnik mit sich. Zu dieser Zeit baute Ludwig Fuchs eine enge Beziehung zur nahegelegenen BASF auf, die damals Probleme mit dem vielfach eingesetzten mechanischen Kontaktschalter hatten. Auf der Suche nach einer geeigneten Alternative, die idealerweise berührungslos arbeiten und noch dazu abrieb- und korrosionsbeständig sein sollte, wandte sich die BASF an die beiden Firmeninhaber, um an einer solchen Lösung zu tüfteln. So begannen Walter Pepperl und Ludwig Fuchs, einen Magnetverstärker – damals noch Transduktor genannt – zu entwickeln und befassten sich vermehrt mit dem Thema der „eigensicheren Zündschutzarten“.

„Geht nicht, gibt’s nicht“

Mit dem Ziel, ein robustes Bauteil zu entwickeln, das auch nach tausenden Schaltspielen noch zuverlässig funktioniert und einen so geringen Leistungsbedarf aufweist, dass es ohne Probleme in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden kann, entstand nur ein Jahr später, im Jahr 1958, der erste induktive Näherungsschalter der Welt – eine Erfindung, bei der der Ingenieur Wilfried Gehl eine entscheidende Rolle spielte. Der junge Diplom-Ingenieur war im Jahr 1956 für eine Stelle bei BBC – heute bekannt als ABB – mit seiner Familie in ein Mehrfamilienhaus nach Mannheim-Sandhofen gezogen, das im Besitz von Pepperl+Fuchs war. Schnell wurden die beiden Firmeninhaber auf dessen Talent aufmerksam und es entstand eine langjährige, erfolgreiche Zusammenarbeit, die bis zu Gehls Ruhestand andauerte.

Gehl, der im April 1957 als freier Mitarbeiter im Unternehmen zu arbeiten begann, unterstützte Walter Pepperl bei der Entwicklung des ersten Transistor-Schaltverstärkers mit eigensicherem Steuerstromkreis. Die beiden hatten die zündende Idee, ein Schaltelement zu entwickeln, das induktiv arbeiten, durch die Annäherung an ein metallisches Objekt zu betätigen und schließlich in ein Schaltsignal umwandelbar sein sollte. Eine weitere Anforderung, die sie an das Produkt stellten, bestand darin, sowohl die Stromversorgung als auch den Schaltvorgang über nur zwei Adern zu realisieren.

„Geht nicht, gibt’s nicht“: So lautete die allseits bekannte Devise Gehls. Getreu diesem Motto gelang es dem ambitionierten Ingenieur, gemeinsam mit Walter Pepperl die Bedämpfung eines Schwingkreises mithilfe eines Bipolar-Transistors auszuwerten und in ein Schaltsignal umzuwandeln. Mit diesem sogenannten KONTEX-System für berührungsloses Schalten in explosionsgefährdeten Bereichen war der Grundstein für den induktiven Näherungsschalter, wie er heute vielfach in der Industrie eingesetzt wird, gelegt.

Sinnesorgane der Maschinen im Wandel der Zeit

Nachdem induktive Näherungsschalter anfänglich in der Chemie-Industrie Einsatz fanden, wurde der Sensor mit nahezu unbegrenzter Lebensdauer ab 1960 auch in anderen Branchen zu einer geschätzten Komponente. So war es keine Überraschung, dass Ende der 80er Jahre allein in Deutschland knapp vier Millionen Näherungsschalter verkauft wurden.

In den darauf folgenden Jahrzehnten wurde der Näherungsschalter stetig weiterentwickelt – doch das von Gehl und Pepperl entwickelte Grundprinzip blieb immer gleich. Da Sensoren überall dort in der Maschine montiert sind, wo Bewegung stattfindet und widrige Umwelteinflüsse – in Form von besonders hohen oder niedrigen Temperaturen, Feuchtigkeit oder mechanischen Belastungen – vorherrschen, sind über die Jahre hinweg unterschiedliche Modelle zur Familie der Näherungsschalter hinzugekommen. So etwa auch Magnetfeldsensoren zur Positionserfassung von Kolben in Stahlzylindern oder kapazitive Sensoren, die neben metallischen Objekten nahezu alle anderen Materialien detektieren können und unter anderem der Füllstands- oder Durchflussmessung dienen. In der Automobilindustrie beispielweise sind bis heute sogenannte Reduktionsfaktor-1-Sensoren im Einsatz. Diese bieten den entscheidenden Vorteil, dass sie über genormte Schaltabstände für alle Metalle verfügen und sich für die vielfältigsten Anwendungen eignen.

Das Portfolio an induktiven Näherungsschaltern umfasst mittlerweile rund 2600 Varianten in unterschiedlichsten Bauformen und -größen, die auf die variierenden Einbauverhältnisse an der Maschine zugeschnitten sind. In Anbetracht der zunehmenden Automatisierung und den sich ändernden Herausforderungen, die mit Industrie-4.0-Szenarien einhergehen, ist ein Ende noch lange nicht in Sicht: Auch in Zukunft wird der induktive Näherungsschalter weiterentwickelt und auf die individuellen Bedürfnisse der Kunden angepasst werden.