Energieübertragung findet in der Industrie in der Regel mit Steckverbindern statt. Bei diesen sind abgebrannte, verbogene oder auch verschmutzte Kontakte ein häufiger Grund für zeit- und kostenintensive Produktionsausfälle. Das gilt umso mehr für Anlagen und Geräte, bei denen häufige Steckzyklen erforderlich sind und deshalb der Verschleiß besonders hoch ist. Dazu zählt beispielsweise der wiederholte Werkzeugwechsel bei Industrierobotern.
Für solche Applikationen hat das Unternehmen Weidmüller die kontaktlose Energieübertragung „Freecon Contactless“ entwickelt. Das System erlaubt es, Energie mittels induktiver Resonanzkopplung über einen Luftspalt von bis zu fünf Millimetern zu übertragen – verschleißfrei und effizient. Gegenüber vergleichbaren Systemen erzielt es die doppelte Leistungsdichte und einen höheren Wirkungsgrad. Damit ausgestattete Anlagen laufen länger fehlerfrei und ohne kostspielige Unterbrechung für Wartung, Reparatur oder Austausch.
Freecon Contactless überträgt eine Leistung von 240 Watt – 24 Volt und 10 Ampere – mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent. Ein spezielles Wärmemanagement und der hohe Wirkungsgrad ermöglichen eine hohe Leistung. Bei Freecon Contactless wird auf der Primärseite über eine Spule ein magnetisches Feld erzeugt. Der Empfänger besteht ebenfalls aus einer Spule, in der durch das magnetische Feld eine Spannung induziert wird. Sobald an der Spule eine elektrische Last angeschlossen wird, kommt es zum Stromfluss und eine elek-
trische Leistung wird übertragen. Der aus dem Übertragungsprinzip resultierenden erhöhten Wärmeentwicklung begegnet Weidmüller mit einem Thermomanagement, das die Wärmeentwicklung in Grenzen hält. Zudem lässt es eine kompakte Bauform des Systems zu.
Direkt per SPS ansteuern
Freecon Contactless ist derzeit das einzige System am Markt, das über eine Steuerung schaltbar ist, wodurch die Ansteuerung direkt via SPS erfolgen kann. Ein zusätzliches Schütz ist nicht notwendig. Mit einer Größe von 100 mm x 100 mm x 47 mm ist das System sehr kompakt. Für den industriellen Einsatz verfügt das System über ein Gehäuse in der Schutzart IP 65. Die Befestigung geschieht wahlweise mittels Direktmontage, über einen Befestigungswinkel oder ein Nutenprofil, wobei hierfür drei verschiedene Seiten zur Verfügung stehen. Somit erhält der Anwender eine hohe Flexibilität bei der
Montage.
Roboter, Rundschalttische und Transport
Die Einsatzgebiete der kontaktlosen Energieübertragung sind vielfältig. Besonders geeignet ist das System für Anlagen und Geräte, bei denen Steckverbindungen häufig gesteckt und gelöst werden. Dazu zählt das Wechselwerkzeug an einem Roboter: Hier werden mehrere hundert bis tausend Wechsel pro Tag durchgeführt. Die kontaktierende Verbindung muss dementsprechend oft gesteckt und gelöst werden, was zu einem hohen Verschleiß und Folgen wie Kontaktabbrand führt. Das hat einen Qualitätsverlust in der Produktion zur Folge. Um dem vorzubeugen, entstehen durch regelmäßigen Wartungsaufwand hohe Kosten. Weitere Applikationen sind etwa Rundschalttische, fahrerlose Transportsysteme oder Applikationen, die mit einem Schleifring arbeiten.
Auch neue Anwendungsfelder sind denkbar, da eine bisher manuell zu steckende Verbindung nun auch automatisiert hergestellt werden kann. Freecon Contactless bietet hohe Flexibilität durch beliebige Annäherungsoptionen. Die Sekundärseite kann, im Gegensatz zum Steckverbinder, aus beliebigen Richtungen zur Primärseite herangeführt werden und zusätzlich rotieren. Die zielgenaue Kopplung erfolgt mit Hilfe einer präzisen Positionskontrolle. Eine automatische Verbindung kann direkt via SPS-Steuerung erfolgen. Die kontaktlose Energieübertragung auf Basis der induktiven Resonanzkopplung lässt sich fast überall einsetzen. Sie durchdringt aller-
dings kein Metall: Es ist eine physikalisch unüberwindliche Hürde.
Anwendungsfeld Akku-Ladestation
Die kontaktlose Energieübertragung mit dem System Free-
con Contactless ist auch in Akku-Ladestationen für führerlose Gabelstapler, Transportsysteme oder Roboter einsetzbar. Automatische Transportsysteme, wie sie heute in vielen Lager- und Produktionshallen genutzt werden, wickeln alle Arbeiten ohne menschliche Unterstützung ab. Lediglich zum Herstellen der Steckverbindung, die für das Aufladen der Akkus erforderlich ist, muss ein Mitarbeiter zur Stelle sein. Durch den Einsatz von Freecon Contactless kann dieser manuelle Arbeitsschritt entfallen. Die fahrerlosen Transportsysteme bewegen sich – kurz bevor der Akku leer ist oder nach Ende der Arbeiten – eigenständig zur Ladestation. Das Ergebnis ist eine echte Zeit- und Kostenersparnis, mit der sich die Investition schnell amortisiert.
