Verschleißfreier Werkzeugwechsel bei Industrierobotern
Geringe Übertragungsverluste ermöglichen Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent
Weidmüller präsentiert mit FreeCon Contactless eine kontaktlose Energieübertragung, die speziell für breite Anwendungen im Industriellen Umfeld entwickelt und realisiert wurde. Das System überträgt mittels induktiver Resonanzkopplung eine Leistung von 240 Watt – Spannung: 24 Volt DC / Strom: 10 Ampere – über einen Luftspalt von bis zu 5mm kontaktlos, bei einem Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent.
Industrieroboter führen oft mehrere hundert Werkzeugwechsel pro Tag durch. Herkömmliche Kontakte unterliegen hier einem hohen Verschleiß. Mit FreeCon Contactless profitieren Anwender von einer zuverlässigen und wartungsfreien Verbindung. (Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG)
Eine Energieübertragung findet in der industriellen Automatisierung in der Regel mit Steckverbindern statt. Bei dieser „herkömmlichen“ Lösung sind abgebrannte, verbogene oder verschmutzte Kontakte ein häufiger Grund für zeit- und kostenintensive Produktionsausfälle. Das gilt umso mehr für Applikationen, in denen häufige Steckzyklen erforderlich sind. Dazu zählt beispielsweise der immer wiederkehrende Werkzeugwechsel bei Industrierobotern. Hier ist der Verschleiß besonders hoch. Für diese Art von Applikationen hat Weidmüller die kontaktlose, wartungsfreie Energieübertragung FreeCon Contactless entwickelt. Das System erlaubt es, Energie mittels induktiver Resonanzkopplung kontaktlos über einen Luftspalt von bis zu fünf Millimetern zu übertragen. Gegenüber vergleichbaren Lösungen am Markt erzielt die neue Lösung laut Anbieter die doppelte Leistungsdichte und einen höheren Wirkungsgrad. Anlagen, die mit diesem System ausgestattet sind, laufen demnach länger fehlerfrei und damit ohne kostspielige Unterbrechung für Wartung, Reparatur oder Austausch.
Ein mögliches Anwendungsfeld des Energieübertragungs-Systems liegt im Bereich der fahrerlosen Transportsysteme. (Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG)
Induktive Resonanzkupplung
Das System überträgt mittels induktiver Resonanzkopplung eine Leistung von 240W – 24V und 10A – bei einem Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent. Das Wärmemanagement und der hohe Wirkungsgrad ermöglichen die 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 – eine elektrische Leistung wird übertragen. Der aus dem Übertragungsprinzip resultierenden erhöhten Wärmeentwicklung begegnet Weidmüller mit einem Thermomanagement, das die Wärmeentwicklung in handhabbaren Grenzen hält und eine kompakte Bauform des Systems zulässt.
Weidmüller FreeCon Contactless bietet kontaktlose, wartungsfreie Energieübertragung bis 240 Watt. Geringe Übertragungsverluste ermöglichen einen Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent. (Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG)
Ansteuerung direkt via SPS
Für FreeCon Contactless sprechen die technischen Vorteile, wie Verschleiß- und Wartungsfreiheit. Darüber hinaus ist das System laut Hersteller das derzeit einzige am Markt, das über eine Steuerung schaltbar ist und somit die Ansteuerung direkt via SPS erfolgen kann. Ein zusätzliches Schütz ist nicht notwendig. Mit den Abmessungen von 100x100mm und einer Höhe von 47mm baut das System sehr kompakt. Es ist auf einen industriellen Einsatz ausgelegt, dem entsprechend verfügt das System über ein Gehäuse in der hohen Schutzart IP 65. Die Befestigung des Systems geschieht wahlweise mittels Direktmontage, über einen Befestigungswinkel oder über ein Nutenprofil, wobei hierfür drei verschiedene Seiten zur Verfügung stehen. Somit erhält der Anwender eine hohe Flexibilität bei der Montage. Vielfältige Einsatzbereiche
Die Einsatzgebiete für FreeCon Contactless sind vielfältig. Grundsätzlich ist das System geeignet bzw. sinnvoll für Applikationen, in denen heute Steckverbindungen häufig gesteckt und gelöst werden. Dazu zählt das Wechselwerkzeug an einem Roboter: Hier werden mehrere hundert bis tausend Werkzeugwechsel pro Tag durchgeführt. Die kontaktierende Verbindung muss dementsprechend oft gesteckt und gelöst werden, was zu einem hohen Verschleiß der Kontakte und Folgeerscheinungen wie Kontaktabbrand führt. Das wiederum führt zu einem Qualitätsverlust in der Produktion. Um diesem vorzubeugen, entstehen durch den regelmäßigen Wartungsaufwand hohe Kosten. Weitere Applikationen sind z.B. Rundschalttische, fahrerlose Transportsysteme oder auch Applikationen, die heute mit einem Schleifring arbeiten. Alle konventionellen Lösungen sind wartungsintensiv und damit entsprechend teuer im Betrieb. Darüber hinaus sind ganz neue Anwendungsfelder denkbar, da eine bisher manuell zu steckende Verbindung nun automatisiert hergestellt werden kann. FreeCon Contactless bietet dazu eine hohe Flexibilität durch beliebige Annäherungsoptionen. Die Sekundärseite kann, im Gegensatz zum Steckverbinder, aus beliebigen Richtungen zur Primärseite herangeführt werden und zusätzlich auch noch rotieren. Die zielgenaue Kopplung des Systems erfolgt durch eine präzise Positionskontrolle, genannt „voreilendes Pairing“. Eine automatische Verbindung kann direkt via SPS-Steuerung erfolgen. Die kontaktlose Energieübertragung auf Basis der induktiven Resonanzkopplung kann fast überall eingesetzt werden, z.B. auch in festen und flüssigen Material, nur beim Durchdringen von Metall nicht – denn Metall stellt eine physikalisch unüberwindliche Hürde für diese Technologie dar. Als international führender Lösungsanbieter hat Weidmüller FreeCon Contactless in enger Zusammenarbeit mit verschiedenen Kunden entwickelt. Erste Projekte bei großen deutschen Automobilherstellern in der Karosseriefertigung, mit Technologietreibern im Bereich Maschinenbau, der Robotik, im Bereich von Transportsystemen und bei der Erzeugung erneuerbarer Energie sind im Status der Phase der fortgeschrittenen Planung.
