Kontaktlose Energieübertragung durch Resonanzkopplung
Steckverbinder adé
Die Energieübertragung in der industriellen Automatisierung findet in der Regel mit Steckverbindern statt. In diesem Fall sind abgebrannte, verbogene oder verschmutzte Kontakte ein häufiger Grund für zeit- und kostenintensive Produktionsausfälle. Die kontaktlose, wartungsfreie Energieübertragung hingegen arbeitet verschleißfrei bei hohem Wirkungsgrad.
Weidmüller präsentiert mit Freecon Contactless eine kontaktlose Energieübertragung, die der Hersteller für die Anwendung im industriellen Umfeld entwickelte und realisierte. Das System überträgt mittels induktiver Resonanzkopplung eine Leistung von 240W bei einer Spannung von 24VDC und einer Stromstärke von 10A über einen Luftspalt von 5mm, bei einem Wirkungsgrad bis zu 90 Prozent. Es ist derzeit das einzige System am Markt, das via SPS direkt schaltbar ist, ohne Verwendung eines zusätzlichen Schützes. Die Energieübertragung baut mit den Abmessungen von 100x100mm und einer Höhe von 47mm besonders kompakt. Das Gehäuse ist in Schutzart IP65 ausgeführt und verfügt über flexible Montageoptionen. Sowohl die Direktmontage als auch die Montage mittels Befestigungswinkel oder über ein Nutenprofil ist möglich, sodass sich das System in vielen Applikationen flexibel einsetzen lässt. Bei der Energieübertragung wird ein magnetisches Feld über eine Spule auf der Primärseite erzeugt. Der Empfänger besteht ebenfalls aus einer Spule, in der das magnetische Feld eine Spannung induziert. Sobald an der Spule eine elektrische Last angeschlossen wird, kommt es zum Stromfluss und die elektrische Leistung wird übertragen. Der aus dem Übertragungsprinzip resultierenden erhöhten Wärmeentwicklung begegnet der Hersteller mit einem Thermomanagement, das die Wärmeentwicklung in handhabbaren Grenzen hält.
Vorteile der kontaktlosen Energieübertragung
Bei der herkömmlichen Energieübertragung mittels Steckverbindern erfordern abgebrannte, verbogene oder verschmutzte Kontakte häufig zeit- und kostenintensive Produktionsausfälle. Das gilt umso mehr für Applikationen, in denen häufige Steckzyklen erforderlich sind. Dazu zählt auch der häufige Werkzeugwechsel bei Industrierobotern. Anlagen, die mit dem Weidmüller-System ausgestattet sind, laufen länger fehlerfrei und benötigen damit weniger kostspielige Unterbrechungen für Wartung, Reparatur oder Austausch.
Einsatzgebiete für das wartungsfreie System
Die Einsatzgebiete für das Energieübertragungssystem sind vielfältig. Grundsätzlich eignet es sich für Applikationen, in denen 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 Anwendungen, die mit einem Schleifring arbeiten. Darüber hinaus sind weitere Anwendungsfelder denkbar, da eine bisher manuell zu steckende Verbindung sich nun automatisiert herstellen lässt. Freecon Contactless bietet dazu eine hohe Flexibilität durch beliebige Annäherungsoptionen. Die zielgenaue Kopplung des Systems erfolgt durch eine präzise Positionskontrolle, voreilendes Pairing genannt. Eine automatische Verbindung kann direkt via SPS erfolgen. Die kontaktlose Energieübertragung lässt sich auch in festem und flüssigem Material einsetzen. Nur das Durchdringen von Metall stellt eine physikalisch unüberwindliche Hürde für das System dar.
