Dezentrale Prozesse, hohe Automatisierungsgrade und raue Industrieumgebungen – die Anforderungen an moderne Steckverbindungen in Produktionsmaschinen sind zum Teil extrem hoch. Sie müssen Daten und Strom jederzeit und unter noch so harten Bedingungen übertragen – und zwar sicher, konstant und zuverlässig. Herkömmliche Steckverbindungen stoßen hier aufgrund mechanischer Einschränkungen nicht selten an ihre Grenzen. Durch die fest verankerte Verbindung mit einem Kabel lassen sich in der Robotik beispielsweise nur eingeschränkte Bewegungen realisieren; eine volle Rotation um 360° ist nicht möglich. Zudem werden physische Verbindungen durch konstante Vibrationen (etwa durch Motoren), Schmutz und Spritzwasser stark beansprucht. Dabei besteht die Gefahr, dass sich die Steckverbinder lösen oder es zu Beschädigungen kommt – beides führt letztlich zu Maschinen- und Produktionsstillständen.

Für die Datenübertragung nutzt das System einen 2,4-GHz-RF-Chip in Kombination mit Nahfeld-Antennen. Es bietet außerdem die Möglichkeit, acht diskrete (8 × I/O) oder vier analoge (4 × 4 bis 20 mA oder 4 × 0 bis 10 V) Sensor­signale zu übertragen. So lassen sich zeit­gleich zur Energieübertragung Informationen senden.

Letztendlich soll die kontaktlose Übertragung völlig neue Produktdesigns ermöglichen, die früher aufgrund der Kabelbeschränkungen nicht realisierbar waren. Denn: Anlagen und Anwendungen müssen nicht mehr um die Steckverbindungen herum konstruiert werden. So sind zum Beispiel bei Roboterarmen oder Schwenkeinheiten unbeschränkte Rotationen um mehr als 360° möglich, ohne dass der Arm wieder in seine Ausgangsposition zurückfahren muss. Dadurch gestalten sich Produktionsprozesse deutlich schneller und effektiver. Darüber hi­naus entfällt jeglicher mechanische Verschleiß, da sich die Kontaktstellen nicht berühren.

.. und dieses Bild zeigt eine Wafer-Produktion. Die kontaktlose Übertragung ist nicht nur vibrationsbeständig, sondern unterbindet durch den Luftspalt auch die Übertragung von Vibration aus der Umgebung auf empfindliche Prozesse.

© TE Connectivity

Die beschriebene Verbindungslösung bietet sich vor allem in rauen Umgebungen an, da Vibrationen keinerlei Einfluss mehr auf die Funktionalität haben: Der kontaktlose Energiefluss ist ständig gewährleistet und Steckzyklen existieren nicht mehr. Selbst wechselnde Winkelstellungen zwischen Sender und Empfänger sind bei der Energieübertragung möglich.

Weitere Einsatzgebiete des Systems sind Anwendungen, bei denen beson-dere Hygienevorschriften gelten – etwa in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie. Hier müssen sämtliche Gerä-te regelmäßig gereinigt werden, was bei physischen Steckverbindern schwierig ist. Sie ziehen Staub und Schmutz an, können aber nicht immer mit Wasser gereinigt werden beziehungsweise müssen erst getrocknet werden. Das macht das Reinigungsverfahren umständlich und verursacht mitunter Stillstandzeiten in der Produktion. Die Komponenten des kontaktlosen Übertragungssystems hingegen sind sowohl im verbundenen als auch im unverbundenen Zustand jederzeit vollständig dicht und können so unproblematisch gereinigt werden.

Schutzmechanismus sorgt für Sicherheit

Für die Sicherheit des kontaktlosen Übertragungssystems sorgt ein spezieller Schutzmechanismus. Geraten metallische Gegenstände zwischen Sender und Empfänger, greift dieser umgehend ein und stoppt jede Energieübertragung. Der Maschinenbediener wird hierüber zum Beispiel durch die Integration von LEDs informiert.

Der Stopp der Energieübertragung verhindert das Überhitzen von Maschinenteilen und damit verbundene Störungen. Denn: Wenn metallische Gegenstände zwischen Sender und Überträger kommen, wird durch die Nutzung eines Magnetfelds Strom induziert – und durch diese Induktion wird der Gegenstand heiß. Dadurch, dass die Ariso-Verbindung zur Energieübertragung ein magnetisches Feld nutzt – also galvanisch getrennt ist, bleiben zudem Funken aus. Somit ist das System sogar überall dort einsetzbar, wo explosive Stoffen im Einsatz sind – etwa auf Ölbohr-Plattformen oder bei der Arbeit mit leicht entzündlichen Gasen.