Automatische Transportsysteme oder auch mobile Robotik-Lösungen, wie sie bereits heute – und in Zukunft noch in viel stärkerem Maße – in vielen Lager- und Produktionshallen zu finden sind, wickeln Arbeiten vielfach ohne menschliche Unterstützung ab. Allerdings: Zum Herstellen der bislang üblichen Steckverbindung, die zum Beispiel für das Aufladen der Akkus erforderlich ist, muss in der Regel ein Mitarbeiter zur Stelle sein. Hinzu kommt: Bei dieser konventionellen Lösung führen abgebrannte, verbogene oder verschmutzte Kontakte zu zeit- und kostenintensiven Produktionsausfällen. Dies gilt insbesondere für Applikationen, in denen häufige Steckzyklen erforderlich sind oder wo besondere Herausforderungen an Produkte oder Prozesse gestellt werden. Kommen gleich mehrere mobile Geräte etwa für den horizontalen, ebenerdigen Transport von Gütern in weitläufigen Hallen oder Gebäuden zum Einsatz, begrenzt das manuelle Aufladen der Akkus signifikant den Prozessablauf.

Die kontaktlose Energieübertragung lässt sich ideal in Applikationen mit Kreisbewegungen einsetzen, zum Beispiel in rotierenden Anwendungen in der Robotik, der Nahrungsmittel- und Getränke-industrie, bei Handhabungsstationen oder in der Logistik.

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Konkret wird bei FreeCon Contactless 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 anliegt, kommt es zum Stromfluss – eine elektrische Leistung wird übertragen. Der aus dem Übertragungsprinzip resultierenden erhöhten Wärme-Entwicklung wird mit einem innovativen Thermomanagement begegnet. Dieses sorgt dafür, dass das Gerät im Betrieb mit der Hand berührt werden kann, ohne sich zu verbrennen, und lässt zudem eine kompakte Bauform des Systems (100 mm × 100 mm × 47 mm / B×L×H) zu.

Eine weitere Besonderheit der Lösung besteht darin, dass das System via SPS-Steuerung direkt schaltbar ist, ohne ein zusätzliches Schütz zu benötigen. Generell ist das Konzept auf einen industriellen Einsatz ausgelegt. Dementsprechend verfügt das System beispielsweise über ein Gehäuse in der hohen Schutzart IP65. Die Befestigung 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.

Als Resultat der kontaktlosen Übertragung mittels induktiver Resonanzkopplung lässt sich die Sekundärseite – im Gegensatz zum Steckverbinder – aus beliebigen Richtungen zur Primärseite heranführen und zusätzlich auch rotieren. Die zielgenaue Kopplung des Systems erfolgt durch eine präzise Positionskontrolle, genannt ‚voreilendes Pairing‘. Sobald sich beide Module gegenüberstehen, ist die Verbindung hergestellt. Eine automatische Verbindung kann – wie bereits erwähnt – direkt via SPS-Steuerung erfolgen.

Die Einsatzgebiete für eine solche Lösung sind vielfältig: Grundsätzlich eignet sich das System für Applikationen, in denen heute Steckverbindungen häufig gesteckt und gelöst werden. Dazu zählt etwa auch das Wechselwerkzeug an einem Roboter: Hier sind oft mehrere hundert bis tausend Werkzeugwechsel pro Tag durchzuführen. Die kontaktierende Verbindung muss dementsprechend oft gesteckt und gelöst werden, was zu einem hohen Verschleiß der Kontakte und Folge-Erscheinungen wie Kontaktabbrand führt. Die Konsequenz daraus ist ein Qualitätsverlust in der Produktion. Um diesem vorzubeugen, entstehen durch den regelmäßigen Wartungsaufwand hohe Kosten. 

Andere denkbare Applikationen sind zum Beispiel Rundschalttische oder auch Applikationen, die heute mit einem Schleifring arbeiten.

In einer weiteren Ausbaustufe soll als nächstes eine bidirektionale Datenübertragung in FreeCon Contactless inte-griert werden. Angestrebt ist dabei eine maximale Datenübertragungsrate für Profibus von 12 Mbit/s.

Autor: Klaus Leuchs ist Produktmanager bei Weidmüller.