Bild 01: Nearfi unterstützt protokollunabhängiges Vollduplex-Ethernet bis zu 100 Mbit/s. (Quelle: Phoenix Contact)
Steckverbinder sind bewährte Lösungen, die in vielen industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen. Allerdings können beispielsweise häufige Werkzeugwechsel bei Robotern, die in automatisierten Montageprozessen eingesetzt werden, für diese Komponenten eine große Herausforderung darstellen. Diese Werkzeugwechsel können täglich Hunderte von Steckzyklen (stecken/trennen) erfordern. Bei jedem Zyklus sind die Kontakte Verunreinigungen ausgesetzt und verschleißen durch die Kontaktreibung. Des Weiteren können die Kontakte verbogen werden, wenn die Stecker nicht genau ausgerichtet sind. Das Ergebnis ist eine geringere Zuverlässigkeit der Steckverbinder und unvorhersehbare Ausfallzeiten für die Wartung.
Zusätzlich zu den Steckverbindern für die Werkzeugbefestigung werden in einigen Robotern Schleifringe für die Übertragung von Daten und Energie in rotierenden Armen und Gelenken verwendet. Diese finden sich auch in Windenergieanlagen, in Verarbeitungs- und Verpackungsanlagen für Lebens- und Arzneimittel sowie in anderen industriellen Prozessen. Wie herkömmliche Steckverbinder können auch Schleifringe durch den Kontakt mit Verunreinigungen beschädigt werden und einem übermäßigen mechanischen Verschleiß unterliegen. Schleifringe werden aufgrund von Reibung erwärmt, wodurch unter Umständen ein entsprechendes Wärmemanagement notwendig wird. Des Weiteren können Schleifringe bei einigen Anwendungen starken Vibrationen oder plötzlichen Stößen ausgesetzt sein, die zu Schäden, instabilem Anpressdruck oder sogar zu mechanischem Versagen führen können.
Sowohl herkömmliche Steckverbinder als auch Schleifringe können die Maschinenkonstruktion vor Herausforderungen stellen, die mit der Größe und den Bewegungseinschränkungen sowie den Zugangsanforderungen für die Wartung zusammenhängen. Hinzu kommen die zahlreichen Herausforderungen bei der Anwendung, wie z. B. unterbrochene Verbindungen aufgrund von Vibrationen, Staub, Schmutz und Kontaktverschleiß, um nur einige zu nennen.
Verbindungsprobleme vermeiden durch berührungslose Übertragung
Die Verwendung höherwertiger Steckverbinder kann eine Möglichkeit zur schrittweisen Verbesserung der Performance oder Zuverlässigkeit bieten. Was jedoch wirklich benötigt wird, ist ein Ansatz, der viele Verbindungsprobleme beseitigt.
Nearfi ist eine berührungslose Technologie, die eine verschleißfreie und zuverlässige Daten- und Energieübertragung über kurze Distanzen über einen Luftspalt oder durch nichtmetallische Materialien wie Kunststoff, Glas und Holz ermöglicht. Wenn nur Daten übertragen werden, kann Nearfi eine Verbindung über einen Luftspalt bis 40 mm herstellen. Energie- oder kombinierte Energie- und Datenübertragungen können über einen Luftspalt bis 12 mm erfolgen.
Das Verfahren nutzt die 60-GHz-Funktechnologie zur Datenübertragung und die induktive Kopplung zur Energieübertragung von einem Basiskoppler zu einem entfernten Koppler. Die Koppler verfügen über ein Gehäuse der Schutzart IP65 und IK06 sowie über M12-Anschlusstechnik, die einen verschleiß- und wartungsfreien Betrieb in anspruchsvollen industriellen Umgebungen gewährleistet.
Beim Einsatz dieses Verfahrens haben Entwickler die Wahl zwischen drei Lösungen von Phoenix Contact:
- Mit dem Basiskoppler 1234224 und dem Remotekoppler 1234225 können Daten und Energie gleichzeitig übertragen werden.
- Die Energieübertragung ohne Datenunterstützung erfolgt mit dem Basiskoppler 1234226 und dem Remotekoppler 1234229.
- Für die Datenübertragung ohne Energieübertragung steht der Basiskoppler 1234232 und der Remotekoppler 1234234 zur Verfügung.