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Bisher erfolgte bei Sensoren und Aktoren in rotierenden oder beweglichen Anlagenteilen die Übertragung von Energie und Signalen mittels Kabel, Stecker oder Schleifringen, die jedoch verschleißen und verschmutzen können. Mit kontaktlosen induktiven Kopplern dagegen können Aktoren und Sensoren in mobilen Anlagenteilen über einen Luftspalt verschleißfrei an Bussysteme und die Energieversorgung gekoppelt werden.
Aber auch für unbewegte Komponenten sind die Koppler oftmals die ideale Lösung, beispielsweise wenn Trennwände aus nichtmetallischem Material überbrückt werden müssen. Die induktiven Koppler stehen in den unterschiedlichsten Ausführungen zur Verfügung – sowohl als Radialkoppler mit und ohne Innendurchgang als auch als zylinderförmige Koppler mit Gewinde.
Radialkoppler im Einsatz
Die Radialkoppler wurden insbesondere für Maschinen entwickelt, bei denen auf eine sich bewegende Maschinenkomponente oder eine rotierende Welle die Übertragung von Energie und Signalen erfolgen soll. Anwendungsbeispiele hierfür sind:
- Werkzeugmaschinen: Mit den induktiven Kopplern lässt sich in einem Spannfutter auch während der Rotation permanent die Spannkraft überwachen. Auch endlos rotierende Applikationen sind mit den Induktivkopplern realisierbar.
- Roboter-EOAT (End of Arm Tooling): Die elektromechanischen Greifer von Robotern beschleunigen teils so dynamisch, dass Kabel nach einer gewissen Zeit brechen. Durch die berührungsfreie Übertragung von Energie und Signalen an die Greifer wird diese Gefahr gebannt. Sollte an dem Greifer eine Kamera installiert sein, erfolgt die schnelle Signalübertragung mittels Ethernet. Weiterer Vorteil: Die induktiven Koppelsysteme können durch die verschleißfreie Übertragung auch in Reinraumanwendungen verwendet werden.
Zylinder-Koppler im Einsatz
Die zylinderförmigen induktiven Koppler unterstützen wie alle Kopplersysteme das Dynamic Pairing. Die stationäre Einheit kann also mit einer Vielzahl an unterschiedlichen mobilen Einheiten gleicher Bauart kommunizieren – oder eine Remote-Einheit kommuniziert mit verschiedenen Base-Einheiten.
Immer wenn Remote und Base sich gegenüberstehen, verbinden diese sich in ca. 100 ms miteinander. Die Koppler sind somit ideal geeignet für Transportsysteme oder Applikationen, bei denen etwas angekoppelt wird.
Solche Anwendungen können beispielsweise sein:
- Conveyor-System/Förderanlage: Hier arbeitet eine Base-Einheit mit vielen Remote-Einheiten zusammen – beispielsweise, wenn auf einem Produktionsband Werkstückträger gefördert werden. Auf diesen sind dann die Remote-Einheiten angebracht. Fahren die Werkstückträger an der Base vorbei, werden Base und Remote gekoppelt und die Energie- und Signalübertragung kann erfolgen – dank des verschmutzungsfreien Betriebs auch in Reinraumanwendungen.
- Mobile Maschinen: Auch für diese robusten Anwendungen stehen schockresistente zylinderförmige Koppler in IP67 zur Verfügung. Beispielsweise kann durch die Induktivkoppler ein schneller und mannloser Werkzeugwechsel zum Beispiel von unterschiedlichen Sortiergreifern an Baggern realisiert werden. Der Fahrer muss dafür die Baggerkabine nicht verlassen. Die Signalqualität wird auch bei den in Baumaschinen auftretenden starken Vibrationen und Stößen nicht beeinträchtigt.
Führende Technologie
Bei den Kopplern in Scheibengeometrie kann man beispielsweise eine Welle durchführen oder eine Medienübertragung in Form eines Drehverteilers für Fluide oder Gase realisieren. Weitere Vorteile der Radialkoppler sind die Höhe der übertragbaren Leistung sowie die Möglichkeit, auch komplexere Signale wie für Ethernet-basierende Feldbusse zu übertragen. Bei Bedarf können die Koppler auch kundenspezifisch angepasst werden. Ein umfangreiches Zubehörprogramm wie mechatronische Greifer, Sensorik, Spanntechnik, I/O-Link Sensor Hubs, Kabel rundet das Angebot von SMW-electronics ab.
SMW-electronics GmbH
https://www.smw-electronics.de
Funktionsweise der Induktiven Koppler
Die Kopplergehäuse mit einer Schutzart von IP 67 schützen die Elektronik und Spulensätze vor Wasser und Staub. Sie können auch bei sehr hohen Drehzahlen, unter rauen Umgebungsbedingungen oder in Reinraumapplikationen eingesetzt werden und sind von 1 bis 1500 W verfügbar. Für kundenspezifische Anwendungen können auch Systeme für höhere Leistungen entwickelt werden.
Die Basis-Einheit wandelt Gleichspannung in eine Wechselspannung mit Frequenzen zwischen 50 und 200 um, die dann als Magnetfeld zur mobilen Einheit übertragen wird. Diese wandelt das Magnetfeld wieder in elektrische Spannung um, wobei analoge Signale in 4–5 ms und digitale in 1 ms übermittelt werden. Ethernet-Koppler bieten eine Durchlaufzeit von 10 µs. Je nach Koppler können dabei Luftspalte und nichtmetallische Hindernisse von 2 bis 10 mm überbrückt und ein Winkelversatz bis 20° ausgeglichen werden.
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