Wartungskosten gesenkt
Kontaktlose Daten- und Energieübertragung in der Produktion
Mit Ariso Contactless Connectivity lassen sich sowohl Daten als auch Energie ohne mechanischen Kontakt übertragen. Dadurch tritt im Unterschied zu Steckverbindern, Schleifringen oder Kabelschleppen kein mechanischer Verschleiß auf. Wie die kontaktlose Übertragungstechnologie dazu beitragen kann, die Maschinenverfügbarkeit zu erhöhen und die Betriebskosten zu reduzieren, zeigt ein Pilotprojekt im tschechischen Trutnov.
Kontaktlose Übertragungstechnologie gibt es bereits einige Zeit. Aber erst seit der Markteinführung der Ariso-Plattform im Jahr 2014 steht sie auch für den breiten Einsatz in der Automatisierung zur Verfügung. Fast alle neuen Produkte müssen sich jedoch zunächst im Alltag bewähren. Deshalb hat TE Connectivity am Standort Trutnov ein Pilotprojekt durchgeführt, mit dem das Unternehmen sozusagen zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen kann. Denn einerseits lässt sich die Praxistauglichkeit der Plattform demonstrieren und andererseits profitiert es unmittelbar von den Vorteilen der kontaktlosen Übertragungstechnologie. In Trutnov, das im Nordosten von Tschechien liegt, werden u.a. Anschlussdosen für Solarmodule bzw. Solarpanele hergestellt. Die vollautomatische Produktionslinie, die rund um die Uhr in Betrieb ist, besteht aus einem Transportband und mehreren Stationen, in denen die Anschlussdosen Schritt für Schritt montiert werden. Pro Stunde durchlaufen mehrere hundert Dosen – entweder in Standardausführung oder kundenspezifischen Varianten – die Linie. An einer der Stationen werden die Teile durch einen pneumatischen Greifer vom Transportband auf Werkstückträger umgesetzt. Die Sensoren, die dazu erforderlich sind, wurden ursprünglich ebenso wie deren Energieversorgung über eine Kabelschleppe angebunden. In ihr waren acht Kabel untergebracht, die infolge der ständigen Hin-und-her-Bewegung des Greifers im Sekundentakt gebogen wurden. Dadurch verschlissen sie mit der Zeit und fielen schließlich ganz aus. Probleme gab es hier mehrere Male pro Monat. Die Installation eines neuen Kabels dauerte jeweils rund eine Stunde. Dabei fielen nicht nur die Material- und Lohnkosten für die Reparatur an, sondern in dieser Zeit musste vor allem auch die komplette Produktionslinie gestoppt werden.
Daten und Energie kontaktlos übertragen
Um eine verschleißfreie Lösung zu realisieren, wurden im Februar 2015 drei Koppler der Ariso-Plattform installiert. In ihnen befinden sich vorne jeweils eine Antenne und eine Spule, die mit einer Leiterplatte verbunden sind. Die Daten werden im 2,4GHz-Band übertragen. Damit keine Überlagerungen mit Funkverfahren wie WLAN oder Bluetooth auftreten, senden die Koppler nur im Nahfeldbereich. Zur Übertragung der Energie wird ein induktives Verfahrens verwendet, das auf dem magnetischen Resonanzprinzip beruht. Der Abstand zwischen den Kopplern, die die Anforderungen der Schutzart IP67 erfüllen und Temperaturen von -20 bis +55°C standhalten, kann bis zu 7mm betragen. Dadurch lassen sich Daten und Energie z.B, auch durch Flüssigkeiten oder Wände übertragen und sind zudem auch im nicht verbundenen Zustand gedichtet, immun gegen Verschmutzungen und erlauben unlimitierte Steckzyklen. Außerdem müssen die beiden Koppler nicht exakt zentriert sein, sondern können sich auch leicht versetzt gegenüberstehen oder in einem Winkel von bis zu 30°. Ferner sind auch Lösungen möglich, bei denen ein Koppler stationär und andere mobil installiert sind.
Reduktion der Wartungskosten
Diese Variante der kontaktlosen Übertragungstechnologie wird in der Transferstation der Produktionslinie für die Solar-Anschlussdosen eingesetzt. Ein Koppler befindet sich am Greifer, und die beiden anderen sind an seinen zwei Endpositionen installiert. Die Verbindung wird jeweils durch das gerade gegenüberliegende Paar hergestellt, wobei der Koppler am Greifer als Empfänger und die beiden anderen als Sender fungieren. Der Empfänger ist mit einer M8-Verteilerbox, und diese wiederum mit den acht Sensoren verbunden. Die beiden Empfänger sind direkt an die SPS angeschlossen. Mit anderen Worten: wenn der Greifer seine jeweilige Position erreicht hat, werden die Sensoren via Ariso mit Energie versorgt und können die Informationen, die zum exakten Anheben und Absetzen der Teile erforderlich sind, übertragen. Zur Installation konnten einfach die bestehenden Sensoren übernommen werden. Die Kabel wurden durch das neue Übertragungssystem und die Verteilerbox ersetzt. Komplexe Umbauten oder neues Equipment steuerungsseitig sind nicht nötig. Seitdem sind die Wartungskosten um mehrere tausend Euro pro Jahr gesunken. Zugleich konnten Stillstandszeiten der Anlage infolge deutlich weniger Ausfälle um mehrere Stunden pro Woche reduziert werden, was eine deutlich erhöhte Anlagenverfügbarkeit zur Folge hat. Die positiven Resultate der ersten Installation, die seit Anfang des Jahres fehlerfrei läuft, führten dazu, dass das Werk in weiteren Prozessen den Ariso Einsatz prüft und umsetzen will.
