Daten- und Leistungsübertragung für drehende Industrieanwendungen
Bedingt durch die digitale Vernetzung von Maschinen, Systemen und Anlagen und dem Ausbau des sogenannten Internet der Dinge (Internet oft hings, IoT) oder Industrie 4.0 fallen in der Industrie enorme Datenmengen an. Dadurch steigen die Anforderungen an Datenübertragungsqualität, Datenraten und Echtzeitfähigkeit der Bussysteme zunehmend.
Eine besondere Herausforderung innerhalb des Signal- bzw. Datenübertragungswegs im Maschinenbau stellen offene kinematischen Ketten mit mehrdimensional beweglichen Gliedern, z.B. Robotergreifarmen, oder drehende Elemente wie Walzen oder Achsen dar. Daher werden sogenannte Drehübertrager bzw. Drehkupplungen in vielen Anwendungen erfolgreich eingesetzt, z.B.:
- in der Automatisierung von Produktionsanlagen und Fertigungsstraßen
- in Multifunktionsarmen von Industrierobotern
- für Bewegungsmelder zur Abstands- und Objekterkennung von Industrierobotern
- für die nicht-zerstörerische Materialprüfung
- zur Füllstandsmessung oder Beschriftung in Abfüllanlagen
- im Antriebsstrang von Windkraftanlagen
- in Kabeltrommeln von Kränen, Baggern usw.
- in Walzanlagen für Aluminiumfolie oder Stahl
- in Fräsmaschinen
- in Blasformmaschinen
- in Papier- und Druckmaschinen
- in Drahtverseilmaschinen
- Verpackungsmaschinen
- in Industriekränen
- Baumaschinen
- Halbleiterproduktionsanlagen
Kontaktlose, kapazitive Übertragungsmethode mit Vorteilen gegenüber Schleifringen
Die Übertragung von Daten oder auch Leistung erfolgt oft mittels Schleifringe. Die kontaktlose, kapazitive Übertragungsmethode wird vorzugsweise in Anlagen verwendet, wo drehende Anlagenteile deterministische Aufgaben zu erfüllen haben oder bei denen wegen hoher Drehzahlen Schleifringe schnell verschleißen oder mangels Zuverlässigkeit schon nach kurzem Betrieb ausfallen. Die Vorteile sind u.a.
- 24 x 7 Betrieb ohne Stillstandzeiten und Kosten aufgrund von Reparaturen und Wartung unter Beibehaltung der Zuverlässigkeit (MTBF), lange Lebensdauer
- Betrieb ohne Übertragungsfehler infolge von Mikrounterbrechungen oder Leitungsreflexionen
- Auch bei sehr hohen Drehzahlen Übertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s bei Ethernet-basierten Bussystemen möglich
- Unterstützt alle Busprotokolle basierend auf IEEE802.3, wie zum Beispiel Profinet IRT, Sercos III, Ethercat und Powerlink, Profibus 12 Mbit/s, CAN (Repeater-mode), RS 422-Signale
- Die Bitfehlerrate »BER« beträgt selbst bei 99 Prozent Busauslastung weniger als 1x10-12
- Automatische Anpassung durch Autonegotiation beim Gigabit Ethernet Koppler
- Fehlerfreie Datenübertragung mit bis zu 6000 U/min. (optional) bei drehrichtungsunabhängigem Betrieb
- Hohlwellen Durchmesser bis max. 360 mm, Innenraum der Hohlwellen bleibt völlig frei und ist für den Kunden uneingeschränkt nutzbar
- Energieübertragung mit geregelter Ausgangsspannung drehzahl- und drehrichtungsunabhängig, allein oder auch in Kombination mit Datenübertragung, möglich. Die Ausgangsspannung ist in weiten Grenzen frei wählbar, kontaktlose Drehkupplungen für 24 V DC stehen bis 300 Watt zur Verfügung. Bei Übertragung von Zwischenkreisspannungen bis 600 V DC lassen sich Leistungen bis 11 Kilowatt drehend übertragen.
Datenübertragung mit faseroptischen Drehkupplungen
Sollte ein Anwender die Datenübertragung mittels optischer Fasern bevorzugen, bieten sich Einkanal- oder auch Mehrkanal-Drehkupplungen für verschiedene Anwendungsbereiche als Alternative an. Lichtwellenleiter-Drehkupplungen (LWL) von SPINNER können ohne Multiplexing, mit bis zu 109 Kanälen und allen Arten von Leitern (Singlemode, Multimode und Leiter mit Dickkernfasern) betrieben werden. Sie haben nur minimale Reflexionsverluste, erreichen hohe Datengeschwindigkeiten und sind immun gegen EMI/EMV Einflüsse.