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Inhaltsverzeichnis
1. Erfahrungen aus Kfz- und Schaltschrankbau kombinieren
2. Schnell verdrahten mit vibrationsresistenter Push-X-Technik
3. Baukastensystem übernimmt auch die Absicherung
4. Vorkonfektionierte M12-/M8-Leitungen senken Montagekosten
5. Weniger Verdrahtungsfehler aufgrund Vorkonfektionierung
6. Push-Pull-Variante macht Anschlüsse steck- und lösbar
7. SPE senkt Verdrahtungsaufwände deutlich
In Produktionsanlagen und Logistikzentren werden immer häufiger fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) eingesetzt. Als integraler Bestandteil des Fertigungsbereichs unterliegen sie hohen Verfügbarkeitsansprüchen im Betrieb. Daraus resultiert, dass die Energie- und Signalverteilung im Fahrzeug robust und zuverlässig funktionieren muss.
FTF bestehen aus Komponenten wie Batterien, Antrieben, Antriebs-Controllern, Steuerungen, funktionaler Sicherheitstechnik, einer Navigationseinheit mit Sensorik sowie Kommunikationsgeräten. Darüber hinaus werden weitere für den Verwendungszweck notwendige Werkzeuge – beispielsweise aufmontierte Fördereinheiten oder Manipulatoren – genutzt. Zur Energie- und Datenkonnektivität sind diese Komponenten untereinander elektrisch zu verbinden.
Je nach Fahrzeugtyp und -größe befinden sich die Geräte in Schaltkästen oder werden direkt auf dem Chassis des FTF angebracht. Aufgrund der Montagearten und strikten räumlichen Einschränkungen sind das oftmals schwer zugängliche Stellen. Daher stellt es für den Installateur eine Herausforderung dar, die Leitungen an die Komponenten anzuschließen, weil diese sich nicht – wie in der klassischen Schaltschrankverdrahtung – in einer ergonomischen Haltung verdrahten und montieren lassen.
Erfahrungen aus Kfz- und Schaltschrankbau kombinieren
Aus diesen Gründen wird auf Praktiken aus der Kfz-Produktion zurückgegriffen, will heißen: Es kommen Kabelbäume zum Einsatz. Kann dieser Ansatz nicht umgesetzt werden, erweist sich die Verdrahtung der FTF mittels Methoden aus dem Schaltschrankbau als Alternative, damit eine hohe Verfügbarkeit im Betrieb gegeben ist. Von Vorteil ist, dass die auf Federkraft basierenden Anschlüsse resistent gegenüber den während der Nutzung auftretenden Vibrationen sind. Anwender profitieren hier von den Effizienzsteigerungen der Verbindungstechnik im Rahmen der Schaltschrankverdrahtung. Diese hat sich vom Schraubanschluss über die Federkraft bis zum werkzeuglosen Anschließen der Leiter fortentwickelt.
Schnell verdrahten mit vibrationsresistenter Push-X-Technik
Zur Erhöhung der Effizienz setzt die Push-X-Technologie bei der Verdrahtung auf eine vorgespannte Kontaktfeder. Dabei wird der Leiter zunächst in die Klemmkammer eingeschoben (Bild 2). Anschließend löst er den vorgespannten Federmechanismus, so dass der Leiter in der Klemmkammer schnell und dauerhaft kontaktiert. Das Prinzip ermöglicht den Anschluss starrer und flexibler Leiter mit und ohne Aderendhülse. Selbst kleinste flexible Leiter lösen den Anschluss aus.
Bild: Phoenix Contact
Das Lösen der angebundenen Leiter erfolgt durch die Betätigung des orangefarbenen Drückers. Zeitgleich mit dem Lösen des Leiters wird die Kontaktfeder für einen erneuten Verdrahtungsvorgang vorgespannt. Die Push-X-Lösung erspart folglich Zeitaufwände während der Verdrahtung, ohne dass Einbußen bei der Zuverlässigkeit entstehen.
Baukastensystem übernimmt auch die Absicherung
Beim Clipline-complete-System (Bild 3) handelt es sich um einen Baukasten, der abgesehen vom Anschluss unterschiedlicher Leiter ebenfalls die Verwendung von Sicherungen erlaubt. Auf diese Weise lässt sich im fahrerlosen Transportfahrzeug Energie für die verschiedenen Verbraucher verteilen, wobei die Anschlussquerschnitte variieren können. Für die notwendige Absicherung bieten sich elektronische Geräteschutzschalter der Baureihe PTCP, thermische Geräteschutzschalter der Produktfamilie TCP oder thermomagnetische Schutzschalter der Baureihe CB TM an, die jeweils Bestandteil des Clipline-complete-Systems sind.
Bild: Phoenix Contact
Die Schutzschalter werden mit der Push-X-Technologie werkzeuglos angeschlossen, so dass sich – wie bereits erwähnt – die Produktivität des Montageprozesses der FTF steigern lässt. Nicht zu vergessen die Resistenz der federbasierten Verbindungen gegenüber den im Betrieb der FTF auftretenden Vibrationen.
Vorkonfektionierte M12-/M8-Leitungen senken Montagekosten
Die Montagekosten von FTF lassen sich darüber hinaus durch den Einsatz vorkonfektionierter M12– oder M8-Leitungen reduzieren. Das aus dem Maschinen- und Anlagenbau stammende Konzept hat sich über einen langen Zeitraum etabliert und gleichzeitig zu einem Standard entwickelt. Aufgrund der Standardisierung können Komponenten unterschiedlicher Hersteller, die die IP-Schutzklassen einhalten, miteinander gekoppelt werden.
Bild: Phoenix Contact
Zur Anbindung von Sensoren, Aktoren und Verbrauchern mit höheren Leistungen sind verschiedene Steckgesichter vorgesehen. Der leistungs- und datentechnische Anschluss von Geräten geschieht über hybride M12-Kabel (Bild 4). Als Beispiel sei die Ankopplung von netzwerkfähigen Antriebsreglern genannt. Hierbei werden sowohl Energie als auch Daten – meist über ein Ethernet-basiertes Protokoll – mit Hilfe eines vorkonfektionierten Hybridkabels über eine Steckverbindung übertragen.
Weniger Verdrahtungsfehler aufgrund Vorkonfektionierung
Die Ankopplung von dezentral angebrachten Sensoren oder Antrieben erweist sich mit dieser Methode als effektiv, da mehrere Prozessschritte entfallen – zum Beispiel das Ablängen, Konfektionieren und Testen der Leitungen. Falls die Positionen der Komponenten im fahrerlosen Transportfahrzeug bekannt sind, liefert Phoenix Contact die M12– und/oder M8-Leitungen schon vorkonfektioniert in der passenden Länge. So stehen die bereits durch den Lieferanten vorgeprüften Kabel ohne weitere Bearbeitung für den Einsatz im FTF zur Verfügung.
Die einzelnen Komponenten lassen sich auf diese Weise fehlerfrei, robust und kompakt im Fahrzeug anschließen. Diese Vorgehensweise verringert die Wahrscheinlichkeit von Verdrahtungsfehlern gegenüber einer Einzeladerverdrahtung deutlich und trägt somit zur Senkung der Inbetriebnahmezeit des FTFs bei.
Push-Pull-Variante macht Anschlüsse steck- und lösbar
Bild: Phoenix Contact
Übrigens: Mittlerweile wird die M12-Anschlusstechnik durch die Push-Pull-Funktionalität erweitert (Bild 5). Im Vergleich zu herkömmlichen M12-Anschlüssen, die mit metrischen Gewinden am Anschlusspunkt angeschraubt werden müssen, können die Push-Pull-Varianten direkt auf die Komponente gesteckt werden. Das Lösen der M12-Verbindung erfolgt durch das Ziehen am Entriegelungsring. Dieses Konzept reduziert gleichzeitig die Wartungsaufwände. (co)
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SPE senkt Verdrahtungsaufwände deutlich
Mit dem Einzug der Ethernet-Technologie in die Automatisierung profitierten Anwender von den technologischen Fortschritten der Kommunikationstechnik. Eine dieser Technologien ist Single Pair Ethernet (SPE). Bei SPE reduziert sich die Ethernet-Übertragung auf lediglich ein Adernpaar. Gleichzeitig bleiben die Full-Duplex-Kommunikation und Datenraten im Gigabit-Bereich erhalten. Somit lassen sich Ethernet-basierte Sensoren und Aktoren einfach im fahrerlosen Transportfahrzeug anbinden. Die PoDL-Technologie (Power over Data Line) ermöglicht zudem die Energieübertragung von bis zu 50 W über dasselbe Adernpaar.
Die recht junge SPE-Technologie hat also das Potential, die Verdrahtungsaufwände im Fahrzeug deutlich zu senken.
