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Industrielle Verbindungstechnik

Batterien laden – ganz automatisch

Wenn sich Batterien von AGVs automatisch laden lassen, würde das die Produktionslogistik effizienter machen. Dass dies funktioniert, zeigte Stäubli auf der diesjährigen Automatica in München und simulierte eine Smart Production mit hohem Automatisierungsgrad. Was gleichzeitig den Einzug der Elektromobilität in Logistik und Fertigung aufzeigt. Das Herzstück dabei: ein Steckverbinder.
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Ladestation eingeschoben und kontaktieren 
den modularen Steckverbinder CombiTac, volle 
Batterien werden erkannt und entnommen.
Leere Batterien werden automatisch in die Ladestation eingeschoben und kontaktieren den modularen Steckverbinder CombiTac, volle Batterien werden erkannt und entnommen.Bild: Stäubli Electrical Connectors GmbH

Auf der Automatica 2023 präsentierte Stäubli im Livebetrieb eine automatische Batterieladestation innerhalb einer Smart Production mit hohem Automatisierungsgrad. Ein Plattform-AGV bringt eine Ladung leerer Batteriepacks in die Reichweite eines Roboters. Dieser entnimmt die Batterien, findet ein freies Fach in der Ladestation und platziert die Batterie. Der Ladevorgang läuft automatisch. Der Roboter wählt dann eine geladene Batterie, die er auf das AGV stellt. Sobald das Fahrzeug komplett mit vollen Batterien bestückt ist, fährt es mit der Ladung an den gewünschten Standort. Bei dieser Anwendung konnte Stäubli auf die umfassende Kompetenz mehrerer Geschäftsbereiche zurückgreifen. Zum einen bei der Handhabung der Batteriepacks mit dem neuen Schwerlastroboter TX2-200 in Kombination mit dem PF3 AGV, einem kompakten Flurförderzeug. Aber ebenso mit einer weniger auffälligen Komponente: dem elektrischen Steckverbinder CombiTac für die Verbindung zwischen Batterie und Ladestation.

 Die Demo-Anlage von Stäubli auf der Automatica mit AGV, Roboter und Ladestation.
Die Demo-Anlage von Stäubli auf der Automatica mit AGV, Roboter und Ladestation.Bild: Stäubli Electrical Connectors GmbH

Roboter und AGV kooperieren

In der Anwendung wird demonstriert, wie der Roboter und das AGV aufeinander abgestimmt ihre Aufgaben wahrnehmen. Der Schwerlast-Roboter, der mit der Robotersteuerung CS9 HP betrieben wird, feierte auf der Automatica 2023 Weltpremiere. Die Besonderheit liegt in seiner Sicherheitstechnik mit den höchsten Sicherheitsstandards, die verschiedene Ebenen der Mensch/Maschine-Kollaboration auch ohne getrennte Arbeitsbereiche ermöglichen. Mit einem Tragvermögen von bis zu 170kg und einer Reichweite von 2209mm ist der neue Sechsachser perfekt für das Handling schwerer Teile. Das neue Plattform-AGV sorgt im Materialfluss für mehr Produktivität: Es ermöglicht das Tragen und Heben von Nutzlasten bis 3t bei einer sehr hohen Positioniergenauigkeit.

Verbindungstechnik im Zentrum

Im Kern der Anwendung, wenig sichtbar jedoch ausschlaggebend für den sicheren Betrieb, ermöglicht der elektrische Steckverbinder das zuverlässige automatisierte Verbinden und Trennen der Batteriepacks. CombiTac ist ein modulares System, das die Kombination von Leistungs-, Signal-, Daten- und Medienanschlüssen in einem kompakten Steckverbinder ermöglicht. Bei dieser Anwendung wurden Leistung und Signale auf kleinem Raum kombiniert, so dass neben der Übertragung des Ladestroms auch die Integration in ein Batteriemanagementsystem möglich ist.

Modularität für effiziente Verbindungslösungen

 Im Kern der Anwendung, wenig sichtbar jedoch ausschlaggebend für den sicheren Betrieb, ermöglicht der elektrische Steckverbinder das zuverlässige automatisierte Verbinden und Trennen der Batteriepacks.
Im Kern der Anwendung, wenig sichtbar jedoch ausschlaggebend für den sicheren Betrieb, ermöglicht der elektrische Steckverbinder das zuverlässige automatisierte Verbinden und Trennen der Batteriepacks.Bild: Stäubli Electrical Connectors GmbH

Mit zwei Produktlinien bietet das CombiTac-System von Stäubli Electrical Connectors vielfältige Möglichkeiten und ermöglicht individuelle Lösungen für alle Arten von Batterien: Ob im Fahrzeug, in automatisierten Batteriewechselsystemen, für den manuellen Anschluss und selbst im Prüfstand. Die Serie CombiTac uniq ermöglicht die individuelle Kombination von Modulen für Leistung, Signal, Thermoelemente, Koaxial, Glasfaser, Pneumatik, Hydraulik und Ethernet mit bis zu 100.000 Steckzyklen. Sie eignet sich für hohe Strom- und Spannungsstärken und bietet höchstmögliche Leistung bei gleichzeitiger Personalisierbarkeit. So lassen sich präzise technische und bauliche Spezifikationen erfüllen.

Die neueste Generation CombiTac direqt punktet mit dem benutzerfreundlichen, werkzeuglosen Click-and-Connect-System, wodurch sich ein modularer Steckverbinder besonders zeitsparend zusammenstellen lässt. Module für Leistungs-, Signal-, Daten- und Pneumatikanschlüsse mit bis zu 10.000 Steckzyklen sind verfügbar.

Batteriesysteme in ungeahnter Vielfalt

Ob es sich wie am Beispiel der Anwendung auf der Automatica um einen automatisierten Batteriewechsel handelt, um eine Traktionsbatterie die manuell gewechselt wird oder um ein Onboard-Batteriesystem, das im Fahrzeug verbleibt – eine Anforderung ist immer vorhanden: Der Bauraum ist begrenzt und erfordert eine platzsparende Lösung. Trotzdem müssen neben den Leistungskontakten oft auch Signalkontakte für die Steuerung und Überwachung des Ladevorgangs untergebracht werden. Durch die Kombination verschiedener Module in einem Steckverbinder sind hochdichte kompakte Konfigurationen möglich.

Die hohen Steckzyklen des CombiTac sind die Voraussetzung für den automatisierten Wechsel, die schwimmende Lagerung gleicht Fluchtungsfehler aus und ermöglicht das Blindstecken. Die Leistungskontakte mit IP2X-Berührungsschutz sorgen für Sicherheit beim manuellen Stecken. Für die Onboard-Batteriesysteme im Fahrzeug ist der Steckverbinder stoß- und vibrationsfest.

Für besonders anspruchsvolle Anwendungen wurden die Steckverbinder für Batteriepacks CombiTac CT-HE entwickelt. Sie sind für den Einsatz in Schienenfahrzeugen konzipiert und erfüllen die entsprechenden Brandschutznormen. Die CT-HE Konfigurationen sind speziell auf die Anschlüsse von Batteriepacks ausgelegt: Sie können mit 12mm-Leistungskontakten und mit 1,6mm-Signalkontakten kombiniert werden, z.B. für die Kontaktierung und Überwachung von Batterieanlagen. Die Signalkontakte sind als Interlock (first break/last mate) nutzbar.

 Der Steckverbinder CombiTac verbindet die Leistungs- und Signalanschlüsse.
Der Steckverbinder CombiTac verbindet die Leistungs- und Signalanschlüsse.Bild: Stäubli Electrical Connectors GmbH

Qualitätssicherung durch Prüfung

Definierte Testabläufe, wie Inline-Prüfungen innerhalb des Fertigungsprozesses oder die Endprüfung der fertigen Batterie, stellen sicher, dass einwandfreie Produkte ausgeliefert werden. Für die Verbindung zum Testgerät oder Prüfstand lassen sich mit modularen Steckverbindern alle Anschlüsse platzsparend bündeln und in einem Arbeitsgang stecken oder trennen. CombiTac hat sich in der Prüftechnik in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen bewährt. Die Multilam Kontakttechnik bietet einen schnellen Datenaustausch und genaue Prüfergebnisse. So nutzen ihn beispielsweise Prüfstände für Fahrzeugmotoren als Schnittstelle zwischen Prüfobjekt (Automotor) und Prüf- und Messgeräten zur Übertragung von Leistung, Signalen und Daten. Auch für den Test von Batterien er sie mit hohen Stromstärken und Spannungen bis 300A/5kV die passende Lösung. Um den hohen Automatisierungsgrad durchgängig beizubehalten, kann die Qualitätssicherung eines Unternehmens auch für die Testabläufe automatisierte Prozesse etablieren.

Einfach und sicher zum Ziel

Die Vielfalt an Modulen, Rahmen und Gehäusen lassen die Erstellung eine modularen Steckverbinders auf den ersten Blick komplex aussehen. Hier unterstützt der ComibTac-Online-Konfigurator. Während des Konfigurationsprozesses wird Schritt für Schritt ein individueller Steckverbinder erstellt, unterstützt durch eine interaktive 3D-Darstellung. Als zusätzlichen Service ist ein sicherer Zugang zu CAD-Daten für die einfache Integration in ein Projekt gewährleistet.

Jeder CombiTac kann zu 100 Prozent individuell angepasst werden, um exakt den Maßangaben und technischen Spezifikationen einer Anwendung zu entsprechen. Dies kann die Auslegung auf genaue Maßangaben, die Verwendung von besonders widerstandsfähigen Trägermaterialien und die Integration von kundenspezifischen Teilen (z.B. spezielles Gehäuse, Griffe) beinhalten. Ebenso sind Komplettlösungen inklusive Kabelkonfektionierung möglich, welche die Montagekosten signifikant reduzieren und die Logistik vereinfachen.

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Thematik: Allgemein
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