Mit dem Aufkommen des Internets in den 1990er-Jahren veränderte sich die Art und Weise, wie wir einkaufen. Die Verbraucher begannen, Artikel online zu kaufen, so wie sie es früher mittels gedruckter Kataloge getan hatten. Doch es gab einen Unterschied. Dank der Computersysteme konnte der Katalog täglich aktualisiert werden. Andere Aspekte des Einkaufsprozesses blieben jedoch gleich. Die Lieferzeiten betrugen fünf oder mehr Arbeitstage, und die Pünktlichkeitsquote lag unter 95,5 %.

Heute werden die Lieferzeiten in Stunden gemessen, und die Pünktlichkeitsquote liegt bei über 99,0 %. Die Betreiber von Lagern mussten erhebliche Veränderungen vornehmen, um diesen hohen Automatisierungsgrad zu erreichen.

Trends in der Lager-Automatisierung

Ein Trend ist die Integration von mobilen Robotern wie fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTS) und autonomen mobilen Robotern (AMR). FTS benötigen in der Regel vordefinierte Pfade, die mithilfe von Führungsdrähten oder -streifen auf dem Boden realisiert werden, während AMRs mit ihren smarten Navigationssystemen anspruchsvoller sind. Beide sind mit automatisierten Lager- und Bereitstellungssystemen für die Kommissionierung und Versandvorbereitung verbunden.

Solche Roboter werden mit Batteriesystemen betrieben. Durch die Lithium-Ionen-Technologie sind die Geräte dank ihrer höheren Energiedichte kleiner und leichter geworden. Zudem hat die Halbleiterindustrie die Elektronik für Batteriemanagementsysteme (BMS) vereinfacht, die den Zustand der Batterien überwachen und das elektrische Laden übernehmen.

Um eine zuverlässige Verbindung zwischen den Leiterplatten des BMS zu gewährleisten, müssen Steckverbinder ausgewählt werden, die Stößen und Vibrationen während des Betriebs und den beim Laden und Entladen herrschenden Umgebungstemperaturen standhalten können. Das Modell D-2970 von TE Connectivity gehört zur Steckverbinder-Baureihe „Dynamic“ und ist für die Signal- und Datenanforderungen eines BMS optimal geeignet. Mit einem Rastermaß von 5 mm verkürzen diese Wire-to-Board-Verbinder die Anschlusszeit im Vergleich zu Systemen mit Schraubverriegelung um 90 %.

Für die Push-in-Klemme ist kein Werkzeug erforderlich, und der Verriegelungshebel in der Mitte gibt ein akustisches und taktiles Feedback beim Anschließen. Da für das Einstecken nur eine geringe Kraft erforderlich ist, können Nutzer auch Kabelbäume leicht lösen, ohne sich die Finger zu verletzen. Zudem bietet er ein fingersicheres Gehäuse, das den Anwender von Bauteilen mit hoher Spannung fernhält.

Die Stiftleisten mit Durchsteckmontage sind sowohl mit drei als auch mit vier Positionen erhältlich, und zwar in Versionen mit 90°, 180° und 270°. Die Steckverbinder können mit massiven Drähten in Größen von 24 bis 16 AWG (0,2 bis 1,5 mm²) oder mit Litzendraht/flexiblen Drähten von 26 bis 14 AWG (0,13 bis 2,5 mm²) bestückt werden. Die Baureihe unterstützt bis zu 18 A und 400 V pro Pol bei 55 °C.

FTS und AMR immer voll geladen

Irgendwann müssen unsere batteriebetriebenen Roboter wieder aufgeladen werden, und da sie autonom sind, wäre es hilfreich, wenn sie dies ohne menschliche Unterstützung erledigen könnten. Die Anforderungen an Ladestecker sind jedoch hoch. In Logistikzentren, die rund um die Uhr in Betrieb sind, müssen die Roboter so schnell wie möglich geladen werden, um wieder in den aktiven Betrieb zurückzukehren.

Das Herstellen einer Steckverbindung zum Laden autonomer Roboter ist eine große Herausforderung. Ein menschlicher Bediener kann einen Stecker sorgfältig in eine Buchse einführen, aber ein Roboter kann sich nur ungefähr vor der Ladestation positionieren. Außerdem geht es nicht nur um eine Stromverbindung. Es müssen auch Daten übertragen werden, sodass das Ladegerät den Fortschritt des Ladevorgangs und die Temperatur überwachen und möglicherweise Daten mit dem autonomen System austauschen kann. Außerdem sollten sehr viele Steckzyklen unterstützt werden, und der Steckverbinder sollte bei Bedarf im Rahmen von Wartungsarbeiten schnell ausgetauscht werden können.

Der Blindsteckverbinder für mobile Ladegeräte deckt all diese Anforderungen mit zwei oder drei Strom- und acht Signalverbindungen ab. Durch das Floating Design ist eine Fehlausrichtung von ±15 mm in x-Richtung und ±10 mm in y-Richtung möglich, sowie ca. ±5° in z-Richtung. Das Design ist auf geringe Steckkräfte an den Kontakten ausgelegt und bietet mit mindestens 12.000 Steckzyklen eine lange Lebensdauer.

Die Stromanschlüsse unterstützen bis zu 125 V und 50 A mit Anschluss an einen Kupfer-Litzendraht mit einer Größe von 10 oder 8 AWG. Die Signalkontakte verfügen über einen Federkontakt für eine höhere Lebensdauer und werden an einen Litzendraht mit einer Größe von 22–30 AWG angeschlossen. Ein rückseitig steckbarer Steckverbinder ist mit dem verpolungssicheren Steckverbindersystem MATE-N-LOK ausgestattet (Abbildung 3), das die Installation und Nachbearbeitung im Falle einer Reparatur oder eines Austauschs im Servicefall erleichtert.

Verbindung von Motoren

Die Motoren eines Roboters benötigen nicht nur Strom, sondern oft auch eine Signal- oder Datenverbindung, insbesondere wenn Servomotoren im gesamten System verkettet sind. Steckverbinder, die sowohl Strom als auch Signale integrieren, ermöglichen eine einfachere Verdrahtung und erleichtern die Wartung. Hybride Steckverbinder wie die Baureihe 723 von Intercontec bieten eine Lösung im M23-Format.

Es werden bis zu fünf Stromanschlüsse und sechs Signalkontakte unterstützt. Besonders interessant sind jedoch die Modelle mit 100-MBit/s-Ethernet-Datenschnittstelle (Abbildung 4), die als zusätzlicher zwei- bis sechspoliger Steckverbinder innerhalb des Steckers realisiert ist. Die Kontakte sind gecrimpt, und bei der Verbindung werden die Schutzarten IP 66 und IP 67 unterstützt. Die Stecker sind gerade und gewinkelt angeordnet, und die Kodierung mit Farbringen wird unterstützt. Die Strom-Pins sind für 30 A und 850 V Gleichstrom ausgelegt, die Signal-Pins für 1,2 A und 30 V.

Robuste Steckverbinder sorgen für pünktliche Lieferungen

Angesichts der stetig wachsenden Umsätze im E-Commerce und der Schwierigkeiten von Lagerbetreibern aller Größen, Personal zu finden, sind Investitionen in die Automatisierung der Schlüssel zur Einhaltung von Lieferzeiten und termingerechten Lieferungen. Autonome Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten, benötigen zuverlässige Lade- und interne Verbindungen, um den 24/7-Betrieb zu gewährleisten. TE Connectivity bietet ein breites Spektrum an Steckverbindern, die in diesem anspruchsvollen Anwendungsbereich zuverlässig funktionieren und gleichzeitig einfach zu installieren und zu warten sind, um Ausfallzeiten auf ein Minimum zu reduzieren.