Broschüre
Auswahlhilfe für Flex-Leistungsmodule
Die Roboter kommen
Wir alle haben wahrscheinlich schon Videos von den prominenten Anwendungsbereichen von Robotern gesehen, etwa in der Automobilmontage, in Online-Vertriebszentren und bei telemedizinischen Operationen. Doch sie finden zunehmend auch in vielen anderen, alltäglicheren Bereichen Verwendung, um manuelle Arbeit zu reduzieren, beispielsweise beim Rasenmähen, Reinigen, in der Landwirtschaft sowie bei Inspektionen und Wartungsarbeiten. Gleichzeitig übernehmen Roboter gefährliche Aufgaben, die wir lieber vermeiden möchten: Abbrucharbeiten im Baugewerbe, Bombenentschärfung sowie Such-, Rettungs- und Sicherheitseinsätze.
Roboter, die nicht an ein Kabel angeschlossen sind, werden als AGVs (autonome fahrerlose Transportsysteme) oder die fortschrittlicheren AMRs (autonome mobile Roboter) kategorisiert, und der Markt für sie wächst rasant. Dies wird durch den aktuellen Arbeitskräftemangel und die hohen Kosten sowie das starke Wachstum des E-Commerce mit den damit verbundenen Produktions- und Logistikprozessen angetrieben. Laut den Berichten von ‘Interact Analysis’ und ‘IFR World Robotics 2021’ wurden 2021 mehr als 100.000 AGVs und AMRs an den Sektor der professionellen Servicerobotik ausgeliefert, ein Anstieg um 701.340 Tonnen gegenüber 2020 mit einem Wert von 1.350 Tonnen. Bis 2025 werden voraussichtlich allein 640.000 AMRs ausgeliefert, die AGVs zunehmend verdrängen werden. In dieser Kategorie dominieren die Anwendungsbereiche Transport und Logistik.Abbildung 1).
Abbildung 1: Die fünf häufigsten Anwendungsbereiche von Robotern im professionellen Servicebereich
Diese beträchtliche Anzahl an Lieferungen verteilt sich auf viele produzierende KMU, weltweit schätzungsweise 800 mit weniger als 500 Mitarbeitern, die etwa 801.034.000 Zulieferer repräsentieren. Dies bedeutet, dass die Hardware häufig kundenspezifisch gefertigt wird und Herausforderungen auftreten, insbesondere bei der Stromverarbeitung und -verteilung.
Die Roboter mit zuverlässiger Stromversorgung versorgen
Die große Vielfalt an AGVs und AMRs spiegelt sich in den unterschiedlichen internen Energiearchitekturen wider: Sie sind zwar alle batteriebetrieben, verwenden aber typischerweise Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer- oder NiMH-Akkus mit Spannungen von 24 V, 36 V oder 48 V. Die Roboter kehren normalerweise zu einer Ladestation zurück, um dort mit einem einfachen AC/DC-Ladegerät aufgeladen zu werden. Dieses Ladegerät selbst erzeugt jedoch Störungen durch andere Komponenten wie Motoren, die zu Spannungsspitzen und -einbrüchen im Stromnetz führen können. Im mobilen Einsatz erzeugen die internen Motoren und Aktoren der Roboter ebenfalls elektromagnetische Störungen (EMI). Die Umgebungsbedingungen können rau und unvorhersehbar sein, mit Staub, Wasser, Feuchtigkeit sowie Stößen und Vibrationen. Die Verfügbarkeit ist ein entscheidender Faktor für die Rentabilität, und AMRs müssen auch in der Nähe von Menschen absolut sicher sein – hier gibt es keine ‘Terminatoren’. All dies, und die Hardware muss klein, leicht und kostengünstig sein.
Flex bietet einzigartige Einblicke
Flex verfügt seit etwa zehn Jahren über umfassende Erfahrung mit AMRs (Automatisierte Mobile Radios) und hat mehr als 300 dieser Systeme an über 100 Standorten des Unternehmens installiert. Daher besitzt Flex Power Modules einzigartige Einblicke in die Herausforderungen einer zuverlässigen und kosteneffizienten Stromversorgung für die elektronischen Systeme von AMRs. Üblicherweise wird eine Zwischenbusarchitektur verwendet, bei der die Batteriespannung auf einen geregelten und isolierten Bus mit 12 V oder 24 V heruntergewandelt wird, der beispielsweise direkt für Sensoren genutzt werden kann. Empfindliche Verbraucher wie Prozessoren und Kommunikationsschnittstellen benötigen niedrigere, präzise geregelte Versorgungsspannungen, die von Point-of-Load-Reglern bereitgestellt werden, meist Schaltreglern für höchste Effizienz.Abbildung 2).
Abbildung 2: Eine mögliche AMR-Leistungsarchitektur
Die Flex-Leistungsmodule bieten DC/DC-Wandler mit großem Eingangsspannungsbereich, die sich ideal für die Buswandlerfunktion eignen. Zum Beispiel PKB5213D Serie im Achtel-Baustein-Format, die 12 V bei 220 W aus einem breiten 18 – 60 V-Bereich liefertGleichstrom Das Produkt wurde mit einer modifizierten Unterspannungsabschaltung am Eingang ausgestattet, um die in der Anwendung häufig auftretenden Spannungseinbrüche zu bewältigen, und wurde beispielsweise erfolgreich in einen Fabrikreinigungsroboter integriert, wo der große Eingangsspannungsbereich, die hohe Leistungsdichte und die bewährte Zuverlässigkeit ausschlaggebend waren.
Für eine niedrigere Nennleistung von 50 W wird ein sechzehntel Ziegelstein aus dem PKU-E Die Serie kann mit einem noch breiteren Eingangsspannungsbereich von 18 – 75 V verwendet werden.Gleichstrom, oder ein Teil davon PKE Seriell bei 30 W im 1" x 1" Format.
Ein Lastpunktwandler kann aus den Flex Leistungsmodulen ausgewählt werden.’ PNA, PMU, oder digital BMR Serie mit programmierbaren Ausgängen bis hinunter zu 0,6 V, Strombelastbarkeit bis zu 18 A und alle mit hoher Effizienz in LGA/Solder Bump-Gehäusen.
In AMR-Anwendungen werden häufig auch Hilfsversorgungen benötigt, beispielsweise für Motoransteuerungen mit Spannungen, die auf die Ansteuertechnologie (z. B. IGBTs, Si- oder SiC-MOSFETs) abgestimmt sind. Bauteile in den Flex-Leistungsmodulen mit Durchgangslochschaltung PUC-BG und Oberflächenmontage Pub Die Bereiche eignen sich für die erforderlichen bipolaren, asymmetrischen Spannungen sowie für eine hohe Isolation bis zu 6,2 kV und eine extrem niedrige Kopplungskapazität.
Roboter müssen gepflegt werden
Sie benötigen zwar keine Teepausen, aber Roboter und ihre Stromversorgungssysteme brauchen Unterstützung bei der Erstkonfiguration und anschließend einen kontinuierlichen Dialog zur Meldung von Status, Alarmen und Leistung. Dies wird den Stromrichtern durch die Flex Power Designer Die Software verfügt über eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche für die Ersteinrichtung. Darüber hinaus besitzen viele der von Flex Power Modules angebotenen DC/DC-Wandler Datenschnittstellen, die in Echtzeit Daten zurückmelden können, beispielsweise über 5G in einer IIoT-Umgebung, während der Roboter autonom arbeitet.
Flex Leistungsmodule bieten eine menschliche Komponente mit umfassender Design-In-Anleitung, Anwendungshinweisen, Datenblättern und einem globalen Netzwerk von Ingenieursupport.
Sie können sich auch unser Webinar “Leistungsstarke DC/DC-Lösungen für die Robotik” ansehen.” Hier.
