[go: up one dir, main page]

WO2014198419A1 - Energy supply system - Google Patents

Energy supply system Download PDF

Info

Publication number
WO2014198419A1
WO2014198419A1 PCT/EP2014/001622 EP2014001622W WO2014198419A1 WO 2014198419 A1 WO2014198419 A1 WO 2014198419A1 EP 2014001622 W EP2014001622 W EP 2014001622W WO 2014198419 A1 WO2014198419 A1 WO 2014198419A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
receiver
supply system
transmitter
energy supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/001622
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Adolf GIEßEN
Hans-Albert Eckel
Stephan Anders
Erik JÄGER
Tim Sterzik
Marko Pfeifer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of WO2014198419A1 publication Critical patent/WO2014198419A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/30Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using light, e.g. lasers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Definitions

  • the present invention relates to an energy supply system comprising at least one transmitter system and at least one receiver system.
  • Servo drives so-called servo axes, are used particularly frequently in industrial applications. They are characterized by a controllable torque and a variable speed. Thus, the operating point in the speed-torque diagram can be set freely within limits. Servo drives are therefore particularly suitable as drives for industrial robots, for driverless transport systems or for handling grippers.
  • servomotors exist in different power classes (1 W to 10 kW) and there are different designs.
  • the torque is generated in all versions by a magnetic field that forms between the stator and rotor.
  • a typical servo motor often used in industrial environments is the permanent-magnet synchronous machine (PMSM).
  • the stator consists of three-phase windings and the rotor of permanent magnets. By creating an alternating voltage on the stator, an alternating field is formed.
  • the decisive factor is the angle between the rotor and stator fields. Because only if the resulting stator field is perpendicular to the rotor field, in this configuration, the energy used, ie the applied current is converted into the maximum torque.
  • This vertical alignment is achieved by a measuring system for detecting the rotor magnetic field in combination with a controller.
  • Encoders or Hall sensors are used as measuring systems.
  • sensorless methods for determining the rotor position in which the voltage induced by the rotor in the stator is evaluated.
  • the sensorless process has disadvantages at low speeds.
  • a defined rotating field is generated in the stator by vector control.
  • the power for rotating field generation is taken either from a three-phase network (eg 400 V) or from a DC network (eg 24 V).
  • the electrical energy is first rectified and stored in a DC link (eg 600 V DC).
  • an inverter pulse width modulation
  • the control electronics has corresponding communication interfaces and signal inputs or outputs. The combination of controller and inverter with communication interfaces is called servo controller.
  • Servo drives according to the state of the art and on the market offer several manufacturers (eg Bosch, Siemens, SEW, Beckhoff ”) a variety of servo drive systems.
  • the servo drive can be equipped with a DC brake or with a mechanical holding brake.
  • the control voltage for this is typically 0 to 24 V.
  • the generator principle can also be used (4-quadrant drive), which allows the feedback of braking energy into a "power storage”.
  • exactly one servo controller or one servo axis also includes exactly one servo controller or axis controller.
  • the space required and the application weight of the servo drive or the servo axis can be very large, usually those power electronic drive blocks (servo controller or axis controller) are housed in an external control cabinet.
  • those power electronic drive blocks servo controller or axis controller
  • the increased space requirement for complex drive structures quickly leads to space problems.
  • servo-compact drives and decentralized servo drive systems are available on the market.
  • the actuators required for speed and torque adjustment are located directly in / on the drive (eg servo drive "Wittenstein TLSA" with integrated servo-controller) .
  • the power supply for these models can, for example, be provided by a DC voltage of 24 V.
  • several servo axes to be connected to a voltage source coming out of the rectified 230 V mains is fed.
  • these individual servo drives can be connected via a so-called hybrid cable for power transmission and for communication with the control electronics and each other.
  • Servo axes of moving operating or production means in the industrial production environment are supplied primarily by rigid cable connections or guided cable systems (cable drag systems) with electrical energy.
  • cable-bound systems are subject to high wear and greatly restrict the freedom of movement of the moving system in range and twisting possibility.
  • the entrainment of cables also requires increased space and the mass of the moving system can rise, which suffers the dynamics of such systems, ie the time to perform positioning movements of the system suffers.
  • the charge of such an energy storage can be realized by a temporary cable connection or inductive power supply.
  • the charging energy is transmitted wirelessly with inductive power supply.
  • the inductive energy transfer is limited to short transmission paths, so that a special loading position and a certain residence time in this position are required, which ensures the low cost of such systems.
  • the invention is therefore an object of the invention to improve a power supply system of the type mentioned in such a way that the power supply and control of servo drives, especially servo drives in locally unbound and moving operating or production means for industrial production, on the one hand flexibly adaptable to production changes and on the other hand with high efficiency, high efficiency and low susceptibility to failure can be realized.
  • Such an optical power supply by means of a laser beam allows the wireless transmission of energy to the servo drive axes of moving equipment or products in the field of industrial manufacturing, especially automobile and aircraft production.
  • the transmission system preferably comprises a laser source with at least one radiation-generating laser, for example a semiconductor or solid-state laser, which converts the electrical energy supplied to it into the energy of the emitted laser beam.
  • a photovoltaic receiver which transforms the energy of the laser beam impinging on it back into electrical energy, the receiver system enables wireless energy transmission between the transmitter and the receiver system.
  • the laser-based power supply system proposed here not only offers advantages in terms of flexible applicability but is also economical.
  • progress in the field of high-power lasers also allows cable and fiber-free transmission of high energies to be considered feasible in the near future.
  • an additional laser protection system is preferably provided so that the energy supply system according to the invention can be safely integrated into an existing production environment or used for future factory planning.
  • a plurality of DC-DC converters are arranged in the receiver system, the laser beam energy converted into electrical energy being set to a plurality of different DC voltage levels with these DC-DC converters so that different voltage networks can be provided for the comprehensive supply of the downstream energy consumers in the receiver system.
  • two DC voltage levels can be formed in the receiver system, namely a control voltage (eg 24 V), which is distributed via a control voltage network to all system components of the receiver system which are used for control and / or communication and / or safety, and a power voltage (e.g. B. 600 V), which transmitted via a power voltage network to the or the servo drives of the receiver system becomes.
  • a control voltage eg 24 V
  • a power voltage e.g. B. 600 V
  • the transmitter system is stationary and the receiver system movable, so carried out stationary.
  • the integrated in the receiver system servo drive can realize any trajectories, as long as ensured by the geometric arrangement that transmitter system and receiver system have visual contact with each other.
  • a power supply of the servo drive or drives in the receiver system can be maintained even with short-term visual contact loss.
  • a power supply system in several embodiments in a schematic representation showing an energetic connection between transmitter and receiver systems
  • Fig. 2 is a block diagram of an energy supply system according to Fig. 1 in a schematic representation with preferred structure of transmitter and receiver system.
  • the energy supply system 1 has at least one energy-consuming transmitter system 2 and at least one energy-consuming receiver system 4, wherein at least one, in the present embodiment, three servo drives 5 are installed in the receiver system 4 as energy "consumer”.
  • Such servo drives 5 are frequently used as servo axes in moving operating or production means for industrial production, for example in machine tools or in other automation solutions (packaging machines, industrial robots, grippers, driverless transport systems, mobile robot platforms and much more).
  • the power supply of the servo axes in such above-mentioned moving operating or production means has hitherto mostly been provided by conventional energy guides (eg expensive cable drag systems and / or current-carrying slide rails), which, however, rapidly reach the limits of their capacity for the reasons already mentioned.
  • the energy transfer between the transmitter system 2 and the receiver system 4 is purely optically through the beam 3 of a high-energy laser, so that the speed and torque-controlled operation of the servo drives 5 wirelessly, ie without a physical connection between the transmitter system 2 and the receiver system 4 takes place.
  • a stationary, freely movable unit eg. B. the moving part of a moving operating or production means (gripper, mobile platform, etc.), which are dispensing with cable connections almost unlimited movement curves of the receiver system 4, as long as visual contact between the transmitter and receiver system 2, 4.
  • groups of receiver systems 4a, 4b, 4c can also be supplied with electrical energy by a plurality of transmitter systems 2a, 2b.
  • FIGS. 1a to 1d show how one or more transmitter systems 2, 2a, 2b can be energetically coupled to one or more receiver systems 4, 4a, 4b, 4c.
  • a single transmitter system 2 emits a single energy-supplying laser beam 3, which is received by a single receiver system 4.
  • a single transmitter system 2 emits two laser beams 3, which are received by two receiver systems 4a, 4b which are independent of one another.
  • These two receiver systems 4a, 4b can be mounted on the same moving part (eg the robot arm) of a moving operating or production means and perform the same movement. But they can also be spatially separated from each other on different moving parts of the device and therefore independently perform different movements.
  • two transmitter systems 2 a, 2 b each emit a laser beam 3, wherein both laser beams 3 are each directed to a single common receiver system 4.
  • a higher power supply can be ensured for the receiver system 4.
  • an energy supply system 1 provides protection (redundancy) against the failure of a transmitter system 2a, 2b or against optical interference in one of the laser beam transmission links.
  • Fig. 1d the complex system expansion stage of a power supply system 1 is finally shown, in which a group of two serving transmitter systems 2a, 2b is energetically connected to a group of three consuming receiver systems 4a, 4b, 4c.
  • each of the two transmitter systems 2 a, 2 b emits three energy-supplying laser beams 3, these three laser beams 3 each being directed to a receiver system 4 a, 4 b, 4 c.
  • each of the three receiver systems 4a, 4b, 4c respectively receives two energy-supplying laser beams 3, namely one laser beam 3 each from the two transmitter systems 2a, 2b.
  • Such a system 1 is also distinguished by a high degree of redundancy against operational failures.
  • the two transmitter systems 2a, 2b can be placed independently of one another so that there is always visual contact between the respective receiver system 4a, 4b, 4c and at least one of the two transmitter systems 2a, 2b.
  • the two transmitter systems 2a, 2b can both be stationary, both movable or one stationary and one movable.
  • the energy transfer between the transmitter system (s) 2, 2 a, 2 b and the receiver system (s) 4, 4 a, 4 b, 4 c is purely optically using one or more laser beams 3 a high-energy laser instead.
  • the handling of such high-energy lasers in the production environment requires special safety precautions in order to ensure personal safety, d. H. To ensure safety for the human body, especially eyes and skin, at all times.
  • Special safety concepts have already been developed for the industrial use of such high-energy lasers, according to which the laser is integrated into the respective machine or system such that the laser range or operation of the machine / system are separated from one another so that the operator is not exposed to the laser radiation in any operating situation .
  • corresponding safety devices such as, for example, protective cabin, light barriers, laser curtain, fences, etc.
  • transmitter and receiver systems 2, 4 have been represented symbolically only by circles. A preferred structure of the transmitter and receiver system 2, 4 will be explained below with reference to FIG. 2.
  • the transmitter system 2 of the power supply system 1 contains primarily a laser source 18 for generating a laser beam 3.
  • a laser source 18 for example, se a semiconductor or solid state laser can be used.
  • a laser protection system 20 is provided which protects the laser beam 3 against unauthorized intervention over the entire laser beam path from the transmitter to the receiver system 2, 4.
  • Both the laser source 18 and the laser protection system 20 are connected via corresponding data lines 25 to a higher-level control 19 of the transmitter system 2 in control connection.
  • This controller 19 is provided with a control unit (eg industrial PC), which provides the operator with controls or visualization.
  • Next 19 safety technology for safe control of the laser beam 3 is integrated into the controller.
  • the transmitter system 2 of the optical energy transmission system is preferably stationary, so fixedly mounted on the respective operating or production means, whereas the receiver system 4 is arranged on a mobile, mobile part of the respective operating or production means.
  • the stationary attachment of the transmitter system 2 this can be supplied in a simple wired manner with electrical energy.
  • the transmitter system 2 can be connected via electrical power supply lines 26 from the electrical network, z. B. a conventional 50 Hz / 400 V - three-phase supply.
  • the laser beam 3 generated by the laser source 18 can be aligned with the receiver system 4 so as to always ensure a secure optical connection and consequently energy transmission between transmitter and receiver system 2, 4.
  • the transmitter system 2 can be aligned manually and / or automatically on the receiver system 4.
  • the transmitter system 2 is equipped with a tracking system 21 (tracking system) to allow automatic beam tracking with respect to the moving receiver system 4.
  • the transmitter system 2 can be fixed to a moving system, e.g. As a traversable and rotatable recording device, be applied, this moving system performs a adapted to the mobile receiver system 4 movement, so that the laser beam 3 is in constant energy-supplying contact with the receiver system 4.
  • a receiver system 4 is provided in the axes, as shown by way of example in FIG. 2.
  • the receiver system 4 is therefore mobile and flexible location and without existing cables for power supply, this mobility of the receiver system 4 is also neither limited nor hindered.
  • the laser beam 3 emitted by the transmitter system 2 initially strikes a photovoltaic receiver 9 provided in the receiver system 4.
  • This photovoltaic receiver 9 converts the incident laser radiation into usable electrical energy with a constant direct voltage.
  • the DC voltage provided by the photovoltaic receiver 9 depends on the interconnection and / or number of individual photocells installed in it and can be 3.6 V, for example. However, it would also be conceivable that the photovoltaic receiver 9 emits a constant DC voltage of 24V. Such a DC voltage could then advantageously be fed directly without adaptation by a voltage converter in a subsequent control voltage network 12.
  • a group of consumers is formed by electric servo drives 5, which are regularly used in moving operating or production means to ensure accurate and fast movements.
  • Another group of consumers is formed by measurement technology and sensors 15, which is also regularly carried in the industrial environment on moving operating or production means to meet various measurement tasks.
  • further electrical equipment components 17, such as. B. clamping technology (pin drawing cylinder, clamping cylinder ...) or other components, receiver side connected to the output of the photovoltaic receiver 9 as an energy consumer.
  • two DC / DC converters 10, 11 are contained in the receiver system 4, which convert the DC voltage output by the photovoltaic receiver 9 into two DC voltage levels. From the first DC-DC converter 10, the DC voltage of the photovoltaic receiver 9 is transformed to a low DC voltage level (24 V), while the second DC-DC converter 11 transforms the DC voltage of the photovoltaic receiver 9 to a high DC voltage level (600 V).
  • the low DC voltage level is fed as a control voltage into a control voltage network 12, which is recognizable in FIG. 2 by dotted lines, while the high DC voltage level is fed as a power voltage into a power or high-voltage network 13, which is shown in FIG. 2 by dashed lines ,
  • the receiver system 4 also contains a data line network 24 (shown in FIG. 2 as thin solid lines). Bidirectional communication between the components (photovoltaic receiver 9, servo controller 5a, 6 of the servo drives 5, buffering memory 14, 15, communication interface 23) of the receiver system 4 can take place via this data line network 24.
  • the control voltage network 12 (24 V) supplies all the system components of the receiver system 4 which are used for control, communication and safety.
  • the 24 V control voltage is applied to the corresponding control voltage terminals of the servo controllers 5a, 6 of the servo drives 5.
  • Each of the three servo drives 5 of the receiver system 4 shown in Fig. 2 necessarily has a servo controller 5a, 6 which regulates the current for the motor phases, so that the servomotor is supplied exactly with the current that it needs for the desired torque and the desired speed needed.
  • Two of the three servo drives 5 shown are designed as servo-compact drives and have an integrated servo-controller 5a.
  • the third (in Fig. 2 mean) servo drive 5 uses a separate servo controller 6, which is connected by power and encoder cables 7, 8 to the drive 5.
  • the three servo controllers 5a, 6 are supplied by the photovoltaic receiver 9 and DC converter 10 with the required control voltage in order to control the torque and the rotational speed of the servo drive 5 can.
  • the supply of the servo controller 5a, 6 with this control voltage is ensured by a connected to the control voltage network 12 memory 14, which by a charge and condition monitoring relevant system functions in visual contact loss, in Stand-by operation, emergency shutdown or other malfunctions always maintains or avoids falling below the minimum state of charge.
  • measuring technology / sensors 16 are additionally connected to the control voltage network 12, which are carried in the mobile receiver system 4 in order to provide reliable parameters for production monitoring and control, for example in the context of industrial production.
  • control voltage network 12 which are carried in the mobile receiver system 4 in order to provide reliable parameters for production monitoring and control, for example in the context of industrial production.
  • other electrical equipment components 17 may be connected via corresponding terminals on the control voltage network 12, for example, the control electronics of other electrical machines.
  • a communication interface 23 of the receiver system 4 is operated with a control voltage (24 V) by the control voltage network 12 (shown in dotted lines in FIG. 2).
  • This communication interface 23 of the receiver system 4 is in wireless communication with a corresponding communication interface 22 of the transmitter system 2 in order to enable a wireless signal exchange between the transmitter and receiver system 2, 4.
  • current position information of the mobile receiver system 4 can thus be transmitted. Since the communication interface 22 of the transmitter system 2 is in turn connected to the higher-level controller 19 of the transmitter system 2, the transmitted position information for controlling the target tracking system 21 and the laser source 18 of the transmitter system 2 can be used to produce a precisely aligned and tracked laser beam 3.
  • the wireless communication interfaces 22, 23 can be designed as WLAN, Bluetooth or other radio interfaces. For a faster data transfer, a version as infrared interfaces would also be possible.
  • the communication via infrared could be done by the already optimally aligned between the laser source 18 and photovoltaic receiver 9 laser beam 3, so that the laser beam 3 would take on a dual function (power supply and signal exchange).
  • the communication system via a network bus, z. B. Ethernet, which connects all controls of the individual transmitter or receiver systems 2a, 2b, 4a, 4b, 4c with each other.
  • power voltage network 13 is connected via a DC voltage converter 11 connected to the photovoltaic receiver 9, a high voltage fed.
  • the high voltage generated by the DC-DC converter 1 1 corresponds to the intermediate circuit voltage of the applied servo drive units 5.
  • This DC link voltage is respectively supplied to the inverter 27 of the three provided in FIG. 2 as energy consumers servo drives 5 and may be, for example, 600 volts. Since the servo controllers 5a, 6 each include the inverter 27, the servo controllers 5a, 6 of the three servo drives 5 are also connected to the power voltage network 13 in FIG.
  • a buffering memory 15 (eg battery, capacitor, etc.) is likewise integrated within the power voltage network 13 in order to supply the servo drives 5 with the required power voltage even in the event of a failure of the energy-supplying laser beam 3 (FIG. eg in the event of visual contact loss, standby mode, emergency shutdown ).
  • the dimensioning of the memory 15 used can be optimally adapted to the prevailing conditions, in particular to the number and duration of the servodrive units 5 used.
  • the receiver-side power voltage network 13 in addition to the servo drives 5 via corresponding terminals further electrical equipment components 17 (eg., Positioning and / or clamping elements such as Stiftziehzylinder, clamping cylinder, etc.) are connected.
  • electrical equipment components 17 eg., Positioning and / or clamping elements such as Stiftziehzylinder, clamping cylinder, etc.
  • the memory-integrated control and power voltage network 12, 13 provided on the receiver side permits a reliable supply of electrical energy to the consumers connected in the receiver system 4.
  • the individual components photovoltaic receiver 9, buffering memory 14, 15, servo controller 5a, 6 of the servo drives 5, communication interface 23) of the receiver system 4 via a (shown in FIG. 2 with thin solid lines) network (data line network 24) with each other connected so that, for example, in a detected failure in the photovoltaic receiver 9 (eg, because of visual contact loss, emergency shutdown ...) an uninterrupted further supply to the connected loads (servo drives 5, measurement / sensor 16 %) through the memory 14, 15 can be guaranteed.
  • a network data line network 24
  • the energy supply system 1 presented here can be integrated, in particular, into moving operating or production means for industrial production (such as, for example, robot-controlled grippers, robot-guided screwdrivers, etc.). However, it can also be used to power mobile platforms, in particular for monitoring, navigation and / or backup tasks.
  • the servo drives of such devices have heretofore been supplied with electrical energy primarily by physical cable connections, which severely restricts the degree of flexibility and versatility of these known devices.
  • a purely optical energy transmission takes place between the transmitter and receiver system 2, 4 by means of a laser beam 3, whereby the speed / torque control of stationary, freely movable servo drives 5 can be realized without restricting cable and plug connections. In this way, a flexible, versatile and economical power supply of the servo drives 5 is provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to an energy supply system with which energy is supplied to one or more servo drives, in particular mobile operational or production means, in a purely optical manner without physical cable connections. For this purpose, the energy supply system consists of at least one transmitter system for transmitting at least one laser beam and at least one receiver system for detecting the laser beam transmitted by the transmitter system and for converting the energy of the laser beam into electric energy. The laser beam energy converted into electric energy is at least partly transmitted to at least one energy load provided in the receiver system, said energy load being designed as a servo drive.

Description

Energieversorgungssystem  Power system

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem bestehend aus mindestens einem Sendersystem und mindestens einem Empfängersystem. The present invention relates to an energy supply system comprising at least one transmitter system and at least one receiver system.

In industriellen Anwendungen kommen Servoantriebe, sogenannte Servoachsen besonders häufig zum Einsatz. Sie zeichnen sich durch ein regelbares Drehmoment und eine regelbare Drehzahl aus. Es lässt sich also der Arbeitspunkt im Drehzahl-Drehmoment-Diagramm in Grenzen frei einstellen. Damit sind Servoantriebe besonders als Antriebe für Industrieroboter, für fahrerlose Transportsysteme oder für Handlingsgreifer geeignet. Servo drives, so-called servo axes, are used particularly frequently in industrial applications. They are characterized by a controllable torque and a variable speed. Thus, the operating point in the speed-torque diagram can be set freely within limits. Servo drives are therefore particularly suitable as drives for industrial robots, for driverless transport systems or for handling grippers.

Der Betrieb von Servomotoren ist nur in Kombination mit einem Servocontroller möglich. Servomotoren existieren in verschiedenen Leistungsklassen (1 W bis 10 kW) und es existieren verschiedene Bauformen. Das Drehmoment wird bei allen Ausführungen durch ein Magnetfeld erzeugt, das sich zwischen Stator und Rotor ausbildet. The operation of servomotors is only possible in combination with a servo controller. Servo motors exist in different power classes (1 W to 10 kW) and there are different designs. The torque is generated in all versions by a magnetic field that forms between the stator and rotor.

Ein typischer und häufig im industriellen Umfeld eingesetzter Servomotor ist die permanenterregte Synchronmaschine (PMSM). Der Stator besteht aus Drehstromwicklungen und der Rotor aus Permanentmagneten. Durch Anlagen einer Wechselspannung am Stator bildet sich ein Wechselfeld. A typical servo motor often used in industrial environments is the permanent-magnet synchronous machine (PMSM). The stator consists of three-phase windings and the rotor of permanent magnets. By creating an alternating voltage on the stator, an alternating field is formed.

Entscheidend ist dabei, in welchem Winkel Rotor- und Statorfeld zueinander stehen. Denn nur wenn das resultierende Statorfeld senkrecht zum Rotorfeld steht, wird in dieser Konfiguration die eingesetzte Energie, also der angelegte Strom in das maximale Drehmoment umgesetzt. The decisive factor is the angle between the rotor and stator fields. Because only if the resulting stator field is perpendicular to the rotor field, in this configuration, the energy used, ie the applied current is converted into the maximum torque.

Diese senkrechte Ausrichtung wird durch ein Messsystem zur Erfassung des Rotormagnetfeldes in Kombination mit einem Regler erreicht. Als Messsysteme werden Drehgeber oder Hallsensoren eingesetzt. Es existieren auch sensorlose Verfahren zur Ermittlung der Rotorstellung, bei denen die durch den Rotor im Stator induzierte Spannung ausgewertet wird. Das sensorlose Verfahren hat aber bei niedrigen Geschwindigkeiten Nachteile. This vertical alignment is achieved by a measuring system for detecting the rotor magnetic field in combination with a controller. Encoders or Hall sensors are used as measuring systems. There are also sensorless methods for determining the rotor position, in which the voltage induced by the rotor in the stator is evaluated. The sensorless process has disadvantages at low speeds.

Auf Basis des vom jeweiligen Messsystem bereitgestellten Messsignals wird durch Vektorregelung ein definiertes Drehfeld im Stator erzeugt. Die Energie zur Drehfelderzeugung wird je nach Leistungsklasse entweder aus einem Drehstromnetz (z. B. 400 V) oder aus einem Gleichstromnetz (z. B. 24 V) entnommen. Bei einem 3-phasigen Drehstromnetz wird die elektrische Energie zunächst gleichgerichtet und in einem Zwischenkreis (z. B. 600 V Gleichspannung) gespeichert. Durch intelligente Schaltung eines Wechselrichters (Pulsweitenmodulation) nach dem Gleichspannungszwischenkreis kann das gewünschte Drehmoment und die gewünschte Drehzahl am Servoantrieb eingestellt werden. Die Ansteuerungselektronik verfügt über entsprechende Kommunikationsschnittstellen und Signaleingänge bzw. -ausgänge. Die Kombination aus Regler und Umrichter mit Kommunikationsschnittstellen wird Servocontroller genannt. Based on the measurement signal provided by the respective measuring system, a defined rotating field is generated in the stator by vector control. Depending on the power class, the power for rotating field generation is taken either from a three-phase network (eg 400 V) or from a DC network (eg 24 V). In a 3-phase three-phase system, the electrical energy is first rectified and stored in a DC link (eg 600 V DC). By intelligently switching an inverter (pulse width modulation) to the DC intermediate circuit, the desired torque and the desired speed can be set on the servo drive. The control electronics has corresponding communication interfaces and signal inputs or outputs. The combination of controller and inverter with communication interfaces is called servo controller.

Aus der Kombination des Motors mit Messsystem und Regler ergibt sich der Begriff Servoantrieb oder Servoachse. Servoantriebe entsprechend dem Stand der Technik und auf dem Markt bieten mehrere Hersteller (z. B. Bosch, Siemens, SEW, Beckhoff ...) eine Vielzahl verschiedener Servoantriebssysteme an. The combination of the motor with measuring system and controller results in the term servo drive or servo axis. Servo drives according to the state of the art and on the market offer several manufacturers (eg Bosch, Siemens, SEW, Beckhoff ...) a variety of servo drive systems.

Optional kann der Servoantrieb mit einer Gleichstrombremse oder mit einer mechanischen Haltebremse versehen werden. Die Steuerspannung hierfür beträgt typischerweise 0 bis 24 V. Bei Anhaltevorgängen kann auch das Generatorprinzip genutzt werden (4-Quadranten- Regelantrieb), wodurch die Rückeinspeisung von Bremsenergie in einen „Stromspeicher" ermöglicht wird. Optionally, the servo drive can be equipped with a DC brake or with a mechanical holding brake. The control voltage for this is typically 0 to 24 V. In stopping operations, the generator principle can also be used (4-quadrant drive), which allows the feedback of braking energy into a "power storage".

Für das oben beschriebene Servoantriebssystem gibt es bereits geeignete Leistungsteile / Servocontroller, die nur aus einem extern mit Gleichspannung gespeisten Zwischenkreis, einem gesteuerten Wechselrichter und einer externen Steuerspannungsversorgung bestehen. For the servo drive system described above, there are already suitable power parts / servo controller, which consist only of an externally supplied with DC voltage intermediate circuit, a controlled inverter and an external control power supply.

Prinzipiell gehört genau zu einem Servoantrieb bzw. einer Servoachse auch genau ein Servocontroller bzw. Achsconstroller. Da hierdurch der erforderliche Platzbedarf und das Applikationsgewicht des Servoantriebs bzw. der Servoachse sehr groß werden können, werden im Normalfall jene leistungselektronischen Antriebsbausteine (Servocontroller bzw. Achscontroller) in einem externen Schaltschrank untergebracht. Jedoch führt auch hier der erhöhte Platzbedarf für komplexe Antriebsstrukturen schnell zu Platzproblemen. In principle, exactly one servo controller or one servo axis also includes exactly one servo controller or axis controller. As a result, the space required and the application weight of the servo drive or the servo axis can be very large, usually those power electronic drive blocks (servo controller or axis controller) are housed in an external control cabinet. However, here too, the increased space requirement for complex drive structures quickly leads to space problems.

Dementsprechend sind auch neuartige Servokompaktantriebe und dezentrale Servoantriebssysteme auf dem Markt verfügbar. Bei diesen Servokompaktantrieben sind die zur Drehzahl- und Drehmomenteinstellung erforderlichen Stellglieder direkt im / am Antrieb untergebracht (z. B. Servoantrieb„Wittenstein TLSA" mit integriertem Servocontroller). Die Energieversorgung dieser Modelle kann beispielsweise über Gleichspannung von 24 V erfolgen. So können mehrere Servoachsen an einer Spannungsquelle angeschlossen werden, die aus dem gleichgerichteten 230 V - Netz gespeist wird. Zusätzlich können diese einzelnen Servoantriebe über ein sogenanntes Hybridkabel für die Leistungsübertragung und für die Kommunikation mit der Ansteuerungselektronik sowie untereinander verbunden werden. Accordingly, also novel servo-compact drives and decentralized servo drive systems are available on the market. With these servo-compact drives, the actuators required for speed and torque adjustment are located directly in / on the drive (eg servo drive "Wittenstein TLSA" with integrated servo-controller) .The power supply for these models can, for example, be provided by a DC voltage of 24 V. Thus, several servo axes to be connected to a voltage source coming out of the rectified 230 V mains is fed. In addition, these individual servo drives can be connected via a so-called hybrid cable for power transmission and for communication with the control electronics and each other.

Servoachsen von bewegten Betriebs- oder Produktionsmitteln im industriellen Produktionsumfeld werden vorwiegend durch starre Kabelanbindungen oder geführte Kabelsysteme (Kabelschleppsysteme) mit elektrischer Energie versorgt. Kabelgebundene Systeme unterliegen dabei jedoch hohem Verschleiß und schränken die Bewegungsfreiheit des bewegten Systems in Reichweite und Verdrehmöglichkeit erheblich ein. Durch das Mitführen von Kabeln ist zudem erhöhter Platzbedarf erforderlich und die Masse des bewegten Systems kann steigen, wodurch die Dynamik solcher Systeme, also die Zeit um Stellbewegungen des Systems durchzuführen, leidet. Servo axes of moving operating or production means in the industrial production environment are supplied primarily by rigid cable connections or guided cable systems (cable drag systems) with electrical energy. However, cable-bound systems are subject to high wear and greatly restrict the freedom of movement of the moving system in range and twisting possibility. The entrainment of cables also requires increased space and the mass of the moving system can rise, which suffers the dynamics of such systems, ie the time to perform positioning movements of the system suffers.

Neben permanent kabelgebundenen Systemen existieren zwar Systeme, die zyklisch geladen werden und somit zumindest in der ladefreien Zeit kabellos agieren können. Jedoch wird dafür ein elektrisch ladbarer Energiespeicher (z. B. Akku, Kondensator, chemischer Energiespeicher) am bewegten Betriebs- oder Produktionsmittel benötigt, wobei der Energiespeicher eine teure, voluminöse und schwere Zusatzkomponente ist, die als zusätzlicher Ballast vom System mitgeführt werden muss. In addition to permanently wired systems, there are systems that can be cyclically charged and therefore can operate wirelessly, at least during the charge-free time. However, an electrically loadable energy store (eg battery, capacitor, chemical energy storage) is required for this at the moving operating or production means, wherein the energy store is an expensive, voluminous and heavy additional component which has to be carried along by the system as additional ballast.

Die Ladung eines solchen Energiespeichers kann durch eine temporäre Kabelverbindung oder induktive Stromversorgung realisiert werden. Die Ladeenergie wird bei induktiver Stromversorgung zwar kabellos übertragen. Die induktive Energieübertragung ist jedoch auf kurze Übertragungswege beschränkt, sodass auch eine besondere Ladestellung und eine gewisse Verweilzeit in dieser Stellung erforderlich sind, was für die geringe Wirtschaftlichkeit solcher Systeme sorgt. The charge of such an energy storage can be realized by a temporary cable connection or inductive power supply. The charging energy is transmitted wirelessly with inductive power supply. However, the inductive energy transfer is limited to short transmission paths, so that a special loading position and a certain residence time in this position are required, which ensures the low cost of such systems.

Gegenwärtig werden daher auf dem Produktionssektor (insbesondere in der bundesweit stark vertretenen Automobilproduktion) sämtliche Servoantriebe in Betriebs- oder Produktionsmitteln netzbetrieben eingesetzt. Der aktuelle Trend in der Automobilproduktion geht dabei zu einer immer größeren Modellvielfalt bei gleichzeitig geringeren Modelllaufzeiten. Demnach verringern sich deutlich die produzierten Stückzahlen pro Fahrzeugvariante, wodurch insbesondere auch im Karosseriebau die Forderungen nach flexiblen Verfahren, Vorrichtungen und Werkzeugen immer deutlicher werden. At present, therefore, all servo drives in operating or production means are used in the production sector (in particular in the nationwide strongly represented automotive production). The current trend in automobile production is leading to an ever-increasing variety of models and, at the same time, shorter model runtimes. As a result, the number of units produced per vehicle variant is significantly reduced, as a result of which the demands for flexible methods, devices and tools are becoming increasingly clear, especially in the body shop.

Neben den bisher starr ausgeführten Karosseriespannvorrichtungen, für die es mittlerweile verschiedene Flexibilisierungskonzepte gibt, werden auch mehr und mehr flexibilisierte Energieversorgungssysteme benötigt. Flexibilisierungslösungen sind hier derzeit nur in Form von Kabelschleppsystemen verfügbar. Deren Reichweite ist jedoch stark begrenzt oder sogar nur eindimensional realisierbar. Der Installationsaufwand für eine derartige Energie- und Datenversorgung mittels Kabelschleppsystem ist ebenfalls hoch. Eine gewisse Störungsanfälligkeit dieses konventionellen kabelgebundenen Energieversorgungssystems kann demzufolge nicht ausgeschlossen werden. Insbesondere die Arbeit im Bereich von hohen Beschleunigungen und Verzögerungen, wie sie bei servobetriebenen Betriebs- oder Produktionsmitteln regelmäßig auftreten können, führt zum schnelleren Verschleiß des Kabelschlepps. Zudem muss bei Kabelschleppsystemen die Masse des Systems selbst, d. h. die Masse der elektrischen Leiter und der sie gegebenenfalls umgebenden Ummantelungs- bzw. Führungskomponenten wiederkehrend bewegt, d. h. beschleunigt und abgebremst werden, was einen unnötigen Energieaufwand nach sich zieht und insbesondere bei hochdynamischen Servoantrieben von Nachteil ist. In addition to the previously rigidly executed body tensioning devices, for which there are now various concepts of flexibility, more and more flexible Energy supply systems needed. Flexibility solutions are currently only available in the form of cable drag systems. However, their range is very limited or even only one-dimensional feasible. The installation effort for such an energy and data supply by means of cable dragging system is also high. A certain susceptibility to failure of this conventional wired power supply system can not be excluded accordingly. In particular, the work in the range of high accelerations and decelerations, as they may occur regularly in servo-driven operating or production means, leads to faster wear of the cable tow. In addition, in cable drag systems, the mass of the system itself, ie the mass of electrical conductors and possibly surrounding surrounding sheath or guide components must be repeatedly moved, ie accelerated and decelerated, which entails unnecessary energy consumption and is particularly disadvantageous in highly dynamic servo drives ,

Im Hinblick auf die in Zukunft weiter steigenden Anforderungen an eine flexible, wandlungsfähige und innovative Produktion ist schon jetzt absehbar, dass herkömmliche Kabelverbindungen diese Anforderungen nicht mehr erfüllen werden. In view of the further increasing requirements for flexible, versatile and innovative production in the future, it is already foreseeable that conventional cable connections will no longer meet these requirements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungssystem der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Energieversorgung und Regelung von Servoantrieben, insbesondere von Servoantrieben in örtlich ungebundenen und bewegten Betriebs- oder Produktionsmitteln für die industrielle Fertigung, zum einen flexibel an Produktionsänderungen anpassbar und zum anderen mit hohem Wirkungsgrad, hoher Wirtschaftlichkeit und geringer Störungsanfälligkeit realisiert werden kann. The invention is therefore an object of the invention to improve a power supply system of the type mentioned in such a way that the power supply and control of servo drives, especially servo drives in locally unbound and moving operating or production means for industrial production, on the one hand flexibly adaptable to production changes and on the other hand with high efficiency, high efficiency and low susceptibility to failure can be realized.

Die Aufgabe wird durch ein Energieversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. The object is achieved by a power supply system having the features of claim 1.

Eine solche optische Energieversorgung mittels eines Laserstrahls (vorzugsweise mittels des energiereichen Strahls eines Hochleistungslasers) erlaubt die kabellose Energieübertragung zu den Servoantriebsachsen von bewegten Betriebs- oder Produktsmitteln im Bereich der industriellen Fertigung, speziell der Automobil- und Flugzeugproduktion. Such an optical power supply by means of a laser beam (preferably by the high-energy beam of a high power laser) allows the wireless transmission of energy to the servo drive axes of moving equipment or products in the field of industrial manufacturing, especially automobile and aircraft production.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Energieversorgungssystems sind Gegenstand der Unteransprüche. Das Sendesystem umfasst vorzugsweise eine Laserquelle mit mindestens einem strah- lungserzeugenden Laser, beispielsweise ein Halbleiter- oder Festkörperlaser, welcher die ihm zugeführte elektrische Energie in die Energie des ausgesendeten Laserstrahls umwandelt. Indem das Empfängersystem einen Photovoltaik-Receiver aufweist, der die Energie des auf ihn treffenden Laserstrahls wieder zurück in elektrische Energie verwandelt, wird zwischen Sender- und Empfängersystem eine drahtlose Energieübertragung ermöglicht. Somit kann vorteilhafterweise auf physische Kabelverbindungen zwischen dem Sender- und Empfängersystem verzichtet werden, wodurch der Flexibilisierungsgrad und die Wandlungsfähigkeit von mit solch einem Energieversorgungssystem ausgestatteten Betriebs- oder Produktionsmitteln für die industrielle Fertigung stark erhöht werden kann. Preferred embodiments of the energy supply system are the subject of the dependent claims. The transmission system preferably comprises a laser source with at least one radiation-generating laser, for example a semiconductor or solid-state laser, which converts the electrical energy supplied to it into the energy of the emitted laser beam. By having a photovoltaic receiver which transforms the energy of the laser beam impinging on it back into electrical energy, the receiver system enables wireless energy transmission between the transmitter and the receiver system. Thus, advantageously, physical cable connections between the transmitter and receiver systems can be dispensed with, whereby the degree of flexibility and versatility of industrial production equipment equipped with such a power supply system can be greatly increased.

Da von modernen Laserquellen ein Laserstrahl bei hohem Wirkungsgrad erzeugt werden kann und da sich die Umwandeleffizienzen von photovoltaischen Zellen in den letzten Jahren kontinuierlich gesteigert haben, bietet das hier vorgeschlagene laserbasierte Energieversorgungssystem nicht nur Vorteile hinsichtlich einer flexiblen Anwendbarkeit sondern ist auch wirtschaftlich einsetzbar. Zudem erlaubt der Fortschritt auf dem Gebiet der Hochleistungslaser auch die kabel- und faserlose Übertragung von hohen Energien als in naher Zukunft realisierbar zu betrachten. Since a laser beam can be produced with high efficiency from modern laser sources, and since the conversion efficiencies of photovoltaic cells have been continuously increased in recent years, the laser-based power supply system proposed here not only offers advantages in terms of flexible applicability but is also economical. In addition, progress in the field of high-power lasers also allows cable and fiber-free transmission of high energies to be considered feasible in the near future.

Zur Absicherung des Laserstrahls (insbesondere zum Schutz gegen schädliche Einwirkungen des Laserstrahls auf den Menschen) ist vorzugsweise ein zusätzliches Laserschutzsystem vorgesehen, sodass das erfindungsgemäße Energieversorgungssystem bedenkenlos in eine bestehende Produktionsumgebung integriert bzw. für zukünftige Fabrikplanungen benutzt werden kann. To protect the laser beam (in particular to protect against harmful effects of the laser beam on humans), an additional laser protection system is preferably provided so that the energy supply system according to the invention can be safely integrated into an existing production environment or used for future factory planning.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Empfängersystem mehrere Gleichspannungswandler angeordnet, wobei mit diesen Gleichspannungswandlern die in elektrische Energie umgewandelte Laserstrahlenergie auf mehrere unterschiedliche Gleichspannungsniveaus eingestellt wird, sodass unterschiedliche Spannungsnetze zur umfassenden Versorgung der nachgeschalteten Energieverbraucher im Empfängersystem bereitgestellt werden können. In a preferred embodiment, a plurality of DC-DC converters are arranged in the receiver system, the laser beam energy converted into electrical energy being set to a plurality of different DC voltage levels with these DC-DC converters so that different voltage networks can be provided for the comprehensive supply of the downstream energy consumers in the receiver system.

Insbesondere können im Empfängersystem zwei Gleichspannungsniveaus ausgebildet sein, nämlich eine Steuerspannung (z. B. 24 V), die über ein Steuerspannungsnetz auf alle der Steuerung und/oder Kommunikation und / oder Sicherheit dienlichen Systemkomponenten des Empfängersystems verteilt wird, und eine Leistungsspannung (z. B. 600 V), die über ein Leistungsspannungsnetz an den oder die Servoantriebe des Empfängersystems übertragen wird. Durch diese beiden Gleichspannungsnetze kann die Drehmoment-/ Drehzahlregelung (geregelter Antrieb) des im Empfängersystem vorhandenen Servoantriebs realisiert werden. In particular, two DC voltage levels can be formed in the receiver system, namely a control voltage (eg 24 V), which is distributed via a control voltage network to all system components of the receiver system which are used for control and / or communication and / or safety, and a power voltage (e.g. B. 600 V), which transmitted via a power voltage network to the or the servo drives of the receiver system becomes. Through these two DC voltage networks, the torque / speed control (controlled drive) of the present in the receiver system servo drive can be realized.

Vorzugsweise ist das Sendersystem ortsfest und das Empfängersystem bewegbar, also ortsungebunden ausgeführt. So kann der im Empfängersystem integrierte Servoantrieb beliebige Bahnverläufe realisieren, solange durch die geometrische Anordnung sichergestellt ist, dass Sendersystem und Empfängersystem miteinander Sichtkontakt haben. Durch das Vorsehen von puffernden Speichern im Steuerspannungs- und/oder Leistungsspannungsnetz kann jedoch eine Energieversorgung des oder der Servoantriebe im Empfängersystem auch noch bei kurzzeitigem Sichtkontaktverlust aufrechterhalten werden. Preferably, the transmitter system is stationary and the receiver system movable, so carried out stationary. Thus, the integrated in the receiver system servo drive can realize any trajectories, as long as ensured by the geometric arrangement that transmitter system and receiver system have visual contact with each other. By providing buffering memories in the control voltage and / or power voltage network, however, a power supply of the servo drive or drives in the receiver system can be maintained even with short-term visual contact loss.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and accompanying drawings. In these show:

Fig. 1 a bis 1 d ein Energieversorgungssystem in mehreren Ausführungsbeispielen in schematischer Darstellung unter Darstellung einer energetischen Verbindung zwischen Sender- und Empfängersystemen, und 1 a to 1 d, a power supply system in several embodiments in a schematic representation showing an energetic connection between transmitter and receiver systems, and

Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm eines Energieversorgungssystems nach Fig. 1 in schematischer Darstellung mit bevorzugtem Aufbau von Sender- und Empfängersystem. Fig. 2 is a block diagram of an energy supply system according to Fig. 1 in a schematic representation with preferred structure of transmitter and receiver system.

Mit einem Energieversorgungssystem 1 wird eine kabellose Energieversorgung von Servoantrieben 5 ermöglicht. Gemäß einem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Energieversorgungssystem 1 mindestens ein energieversorgendes Sendersystem 2 und mindestens ein energieverbrauchendes Empfängersystem 4 auf, wobei in dem Empfängersystem 4 als Energie"verbraucher" mindestens ein, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Servoantriebe 5 installiert sind. With a power supply system 1, a wireless power supply of servo drives 5 is made possible. According to an exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the energy supply system 1 has at least one energy-consuming transmitter system 2 and at least one energy-consuming receiver system 4, wherein at least one, in the present embodiment, three servo drives 5 are installed in the receiver system 4 as energy "consumer".

Solche Servoantriebe 5 werden häufig als Servoachsen in bewegten Betriebs- oder Produktionsmitteln für die industrielle Fertigung, etwa in Werkzeugmaschinen oder in sonstigen Automatisierungslösungen (Verpackungsmaschinen, Industrieroboter, Greifer, fahrerlose Transportsysteme, mobile Roboterplattformen u. v. m.) eingesetzt. Die Energieversorgung der Servoachsen bei solch vorgenannten bewegten Betriebs- oder Produktionsmitteln wurde bisher zumeist durch konventionelle Energieführungen (z. B. aufwendige Kabelschleppsysteme und / oder stromführende Gleitschienen) bereitgestellt, die jedoch aus den bereits genannten Gründen schnell an die Grenzen ihrer Belastbarkeit geraten. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist vorgesehen, dass die Energieübertragung zwischen dem Sendersystem 2 und dem Empfängersystem 4 rein optisch durch den Strahl 3 eines Hochenergielasers erfolgt, sodass der drehzahl- und drehmomentgeregelte Betrieb der Servoantriebe 5 drahtlos, d. h. ohne eine physikalische Verbindung zwischen dem Sendersystem 2 und dem Empfängersystem 4 erfolgt. Such servo drives 5 are frequently used as servo axes in moving operating or production means for industrial production, for example in machine tools or in other automation solutions (packaging machines, industrial robots, grippers, driverless transport systems, mobile robot platforms and much more). The power supply of the servo axes in such above-mentioned moving operating or production means has hitherto mostly been provided by conventional energy guides (eg expensive cable drag systems and / or current-carrying slide rails), which, however, rapidly reach the limits of their capacity for the reasons already mentioned. To overcome these difficulties, it is provided that the energy transfer between the transmitter system 2 and the receiver system 4 is purely optically through the beam 3 of a high-energy laser, so that the speed and torque-controlled operation of the servo drives 5 wirelessly, ie without a physical connection between the transmitter system 2 and the receiver system 4 takes place.

Das Empfängersystem 4 mit den dort integrierten Servoantrieben 5 bildet eine ortsungebundene frei bewegliche Einheit, z. B. den beweglichen Teil eines bewegten Betriebs- oder Produktionsmittels (Greifer, mobile Plattform etc.), wobei durch den Verzicht auf Kabelverbindungen nahezu uneingeschränkte Bewegungskurven des Empfängersystems 4 möglich sind, solange Sichtkontakt zwischen Sender- und Empfängersystem 2, 4 besteht. The receiver system 4 with the servo drives 5 integrated there forms a stationary, freely movable unit, eg. B. the moving part of a moving operating or production means (gripper, mobile platform, etc.), which are dispensing with cable connections almost unlimited movement curves of the receiver system 4, as long as visual contact between the transmitter and receiver system 2, 4.

Je nach Einsatzgebiet können auch Gruppen von Empfängersystemen 4a, 4b, 4c (z. B. mehrere Greifer oder mehrere sonstige bewegliche Vorrichtungsteile) durch ebenfalls mehrere Sendersysteme 2a, 2b mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Fig. 1a bis 1d zeigen wie ein oder mehrere Sendersysteme 2, 2a, 2b mit einem oder mehreren Empfängersystemen 4, 4a, 4b, 4c energetisch gekoppelt werden können. Depending on the field of use, groups of receiver systems 4a, 4b, 4c (eg several grippers or several other movable device parts) can also be supplied with electrical energy by a plurality of transmitter systems 2a, 2b. FIGS. 1a to 1d show how one or more transmitter systems 2, 2a, 2b can be energetically coupled to one or more receiver systems 4, 4a, 4b, 4c.

Fig. 1a stellt die einfachste Ausbaustufe des Energieversorgungssystems 1 dar. Ein einziges Sendersystem 2 sendet einen einzigen energieversorgenden Laserstrahl 3 aus, der von einem einzigen Empfängersystem 4 empfangen wird. 1 a represents the simplest expansion stage of the energy supply system 1. A single transmitter system 2 emits a single energy-supplying laser beam 3, which is received by a single receiver system 4.

In einer weiteren Systemausbaustufe gemäß Fig. 1 b sendet ein einziges Sendersystem 2 zwei Laserstrahlen 3 aus, die von zwei voneinander unabhängigen Empfängersystemen 4a, 4b empfangen werden. Diese beiden Empfängersysteme 4a, 4b können auf demselben beweglichen Teil (z. B. dem Roboterarm) eines bewegten Betriebs- oder Produktionsmittels angebracht sein und dieselbe Bewegung ausführen. Sie können aber auch räumlich voneinander getrennt auf unterschiedlichen beweglichen Vorrichtungsteilen angebracht sein und demzufolge unabhängig voneinander unterschiedliche Bewegungen ausführen. In a further system expansion stage according to FIG. 1b, a single transmitter system 2 emits two laser beams 3, which are received by two receiver systems 4a, 4b which are independent of one another. These two receiver systems 4a, 4b can be mounted on the same moving part (eg the robot arm) of a moving operating or production means and perform the same movement. But they can also be spatially separated from each other on different moving parts of the device and therefore independently perform different movements.

Gemäß Fig. 1c senden zwei Sendersysteme 2a, 2b jeweils einen Laserstrahl 3 aus, wobei beide Laserstrahlen 3 jeweils auf ein einziges gemeinsames Empfängersystem 4 gerichtet sind. Somit kann für das Empfängersystem 4 eine höhere Energieversorgung gewährleistet werden. Zudem bietet ein solches Energieversorgungssystem 1 Absicherung (Redundanz) gegen den Ausfall eines Sendersystems 2a, 2b oder gegen optische Störungen in einer der Laserstrahl-Übertragungsstrecken. In Fig. 1d ist schließlich die komplexe Systemausbaustufe eines Energieversorgungssystems 1 dargestellt, bei dem eine Gruppe von zwei versorgenden Sendersystemen 2a, 2b mit einer Gruppe von drei verbrauchenden Empfängersystemen 4a, 4b, 4c energetisch verbunden ist. Hierbei sendet jedes der beiden Sendersysteme 2a, 2b jeweils drei energieversorgende Laserstrahlen 3 aus, wobei diese drei Laserstrahlen 3 jeweils an ein Empfängersystem 4a, 4b, 4c gerichtet sind. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass jedes der drei Empfängersysteme 4a, 4b, 4c jeweils zwei energieversorgende Laserstrahlen 3 empfängt, nämlich jeweils einen Laserstrahl 3 von den zwei Sendersystemen 2a, 2b. Ein solches System 1 zeichnet sich ebenfalls durch eine hohe Redundanz gegen Betriebsausfälle aus. Zudem können die beiden Sendersysteme 2a, 2b unabhängig voneinander so platziert werden, dass immer Sichtkontakt zwischen dem jeweiligen Empfängersystem 4a, 4b, 4c und zumindest einem der beiden Sendersysteme 2a, 2b, besteht. Die beiden Sendersysteme 2a, 2b können zu diesem Zweck beide ortsfest, beide bewegbar oder eines ortsfest und eines bewegbar installiert sein. According to FIG. 1c, two transmitter systems 2 a, 2 b each emit a laser beam 3, wherein both laser beams 3 are each directed to a single common receiver system 4. Thus, a higher power supply can be ensured for the receiver system 4. In addition, such an energy supply system 1 provides protection (redundancy) against the failure of a transmitter system 2a, 2b or against optical interference in one of the laser beam transmission links. In Fig. 1d, the complex system expansion stage of a power supply system 1 is finally shown, in which a group of two serving transmitter systems 2a, 2b is energetically connected to a group of three consuming receiver systems 4a, 4b, 4c. In this case, each of the two transmitter systems 2 a, 2 b emits three energy-supplying laser beams 3, these three laser beams 3 each being directed to a receiver system 4 a, 4 b, 4 c. This means, conversely, that each of the three receiver systems 4a, 4b, 4c respectively receives two energy-supplying laser beams 3, namely one laser beam 3 each from the two transmitter systems 2a, 2b. Such a system 1 is also distinguished by a high degree of redundancy against operational failures. In addition, the two transmitter systems 2a, 2b can be placed independently of one another so that there is always visual contact between the respective receiver system 4a, 4b, 4c and at least one of the two transmitter systems 2a, 2b. For this purpose, the two transmitter systems 2a, 2b can both be stationary, both movable or one stationary and one movable.

In jedem der in den Fig. 1a bis 1d dargestellten Ausführungsbeispiele für ein Energieversorgungssystem 1 findet die Energieübertragung zwischen dem oder den Sendersystemen 2, 2a, 2b und dem oder den Empfängersystemen 4, 4a, 4b, 4c rein optisch unter Verwendung eines oder mehrerer Laserstrahlen 3 eines Hochenergielasers statt. Der Umgang mit derartigen Hochenergielasern im Produktionsumfeld erfordert besondere Sicherheitsvorkehrungen, um die personelle Sicherheit, d. h. Sicherheit für den menschlichen Körper, insbesondere Augen und Haut, jederzeit zu gewährleisten. Für den industriellen Einsatz solcher Hochenergielaser wurden bereits spezielle Sicherheitskonzepte entwickelt, nach denen der Laser so in die jeweilige Maschine oder Anlage integriert wird, dass Laserbereich bzw. Bedienung der Maschine / Anlage so voneinander getrennt sind, dass der Bediener der Laserstrahlung in keiner Betriebssituation ausgesetzt ist. Hierzu sind unter anderem entsprechende Sicherheitseinrichtungen (wie z. B. Schutzkabine, Lichtschranken, Laservorhang, Zäune usw.) in das jeweilige System zu integrieren, die mit der jeweiligen Steuerung des Lasers oder der Laserstrahlführung verbunden sind, um den Laser im Gefährdungsfall sofort abzuschalten. In each of the exemplary embodiments of an energy supply system 1 illustrated in FIGS. 1 a to 1 d, the energy transfer between the transmitter system (s) 2, 2 a, 2 b and the receiver system (s) 4, 4 a, 4 b, 4 c is purely optically using one or more laser beams 3 a high-energy laser instead. The handling of such high-energy lasers in the production environment requires special safety precautions in order to ensure personal safety, d. H. To ensure safety for the human body, especially eyes and skin, at all times. Special safety concepts have already been developed for the industrial use of such high-energy lasers, according to which the laser is integrated into the respective machine or system such that the laser range or operation of the machine / system are separated from one another so that the operator is not exposed to the laser radiation in any operating situation , For this purpose, inter alia, corresponding safety devices (such as, for example, protective cabin, light barriers, laser curtain, fences, etc.) are to be integrated into the respective system, which are connected to the respective control of the laser or the laser beam guidance in order to switch off the laser immediately in the event of a hazard.

In den Fig. 1a bis 1d wurden Sender- und Empfängersystem 2, 4 lediglich durch Kreise symbolisch dargestellt. Ein bevorzugter Aufbau des Sender- und Empfängersystems 2, 4 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 erläutert. In FIGS. 1a to 1d transmitter and receiver systems 2, 4 have been represented symbolically only by circles. A preferred structure of the transmitter and receiver system 2, 4 will be explained below with reference to FIG. 2.

Das Sendersystem 2 des Energieversorgungssystems 1 enthält in erster Linie eine Laserquelle 18 zur Erzeugung eines Laserstrahls 3. Als Laserquelle 18 kann hierbei beispielswei- se ein Halbleiter- oder Festkörperlaser eingesetzt werden. Zur Absicherung des von der Laserquelle 18 ausgehenden Laserstrahls 3 ist ein Laserschutzsystem 20 vorgesehen, das über den gesamten Laserstrahlverlauf vom Sender- zum Empfängersystem 2, 4 vor unbefugtem Eingriff in den Laserstrahl 3 schützt. The transmitter system 2 of the power supply system 1 contains primarily a laser source 18 for generating a laser beam 3. As the laser source 18, in this case, for example, se a semiconductor or solid state laser can be used. In order to secure the laser beam 3 emanating from the laser source 18, a laser protection system 20 is provided which protects the laser beam 3 against unauthorized intervention over the entire laser beam path from the transmitter to the receiver system 2, 4.

Sowohl die Laserquelle 18 als auch das Laserschutzsystem 20 stehen über entsprechende Datenleitungen 25 mit einer übergeordneten Steuerung 19 des Sendersystems 2 in Steuerverbindung. Diese Steuerung 19 ist mit einer Steuereinheit (z. B. Industrie-PC), welche der Bedienperson eine Bedienung bzw. Bedienelemente und eine Visualisierung zur Verfügung stellt, versehen. Weiter ist in die Steuerung 19 Sicherheitstechnik zur sicheren Steuerung des Laserstrahls 3 integriert. Both the laser source 18 and the laser protection system 20 are connected via corresponding data lines 25 to a higher-level control 19 of the transmitter system 2 in control connection. This controller 19 is provided with a control unit (eg industrial PC), which provides the operator with controls or visualization. Next 19 safety technology for safe control of the laser beam 3 is integrated into the controller.

Das Sendersystem 2 des optischen Energieübertragungssystems ist vorzugsweise stationär, also ortsfest am jeweiligen Betriebs- oder Produktionsmittel angebracht, wohingegen das Empfängersystem 4 an einem mobilen, ortsbeweglichen Teil des jeweiligen Betriebs- oder Produktionsmittels angeordnet ist. Durch die ortsfeste Anbringung des Sendersystems 2 kann dieses auf einfache kabelgebundene Weise mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Sendersystem 2 kann dabei über elektrische Netzversorgungsleitungen 26 aus dem elektrischen Netz, z. B. einem konventionellen 50 Hz / 400 V - Drehstromnetz, versorgt werden. The transmitter system 2 of the optical energy transmission system is preferably stationary, so fixedly mounted on the respective operating or production means, whereas the receiver system 4 is arranged on a mobile, mobile part of the respective operating or production means. The stationary attachment of the transmitter system 2, this can be supplied in a simple wired manner with electrical energy. The transmitter system 2 can be connected via electrical power supply lines 26 from the electrical network, z. B. a conventional 50 Hz / 400 V - three-phase supply.

Trotz ortsfester Anbringung des Sendersystems 2 ist der von der Laserquelle 18 erzeugte Laserstrahl 3 auf das Empfängersystem 4 ausrichtbar, um somit immer eine sichere optische Verbindung und demzufolge Energieübertragung zwischen Sender- und Empfängersystem 2, 4 zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann das Sendersystem 2 manuell und / oder automatisch auf das Empfängersystem 4 ausgerichtet werden. Despite stationary mounting of the transmitter system 2, the laser beam 3 generated by the laser source 18 can be aligned with the receiver system 4 so as to always ensure a secure optical connection and consequently energy transmission between transmitter and receiver system 2, 4. For this purpose, the transmitter system 2 can be aligned manually and / or automatically on the receiver system 4.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sendersystem 2 mit einem Zielverfolgungssystem 21 (Trackingsystem) ausgestattet, um eine automatische Strahlnachführung in Bezug auf das sich bewegende Empfängersystem 4 zu gestatten. Alternativ kann das Sendersystem 2 fest auf ein bewegtes System, z. B. eine verfahr- und drehbare Aufnahmevorrichtung, appliziert sein, wobei dieses bewegte System eine an das mobile Empfängersystem 4 ange- passte Bewegung ausführt, damit der Laserstrahl 3 in ständigem energieversorgenden Kontakt zum Empfängersystem 4 steht. In the illustrated embodiment, the transmitter system 2 is equipped with a tracking system 21 (tracking system) to allow automatic beam tracking with respect to the moving receiver system 4. Alternatively, the transmitter system 2 can be fixed to a moving system, e.g. As a traversable and rotatable recording device, be applied, this moving system performs a adapted to the mobile receiver system 4 movement, so that the laser beam 3 is in constant energy-supplying contact with the receiver system 4.

Bewegte Betriebs- oder Produktionsmittel für die industrielle Fertigung, wie beispielsweise Roboter, verfügen häufig über mehrere frei bewegliche Achsen, um schnelle und präzise Bewegungen durchführen zu können. Um diese Achsen kabelungebunden über ihren gesamten Bewegungsverlauf mit Energie zu versorgen, ist in den Achsen jeweils ein Empfängersystem 4 vorgesehen, wie es beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. Das Empfängersystem 4 ist demzufolge mobil und ortsflexibel und ohne vorhandene Kabel zur Energieversorgung wird diese Bewegbarkeit des Empfängersystems 4 auch weder eingeschränkt noch behindert. Moving industrial production equipment, such as robots, often have multiple freely movable axes for fast and accurate movement To perform movements. In order to supply these axes with energy over their entire course of motion without cables, a receiver system 4 is provided in the axes, as shown by way of example in FIG. 2. The receiver system 4 is therefore mobile and flexible location and without existing cables for power supply, this mobility of the receiver system 4 is also neither limited nor hindered.

Der vom Sendersystem 2 abgegebene Laserstrahl 3 trifft zunächst auf einen im Empfängersystem 4 vorgesehenen Photovoltaik-Receiver 9. Dieser Photovoltaik-Receiver 9 wandelt die auftreffende Laserstrahlung in nutzbare elektrische Energie mit einer konstanten Gleichspannung um. The laser beam 3 emitted by the transmitter system 2 initially strikes a photovoltaic receiver 9 provided in the receiver system 4. This photovoltaic receiver 9 converts the incident laser radiation into usable electrical energy with a constant direct voltage.

Die vom Photovoltaik-Receiver 9 bereitgestellte Gleichspannung hängt ab von der Verschaltung und / oder Anzahl der in ihm verbauten einzelnen Photozellen und kann beispielsweise 3,6 V betragen. Denkbar wäre jedoch auch, dass der Photovoltaik-Receiver 9 eine konstante Gleichspannung in Höhe von 24 V abgibt. Ein solche Gleichspannung könnte dann vorteilhafterweise direkt ohne Anpassung durch einen Spannungswandler in ein nachfolgendes Steuerspannungsnetz 12 eingespeist werden. The DC voltage provided by the photovoltaic receiver 9 depends on the interconnection and / or number of individual photocells installed in it and can be 3.6 V, for example. However, it would also be conceivable that the photovoltaic receiver 9 emits a constant DC voltage of 24V. Such a DC voltage could then advantageously be fed directly without adaptation by a voltage converter in a subsequent control voltage network 12.

Dem Photovoltaik-Receiver 9 nachgeschaltet befinden sich mehrere Energieverbraucher. Eine Gruppe von Verbrauchern wird durch elektrische Servoantriebe 5 gebildet, welche regelmäßig in bewegten Betriebs- oder Produktionsmitteln eingesetzt werden, um genaue und schnelle Bewegungen sicherzustellen. Eine weitere Gruppe von Verbrauchern wird durch Messtechnik und Sensorik 15 gebildet, die ebenfalls regelmäßig im industriellen Umfeld an bewegten Betriebs- oder Produktionsmitteln mitgeführt wird, um verschiedene Messaufgaben zu erfüllen. Schließlich sind weitere elektrische Betriebsmittelkomponenten 17, wie z. B. Spanntechnik (Stiftziehzylinder, Spannzylinder ...) oder sonstige Komponenten, empfänger- seitig an den Ausgang des Photovoltaik-Receivers 9 als Energieverbraucher angeschlossen. Downstream of the photovoltaic receiver 9 are several energy consumers. A group of consumers is formed by electric servo drives 5, which are regularly used in moving operating or production means to ensure accurate and fast movements. Another group of consumers is formed by measurement technology and sensors 15, which is also regularly carried in the industrial environment on moving operating or production means to meet various measurement tasks. Finally, further electrical equipment components 17, such as. B. clamping technology (pin drawing cylinder, clamping cylinder ...) or other components, receiver side connected to the output of the photovoltaic receiver 9 as an energy consumer.

Diese vorgeschilderten und in Fig. 2 dargestellten Energieverbraucher innerhalb des Empfängersystems 4 unterscheiden sich grundsätzlich in ihrer Spannungsversorgung. Um den Energieverbrauchern die jeweils benötigte elektrische Spannung bereitstellen zu können, sind im Empfängersystem 4 zwei Gleichspannungswandler 10, 11 enthalten, die die vom Photovoltaik-Receiver 9 ausgegebene Gleichspannung in zwei Gleichspannungsniveaus umwandeln. Vom ersten Gleichspannungswandler 10 wird die Gleichspannung des Photovoltaik- Receivers 9 auf ein niedriges Gleichspannungsniveau (24 V) transformiert, während der zweite Gleichspannungswandler 11 die Gleichspannung des Photovoltaik-Receivers 9 auf ein hohes Gleichspannungsniveau (600 V) transformiert. These pre-imaged and shown in Fig. 2 energy consumers within the receiver system 4 are fundamentally different in their power supply. In order to be able to provide the respective required electrical voltage to the energy consumers, two DC / DC converters 10, 11 are contained in the receiver system 4, which convert the DC voltage output by the photovoltaic receiver 9 into two DC voltage levels. From the first DC-DC converter 10, the DC voltage of the photovoltaic receiver 9 is transformed to a low DC voltage level (24 V), while the second DC-DC converter 11 transforms the DC voltage of the photovoltaic receiver 9 to a high DC voltage level (600 V).

Das niedrige Gleichspannungsniveau wird als Steuerspannung in ein Steuerspannungsnetz 12 eingespeist, welches in Fig. 2 durch punktierte Linien erkennbar ist, während das hohe Gleichspannungsniveau als Leistungsspannung in ein Leistungs- oder Hochspannungsnetz 13, welches in Fig. 2 durch gestrichelte Linien erkennbar ist, eingespeist wird. The low DC voltage level is fed as a control voltage into a control voltage network 12, which is recognizable in FIG. 2 by dotted lines, while the high DC voltage level is fed as a power voltage into a power or high-voltage network 13, which is shown in FIG. 2 by dashed lines ,

Schließlich enthält das Empfängersystem 4 noch ein Datenleitungsnetz 24 (in Fig. 2 als dünne durchgezogene Linien dargestellt). Über dieses Datenleitungsnetz 24 kann eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Komponenten (Photovoltaik-Receiver 9, Servocontroller 5a, 6 der Servoantriebe 5, puffernde Speicher 14, 15, Kommunikationsschnittstelle 23) des Empfängersystems 4 stattfinden. Finally, the receiver system 4 also contains a data line network 24 (shown in FIG. 2 as thin solid lines). Bidirectional communication between the components (photovoltaic receiver 9, servo controller 5a, 6 of the servo drives 5, buffering memory 14, 15, communication interface 23) of the receiver system 4 can take place via this data line network 24.

Mit den beiden Spannungsnetzen 12, 13 wird die Versorgung aller Verbraucher sichergestellt. Mit dem Steuerspannungsnetz 12 (24 V) werden beispielsweise alle der Steuerung, Kommunikation und Sicherheit dienlichen Systemkomponenten des Empfängersystems 4 versorgt. Insbesondere wird die 24 V - Steuerspannung an die entsprechenden Steuerspannungsanschlüsse der Servocontroller 5a, 6 der Servoantriebe 5 angelegt. Jeder der drei in Fig. 2 dargestellten Servoantriebe 5 des Empfängersystems 4 verfügt notwendigerweise über einen Servocontroller 5a, 6, der den Strom für die Motorphasen regelt, damit der Servomotor exakt mit dem Strom versorgt wird, den er für das gewünschte Drehmoment und die gewünschte Drehzahl benötigt. With the two voltage networks 12, 13, the supply of all consumers is ensured. By way of example, the control voltage network 12 (24 V) supplies all the system components of the receiver system 4 which are used for control, communication and safety. In particular, the 24 V control voltage is applied to the corresponding control voltage terminals of the servo controllers 5a, 6 of the servo drives 5. Each of the three servo drives 5 of the receiver system 4 shown in Fig. 2 necessarily has a servo controller 5a, 6 which regulates the current for the motor phases, so that the servomotor is supplied exactly with the current that it needs for the desired torque and the desired speed needed.

Zwei der drei dargestellten Servoantriebe 5 sind als Servokompaktantriebe ausgeführt und verfügen über einen integrierten Servocontroller 5a. Der dritte (in Fig. 2 mittlere) Servoantrieb 5 verwendet einen separaten Servocontroller 6, der durch Leistungs- und Geberkabel 7, 8 mit dem Antrieb 5 verbunden ist. In jedem Fall werden die drei Servocontroller 5a, 6 vom Photovoltaik-Receiver 9 und Gleichspannungswandler 10 mit der erforderlichen Steuerspannung versorgt, um das Drehmoment und die Drehzahl des Servoantriebs 5 regeln zu können. Two of the three servo drives 5 shown are designed as servo-compact drives and have an integrated servo-controller 5a. The third (in Fig. 2 mean) servo drive 5 uses a separate servo controller 6, which is connected by power and encoder cables 7, 8 to the drive 5. In any case, the three servo controllers 5a, 6 are supplied by the photovoltaic receiver 9 and DC converter 10 with the required control voltage in order to control the torque and the rotational speed of the servo drive 5 can.

Die Versorgung der Servocontroller 5a, 6 mit dieser Steuerspannung wird über einen mit dem Steuerspannungsnetz 12 verbundenen Speicher 14 sichergestellt, welcher durch eine Lade- und Zustandsüberwachung relevante Systemfunktionen bei Sichtkontaktverlust, im Stand-by-Betrieb, bei Notabschaltung oder bei sonstigen Störungen stets aufrechterhält bzw. das Unterschreiten des minimalen Ladezustands vermeidet. The supply of the servo controller 5a, 6 with this control voltage is ensured by a connected to the control voltage network 12 memory 14, which by a charge and condition monitoring relevant system functions in visual contact loss, in Stand-by operation, emergency shutdown or other malfunctions always maintains or avoids falling below the minimum state of charge.

Neben den Servocontrollern 5a, 6 der drei Servoantriebe 5 sind an das Steuerspannungsnetz 12 zusätzlich noch Messtechnik / Sensorik 16 angeschlossen, die im mobilen Empfängersystem 4 mitgeführt werden, um zum Beispiel im Rahmen einer industriellen Fertigung zuverlässige Kenngrößen zur Fertigungsüberwachung und -Steuerung zu liefern. Weiter können über entsprechende Anschlussklemmen am Steuerspannungsnetz 12 sonstige elektrische Betriebsmittelkomponenten 17 angeschlossen sein, beispielsweise die Ansteuerungs- elektronik von sonstigen elektrischen Maschinen. In addition to the servo controllers 5a, 6 of the three servo drives 5, measuring technology / sensors 16 are additionally connected to the control voltage network 12, which are carried in the mobile receiver system 4 in order to provide reliable parameters for production monitoring and control, for example in the context of industrial production. Further, other electrical equipment components 17 may be connected via corresponding terminals on the control voltage network 12, for example, the control electronics of other electrical machines.

Schließlich wird durch das (in Fig. 2 punktiert dargestellte) Steuerspannungsnetz 12 noch eine Kommunikationsschnittstelle 23 des Empfängersystems 4 mit einer Steuerspannung (24 V) betrieben. Diese Kommunikationsschnittstelle 23 des Empfängersystems 4 steht mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle 22 des Sendersystems 2 in drahtloser Verbindung, um einen drahtlosen Signalaustausch zwischen dem Sender- und Empfängersystem 2, 4 zu ermöglichen. In vorteilhafter Weise können somit aktuelle Positionsinformationen des mobilen Empfängersystems 4 übermittelt werden. Da die Kommunikationsschnittstelle 22 des Sendersystems 2 wiederum mit der übergeordneten Steuerung 19 des Sendersystems 2 verbunden ist, können die übermittelten Positionsinformationen zur Steuerung des Zielverfolgungssystems 21 und der Laserquelle 18 des Sendersystems 2 verwendet werden, um einen präzise ausgerichteten und nachgeführten Laserstrahl 3 zu erzeugen. Finally, a communication interface 23 of the receiver system 4 is operated with a control voltage (24 V) by the control voltage network 12 (shown in dotted lines in FIG. 2). This communication interface 23 of the receiver system 4 is in wireless communication with a corresponding communication interface 22 of the transmitter system 2 in order to enable a wireless signal exchange between the transmitter and receiver system 2, 4. Advantageously, current position information of the mobile receiver system 4 can thus be transmitted. Since the communication interface 22 of the transmitter system 2 is in turn connected to the higher-level controller 19 of the transmitter system 2, the transmitted position information for controlling the target tracking system 21 and the laser source 18 of the transmitter system 2 can be used to produce a precisely aligned and tracked laser beam 3.

Die drahtlosen Kommunikationsschnittstellen 22, 23 können als WLAN-, Bluetooth- oder sonstige Funk-Schnittstellen ausgeführt sein. Für eine schnellere Datenübertragung wäre eine Ausführung als Infrarot-Schnittstellen ebenfalls möglich. Die Kommunikation via Infrarot könnte durch den ohnehin optimal zwischen Laserquelle 18 und Photovoltaik-Receiver 9 ausgerichteten Laserstrahl 3 erfolgen, sodass der Laserstrahl 3 eine Doppelfunktion übernehmen würde (Energieversorgung und Signalaustausch). The wireless communication interfaces 22, 23 can be designed as WLAN, Bluetooth or other radio interfaces. For a faster data transfer, a version as infrared interfaces would also be possible. The communication via infrared could be done by the already optimally aligned between the laser source 18 and photovoltaic receiver 9 laser beam 3, so that the laser beam 3 would take on a dual function (power supply and signal exchange).

Im Falle mehrerer Sender- und / oder Empfängersysteme 2a, 2b, 4a, 4b, 4c (vgl. Fig. 1 b, 1c, 1 d) kann das Kommunikationssystem über einen Netzwerkbus, z. B. Ethernet, realisiert werden, der sämtliche Steuerungen der einzelnen Sender- bzw. Empfängersysteme 2a, 2b, 4a, 4b, 4c miteinander verbindet. In the case of multiple transmitter and / or receiver systems 2a, 2b, 4a, 4b, 4c (see Fig. 1 b, 1c, 1 d), the communication system via a network bus, z. B. Ethernet, which connects all controls of the individual transmitter or receiver systems 2a, 2b, 4a, 4b, 4c with each other.

In das in Fig. 2 gestrichelt hervorgehobene Leistungsspannungsnetz 13 wird über einen am Photovoltaik-Receiver 9 angeschlossenen Gleichspannungswandler 11 eine Hochspannung eingespeist. Die vom Gleichspannungswandler 1 1 erzeugte Hochspannung entspricht der Zwischenkreisspannung der zur Anwendung kommenden Servoantriebseinheiten 5. Diese Zwischenkreisspannung wird jeweils dem Wechselrichter 27 der drei in Fig. 2 als Energieverbraucher vorgesehenen Servoantriebe 5 zugeführt und kann beispielsweise 600 V betragen. Da die Servocontroller 5a, 6 jeweils den Wechselrichter 27 beinhalten, sind in Fig. 2 die Servocontroller 5a, 6 der drei Servoantriebe 5 jeweils auch an das Leistungsspannungsnetz 13 angeschlossen. In the dashed line in Fig. 2 highlighted power voltage network 13 is connected via a DC voltage converter 11 connected to the photovoltaic receiver 9, a high voltage fed. The high voltage generated by the DC-DC converter 1 1 corresponds to the intermediate circuit voltage of the applied servo drive units 5. This DC link voltage is respectively supplied to the inverter 27 of the three provided in FIG. 2 as energy consumers servo drives 5 and may be, for example, 600 volts. Since the servo controllers 5a, 6 each include the inverter 27, the servo controllers 5a, 6 of the three servo drives 5 are also connected to the power voltage network 13 in FIG.

In Übereinstimmung zum Steuerspannungsnetz 12 ist innerhalb des Leistungsspannungs- netzes 13 ebenfalls ein puffernder Speicher 15 (z. B. Batterie, Kondensator ...) integriert, um eine Versorgung der Servoantriebe 5 mit der erforderlichen Leistungsspannung auch bei einem Ausfall des energieversorgenden Laserstrahls 3 (z. B. bei Sichtkontaktverlust, Stand- by-Betrieb, Notabschaltung ...) weiter zu ermöglichen. Die Dimensionierung des eingesetzten Speichers 15 kann dabei an die jeweils vorliegenden Rahmenbedingungen, insbesondere an die Anzahl und Einschaltdauern der verwendeten Servoantriebseinheiten 5, optimal ange- passt werden. In accordance with the control voltage network 12, a buffering memory 15 (eg battery, capacitor, etc.) is likewise integrated within the power voltage network 13 in order to supply the servo drives 5 with the required power voltage even in the event of a failure of the energy-supplying laser beam 3 (FIG. eg in the event of visual contact loss, standby mode, emergency shutdown ...). The dimensioning of the memory 15 used can be optimally adapted to the prevailing conditions, in particular to the number and duration of the servodrive units 5 used.

Auch am empfängerseitigen Leistungsspannungsnetz 13 sind neben den Servoantrieben 5 über entsprechende Anschlussklemmen weitere elektrische Betriebsmittelkomponenten 17 (z. B. Positionier- und / oder Spannelemente wie Stiftziehzylinder, Spannzylinder etc.) angeschlossen. So erlaubt das empfängerseitig zur Verfügung gestellte speicherintegrierte Steuer- und Leistungsspannungsnetz 12, 13 eine zuverlässige Versorgung der im Empfängersystem 4 angeschlossenen Verbraucher mit elektrischer Energie. Also on the receiver-side power voltage network 13 in addition to the servo drives 5 via corresponding terminals further electrical equipment components 17 (eg., Positioning and / or clamping elements such as Stiftziehzylinder, clamping cylinder, etc.) are connected. Thus, the memory-integrated control and power voltage network 12, 13 provided on the receiver side permits a reliable supply of electrical energy to the consumers connected in the receiver system 4.

Zusätzlich sind die einzelnen Komponenten (Photovoltaik-Receiver 9, puffernde Speicher 14, 15, Servocontroller 5a, 6 der Servoantriebe 5, Kommunikationsschnittstelle 23) des Empfängersystems 4 über ein (in Fig. 2 mit dünnen durchgezogenen Linien dargestelltes) Netzwerk (Datenleitungsnetz 24) miteinander verbunden, sodass beispielsweise bei einer festgestellten Störung im Photovoltaik-Receiver 9 (z. B. wegen Sichtkontaktverlust, Notabschaltung ...) eine unterbrechungslose Weiterversorgung der angeschlossenen Verbraucher (Servoantriebe 5, Messtechnik/ Sensorik 16 ...) durch die Speicher 14, 15 gewährleistet werden kann. In addition, the individual components (photovoltaic receiver 9, buffering memory 14, 15, servo controller 5a, 6 of the servo drives 5, communication interface 23) of the receiver system 4 via a (shown in FIG. 2 with thin solid lines) network (data line network 24) with each other connected so that, for example, in a detected failure in the photovoltaic receiver 9 (eg, because of visual contact loss, emergency shutdown ...) an uninterrupted further supply to the connected loads (servo drives 5, measurement / sensor 16 ...) through the memory 14, 15 can be guaranteed.

Das hier vorgestellte Energieversorgungssystem 1 ist insbesondere in bewegte Betriebsoder Produktionsmittel für die industrielle Fertigung (wie z. B. robotergeführte Greifer, robotergeführte Schrauber etc.) integrierbar. Es kann jedoch auch zur Energieversorgung von mobilen Plattformen, insbesondere für Überwachungs-, Navigations- und / oder Sicherungsaufgaben, eingesetzt werden. Die Servoantriebe solcher vorgenannten Vorrichtungen werden bisher hauptsächlich durch physische Kabelverbindungen mit elektrischer Energie versorgt, wodurch der Flexibilisierungsgrad und die Wandlungsfähigkeit dieser bekannten Vorrichtungen stark eingeschränkt werden. Beim erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem 1 findet zwischen Senderund Empfängersystem 2, 4 jedoch eine rein optische Energieübertragung mittels eines Laserstrahls 3 statt, wodurch die Drehzahl- / Drehmomentenregelung von ortsungebundenen freibeweglichen Servoantrieben 5 ohne einschränkende Kabel- und Steckerverbindungen realisiert werden kann. Auf diese Weise wird eine flexible, wandlungsfähige und wirtschaftliche Energieversorgung der Servoantriebe 5 bereitgestellt. The energy supply system 1 presented here can be integrated, in particular, into moving operating or production means for industrial production (such as, for example, robot-controlled grippers, robot-guided screwdrivers, etc.). However, it can also be used to power mobile platforms, in particular for monitoring, navigation and / or backup tasks. The servo drives of such devices have heretofore been supplied with electrical energy primarily by physical cable connections, which severely restricts the degree of flexibility and versatility of these known devices. In the power supply system 1 according to the invention, however, a purely optical energy transmission takes place between the transmitter and receiver system 2, 4 by means of a laser beam 3, whereby the speed / torque control of stationary, freely movable servo drives 5 can be realized without restricting cable and plug connections. In this way, a flexible, versatile and economical power supply of the servo drives 5 is provided.

Claims

Patentansprüche Patent claims 1 . Energieversorgungssystem (1 ) mit: 1 . Energy supply system (1) with: - mindestens einem Sendersystem (2) zur Aussendung mindestens eines Laserstrahls (3) und - at least one transmitter system (2) for emitting at least one laser beam (3) and - mindestens einem Empfängersystem (4) zur Erfassung des vom Sendersystem (2) ausgesendeten Laserstrahls (3) und zur Umwandlung der Energie des Laserstrahls (3) in elektrische Energie, welche zumindest teilweise an mindestens einen im Empfängersystem (4) vorhandenen Energieverbraucher übertragen wird, wobei dieser Energieverbraucher als Servoantrieb (5) ausgebildet ist-, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendersystem (2) ortsfest und das Empfängersystem (4) bewegbar ist, wobei das Sendersystem (2) mit einem Zielverfolgungssystem (21 ) ausgestattet ist, um eine automatische Nachführung des Laserstrahls (3) in Bezug auf das sich bewegende Empfängersystem (4) zu gestatten. - at least one receiver system (4) for detecting the laser beam (3) emitted by the transmitter system (2) and for converting the energy of the laser beam (3) into electrical energy, which is at least partially transmitted to at least one energy consumer present in the receiver system (4), wherein this energy consumer is designed as a servo drive (5), characterized in that the transmitter system (2) is stationary and the receiver system (4) is movable, the transmitter system (2) being equipped with a target tracking system (21) for automatic tracking of the laser beam (3) in relation to the moving receiver system (4). 2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Sendersystem (2, 2a, 2b) an mehrere Empfängersysteme (4a, 4b, 4c) gleichzeitig jeweils einen energieversorgenden Laserstrahl (3) aussendet und / oder dass ein Empfängersystem (4, 4a, 4b, 4c) von mehreren Sendersystemen (2a, 2b) gleichzeitig jeweils einen energieversorgenden Laserstrahl (3) empfängt. 2. Energy supply system according to claim 1, characterized in that a transmitter system (2, 2a, 2b) simultaneously emits an energy-supplying laser beam (3) to several receiver systems (4a, 4b, 4c) and / or that a receiver system (4, 4a, 4b, 4c) simultaneously receives an energy-supplying laser beam (3) from several transmitter systems (2a, 2b). 3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoantrieb (5) über einen integrierten Servocontroller (5a) verfügt und die in elektrische Energie umgewandelte Laserstrahlenergie zumindest teilweise diesem Servocon-troller (5a) zugeführt wird. 3. Energy supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the servo drive (5) has an integrated servo controller (5a) and the laser beam energy converted into electrical energy is at least partially supplied to this servocon-troller (5a). 4. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Servoantrieb 4. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the servo drive (5) ein separater Servocontroller (5) a separate servo controller (6) vorgeschaltet ist, dem die in elektrische Energie umgewandelte La- serstrahlenergie zumindest teilweise zugeführt wird und der über Leistungskabel (6) is connected upstream of which the charge converted into electrical energy Serial beam energy is at least partially supplied and via power cables (7) und Geberkabel (7) and encoder cable (8) mit dem Servoantrieb (5) verbunden ist. (8) is connected to the servo drive (5). Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängersystem (4) einen Photovoltaik- Receiver Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the receiver system (4) is a photovoltaic receiver (9) aufweist, der den auftreffenden Laserstrahl (3) in elektrische Energie mit einer konstanten Gleichspannung umwandelt. (9), which converts the incident laser beam (3) into electrical energy with a constant direct voltage. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfängersystem (4) mehrere Gleichspannungs-wandler (10, 11) angeordnet sind, wobei mit diesen Gleichspannungswandlern (10, 11) die in elektrische Energie umgewandelte Laserstrahlenergie auf mehrere unterschiedliche Gleichspannungsniveaus eingestellt wird. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that a plurality of DC-DC converters (10, 11) are arranged in the receiver system (4), with these DC-DC converters (10, 11) converting the laser beam energy into electrical energy into several different ones DC voltage levels are set. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfängersystem (4) zwei Gleichspannungsniveaus ausgebildet sind, eine Steuerspannung, die über ein Steuerspannungsnetz (12) auf alle der Steuerung und /oder Kommunikation und /oder Sicherheit dienlichen Systemkomponenten des Empfängersystems (4) verteilt wird, und eine Leistungsspannung, die über ein Leistungsspannungsnetz (13) zumindest an den oder die Servoantriebe (5) des Empfängersystems (4) übertragen wird. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that two DC voltage levels are formed in the receiver system (4), a control voltage which is applied via a control voltage network (12) to all system components of the system which are used for control and/or communication and/or security Receiver system (4) is distributed, and a power voltage that is transmitted via a power voltage network (13) at least to the servo drive or drives (5) of the receiver system (4). Energieversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerspannungsnetz (12) und / oder das Leistungsspannungsnetz (13) jeweils mit mindestens einem puffernden Speicher (14, 15) verbunden sind. Energy supply system according to claim 7, characterized in that the control voltage network (12) and/or the power voltage network (13) are each connected to at least one buffering memory (14, 15). Energieversorgungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an das Steuerspannungsnetz (12) und / oder an das Leistungsspannungsnetz (13) zusätzliche Verbraucher, wie Messtechnik / Sensorik (16) und / oder weitere elektrische Betriebsmittelkomponenten (17), angeschlossen sind. Energy supply system according to claim 7 or 8, characterized in that additional consumers, such as measurement technology / sensors (16) and / or further electrical equipment components (17), are connected to the control voltage network (12) and / or to the power voltage network (13). 10. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoantrieb (5) als permanent erregte Synchronmaschine ausgeführt ist. 10. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the servo drive (5) is designed as a permanently excited synchronous machine. 11. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendersystem (2) eine Laserquelle (18) mit mindestens einer Strahlungserzeugenden Laserdiode umfasst, wobei die Laserquelle (18) mit einer übergeordneten Steuerung (19) des Sendersystems (2) in Steuerverbindung steht. 11. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the transmitter system (2) comprises a laser source (18) with at least one radiation-generating laser diode, the laser source (18) being connected to a higher-level controller (19) of the transmitter system ( 2) has a tax connection. 12. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserschutzsystem (20) zur Absicherung des Laserstrahls (3) vorgesehen ist, wobei das Laserschutzsystem (20) mit einer übergeordneten Steuerung (19) des Sendersystems (2) in Steuerverbindung steht. 12. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that a laser protection system (20) is provided to protect the laser beam (3), the laser protection system (20) being connected to a higher-level controller (19) of the transmitter system (2). has a tax connection. 13. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass über jeweils am Sender- und Empfängersystem (2, 4) vorgesehene Kommunikationsschnittstellen (22, 23) ein drahtloser Signalaustausch zwischen Sender- und Empfängersystem (2, 4) erfolgt. 13. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 12, characterized in that a wireless signal exchange between the transmitter and receiver systems (2, 4) takes place via communication interfaces (22, 23) provided on the transmitter and receiver systems (2, 4). . 14. Energieversorgungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstellen (22, 23) WLAN- oder Infrarot-Schnittstellen sind. 14. Energy supply system according to claim 13, characterized in that the communication interfaces (22, 23) are WLAN or infrared interfaces. 15. Energieversorgungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Laserstrahl (3) zusätzlich ein Signalaustausch zwischen Sender- und Empfängersystem (2, 4) erfolgt. 15. Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 14, characterized in that the laser beam (3) additionally carries out a signal exchange between the transmitter and receiver systems (2, 4). 16. Energieversorgungssystem nach Ansprüchen 5, 7 und 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (18) von einer dreiphasigen 400 V Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz gespeist wird, und dass die vom Photovoltaik-Receiver (9) ausgegebene Gleichspannung 3,6 oder 24 V, die im Steuerspannungsnetz (12) vorhandene Steuerspannung 24 V und die im Leistungsspannungsnetz (13) vorhandenen Leistungsspannung 600 V beträgt. 16. Energy supply system according to claims 5, 7 and 1 1, characterized in that the laser source (18) is fed by a three-phase 400 V alternating voltage with a frequency of 50 Hz, and that the direct voltage output by the photovoltaic receiver (9) is 3, 6 or 24 V, which is present in the control voltage network (12). Control voltage is 24 V and the power voltage present in the power voltage network (13) is 600 V. 17. Bewegtes Betriebs- oder Produktionsmittel für die industrielle Fertigung, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Energieversorgungssystem (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 umfasst. 17. Moving operating or production equipment for industrial production, characterized in that it comprises an energy supply system (1) according to at least one of the preceding claims 1 to 16. Mobile Plattform, insbesondere für Überwachungs-, Kommunikations-, Navigationsund / oder Sicherungsaufgaben, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Energieversorgungssystem (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 umfasst. Mobile platform, in particular for monitoring, communication, navigation and / or security tasks, characterized in that it comprises an energy supply system (1) according to at least one of the preceding claims 1 to 16.
PCT/EP2014/001622 2013-06-13 2014-06-13 Energy supply system Ceased WO2014198419A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013009939.0 2013-06-13
DE102013009939 2013-06-13
DE102013011352.0 2013-07-08
DE102013011352.0A DE102013011352A1 (en) 2013-06-13 2013-07-08 Power system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014198419A1 true WO2014198419A1 (en) 2014-12-18

Family

ID=52009569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/001622 Ceased WO2014198419A1 (en) 2013-06-13 2014-06-13 Energy supply system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013011352A1 (en)
WO (1) WO2014198419A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017206522B4 (en) 2017-04-18 2023-07-20 Audi Ag Motor vehicle radar device and method for operating a motor vehicle radar device
DE102018107725B3 (en) 2018-03-31 2019-07-25 Bystronic Laser Ag Bus system for a machine tool, machine tool and system with at least one machine tool and a bus system
CN118556366A (en) * 2022-02-16 2024-08-27 索尤若驱动有限及两合公司 Drive system

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1003266A1 (en) * 1998-11-17 2000-05-24 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Flying body equipped with solar cells panels
US6367259B1 (en) * 2000-02-15 2002-04-09 Miguel A. Timm Battery-less solar power system
US20020046763A1 (en) * 2000-10-23 2002-04-25 Jesus Berrios Methods and apparatus for beaming power
DE102004055498A1 (en) * 2004-11-17 2006-03-16 Jahn, Alfred, Dipl.-Ing. (Fh) Laser`s radiation energy transmitting arrangement, has transmitter converting electrical energy into laser radiation, and optical components of moving system form channel in laser radiation bundle, which is controlled on energy converter
US20060222302A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Frank Levinson Power and communication interface for sensors using a single tethered fiber
US20070021140A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Keyes Marion A Iv Wireless power transmission systems and methods
WO2008063678A1 (en) * 2006-11-21 2008-05-29 Powerbeam, Inc. Optical power beaming to electrically powered devices
DE102010040865A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg System with at least one energy transmitting antenna and at least one field device
US20120269517A1 (en) * 2010-10-20 2012-10-25 Omnitek Partners Llc Method and Means of Eliminating Wiring Harness in High-Speed and High-Precision Machines
DE102011118361A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Robert Bosch Gmbh Device for controlling multiple drive units for controlled drive system for automated system, has central control device and distributor unit, which has connection for transmitting control signal

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4434510A (en) * 1978-03-10 1984-02-28 Lemelson Jerome H Communication system and method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1003266A1 (en) * 1998-11-17 2000-05-24 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Flying body equipped with solar cells panels
US6367259B1 (en) * 2000-02-15 2002-04-09 Miguel A. Timm Battery-less solar power system
US20020046763A1 (en) * 2000-10-23 2002-04-25 Jesus Berrios Methods and apparatus for beaming power
DE102004055498A1 (en) * 2004-11-17 2006-03-16 Jahn, Alfred, Dipl.-Ing. (Fh) Laser`s radiation energy transmitting arrangement, has transmitter converting electrical energy into laser radiation, and optical components of moving system form channel in laser radiation bundle, which is controlled on energy converter
US20060222302A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Frank Levinson Power and communication interface for sensors using a single tethered fiber
US20070021140A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Keyes Marion A Iv Wireless power transmission systems and methods
WO2008063678A1 (en) * 2006-11-21 2008-05-29 Powerbeam, Inc. Optical power beaming to electrically powered devices
DE102010040865A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg System with at least one energy transmitting antenna and at least one field device
US20120269517A1 (en) * 2010-10-20 2012-10-25 Omnitek Partners Llc Method and Means of Eliminating Wiring Harness in High-Speed and High-Precision Machines
DE102011118361A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Robert Bosch Gmbh Device for controlling multiple drive units for controlled drive system for automated system, has central control device and distributor unit, which has connection for transmitting control signal

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013011352A1 (en) 2014-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1977188B1 (en) Coordinate measuring machine and method for operating a coordinate measuring machine
EP3028804B1 (en) Transmission device, in particular for energy and/or signal transmission
EP2631043B1 (en) Method and apparatus for performing a manipulator process
DE102016110370B4 (en) SERVO MOTOR STOP CONTROL TO CONTROL AND STOP A SERVO MOTOR DURING AN EMERGENCY STOP
US8334669B2 (en) Multi-axis driver control method, multi-axis driver and multi-axis drive control system having the same
EP2411613B1 (en) Control system for a partition wall installation
DE102010007275B4 (en) Drive system and method for operating a drive system
DE10334736A1 (en) Linear motor with advancement or motion regulation for use in industrial automated processes, with bearing unit for guiding a secondary component along the desired path
DE102009001337B4 (en) Injection molding machine and method for operating an injection molding machine
DE102016209199B4 (en) wiring harness
DE3629367A1 (en) Mechanical management device, in particular a manipulator
WO2014198419A1 (en) Energy supply system
DE102011015327A1 (en) Inverter arrangement, method for manufacturing a converter arrangement and method for operating a converter arrangement
DE102013010272A1 (en) A motor control device that reduces the power consumed by a control power source during power failure
DE102017005137A1 (en) Power line controlled electric drive inverters
DE102017010924A1 (en) Vehicle, in particular logistics vehicle
DE102013016019B3 (en) Method for operating a multi-unit manipulator
EP2305534B1 (en) Assembly and method for activating a secure operating state for a driver-less means of transport
DE19929341A1 (en) Arrangement for wireless electric power supply of number of sensors and/or actuators has component for converting acceleration into electrical energy integrated into sensors/actuators
DE102011109532A1 (en) Workpiece processing system, has mobile part comprising energy storage transmitting energy to energy storage of machine during docking of mobile part at machine and safety device for monitoring entry of human and/or object into space
EP2145739B1 (en) Industrial robot with a data capture module for wireless communication and method for operating same
DE102006009181A1 (en) Reliable monitoring of the speed of coordinate measuring machines
DE102022203681A1 (en) Method for operating an electric drive, device and working machine
DE102009056578B4 (en) industrial robots
DE102017220652B3 (en) Optical measuring system with a workpiece carrier having at least one solar-powered clamping device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14732086

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14732086

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1