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Antriebstechnik Effizienter Schwung für die Logistik

Die Anforderungen an Antriebe sind ebenso umfassend wie hoch: möglichst kompakt und robust sollen sie sein, energieeffizient, leicht zu montieren und gut vernetzbar, hoch belastbar und eine lange Lebensdauer bieten. Damit für die unterschiedlichsten Anlagen und Geräte, wie beispielsweise Fördertechnikmodule, Lastaufnahmemittel, Shuttles und FTS, stets die passenden Antriebe zur Verfügung stehen, halten die Hersteller ein breites Spektrum für jedes Einsatzprofil bereit, wie die folgenden Beispiele zeigen.

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Mehr als 1000 Antriebe bewegen die Förderbänder in der modularen Anlage des Paketverteilzentrums von Toll IPEC.
Mehr als 1000 Antriebe bewegen die Förderbänder in der modularen Anlage des Paketverteilzentrums von Toll IPEC.
(Bild: BCS)

Ein neues Verteilzentrum in Melbourne mit einer Sortieranlage für stündlich bis zu 35.000 Pakete hat die Kapazitäten des Kurierdienstes Toll IPEC verdreifacht. Die automatisierte Anlage mit mehr als 1000 Fördertechnikmodulen wurde vom Hersteller BCS konzipiert und umgesetzt. Sie leistet den Eingang und die Erfassung von Paketen, die durchgängige Verfolgung durch die Anlage, die Anlagensteuerung sowie die Hochgeschwindigkeitssortierung und Bereitstellung zur Verladung auf die Lkw. Hunderte Meter und mehrere Ebenen müssen überwunden werden und häufig ist es nötig, die Bandgeschwindigkeiten zu verändern oder die Laufrichtung zu reversieren. „Wir benötigten mehr als 1000 geregelte Getriebemotoren“, so Frank Kassai, Group Engineering Manager bei BCS. „Die Leistungen variieren von 0,37 bis 5,5 kW.“

Alle für die Anlage benötigten Antriebsgrößen hat Nord Drivesystems aus Getriebemotoren und Frequenzumrichtern aus eigener Fertigung konfiguriert. Dabei kamen zweistufige Kegelstirnrad-Getriebe des Typs Nordbloc.1 zum Einsatz, die speziell für Anwendungen in der Intralogistik entwickelt wurden. Die Getriebe sind besonders kompakt, leicht zu handhaben, bieten eine hohe Belastbarkeit, lange Lebensdauer und sind an den jeweiligen Bedarf anpassbar.

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Für BCS ist wichtig, dass sich die Getriebe auf unterschiedlich große Wellen montieren lassen, ohne dass diese verändert werden müssen. Dadurch ist die Variantenvielfalt selbst angesichts der diversen Typen von Fördertechnikmodulen auf ein überschaubares Maß beschränkt. Zudem hebt Kassai die hohe Effizienz der Getriebe hervor. Auch die Frequenzumrichter sind speziell für fördertechnische Anwendungen ausgelegt; sie werden vorzugsweise direkt auf den Klemmkasten eines Getriebemotors montiert, um voll integrierte mechatronische Antriebseinheiten für den Einsatz im Feld zu schaffen. Die Baureihe „Nordac Flex“ deckt Motorleistungen von 0,25 bis 22 kW ab. Für die Vernetzung und Anbindung an die Anlagensteuerung stehen Schnittstellen für alle marktüblichen Feldbusse zur Verfügung.

Antriebe als fertig installierte Komplettpakete

Wie Kassai berichtet, war die „Inbetriebnahme dieses bisher größten Projektes seiner Art von BCS in Australien deutlich verkürzt, da Nord die Antriebe als fertig installierte und vorparametrierte Komplettpakete geliefert hat“. Die Hohlwellengetriebe wurden mit Schrumpfscheiben direkt auf den Maschinenwellen befestigt. Sie sind alle mit einer Drehmomentstütze versehen, die nur an einem Punkt mit dem Anlagengerüst verschraubt werden musste. Zudem sind die Antriebe mit steckbaren Anschlüssen ausgestattet, was die Wartung und die Montage erleichtert: „Anlagenbediener können einen Motor mit dem aufgesetzten Umrichter in ein paar Minuten austauschen und müssen nicht extra einen Elektriker herbeirufen, damit er den Motor neu verdrahtet.“

Die dezentralen Umrichter sind mechanisch unempfindlich, stark überlastbar und resistent gegen schwankende Netzspannungen oder rasche Temperaturwechsel; sie ersparen BCS zusätzlich den Aufwand für Schaltschrankinstallationen sowie die Verdrahtung von Komponenten wie Motorschutzschaltern und Wendeschützschaltern. Die Umrichter kommen im Verteilzentrum von Toll IPEC neben horizontalen Bändern auch an Schrägförderern zum Einsatz.

Förderapplikationen müssen drei verschiedene Aufgaben bewältigen, die jeweils völlig unterschiedliche Anforderungen an die Antriebstechnik stellen: Zum Anlaufen muss ein hohes Losbrechmoment erzeugt werden, um die Lasten zu beschleunigen. Ist die Soll-Fördergeschwindigkeit erreicht, muss nur mehr die Reibung der mechanischen Konstruktion überwunden werden, wofür wesentlich geringere Drehmomente reichen. Dies ändert sich wieder beim Ausrichten der Paletten, wenn diese auf Anschlag gefahren werden und die Rollen oder Ketten kurzzeitig mit hohem Reibungswiderstand unter der Palette durchrutschen müssen.

Flexible und energieeffiziente Antriebe

Von den Gesamtkosten im Lebenszyklus eines Antriebs entfallen 95 bis 97 % auf die benötigte Energie. Eine effiziente und kostensparende Lösung bietet der Lenze Smart Motor „m300“. Als voll integrierte Lösung mit eigener elektronischer Steuerung stellt er beim Beschleunigen und Ausrichten das bis zu Vierfache des Nenndrehmoments zur Verfügung. Dementsprechend kann er anhand der benötigten Leistung im Konstantlauf dimensioniert werden und läuft in diesem Modus nahe am Leistungsoptimum und nicht im weniger effizienten Teillastbereich. Somit bekommen Anlagenbetreiber für viele Anwendungsfälle eine energieeffiziente Alternative.

Zudem zahlt sich die elektronische Ansteuerung des Lenze Smart Motors mehrfach aus: Sie erlaubt die Anpassung der Antriebsdrehzahl bei gleicher Getriebeübersetzung. Die konsequente, durchgängige Auslegung der Antriebe für alle Standardförderelemente führt deshalb zu einer Reduzierung der Variantenvielfalt um bis zu 70 %. Die Elektronik des Smart Motors arbeitet mit allen Spannungen zwischen 400 und 480 V.

Mit fünf einstellbaren Geschwindigkeitsstufen bei freier Wahl der Drehrichtung, definierbaren Start- und Stopprampen sowie elektronischer Schütz- und Motorschutzfunktion macht die integrierte Elektronik des Smart Motors die bei Netzmotoren benötigten Komponenten, Wendeschütz- und Motorschutzschaltungen sowie die Polumkehr überflüssig. Wo diese bislang im Schaltschrank untergebracht waren, können nun bis zu zwei Drittel des Raumbedarfs eingespart werden. Die Umschaltung der Geschwindigkeitsstufen erfolgt beim Smart Motor feldbusunabhängig mittels 24-V-Signalen. Die 400- bis 480-V-Verkabelung kann per Stichleitung realisiert werden, sodass sich ganze Antriebsstränge an einer Versorgungsleitung konstruieren lassen.

Auch die Steuerung ist auf eine solche Konstruktion vorbereitet: Hier lassen sich komplette Stränge mit mehreren Antrieben einfach mit einbinden. Die Übertragung von vordefinierten Drehzahlen und Beschleunigungsrampen kann sogar drahtlos per Smartphone erfolgen, ebenso die Optimierung der Geschwindigkeitsstufen – ohne Expertenwissen oder aufwendige Schulungen der Mitarbeiter. Auch das Bremsen ist elektronisch geregelt, so wird immer unabhängig von der Last ein konstanter Bremsweg eingehalten.

Vielseitige Kompakt-Kleinspannungsantriebe

SEW-Eurodrive hat das Portfolio seiner Kompakt-Kleinspannungsantriebe der Baureihe DCA um Winkel- und Flachgetriebemotoren erweitert. Dies bringt zahlreiche Vorteile für die Anwender. Die neuen 48-V-Baureihen ermöglichen weitere Antriebsvariationen und dadurch mehr Flexibilität bei der mechanischen Anbindung des Antriebs und seiner Integration in die jeweilige Applikation. Der Kompakt-Winkelgetriebemotor der Baureihe W.03.DCA ist mit der bewährten Spiroplan-Verzahnung ausgestattet. Durch fünf zusätzliche Untersetzungen weist diese Baureihe ein erweitertes Nenndrehzahlspektrum der bestehenden Winkelgetriebemotoren-Baureihe auf. Der kompakte, langlebige Getriebemotor ist mit Hohl- oder Vollwelle lieferbar.

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Smart Sensor prüft Zustand von Lagern

Die Smart-Sensor-Technologie analysiert den Lagerzustand und beugt Stillständen vor.
Die Smart-Sensor-Technologie analysiert den Lagerzustand und beugt Stillständen vor.
( Bild: ABB )

Der ABB Ability Smart Sensor für Stehlager der Marke Dodge ermöglicht den „Gesundheitscheck“ von Lagern. Die Smart-Sensor-Technologie liefert durch eine Analyse des Lagerzustandes anhand von Vibrations- und Temperaturdaten frühzeitig Hinweise auf mögliche Probleme. Dadurch können Stillstandszeiten bei Anwendungen wie Schüttgut-Förderanlagen vermieden werden, die häufig im Bergbau, der Zuschlagstoff- und Zementherstellung sowie bei Anwendungen in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie eingesetzt werden.

Der Smart Sensor – als Teil des Portfolios „ABB Ability Condition Monitoring“ für den Antriebsstrang – nutzt modernste Algorithmen zur Analyse, dem Management und der Sicherstellung der Leistung der Komponenten. Der Sensor wird am Lager befestigt und kommuniziert drahtlos über beispielsweise ein Smartphone oder ein Bluetooth Gateway. Dies dient der Sicherheit der Mitarbeiter und ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die Daten der Lager.

Der neue Kompakt-Flachgetriebemotor der Baureihe F.03.DCA weist eine bewährte Schrägverzahnung auf und ist wahlweise mit Voll- oder Hohlwelle lieferbar. Beim Kompaktmotor der Baureihe DCA, der bei allen 48-V-Kleinspannungsantrieben eingesetzt wird, handelt es sich um einen elektronisch kommutierten Innenläufermotor mit großer Leistungsdichte. Er hat eine voll integrierte Regelelektronik und lässt sich über eine Engineering-Schnittstelle RS485 parametrieren.

Der Kompakt-Planetengetriebemotor der Baureihe PN DCA ist mit seiner optimierten Zahnradgeometrie sehr laufruhig und eignet sich durch seine Getriebeauslegung auch für hohe Spitzenlasten.

Zu den typischen Einsatzgebieten des gesamten Antriebsportfolios zählen Anwendungen der Intralogistik wie Linear- und Staurollenförderer, Dreheinheiten und -tische oder Hubmodule und Eckumsetzer. Für stationäre und mobile Lagersysteme wie Fördermodule, Lastaufnahmemittel und Shuttle-Fahrantriebe bilden die Kompakt-Kleinspannungsantriebe von SEW-Eurodrive die passende Lösung.

Modularer Antriebsbaukasten für FTS

Im Rahmen von Industrie 4.0 wächst der Bedarf an autonom fahrenden Transportern in der Intralogistik kontinuierlich. Weil die Fahrzeuge meistens anlagenspezifisch konstruiert sind, fallen, wie ABM Greiffenberger meldet, „in der Regel keine großen Stückzahlen an. Daher ist ein modularer Baukasten der ideale Ansatz, um Anwender kostengünstig und schnell mit effizienten Antriebslösungen bedienen zu können.“ Die Komplettlösungen kommen in fahrerlosen Transportsystemen (FTS) ebenso zum Einsatz wie in automatisierten Logistikanlagen mit Fördertechnik, Hebezeugen oder Staplern.

Das Produktprogramm von ABM Greiffenberger an Getriebebauformen und Motorentechnologien umfasst Antriebskonzepte unter anderem für Zugfahrzeuge, Unterfahrgeräte, Montageplattformen oder für aufgerüstete Gabelstapler. Die Getriebe sind sowohl mit Asynchron- wie auch mit Synchron-Niedervoltmotoren von ABM kombinierbar.

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Fördertechnik
Integrierte Antriebe zur Formatverstellung

Integrierte Antriebe zur Formatverstellung reduzieren Stillstandszeiten von Maschinen, beispielsweise in der Verpackungsbranche, drastisch.
Integrierte Antriebe zur Formatverstellung reduzieren Stillstandszeiten von Maschinen, beispielsweise in der Verpackungsbranche, drastisch.
( Bild: Hastrup-Walcher )

Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung für integrierte Antriebe ist Halstrup-Walcher Spezialist für Positioniersysteme zur Formatverstellung in Maschinen. Aus einem flexiblen Baukastensystem mit einer Vielzahl an Varianten kann jede Anwendung mit dem passenden Antrieb ausgestattet werden. Bei den intelligenten Antrieben sind der Motor, die Motorregelung, Buskommunikation und ein absolutes Messsystem ohne Batterie bereits integriert; zudem eine Vielzahl an Überwachungs-, Regelungs- und Rückmeldefunktionen.

Die seit Jahren im Markt etablierte „PSx“-3er-Produktfamilie baut auf langlebigen und robusten EC-Motoren auf. Die PSD-Produktfamilien laufen mit Schrittmotoren, die auch ohne Getriebe einsetzbar sind und höhere Drehzahlen erreichen. Durch die optionale Hohlwelle können die Antriebe beider Produktfamilien ohne Kupplung an die Spindel montiert werden.

Die robusten Winkel- und Flachgetriebe erfüllen die Anforderungen an sehr geringe Einbauhöhen und eignen sich auch besonders zum Einsatz in schmalen Fahrzeugen; wo der Bauraum einen Einsatz von Stirnradgetriebe-Motoren zulässt, erhält der Anwender kosteneffektive Lösungen.

Das Spektrum an Getriebe- und Motorbaugrößen umfasst Motorleistungen von 0,06 bis 18 kW, die Antriebsmomente reichen von 30 bis über 2300 Nm. Ergänzt wird der modulare Baukasten durch die branchenspezifischen Antriebsbauformen TDB, TDF und TDH, wie sie auch bei Gabelstaplern zum Einsatz kommen; diese Getriebe sind besonders effizient, kompakt und zuverlässig.

Maßgeschneiderte und leicht integrierbare Servoantriebe

Fahrerlose Transportsysteme, autonom-mobile Carts, Roboter und Shuttle-Fahrzeuge sowie frei fahrende Transportplattformen gehören mehr denn je zum Bild einer leistungsstarken Intralogistik in Fabriken, Lagern und Distributionszentren. Entsprechend vielfältig sind die Anforderungen an die Fahrzeuge und die Fahrantriebe. Mit seinem modularen „cyber iTAS system“ übernimmt Wittenstein Cyber Motor die Systemverantwortung für den kompletten Antriebsstrang. Das System bietet Herstellern von autonom-mobilen Fahrzeugen unterschiedlichster Größe, Traglast und Funktion die Möglichkeit, die komplette Antriebseinheit leistungsgerecht zu skalieren und als montagefreundliches Gesamtsystem zu integrieren.

Die wesentlichen Bausteine des Antriebssystems sind vollständig in die Räder integrierte, platzsparende Servoaktuatoren. Sie bestehen aus einem Synchron-Servomotor sowie einem spielarmen Planetengetriebe und sind in vier Baugrößen und Ausstattungspaketen zur mechanischen und elektrischen Anbindung verfügbar. Die Aktuatoren zeichnen sich als kompakte, weil kupplungslose Antriebseinheiten durch ein hohes Drehmoment, hohe Kippmomente und einen weiten Drehzahlbereich aus. Mit Stützlasten zwischen 280 und 2000 kg decken sie auch hinsichtlich der Fahrzeuggröße ein breites Einsatzspektrum ab.

Die andere maßgebliche Komponente des Antriebsbaukastens sind smarte Servoregler der „cyber simco line“. Sie sind in vier Leistungsklassen von 250 bis 2000 W verfügbar, jeweils passend zu den „cyber-iTAS“-Aktuatoren. Zudem bieten sie eine Vielzahl von anwendungsspezifischen Hard- und Softwarefunktionen. Hierzu gehören unter anderem der Weitbereichs-Spannungseingang von 12 bis 60 VDC für den Einsatz mit unterschiedlichen Energieversorgungssystemen und die integrierte Sicherheitsfunktion Safe Torque Off.

Der „iTAS“-Baukasten bietet passende Anschlusskabel in verschiedenen Längen und mit industrietauglichen Steckern. Integrierte Radantriebe, hoch funktionale Regler, vorkonfektionierte Anschlusstechnik und passende mechanische Anbindungen ermöglichen die Plug-and-play-Integration als Gesamtsystem. ■

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