Antriebstechnik Energiesparen im Lager – einfach smart

Autor / Redakteur: Michael Gutmann / Dipl.-Betriebswirt (FH) Bernd Maienschein

Mit dem Smart Servo Package von SEW-Eurodrive sparen Anlagenbauer wertvolle Zeit bei der Komponentenauswahl, Installation und Inbetriebnahme. Diese Vorteile nutzt auch die Mlog Logistics GmbH in Neuenstadt. Sie setzt das Paket aus abgestimmten Komponenten – Servoregler und -motoren, Planetengetriebe und Steuerungen – in ihrem Regalbediengerät M-Dynamic ein.

Firmen zum Thema

Das Regalbediengerät M-Dynamic lässt sich mit einem oder zwei Lastaufnahmemitteln ausstatten und auch in bestehenden Lagern nachrüsten. (Bild: SEW)
Das Regalbediengerät M-Dynamic lässt sich mit einem oder zwei Lastaufnahmemitteln ausstatten und auch in bestehenden Lagern nachrüsten. (Bild: SEW)

Der Buchstabe M zieht sich wie ein roter Faden durch die fast 90-jährige Unternehmensgeschichte: Mehne GmbH, MAN Logistics GmbH, Mlog Logistics GmbH. Neuestes Produkt ist ein besonders dynamisches Regalbediengerät (RBG) für Kleinteile – M-Dynamic. 1922 wurde die Mehne GmbH als Hersteller statischer Stahl- und Schweißkonstruktionen für Brücken und Hallen gegründet. 1968 baute sie das erste automatisierte Hochregallager für den Papiergroßhändler Pageda. 1989/90 wurde die Mehne GmbH mit der MAN Lager- und Systemtechnik zur MAN Logistics GmbH zusammengeführt.

Neue Antriebs -und Steuerungskonzepte erhöhen Energieeffizienz

2005 erfolgte ein Management-Buy-out. Eine Investorengemeinschaft übernahm die Gesellschaft, die jetzt Mlog Logistics GmbH heißt. Die Folgejahre sind durch starkes Firmenwachstum gekennzeichnet: Mlog geht Kooperationen ein, eröffnet Niederlassungen und verlagert 2009 Hauptsitz und Produktion von Heilbronn ins nahe gelegene Neuenstadt am Kocher. Heute ist die Mlog Logistics GmbH ein führender Anbieter förder- und materialflusstechnischer Komponenten, Systeme und Komplettlösungen. Seit 2010 gehört man als Division Kardex Mlog zur Kardex-Gruppe, Zürich, in über 30 Ländern als Hersteller von Industrie- und Bürologistik-Systemen tätig.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Ob es um die Errichtung schlüsselfertiger Neuanlagen oder Modernisierungen bei laufendem Betrieb geht – Kardex Mlog hat ausgereifte und erprobte Logistikkonzepte für Hochregallager. Mit neuen Antriebs- und Steuerungskonzepten für seine automatischen Lager- und Materialflusssysteme sowie Hochregallager trägt das Unternehmen den Forderungen nach Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Rechnung.

Kardex Mlog setzt auf kompakte Systeme für Hochregallager

Dabei setzt Kardex Mlog verstärkt auf kompakte Lösungen, die nicht nur den Flächenbedarf erheblich reduzieren, sondern – beispielsweise im Kühl- oder Tiefkühllager – auch den zu klimatisierenden Raum. Ein wesentliches Leistungskriterium von Regalbediengeräten ist die Anzahl der pro Stunde möglichen Einzel- und Doppelspiele. Der erzielbare Durchsatz ist abhängig von der Nutzlast, der Regalgeometrie wie Länge und Höhe, den maximalen Geschwindigkeiten der RBG-Achsen und nicht zuletzt vom eingesetzten Lastaufnahmemittel.

Während einige Intralogistik-Anbieter grundsätzlich individuell bauen und andere ausschließlich Standardlösungen anbieten, vereint Kardex Mlog die Vorteile beider Philosophien: Das Unternehmen verwendet als Basis einen modularen, standardisierten Baukasten und ist ausreichend flexibel, um auch Kundenanpassungen durchführen zu können. Das wird zum Beispiel bei den Lastaufnahmemitteln deutlich: Hier sorgen individuelle Kundenlösungen für höhere Flexibilität.

Regalbediengeräte für Kleinteile neu im Produktionsprogramm

Kardex Mlog ist bekannt für seine robuste Palettentechnik und Regalbediengeräte. Das Unternehmen verwendet, auch durch seine Historie bedingt, als Baumaterial vielfach Stahl. Er ist robust, langlebig und jahrzehntelang erprobt. Leichte und schnelle Geräte mit hoher Dynamik bilden jetzt ein neues Segment im Firmenportfolio.

Im Frühjahr 2011 stellte die Mlog Logistics GmbH das neue Regalbediengerät für Kleinteile M-Dynamic vor. Es ist für die platzsparende und effiziente Lagerung und Kommissionierung von Kartons, Behältern oder Tablaren vorgesehen und kann bis 12 m Bauhöhe und Traglasten bis 100 kg eingesetzt werden. Dank seiner geringen Masse ist es durch eine hohe Dynamik bei geringem Energieverbrauch gekennzeichnet.

Servoantriebe beschleunigen Regalbediengeräte bis 3 m/s²

Dieses RBG ist besonders flexibel einsetzbar: Je nach Anforderung lässt es sich mit einem oder zwei Lastaufnahmemitteln ausstatten und auch in bestehenden Lagern nachrüsten. Als Antriebslösung verwendet Kardex Mlog Servoantriebstechnik von SEW-Eurodrive. Hiermit kann das RBG bis 3 m/s² beschleunigen und erreicht Hub- und Fahrgeschwindigkeiten bis 180 beziehungsweise bis 360 m/min.

Für sein Kleinteilelager M-Dynamic bietet Kardex Mlog dezentrale Lastaufnahmemittel in verschiedenen Ausführungen an. Aus Gewichts- und Platzgründen ist es immer eine kleine Konstruktion, die aber bis 100 kg Nutzlast bewegen kann.

Smart Servo Package spart Zeit bei Auswahl, Installation und Inbetriebnahme

Neben Ausführungen als Teleskopgabel, Teleskoptisch und teleskopischer Kartongreifer gibt es einen Teleskoptisch mit zwei Riemenförderern. Hierfür bot sich eine Paketlösung mit drei Servoantrieben von SEW-Eurodrive an: das intelligente Smart Servo Package. Es sorgt für wertvolle Zeitersparnis bei der Auswahl, Installation und Inbetriebnahme dank seiner perfekt abgestimmten Einzelkomponenten. Es beinhaltet vordefinierte Kombinationen von Steuerungen, Servoreglern, passenden Kabeln, synchronen Servomotoren und Servoplanetengetrieben.

Die beiden Riemenantriebe des Lastaufnahmemittels bestehen aus zwei Servogetriebemotoren; auch die Teleskopgabel wird durch einen Servogetriebemotor angetrieben. Die Ansteuerung der Motoren erfolgt über drei Frequenzumrichter der Baureihe Movitrac LTX, die sich einfach bedienen und schnell in Betrieb nehmen lassen. Sie sind in einem kleinen, mitfahrenden Schaltschrank untergebracht.

Servoumrichter Movitrac LTX: zentrale Komponente des Smart Servo Package

Das Package ermöglicht eine Vielzahl skalierbarer Automatisierungslösungen bis hin zu flexiblen Mehrachs-Positionieranwendungen. Seine elektromechanische Leistungsstärke erhält es durch die Kombination der energieeffizienten, synchronen Servomotoren CMP mit den spielarmen Servoplanetengetrieben PSC.

Die zentrale Komponente des Smart Servo Package bildet der neue Servoumrichter Movitrac LTX. Dieser leistungsstarke Kompaktantrieb hat eine ein- oder dreiphasige 230-VAC-Einspeisung, 16,5 A Nennausgangsstrom und ist bis 250 % überlastfähig. Alle relevanten Parameter legt er nach Auslesen der elektronischen Typenschilddaten im Hiperface-Geber des Motors automatisch fest. Dadurch kann die Inbetriebnahme besonders schnell und einfach erfolgen.

Automatisierungsstufen für verschiedene Maschinentypen einfach skalieren

Das Smart Servo Package bietet die Möglichkeit, die benötigten Automatisierungsstufen für verschiedenste Maschinentypen zu skalieren – von einfachen Drehzahlanwendungen bis zu leistungsstarken, flexiblen Mehrachsanwendungen. Dabei wird nur eine einzige Controller- und Antriebsplattform eingesetzt – ein Vorteil, der üblicherweise wesentlich kostenaufwendigeren Steuerungsarchitekturen vorbehalten ist.

Die Motorserie ermöglicht Stillstandsdrehmomente bis 7,1 und Spitzendrehmomente bis 31 Nm. Neueste Wicklungs- und Magnettechnik sorgen für äußerst kompakte Motoren; der trägheitsarme Rotor macht sie besonders dynamisch. Standardfunktionen wie KTY-Temperatursensoren, elektrisches Typenschild und optionale Haltebremsen sorgen für Zuverlässigkeit und leichte Handhabung.

Die spielarmen Servoplanetengetriebe PSC sind hocheffizient und verschleißfrei. Dank stark belastbarer Lager und Gehäuse weisen sie eine hohe Torsionssteifigkeit und Querkraftbelastbarkeit auf. Die lebenslange Schmierung ermöglicht eine lange, wartungsfreie Nutzungsdauer. Der integrierte Motoranbau-Adapter des PSC-Servogetriebes bildet mit dem CMP-Motor eine kompakte, aber jederzeit lösbare Antriebseinheit.

Servoantriebstechnik: kompakte Getriebe, hohe Dynamik

Optimale Raumausnutzung bei maximaler Dynamik ist der Nutzwert, den Kardex Mlog mit seinem Kleinteile-Regalbediengerät M-Dynamic bietet. Um eine hohe Dynamik zu erzielen, erfolgt der Vorschub über zwei parallel angeordnete Drehstrom-Asynchronservomotoren aus dem Motorbaukasten von SEW-Eurodrive. Sie sind senkrecht auf dem Chassis angeordnet und wirken auf Reibräder, die mit konstantem Anpressdruck seitlich gegen die Führungsschiene drücken und so das Antriebsmoment übertragen.

Um die gewünschte Kompaktheit zu erreichen, wurden bei dieser Antriebslösung spielarme Servoplanetengetriebe PSBF721 eingesetzt. Sie sind formschlüssig, also ohne zusätzliche Kupplung, an den Motor angebaut. Durch ihren konstruktiven Aufbau erzielen sie hohe Drehmomente.

Planetengetriebe ermöglichen höhere Leistungsdichte als Stirnradgetriebe

Die Planetengetriebe weisen eine höhere Leistungsdichte auf als die üblicherweise verwendeten Stirnradgetriebe. Laut Philipp Gerstner, Leiter des technischen SEW-Büros in Heilbronn, können diese Getriebe sehr große Querkräfte aushalten. Gerstner betreut den Kunden Kardex Mlog schon seit vielen Jahren und hilft ihm bei der Suche nach der technisch-wirtschaftlich sinnvollsten Antriebslösung. Zwar ist ein Planetengetriebe grundsätzlich etwas teurer. Dafür spart man aber die externe Lagerung und den Konstruktionsaufwand.

Die Energieversorgung der Fahrmotoren erfolgt durch ein 100-A-Achsmodul Moviaxis MXA81A für beide Antriebe gemeinsam. So spart der Kunde ein Achsmodul. Die Elektroenergie für das Regalbediengerät wird über eine Schleifleitung zugeführt. Dadurch konnte man die vielfach übliche Energiekette einsparen und somit die bewegte Masse reduzieren. Die Regallänge kann beispielsweise 40, 60 oder gar 80 m betragen.

Servomotor als Hubantrieb für das Regalbediengerät

Um zuverlässig die aktuelle Lage des RBG feststellen zu können, erfolgt die Messung der Entfernung zur Ausgangsposition über Laser. Damit der bis zu 12 m hohe Mast infolge der hohen Fahrbeschleunigung nicht zu Schwingungen angeregt wird, setzt Kardex Mlog eine Anti-Pendel-Regelung ein.

Als Hubantrieb für das Regalbediengerät fungiert ein Servomotor, der liegend auf dem Chassis angeordnet ist. Über ein vorgeschaltetes Kegelradgetriebe treibt er einen Zahnriemen an, der bis zur Mastspitze des RBG verläuft und hier über eine Rolle umgelenkt wird. An diesem Zahnriemen ist das Lastaufnahmemittel befestigt.

Der Hubmotor wird, ebenso wie die Fahrantriebe, durch ein Achsmodul Moviaxis MXA81A gespeist, das sich im Elektronikschrank befindet. Die Kommunikation des Lastaufnahmemittels zur übergeordneten Materialflusssteuerung erfolgt per WLAN.

Fahr- und Hubantrieb intelligent miteinander verkoppelt

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sind heute wichtige Wachstumstreiber der Intralogistik. Getreu dem Bestreben von Kardex Mlog, Technik für ein „Green Warehouse“ zu liefern, besteht das Ziel, bei gleicher Zykluszeit mit weniger Energie auszukommen. Daher setzt der Materialflussspezialist Antriebs- und Steuerungstechnik von SEW-Eurodrive ein. Im Regalbediengerät M-Dynamic sind der Fahr- und Hubantrieb intelligent miteinander verkoppelt. Energie vom Absenken des Hubantriebs wird gleichzeitig für den Fahrantrieb genutzt – und umgekehrt: Wenn das RBG abbremst, also Energie vom Fahrantrieb frei wird, bewegt sich das Lastaufnahmemittel nach oben.

Die Achsverstärker für das Fahr- und Hubwerk sind beide an einem gemeinsamen Zwischenkreis angeschlossen, der durch das Versorgungsmodul Moviaxis MXR80A gespeist wird. So kann der eine Servoumrichter die freiwerdende Energie des anderen Geräts aufnehmen.

Zwischenkreiskopplung senkt Energieverbrauch um bis zu 25 %

Nicht nur bei den Antrieben, sondern auch bei der Steuerung der Anlage verwendet Kardex Mlog Technik von SEW-Eurodrive. Die IEC1131-programmierbare Steuerung Movi-PLC koordiniert die Bewegungen beider Antriebe energieoptimal: Vor dem eigentlichen Abarbeiten des Fahrbefehls ermittelt sie die optimalen Ein- und Umschaltzeitpunkte der Fahr- und Hubbewegung.

Durch die Zwischenkreiskopplung und intelligente Ansteuerung beider Servoumrichter lässt sich der Energieverbrauch des Regalbediengeräts um etwa 20 bis 25 % senken. Die Antriebselektronik für das Fahr- und Hubwerk ist in einem großen, mitfahrenden Schaltschrank untergebracht.

Mithilfe einer gesonderten Optionsbaugruppe kann die beim Bremsen beziehungsweise Senken freiwerdende Energie auch ins Netz zurückgespeist werden. Die Entscheidung über deren wirtschaftlich rentablen Einsatz hängt von den konkreten Gegebenheiten des Lagerbetreibers ab (Zahl der Lastspiele, Masse der bewegten Last). Hierzu bietet SEW-Eurodrive eine Energieberatung als Dienstleistung im Rahmen seines Energiesparkonzepts Effidrive an. Mit dieser kundenspezifischen Beratung können die individuellen Anforderungen der Applikation geklärt und die optimale Energiesparlösung gefunden werden. Das trifft sowohl auf bestehende als auch auf neu zu planende Anlagen zu.

Technik nach Kundenwunsch setzt jede Menge Know-how voraus

Standardmäßig nutzt Kardex Mlog die Antriebstechnik von SEW. Der Kunde vertraut SEW, weil das Unternehmen dank seiner breiten Produktpalette und seines Anwendungs-Know-hows alle Intralogistikaufgaben entsprechend dem Kundenwunsch automatisieren kann.

* Dipl.-Ing. Michael Gutmann ist Leiter des Produktbereichs Servo Drive Technology bei der SEW-Eurodrive GmbH & Co. KG in 76646 Bruchsal

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:32786880)