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Energieführungen Stets mit Energie geladen

| Autor/ Redakteur: Reinhard Irrgang / Dipl.-Betriebswirt (FH) Bernd Maienschein

Intralogistik steht meistens synonym für Bewegung, unter anderem von Hallenkranen, Regalbediengeräten und Shuttles. Deren Aufgaben verlangen eine ebenso stetige wie zuverlässige, flexible und wirtschaftlich realisierbare Energieversorgung. Wie ein Blick auf die aktuelle Generation von Energieketten, Führungssystemen und Schleifleitungen zeigt, werden hier die Anforderungen der Anwender professionell und kontinuierlich optimiert erfüllt.

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Igus prüft auf der eigenen, 200 m langen Außentestanlage in Köln E-Ketten und -Leitungen für lange Verfahrwege unter realen Bedingungen.
Igus prüft auf der eigenen, 200 m langen Außentestanlage in Köln E-Ketten und -Leitungen für lange Verfahrwege unter realen Bedingungen.
(Bild: Igus)

Ältere Krane mit Energieketten zu modernisieren, bringt Betreibern eine Reihe von Vorteilen, sie erhöhen beispielsweise die Anlagensicherheit. Wie Theo Diehl, Leiter des Branchensegments Krantechnik von Igus, erläutert, „besteht bei Festoonings, das sind alte Schleppkabelsysteme, die bei den Leitungsführungen an Kranen eingesetzt werden und Leitungen wie auf einer Gardinenstange bewegen, die Gefahr, dass sich Schlaufen verheddern und einen teuren Betriebsstillstand verursachen. Energieketten hingegen sorgen für eine wesentlich verlässlichere Leitungsführung, selbst bei Verfahrwegen von mehreren Hundert Metern.“

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Zudem lassen sich Energieketten platzsparender einbauen als Festoonings. So können vertikal hängende Kabelschlaufen bis zu 3 m lang sein, die Systemhöhe eines E-Kettensystems hingegen beträgt lediglich 80 cm. Darüber hinaus ist der modulare Aufbau der Energiekette flexibler für Erweiterungen bei der Leitungsbelegung oder spätere Nachrüstungen. Im Inneren der Kette finden neben Energie- und Datenleitungen problemlos auch Lichtwellenleiter-(LWL-)Leitungen oder Schläuche für hydraulische Flüssigkeiten Platz – alle sicher in Position gehalten von variablen Einsteckböden. Der Anwender spart zudem 10 % Stahlbau für den Kabelbahnhof des Festoonings.

Modularer Baukasten für unterschiedlichste Energieketten

Außerdem gibt es mittlerweile Energieketten wie die P4, die Igus mit Rollen in den Kettengliedern auf einen reibungsarmen und energiesparenden Lauf optimiert hat. Wenn sich die Kette faltet, rollt das Obertrum auf dem Untertrum. Im Vergleich zur Gleitreibung fällt diese Rollreibung um 75 % geringer aus; dies bedeutet bis zu 57 % weniger Antriebsleistung und senkt besonders bei langen Verfahrwegen die Energiekosten signifikant. Zudem machen Energieketten den Kran flexibler für Erweiterungen. Diehl: „Es ist vernünftig, sich von Schleppkabelsystemen zu verabschieden und auf Energiekettensysteme zu setzen.“

Mit dem modularen Baukasten von Igus lassen sich 90.000 Energieketten erstellen, für unterschiedliche Verfahrwege, Beschleunigungen, Zusatzlasten und Umweltbedingungen. Die Energieketten können bei großen Containerbrücken in Häfen Rekordlängen von mehr als 600 m erreichen und dabei ein hohes Füllgewicht von 90 kg/m und mehr aufnehmen.

Wie Diehl betont, ist der Baukasten allerdings nur ein Baustein einer erfolgreichen Kranmodernisierung; diese sei „am effektivsten, wenn erfahrene Berater zur Verfügung stehen. Denn es gibt viele Besonderheiten, etwa große Temperaturschwankungen je nach Einsatzort und starke Vibrationen. Wir können daher keine Lösungen von der Stange anbieten, sondern jedes Projekt wird mit dem Kunden konzipiert und montiert. Jeder Kran braucht seine eigene, spezifische Energieführungslösung.“

Montagefreundliche und langlebige Energiekettenserie

Murrplastik Systemtechnik hat mit der MP 420 Evochain eine neue, innovative Energiekettenserie vom Typ „Evoline“ entwickelt. Wie das Unternehmen betont, ist sie „herausragend in Montagefreundlichkeit, Langlebigkeit und Geräuschdämpfung“. Sie ist prädestiniert für freitragende, gleitende, hängende und stehende Anwendungen, insbesondere für lange und gleitende Verfahrwege bei hoher Dynamik und Zuladung.

Die innovativen Verriegelungsschieber ermöglichen ein einfaches und schnelles Öffnen und Schließen der Rahmenstege. Der Verriegelungsstatus ist durch eine akustische und optische Kontrolle erkennbar. Die Rahmenstege können von oben und unten geöffnet werden, da das Verriegelungssystem „Evolock“ beidseitig zu öffnen ist. Da die Energiekette nicht aus der Ablegewanne herausgenommen werden muss, ist die Zeitersparnis groß. Das Öffnen der Rahmenstege ist bei montierten Gleit- und Dämpfungsschuhen möglich.

Beidseitig werkzeugfrei öffnen

Die neuen „Evorack“-Regalträger lassen sich beidseitig (oben und unten) bei montierter Energiekette werkzeugfrei oder mit einem Schraubendreher öffnen. Änderungen im eingebauten Zustand sind einfach und schnell möglich. Leitungen und Schläuche sind gleichzeitig vom Innen- und Außenbogen her zugänglich. Die Lebensdauer der MP 420 Evochain kann durch die Gleitschuhe mit Verschleißkontrollsystem um ein Vielfaches verlängert werden.

Durch die innovative 2-Komponenten-Konstruktion sorgt der neue Außendämpfer Evoshox für ein verschleißfreies und vibrationsarmes Abrollen der Energiekette. Die Geräuschreduzierung mit dem neuen Dämpfungsschuh liegt bei bis zu 25 dB(A) in Kombination mit dem Innendämpfer.

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Kontinuierliche Energie für Shuttles

Das zweipolige Schleifleitungssystem „MultiLine 0835“ von Conductix-Wampfler ist speziell für Shuttle-Systeme konzipiert. Laut Simon Dülffer, Global Market Manager Intralogistics, „sorgt es für eine kontinuierliche Versorgung mit Gleichspannung bis 60 V. Die kompakte, mehrpolige Kleinschleifleitung ist so konzipiert, dass diese in die Fahrschiene integriert werden kann und sich die Montagezeit auf der Baustelle durch Steckverbinder deutlich reduziert.“ Mithilfe spezieller Überfahrkappen, die vertikale mechanische Toleranzen an den Übergängen von bis zu 5 mm ausgleichen, sind auch Überfahrten auf einen Shuttle-Heber möglich. Beim eingesetzten hochdynamischen Ladesystem „MultiLine 0835 Charge“ von Conductix-Wampfler wird die Schleifleitung zu einer vorkonfektionierten Ladestation. Supercaps auf den Shuttles werden während der Längs- oder Querfahrt aufgeladen, ohne Zykluszeit und damit Durchsatz zu verlieren.

Die extrem glatte Oberfläche der Innenaufteilungskomponenten wie Rahmenstege, Regalböden und Trennstege trägt dazu bei, dass Leitungen und Schläuche schonend geführt und deren Lebensdauer verlängert wird. Zudem hat Murrplastik die Trennstege mit abgerundeten Kanten entworfen.

Bei Energiekettenanwendungen mit Querbeschleunigung und seitlich liegender freitragender Anwendung ist eine besonders hohe Stabilität und Lebensdauer gefragt. Die MP 420 Evochain verfügt mit der Nut-und-Feder-Technik über eine stabile Verbindung der einzelnen Seitenglieder.

Neuer Führungskanal für Energieketten

Das niederländische Unternehmen Cranesolutions verbaut neuerdings das „Easy-Guide-System“ von Tsubaki Kabelschlepp. Der flexible Führungskanal ermöglicht es, bei den Hallenkranen auf umständliche Festoon-Systeme zu verzichten. Im Frühjahr 2018 erhielt Cranesolutions von einem Hersteller von Greifern für Schüttgutkrane einen Auftrag über insgesamt zehn Einträger-Laufkrane, neun davon kleinere Hallenkrane mit 5000 kg Tragkraft und bis zu 8340 mm Spannweite sowie ein großes Gerät mit 15.000 kg Hebekapazität und 19.100 mm Spannweite. Die Krane verfahren mit bis zu 20 m/min und übernehmen den Transport von Material.

Hallenkrane dieser Art gehören für Cranesolutions zu den Standardaufträgen. „Allerdings sind dies die ersten Krane, die wir mit dem ,Easy-Guide-System‘ ausliefern“, so Jacco Hus, Electrical Engineer bei Cranesolutions. „Diese flexible Führung von Energieketten hat bei uns die bisher verwendeten Festoon-Systeme mit Kabelschlaufen abgelöst.“

Das Easy-Guide-System ist ein neuer, speziell für den Einsatz in Kranen entwickelter Führungskanal für Energieketten, der für die Katzstromzuführung und lange Verfahrwege in der Kranfahrt konzipiert ist. Wichtige Merkmale sind das platzsparende Design sowie eine leichte und schnelle Montage mit wenigen Bauteilen. „Der verzinkte oder als Edelstahlvariante erhältliche Führungskanal lässt sich vertikal stehend sowie, im Gegensatz zu vergleichbaren Systemen, auch horizontal liegend anbringen und bleibt auch nach der Montage flexibel einstellbar“, erläutert Stefan Rosenthal, Export Sales Manager bei Tsubaki Kabelschlepp. Das optional installierbare Dach dient als Aufstiegsschutz, Wetterschutz und mechanischer Schutz und verhindert zudem eine Herausfallen oder Schlagen der Energiekette. Diese wird somit in unterschiedlichsten Positionen, auch seitlich liegend, optimal geführt.

Zeitersparnis bei der Montage

Der Systemkanal benötigt keine aufwendige Stahlstruktur und ist für alle I- und Kastenträger geeignet. Alle 850 mm sind Montagebohrungen für Energieführung und Kabeldurchführungen vorhanden. Tsubaki Kabelschlepp bietet denselben Montagehalter für unterschiedliche Rinnengrößen beziehungsweise Kettentypen an. Fest verlegte Leitungen können einfach hinter der Rinne, direkt an dem Halter montiert werden, sodass keine zusätzlichen Kabelkanäle nötig sind; dies spart Zeit und Aufwand bei der Montage.

Bei Cranesolutions ist das Easy-Guide-System Bestandteil eines Komplettpakets. Tsubaki Kabelschlepp beziehungsweise sein Partner Wisman Techniek liefert auch die passenden Energieketten sowie Leitungen und Kabel, jeweils anschlussfertig konfektioniert. Als Energiekette kommt in allen Kranen das Modell „QuickTrax 0320“ mit außen aufklappbaren Bügeln zum Einsatz. Diese Energieführungen mit gewichtsoptimierten Kunststoffrahmen bieten eine besonders hohe Torsionssteifigkeit aus. Verschlussbügel mit flexiblem Filmscharnier ermöglichen zudem eine besonders einfache und schnelle Leitungsbelegung. Cranesolutions erhält zudem die benötigten Kabel aus dem Leitungsprogramm „Traxline“, mit dem Tsubaki Kabelschlepp jeden Bedarf abdeckt.

Effiziente Schleifleitung für Shuttle-Fahrzeuge

Autonome Lagersysteme, wie zum Beispiel Shuttle-Lager, können nur effizient betrieben werden, wenn eine optimale Energieversorgung der Shuttle-Gassen sichergestellt ist.

Analog zur vielfältigen Gestaltung der Shuttle-Lager, etwa als Einebenen-, Mehrebenen- oder Multi-Shuttle, unterscheiden sich die Typen und Anwendungsfelder im Shuttle-Lager und dementsprechend sind auch die Energieversorgungsbedürfnisse unterschiedlich. Hersteller von Shuttle-Systemen achten aufgrund der hohen Verfahrgeschwindigkeiten und der intensiven Nutzungszyklen vor allem auf die Leistungsperformance. Vahle liefert „für jeden Anwendungsfall die optimale Lösung“, so das Unternehmen.

Die Schleifleitung des Typs „Vahle Compact Line“ ist auf eine kontinuierliche Energieübertragung von Shuttle-Fahrzeugen von 2-poligen 24-/48-VDC- bis hin zur 4-poligen 500-V-AC-Antriebsversorgung ausgelegt. Die kompakte Konstruktion wird via Cliptechnologie innerhalb der Fahrschiene schnell und einfach montiert. Der Einsatz der „speziellen Schleifkohlen stellt höchste Anlagenverfügbarkeit für den Betreiber sicher und garantiert geringe Folgekosten“.

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Energieketten vernetzen

Beim Thema Modernisierung spielt das Internet der Dinge eine wichtige Rolle. Igus ermöglicht die Vernetzung von Unternehmens-IT und Energieketten mit Sensoren und Überwachungsmodulen. Die Sensoren messen Zug- und Schubkräfte, Beschleunigungen und Umgebungstemperatur und übermitteln dann die Daten über die Position der Energiekette und den Zustand des Systems kontinuierlich an Überwachungsmodule. Tritt eine Störung auf, schaltet sich die Anlage automatisch ab und verhindert den Abriss von Leitungen und weitere teure Folgeschäden. Wie Theo Diehl, Head of International Crane & Materialhandling bei Igus, betont, „verlängert das kontinuierliche Monitoring die Standzeiten des Krans und sorgt für einen wirtschaftlicheren Betrieb. In Zeiten steigenden Kostendrucks erhöhen solche mitdenkenden Energieketten in nahezu allen Industriebranchen die Wettbewerbsfähigkeit.“

Shuttle-Fahrzeuge mit eigenem Energiespeicher, die zum Beispiel die Ultracap- oder Li-Ion-Technik nutzen, werden in der Regel partiell an Ladestellen direkt in den Regalgassen geladen. Hierfür hat Vahle die ultrakompakten Systeme SLS und SLSM für Ladeströme von über 100 A im Portfolio. Diese können als Kontaktstrecken ebenfalls direkt innerhalb der Fahrschiene verbaut werden und sind aufgrund ihres modularen Aufbaus frei skalierbar an die Gassenanforderungen modifizierbar.

Für Ladevorgänge während der Fahrt kann der Kontaktbereich auch modular auf mehrere Meter verlängert werden. Die Produktvariante SLSM ist mit einer Einbauhöhe von 12 mm besonders kompakt. Die verschleißfesten Auflaufelemente erlauben hohe Auf- und Überfahrgeschwindigkeiten von mehr als 4 m/s.

Energieketten für lange Verfahrwege

Das „System Marathon“ der EKD Gelenkrohr GmbH ist eine Konstruktion mit rollend geführten Energieketten für lange Verfahrwege. Der Kettenobertrum wird mit Rollensets auf durchgehend ebenen Laufflächen geführt. Durch diese Konstruktion wird die bei konventionellen Energieführungsketten auftretende Gleitreibung zwischen Ober- und Untertrum vollständig vermieden. Für die Verfahrbewegung ist lediglich die wesentlich geringere Rollreibung zu überwinden. Vor dem Kettenradius werden die Rollen aus dem Führungsprofil herausgehoben. Im Kettenradius werden die Rollensets mittels Polygonzug in die Führungsrinnenkontur eingeschwenkt und die Kette kommt in der Rinne zur Ablage.

Messungen haben bestätigt, dass mit dem „System Marathon“ die reibungslosen Verfahrkräfte um bis zu 90 % reduziert werden. Erhöhte Anfahrmomente treten bei diesem System nicht auf, das zudem durch die Rollreibung abrieb- und verschleißminimiert arbeitet. Ein weiterer Vorteil ist die parallel zur Kettenlängsrichtung verlaufende Krafteinleitung am beweglichen Mitnehmer und die durch die geradlinige Anordnung des Obertrums vollständige Vermeidung von Wechselbiegungen der Leitungen und der Energiekette, was die Lebensdauer und Betriebssicherheit des Systems wesentlich erhöht.

Mit dem System Marathon können Verfahrwege von mehreren Tausend Metern realisiert werden, wie das Unternehmen meldet: „Die Energieführungskette bietet damit Anwendern, die bislang mehrere Techniken zur Energie-, Daten- und Fluidübertragung in einer Anlage einsetzen mussten, eine kostensparende und wartungsarme Alternative mit einem einzigen System.“ ■

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Energieübertragung vom Profi

Im Rahmen der umfassenden Modernisierung von Produktion und Logistik hat Vahle im Juni 2019 sein neues AKL mit 7314 Stellplätzen in Betrieb genommen. In der Anlage wird zudem erstmals das neue Regalbediengerät STC von Jungheinrich eingesetzt, das mit Energiepuffern ausgestattet ist. Die Energieübertragung stellt das Vahle-Stromschienensystem „vConductor VKS 4“ sicher. „Auf diese Weise sichern wir nicht nur die Leistungsfähigkeit unseres AKL, sondern ermöglichen es unseren Kunden, sich das Stromschienensystem live im Betrieb anzusehen“, betont Vahle-Geschäftsführer Achim Dries.

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