Dezentrale Vernunft

Transportsysteme - Die Vereinfachung der Material- und Warenflüsse steht heutzutage mehr und mehr im Vordergrund. Intelligente, kompakte und leistungsstarke Elektroantriebe mit integrierter Regelelektronik erschließen hier interessante Perspektiven. Sie lassen sich einfach und platzsparend montieren und machen aufwendige Pneumatiklösungen überflüssig.

19. November 2019
Dezentrale Vernunft

Beim Stückguttransport wird in der Intralogistik ein kontinuierlicher Förderfluss bei möglichst langer Lebensdauer und ökonomischem Betrieb der Förder- einrichtung angestrebt. Betroffen sind nahezu alle Branchen, denn Koffer und Pakete müssen ebenso zuverlässig über Rollenbahnen transportiert und über Weichen ausgeschleust oder sortiert werden, wie Lagerbehälter mit Kleinteilen oder ganze Paletten.

In innerbetrieblichen Materialtransportsystemen zählen Verfügbarkeit, Schnelligkeit, Flexibilität und oft auch geringer Platzbedarf zu den wichtigsten Anforderungen. Die bislang üblichen Lösungen stoßen hier an Grenzen. Bei ihnen sind viele unterschiedliche Komponenten erforderlich, der Einbauplatz kann meist nicht optimal genutzt werden, oft lässt die Reaktionsschnelligkeit zu wünschen übrig und die vorhandenen Lösungen sind nur bedingt skalierbar.

Am Beispiel eines Sortiersystems soll das Optimierungspotenzial von kompakten Elektroantrieben mit integrierter Regelelektronik veranschaulicht werden.

Effizient Sortieren

Bei einer Sortierweiche oder einem Crossbelt-Sorter werden die Rollen bisher von einem umrichtergeregelten Gleichstrom-Motor über Getriebe, Zahnriemen und Kurvenscheibe angetrieben, ein Pneu- matikzylinder betätigt die Weiche. Für die Endlagenerkennung der Pneumatik sind zwei Sensoren notwendig. Hinzu kommen dann noch die Pneumatiksteuerung sowie die relativ teure Bereitstellung und Zuführung der Druckluft. Mit kompakten, intelligenten Elektroantrieben lässt sich diese Automati- sierungsaufgabe jetzt wesentlich eleganter, mit weniger Komponenten und ohne Druckluft lösen. Der Rollenantrieb wird direkt in den Zuführrollen eingebaut, der kompakte Weichenantrieb findet im Rahmen Platz. Dadurch wird der zur Verfügung stehende Platz besser ausgenutzt, da es am Band praktisch keine Störkonturen gibt. Die Bänder lassen sich so dichter nebeneinander, übereinander oder nahe am Boden platzieren.

Darüber hinaus ist auch die Montage einfacher, vor allem weil keine Druckluftleitungen montiert werden müssen und keine mechanischen Übertragungselemente wie Zahnriemen notwendig sind. Zudem ist für die Positionserkennung an der Weiche nur noch ein Sensor erforderlich und bei Bedarf kann ein und derselbe Antrieb die Weiche in zwei Richtungen verstellen. Beim klassischen Aufbau braucht es dafür einen zweiten Pneumatikzylinder, ebenfalls wieder mit zwei Sensoren zur Endlagenerfassung. Bei Zwei-Wege-Weichen lassen sich also sogar drei Sensoren einsparen. Das ist auch durchaus für Umrüstungen interessant, denn der bürstenlose Gleichstrommotor kann sich bei entsprechender Parametrierung auch wie ein pneumatischer Hubzylinder verhalten, ist also rückwärtskompatibel.

Ihre »Intelligenz« verdanken die kompakten bürstenlosen Gleichstrommotoren von EBM-Papst der integrierten K4-Regelektronik. Diese enthält eine kompakte sinuskommutierte Leistungsendstufe und kann den Motor mittels feldorientierter Regelung bis zum Stillstand betreiben. Sie ermöglicht es, den Antrieb maßgeschneidert an die Anforderungen der Anwendung anzupassen. Drei Haupt-Betriebsmodi sind möglich, der Motor arbeitet entweder im Drehzahl-, Positionier- oder Drehmomentmodus. Die voll integrierte Regelelektronik bietet zudem mehrere analoge und digitale Ein- und Ausgänge, die über eine RS485-Schnittstelle parametrierbar sind. Zahlreiche Überwachungsfunktionen wie Spannung, Strom, Drehzahl, Temperatur und so weiter überprüfen die Funktion des Antriebs im Betrieb.

Die Regelelektronik wird je nach Anwendungsanforderungen in unterschiedlichen Außenläufer- respektive Innenläufer-EC-Motoren integriert. Die jeweiligen Baureihen sind als Baukastensysteme konzipiert, sodass sich für jede Anforderung schnell die passende Lösung finden lässt. Das Leistungsspektrum reicht bei den elektronisch kommutierten Außenläufermotoren Vario-Drive-Compact bis 120 Watt und bei den Innenläufermotoren der Serie ECI bis 750 Watt Abgabeleistung. Selbst tonnenschwere Paletten können laut Angaben des Herstellers so problemlos transportiert werden.

Variantenvielfalt

Die Antriebe lassen sich aufgrund der modularen Bauweise innerhalb kurzer Zeit flexibel für die konkrete Aufgabenstellung zusammenstellen, also mit Getrieben, Gebern und Bremsen kombinieren. Insgesamt sind mehrere Tausend Varianten möglich; definierte Vorzugstypen sind innerhalb von nur 48 Stunden versandfertig. Dabei überzeugen die Motoren auch durch ihre Baulänge. Die Aktivteile, also bewickelter Stator und mit Magneten bestückter Läufer, der Innenläufer sind nur 20, 40 oder in der leistungsstärksten Variante 60 Millimeter kurz, lassen sich also auch bei beengten Einbauverhältnissen in den Rollen oder Anlagenrahmen gut unterbringen. Um das Abtriebsdrehmoment auf das in der Anwendung benötigte Niveau zu erhöhen, stehen verschiedene Getriebemodule zur Verfügung. Neben Planeten- und Stirnradgetrieben sind auch die platzsparenden EtaCrown-Winkelgetriebe auf Basis der innovativen Kronenradtechnologie lieferbar.

Verlangt die Anwendung Halte- respektive Sicherheitsbremsen, um beispielsweise bei einer Hubeinrichtung auch bei einem Ausfall der Versorgungsspannung die Position sicher zu halten, können Module mit Permanentmagnet- oder Federdruckbremsen die Antriebseinheit ergänzen. Bei sicherheitsrelevanten Anwendungen sind redundante Encodersysteme möglich.

Die Antriebe erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP54 und bieten auch beim elektrischen Anschluss variable Möglichkeiten. Dazu zählen beispielsweise industrietaugliche Stecker, bei denen der radiale Winkelstecker mit Bajonettverschluss drehbar ist und automatisch einrastet. Für platzkritische Anwendungen steht ein axialer Stecker zur Verfügung, alternativ ist auch ein vorkonfektionierter Kabelanschluss möglich.

SPS: Halle 1, Stand 324

Erschienen in Ausgabe: 08/2019
Seite: 56 bis 57