21. APRIL 2018

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Starker Antrieb


Lagerlogistik Vollautomatische Regalbediengeräte stellen in der Logistik die optimale Nutzung des Lagers sicher. Das Haus Beewen, Spezialist für automatische Lager- und Materialflusssysteme, setzt zur Optimierung der RGB-Bewegungsachsen und bei der Antriebstechnik auf innovative Technologie von Lenze.

Mit ihrer Aluminiumbauweise sind die Regalbediengeräte (RBG) echte Leichtgewichte. Insofern sind geringere Massen zu beschleunigen, die Antriebe müssen weniger Leistung zur Verfügung stellen, und der Energieverbrauch sinkt. »Quickstore« nennt Beewen die Geräte, die in den Regalgassen von Kleinteilelagern auf einer Doppelschiene fahren. Im Vergleich zur Einschienentechnik erhöht dieses Prinzip die Stabilität. Ferner reduzieren sich durch die hohe Standfestigkeit des RBG die Querkräfte in die Regalanlage sowie durch gleichmäßig verteilte Massen auch die Bodenbelastungen. Ein weiterer Vorteil der Doppelschienentechnik begründet sich aus der Möglichkeit, das Regalbediengerät bereits aufzubauen, wenn die Regalanlage mit der oberen Führung noch nicht installiert ist. Durch die günstige Konstruktion hat Beewen für die »Quickstore«-Baureihe ein unteres Anfahrmaß von nur 350 Millimetern erreicht. Damit lässt sich der zur Verfügung stehende Raum optimal nutzen. Die Durchsatzrate und das zu bearbeitende Auftragsvolumen erhöhen sich. Die für jeden Auftrag individuell errechneten Fahrkurven führen zusammen mit den unterschiedlichen Strecken bis zum Ziel zu variablen Fahrzeiten des Fahr- und Hubwerks. Da der Weg in X- und Y-Richtung bei der Vergabe des Fahrauftrags bekannt ist, nimmt der IPC hier Optimierungen vor. Die theoretischen Fahrzeiten von Hub und Fahrt werden anhand der auf dem Rechner hinterlegten Koordinaten von Quell- und Zielfach errechnet und dann verglichen. Daraufhin wird über einen Faktor der Sollwert des betreffenden Servo-Umrichters angepasst. Die Folge: Fahr- und Hubwerk erreichen ihre Zielkoordinaten gleichzeitig. Die Regalbediengeräte fahren schnell und präzise. Dafür sorgen Asynchron-Servomotoren der Reihe MCA von Lenze, kombiniert mit Kegelstirnradgetrieben der Reihe GKS. Die Einheiten werden angetrieben von Lenze-Servoreglern der Reihe 9300 mit Leistungen bis 20 kW. Die gleiche Antriebslösung setzt Beewen für den Hubantrieb ein. Die lineare Kraftübertragung ist beim Fahrantrieb über Lenze-Zahnriemen und einen Omegatrieb realisiert. Das Prinzip ist einfach und entspricht somit auch der Philosophie von Beewen, den Aufbau oder spätere Servicearbeiten schnell und unkompliziert zu gestalten. »Die Logistik muss laufen. Das berücksichtigen wir bei jedem noch so kleinen Konstruktionsdetail «, unterstreicht Firmenchef Udo Beewen und verweist auf die langjährige Partnerschaft mit Lenze. Die Servo-Umrichter erhalten von der im IPC integrierten Positioniersteuerung über den serienmäßigen CAN-Systembus die Sollwerte und fahren entlang von sogenannten S-Rampen (sin²-förmige Kurven). Statt »hart« zu positionieren, verhindern diese sanften Beschleunigungsprofile das Aufschaukeln der Konstruktion und ermöglichen die flexible Anpassung der Fahrprofile an die verschiedenen Massen und mechanischen Gegebenheiten.

Große Genauigkeit
Fahrkurvenparameter als Variablen in der Steuerungssoftware lassen sich z. B. so wählen, dass sich die Bremskraftwirkung in der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung unterschiedlich entfaltet. Da sich jede Zielkoordinate direkt anfahren lässt, sind Schleichfahrten des RGB in ein vorgegebenes Fenster nicht mehr notwendig. Dabei gewährleistet die Programmierung bei der Anfahrt der gewählten Zielkoordinate eine Genauigkeit von +/- 1-2 mm. Dieses Verfahren hat Vorteile in puncto Energieeffizienz und Lebensdauer. Statt beide Antriebe zu synchronisieren und mit voller Beschleunigung zu fahren, verlängert das sanfte Antriebsmanagement die Lebensdauer der Motoren und Verschleißteile bei gleichzeitig sinkendem Energieverbrauch. »Dieses Antriebs- und Steuerungskonzept arbeitet schnell und präzise, bietet aber auch ökonomisch und ökologisch messbare Vorteile«, fasst Beewen zusammen und geht noch einen Schritt weiter. Angesichts der Tatsache, dass in Kleinteilelagern häufig mehrere Regelbediengeräte gleichzeitig im Einsatz sind, treten üblicherweise Spitzen im Energiebedarf auf. Gerade der hohe Anlaufstrom beim Starten eines RBG belastet das Netz und führt unterm Strich zur höher dimensionierten Einspeiseleistung. Um dies zu verhindern, überwacht das »Powermanagement« permanent die Leistungsaufnahme sämtlicher Systemkomponenten und verhindert das gleichzeitige Anfahren mehrerer Geräte – und das ohne Verluste in der Gesamtperformance. Die Standardisierung bei der Antriebstechnik wendet das Unternehmen auch konsequent bei den unterschiedlichen Lastaufnahmemitteln für die RBG an. Unter dem Namen »Beelag« hat Beewen auf die jeweiligen Anwendungen zugeschnittene Systeme entwickelt, die von Lenze-Servotechnik angetrieben werden. Regler der Reihe 9300 mit Leistungen von 4 kW treiben die kompakten Synchron-Servomotoren der Reihe MCS an. »Die kleinen Kraftpakete ließen sich sehr gut in die filigrane Mechanik unserer Teleskop-, Vakuum- oder Ziehtische mit Flipperfunktion integrieren «, freut sich Geschäftsführer Udo Beewen.

Neue Technologie
Die Motoren unterstützen die weiter fortschreitende Miniaturisierung von Maschinen durch ihre Kombination von hoher Leistung und Dynamik mit wenig Volumen. Um dieses Ziel zu erreichen, hat Lenze bei der Konstruktion der MCS-Motoren neue Wege beschritten. Das Ergebnis ist eine neue Wicklungstechnologie des voll vergossenen Stators aus Einzelspulen. Dieser SEpT-Aufbau (Sinus-Einzelpol-Technologie) setzt das vorhandene Motorvolumen optimal in Leistung um. Durch den Direktanbau mit unterschiedlichen Getriebearten sind kleine und flexible Servogetriebemotoren- Einheiten über den gesamten Leistungsbereich hinweg verfügbar. Extrem geringe Rastmomente und die klein gehaltenen Rotordurchmesser bilden die Basis für hohe Reglerverstärkungen und bestes Dynamikverhalten. Die konsequente Nutzung des Feldschwächbereichs erhöht die Zuverlässigkeit, da der Antrieb auch bei vorübergehenden Netzspannungsschwankungen (Netzunterspannung) mit Nenndrehzahl weiterarbeiten kann. Mit Blick auf die Lebensdauer sind die Lager großzügig bemessen.

Anspruchsvolle Kunden
Anlagen von Beewen sind überall dort zu finden, wo kleinvolumige Waren schnell durch die Logistikkette zu schleusen sind. Zu den Kunden zählen unter anderem große Versandhäuser oder bundesweit agierende Büroartikeloder Textilhändler mit angeschlossenem Internetshop. »Heute bestellt, morgen geliefert « bedeutet, dass die Logistikzentren rund um die Uhr arbeiten. Die hohe Verfügbarkeit ist Garant für den reibungslosen Betrieb. Betrachtungen der Total Costs of Ownership (TCO) sind ein weiterer Ansatz, um vor diesem Hintergrund auch die Betriebskosten dauerhaft im Griff zu behalten. Der Investitionsanteil der in einem Logistikzentrum eingesetzten Antriebstechnik ist mit einem Anteil zwischen zehn und 15 Prozent bezogen auf die TCO recht gering. Hingegen machen die Energiekosten – begründet durch die lange Betriebdauer – mit bis zu 40 Prozent den Löwenanteil aus. Hier durch hohe Wirkungsgrade und optimierte Mechaniken Ressourcen zu sparen – sprich den Energieverbrauch zu senken – drückt die Kosten also in jeden Fall deutlich nach unten. Angesichts rasant steigender Strompreise werden Einsparungen im Energieverbrauch zu einem immer bedeutenderen Faktor in der Wettbewerbsfähigkeit. CO2-Emmissionen zu senken ist aber auch eine unerlässliche gesellschaftliche Herausforderung. Lenze fördert deshalb seit Jahren konsequent die bedarfsgerechte Drehzahlverstellung von Motoren. Nach genauer Analyse der Betriebsbedingungen der einzelnen Anlagen (mit dem Grad der Auslastung und der geplanten Lebensdauer) hat Beewen zusammen mit Lenze die Antriebstechnik optimal ausgelegt. Dabei ist generell festzustellen, dass eine zu knappe, damit bezogen auf den Einstandspreis günstigere Auslegung im laufenden Betrieb durch Wartung und Instandhaltung in der Regel höhere Folgekosten nach sich zieht. Werden Antriebe hingegen höher ausgelegt, steigt die Lebensdauer in Verbindung mit geringeren Wartungskosten.
www.lenze.de www.beewen.de

Ausgabe:
lj 05/2008
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