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12-2013

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Antriebe Autonome

Antriebe Autonome Roboter sorgen für grüne Logistik Bild 1: Die YLOG-Roboter agieren vollkommen autonom. © 2012 YLOG Autorin: Anja Schütz, Redaktorin maxon motor ag YLOG baut autonome Roboter für den Behältertransport in Logistikfirmen. Durch den Einsatz der Autonomous Intelligent Vehicle (AiV) werden Stromkosten gespart und der Platz im Lager kann viel effizienter ausgenutzt werden. Die integrierten maxon-Antriebe sorgen unter anderem für den präzisen Antrieb der frei fahrenden AiVs. 2007 hatten die zwei Österreicher Heinrich Amminger und Martin Trummer die Idee, die Lagerlogistik zu revolutionieren. Mit der Entwicklung des automatischen Kleinteilelagers – einem intelligenten und obendrein noch sehr ökologischen Logistiksystems gewinnt das in Dobl bei Graz ansässige Jungunternehmen YLOG inzwischen immer mehr neue Kunden. Das Prinzip ihrer Lagerlogistik ist recht einfach zu beschreiben: Die Technologie basiert auf einzelnen, frei fahrbaren Fahrzeugen (AiV). Diese erkennen sich gegenseitig, beachten Vorrangregeln und Einbahnen und erledigen auf diese Weise ihre Aufträge vollkommen autonom, also ohne Eingreifen und Koordination eines zentralen Rechners. Durch den Einsatz der neuen Technologie können Rationalisierungspotenziale aufgedeckt und so Kosten gespart werden. Auch beim Preis-Leistungsverhältnis und dem Energieverbrauch weisen die Roboter einen großen Vorteil gegenüber bestehenden Systemen auf. Bei bestehenden, durchaus modernen Systemen werden heute meist sogenannte Regalbediengeräte eingesetzt, das längs des Regals vor und zurück fährt, um Waren ein- oder auszulagern. YLOG kombiniert mit ihrer Lösung erstmals ein frei fahrendes Transportsystem mit der Behälterlogistik eines Kleinteilelagers. Diese Lagerart entspricht rund 95 Prozent aller Lager weltweit. Aufladen während des Betriebes YLOG baut Shuttles unterschiedlicher Größe mit schwenkbaren Rädern die in Lager- und Transportlogistik gleichermaßen agieren. Durch das an Bord befindliche Navigationssystem berechnen die AiVs einen einfachen Fahrauftrag und finden ihren Weg durch das Regal. Die Entwicklung des intelligenten Logistiksystems geht soweit, dass die Transportwagen während des Betriebes mit Strom aufgeladen werden. Das wird ermöglicht, weil die rund 50 kg schweren Shuttles sehr wenig Platz zum Manövrieren brauchen. Die Transportwagen verfügen über eine Leistung von nur 100 Watt, deshalb werden statt Akkus sogenannte Superkondensatoren eingesetzt. Der große Vorteil dieser Kondensatoren ist, dass diese in nur wenigen Sekunden aufgeladen werden, dafür können sie nicht so viel Energie speichern wie ein Akku. Durch diesen geringen Stromverbrauch der Roboter können etwa 200 Roboter mit dem gleichen Energieaufwand betrieben werden, wie ein einzelnes konventionelles Regalbediengerät, das im Durchschnitt rund 20.000 Watt verbraucht. Das eigentlich Entscheidende des Logistiksystems ist die Steuerung: Bild 2: Die rund 50 kg schweren Shuttles brauchen nur sehr wenig Platz zum Manövrieren. © 2012 YLOG Zwar bekommen die Shuttles von einer zentralen Einheit den Auftrag, einen bestimmten Behälter aus den Regalen zu holen oder ihn abzustellen, aber sie steuern sich dank der einprogrammierten Verkehrsregeln selbst. Dadurch können durchaus 500 Transportwagen durch diesen dezentralen Ansatz in nur einem Lager unterwegs sein. maxon-Motoren für eine präzise Lenkung Motoren und Getriebe von maxon motor übernehmen in den autonomen Fahrzeugen unterschiedliche Aufgaben. So werden von insgesamt elf Achsen eines AiV neun durch maxon-Motoren angetrieben. Bild 3: Der maxon EC-max 30 wird im YLOG-Roboter für die schwenkbaren Räder des AiV eingesetzt. © 2012 maxon motor 40 PC & Industrie 12/2013

Antriebe Bild 4: „Herzstück“ des maxon-Motors ist die weltweit patentierte eisenlose Wicklung, System maxon. © 2012 maxon motor Bild 5: Ein automatisiertes Regalsystem ist ab 1000 Stellplätzen sinnvoll. Dabei werden die Regale in einem Baukastensystem basierend auf einem konventionellen Palettenregal aufgebaut. © 2012 YLOG Diese sind verantwortlich für die Lenkung der Räder und die Aufnahme und Abgabe der Behälter. Es kommen unterschiedliche kundenspezifische Motorvarianten mit Getriebe zum Einsatz. Insgesamt werden neun Motoren pro Shuttle verbaut. Vier maxon-Motoren EC-max 30 werden beispielsweise als Lenkmotoren für die Roboterfahrzeuge verwendet. Die schwenkbaren Räder des Fahrzeugs werden durch den Antrieb in die exakte Position gebracht. Die elektronisch kommutierten EC-Motoren zeichnen sich speziell durch ein günstiges Drehmomentverhalten, hohe Leistung, einen extrem großen Drehzahlbereich und selbstverständlich durch ihre hohe Lebensdauer aus. In Kombination mit den Antrieben werden maxon-Planetengetriebe in der Keramikversion verwendet. Durch die Verwendung von Keramik-Bauteilen in Getrieben kann das Verschleissverhalten kritischer Komponenten deutlich verbessert werden. Daraus ergeben sich die Vorteile, dass diese Getriebe eine höhere Lebensdauer, höhere Dauerdreh- und Kurzzeitdrehmomente haben und auch höhere Eingangsdrehzahlen erlauben. Alle Anforderungen erfüllt Für YLOG haben die maxon- Motoren alle Anforderungen in Bezug auf Abstufung der Antriebe in Kombination mit den richtigen Getriebeübersetzungen ideal erfüllt. Auch die individuelle kundenspezifische Gestaltung der Antriebe, zum Beispiel für die Lenkmotoren, war für das junge Unternehmen ausschlaggebend für die Wahl von maxon-Motoren. Inzwischen hat YLOG bereits neun Lager mit ihrem Transportsystem ausgerüstet. Das Größte wird derzeit in Deutschland in einem Glaswerk aufgebaut. Dort sind 52 AiVs im Einsatz – das macht insgesamt 468 maxon-Motoren die jeden Tag mehrere Tausend Lagerteile von einem Ort zum anderen transportieren. • maxon motor ag www.maxonmotor.com • YLOG GmbH www.ylog.at Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) mit Ex-Zulassung Bauer Gear Motor präsentierte erstmals auf der Hannover Messe 2013 den laut eigenen Angaben weltweit ersten Getriebemotor der Effizienzklasse IE4 Super Premium Efficiency mit Ex-Zulassung. Als Weiterentwicklung ex-zugelassener Motoren unter dem Gesichtspunkt höchster Effizienz ist die neue S-Serie das jüngste Mitglied der Familie der PMSM-Motoren (Permanentmagnet-Synchronmotoren) von Bauer. IE4 ist die höchste Effizienzklasse, die in der Elektromotorentechnologie derzeit zu erreichen ist. Motoren für explosionsgefährdete Bereiche sind von den Vorschriften der EU zum Mindestwirkungsgrad ausgenommen, denn der Explosionsschutz hat selbstverständlich Vorrang vor möglichen Energieeinsparungen. Deshalb hatten bestimmte Industriesektoren, z.B. Öl, Gas und Bergbau, weniger Optionen die Gesamteffizienz ihrer Anlagen zu erhöhen. Ein Energieeinsparpotenzial in der Größenordnung von 40% blieb ungenutzt. Bauer Gear Motor präsentiert mit der S-Serie ex-zugelassener IE4-Motoren die Lösung. Die S-Serie bietet das Beste aus zwei Welten: Zulassung Ex e mit einem Energieeinsparungspotenzial von bis zu 40% gegenüber einem Käfigläufermotor der Effizienzklasse IE2 mit Umrichterantrieb. Die S-Serie gehört zur Familie der PMSM-Motoren und liefert höchstmögliche Wirkungsgrade. Die erhältlichen Modelle decken den Leistungsbereich von 0,55 kW bis 15 kW ab. Sie sind zugelassen für explosionsgefährdete Bereiche der Zonen 1 und 21. Die Motoren zeichnen sich nicht nur durch hervorragende Leistungen bei der Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Kraft aus, sondern bieten darüber hinaus den Vorteil einer konstanten Drehzahl, unabhängig von der Last. Das heißt, dass die Motordrehzahl auch bei Lastschwankungen oder Spannungsabfall nicht variiert, solange die Netzfrequenz konstant gehalten wird. PM-Synchronmotoren sind selbst unter Teillastbedingungen wesentlich effizienter als Induktionsmotoren und erreichen extrem hohe Wirkungsgrade im Nennbetrieb. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine deutlich höhere Leistungsdichte aus, die bei Getriebemotoren bei minimalem Einbauvolumen für eine höhere Systemleistung sorgt. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass PMSM-Antriebe bei gleichem Einbauvolumen höhere Drehmomentwerte als herkömmliche Induktionsmotoren hervorbringen können. • Bauer Gear Motor GmbH www.bauergears.com PC & Industrie 12/2013 41

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