German Dutch English French Italian Japanese Portuguese Russian Spanish
Logo 2014
  • Messespecial zur EMO

    Die Welt der Metallbearbeitung trifft sich im September wieder in Hannover: Wir geben einen Vorgeschmack.

    Weiterlesen
  • Top Ten

    Hier finden Sie alle meistgelesenen Beiträge im Monat, im Jahr von 2010 bis heute

    Weiterlesen
  • Konfiguratoren

    Online-Produktfinder und -Tools zur Berechnung und Auslegung von Produkten für Ihre Konstruktion

    Weiterlesen
  • 1
Samstag, August 19, 2017
top ten
konfiguratoren
Fachgebiete Icon Special Icon Messen Icon Interview Icon Webcasts Icon
Literatur Icon News Icon Karriere Icon Veranstaltungen Icon Newsletter Icon

Aktuelles über den Linearantrieb

Linearmotor, Elektromotor, Kugelgewindetrieb, Kugelumlaufspindel, Elektrozylinder

sewAnwenderbericht

Grundlegende Forderungen der Betreiber von Stückgut-Verteilanlagen sind hohe Verfügbarkeit, Wartungsfreiheit und Energieeffizienz. Daher bieten sich für diese Anwendungen Linearmotoren als Alternative zu herkömmlichen Antrieben an. Der synchrone Linearmotor SLC von SEW-Eurodrive eignet sich nicht nur für große Verfahrwege, sondern hilft auch den Energiebedarf eines Sorters zu senken – oftmals über 60 %. Diese Antriebslösung wird jetzt als Standard für Sorterapplikationen angeboten.

 

 



In der Intralogistik spielen Verteilförderer – auch Sorter genannt – eine wichtige Rolle beim Warentransport. Sie werden in unterschiedlichen Branchen eingesetzt: In Umschlagzentren von Post- und Paketdiensten, bei Gepäckförderanlagen für Fluggepäck sowie im Versandhandel in zentralen Verteilzentren. Die Sorter lassen sich nach dem fördertechnischen Prinzip, der Belegungsart und ihrer Struktur klassifizieren. So unterscheidet man freie Platzbelegung oder Einzelplatzbelegung. Bei letztgenannten bestehen die Fördermittel aus gekoppelten Fahrwagen, die als zusammenhängende Kette in einem Schienensystem geführt werden. Die Warenaufnahme ist mit einem Fahrwagen verbunden, der Ausschleuse-Mechanismus oftmals mit der Abgabestelle. Bei der Ausschleusung unterscheidet man die intralogistischen Sortier- und Verteilsysteme unter anderem nach Quergurtsortern (cross belt sorter) und Kippschalensortern (tilt tray sorter). Die Kippschalen sind auf den einzelnen Wagen angebracht. Strukturell läuft die Sorterkette oftmals im Kreis.

Herkömmliche Antriebsprinzipien

Einige herkömmliche Antriebssysteme beinhalten eine Transportkette, ähnlich einer Fahrradkette, die die Wagen miteinander verbindet. Sie wird durch einen Getriebemotor mit Kettenrad angetrieben und im Kreis umhergezogen. Das Kettenrad hat nicht die Form eines idealen Kreises, sondern ist ein Vieleck. Daher treten durch den sogenannten Polygoneffekt des Kettenrads periodische Kraftspitzen auf. Damit verursacht die Kette eine Lärmbelastung für Personen, die am Sorter arbeiten.

Bei einem anderen Antriebsprinzip trägt jeder Wagen auf der Mittellinie der Unterseite ein Schwert, das durch zwei Reibräder zusammengepresst und vorwärts geschossen wird. Diese Reibräder weisen einen hohen Abrieb und Schlupf auf, insbesondere bei unsymmetrischer Last, bei jedem Schwertübergang sowie beim Starten und Stoppen.

Weil bei diesen beiden Wirkprinzipien eine rotative Bewegung in eine Linearbewegung umgesetzt wird, unterliegen klassische Lösungen mit Kette oder Reibrad einem mechanischen Verschleiß, der Wartungsaufwand zur Folge hat. Das Prinzip der Transmission drückt die Gesamtverfügbarkeit der Anlage und erzeugt kritische Geräusche am Sorter.

Vorteile der Lineartechnik

Ein gänzlich anderes Wirkprinzip ist der lineare Direktantrieb. Asynchrone Linearmotoren für den Sortereinsatz gibt es bereits seit längerem, so auch von SEW-Eurodrive. Das Prinzip des Linearmotors lässt sich leicht von einem herkömmlichen rotativen Asynchronmotor ableiten: Man schneidet den Motor auf und entrollt den Stator mit Statorwicklung auf eine ebene Fläche. Auch der Kurzschlusskäfig des Rotors wird entrollt und zu einem Schwert abgeflacht. Gegenüber der rotativen Technik stellt der asynchrone Linearmotor einen deutlichen Fortschritt dar. Er ist kontaktfrei, hat keinen mechanischen Verschleiß und ist geräuscharm. Der lineare Asynchronmotor ist ein Doppelkammmotor mit einem Aluminiumschwert, das wie beim Reibradantrieb in der Mitte unter den Wagen durchläuft und die Antriebskraft aufbringt. Es entspricht dem Käfigläufer des (rotativen) Asynchronmotors. Um die Dauerkraft des Motors zu erhöhen, werden diese Motoren in der Regel fremdbelüftet. Die Lastsymmetrierung erfolgt automatisch durch die weiche Motorkennlinie.

sew3SEW-Eurodrive fertigt den asynchronen Linearmotor DLD als Standardprodukt für den Sortermarkt. Der Linearmotor ermöglicht ein flexibles Anlagendesign – die Einschränkungen der rotativen Antriebe für die Gesamtkonstruktion entfallen. Es ergeben sich Kostenersparnisse zum einen bei Konstruktion und Design, zum anderen bei Betrieb und Wartung. Lineare Gruppenantriebe lassen sich einfach implementieren. Durch eine n-fache Zahl an Antrieben auf einem Umrichter erhält man eine n-fache Antriebskraft. Ein Sorter kann einige 100 m lang sein. Bei 700 m Länge kann ein Sorter beispielsweise durch zwölf Motoren angetrieben werden, die gemeinsam an einen Umrichter angeschlossen sind. Wegen des Asynchronprinzips ist keine Geberinformation notwendig.

Synchrone Linearmotoren

Aktuelle Neuentwicklungen in der Sortertechnik verwenden dagegen synchrone Linearmotoren, die der Bruchsaler Antriebsautomatisierer entwickelte. Diese Sorter übertreffen die bisherigen Lösungen durch einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Wenn man das Aluminiumschwert durch Dauermagnete ersetzt, wird aus dem asynchronen Wirkprinzip ein synchrones – genau wie bei rotativen Synchronmotoren. Die Magnete bilden das bewegliche Sekundärteil. Als Werkstoff kommen Ferritmagnete zum Einsatz. Sie sind in großen Mengen verfügbar, kostengünstig und unterliegen keinen Ausfuhrlimits in den Förderländern. Zudem sind Ferritmagnete auch bei 100 % Luftfeuchtigkeit absolut rostfrei und müssen deshalb nicht vergossen werden. Die Magnete werden abwechselnd in entgegengesetzter Polarität (Nord – Süd – Nord – Süd ...) auf einer Trägerplatte angeordnet. So entsteht ein langer und schmaler Läufer. Der Kunde versieht diese Konstruktion mit einer Abdeckung und befestigt sie auf dem Unterboden der Wagen. Die erzeugte Kraft des Motors ist proportional zu der von den Magneten bedeckten Fläche.

Bei Sorter-Applikationen kommt es nicht vorrangig auf Dynamik an. Vielmehr steht bei diesen Antrieben die Energieeffizienz im Vordergrund. Schließlich arbeitet ein Sorter üblicherweise ein- oder zweischichtig im S1-Betrieb. Ein großer Vorteil des synchronen Linearmotos SLC besteht in seinem deutlich höheren Wirkungsgrad gegenüber einem Asynchron-Linearmotor. Zudem wird dieser Motor typischerweise lüfterlos betrieben.

Wanderfeld bewegt Magnete

sew4Anstelle der Doppelkammer-Anordnung kommt beim synchronen Linearmotor ein ebenfalls feststehendes Primärteil zum Einsatz, das die Wicklung trägt. Sie wird an einen Frequenzumrichter angeschlossen, der das Drehfeld erzeugt. Dadurch entsteht im Stator des Linearmotors ein Wanderfeld, das die Magnete bewegt. Als Umrichter kommt die Baureihe Movidrive von SEW-Eurodrive zum Einsatz. Die Sorterhersteller setzen sie in kleinen, dezentralen Schaltschränken ein. An einem Umrichter werden zwei bis vier Primärteile parallel angeschlossen. Die Kommutierungsinformation kommt von einem Geber, der auch in dieser Antriebsstation sitzt. Etwa alle 70 m ist eine derartige Station vorgesehen. Die Gesamtlänge beträgt typisch mehrere 100 m, kann aber durchaus auch 2 km erreichen.

Der Linearmotor SLC wurde für einen Luftspalt mit 4,5 mm Nennabstand entwickelt. Dieses Maß ist für die Stahlbau auftretenden Toleranzen geradezu ideal. Schließlich laufen die Sorter das ganze Jahr über – bei Sonneneinstrahlung im Sommer ebenso wie bei offenen Hallentoren im Winter. Die Maschinen sind üblicherweise nicht temperiert. Trotzdem dürfen keine Bauteile aufeinander schleifen.

Zuverlässige Geberinformationen

sew5Damit der Strom im Linearmotor richtig kommutiert wird, muss der Umrichter bei synchronen Antriebsprinzipien die Lage der Magneten kennen. Hierfür kommt die Sensorbox NL16 zum Einsatz, die der darauf abgestimmte SEW-Frequenzumrichter Movidrive auswertet. Die Besonderheit ist, dass sie auch im Kupplungsbereich zwischen den Fahrwagen funktioniert, in dem keine Magnete vorhanden sind. Bis zu zwei Magnetlücken kann die Box überbrücken und mit einer gültigen Geberinformation abdecken. Dieses Produkt wurde zum Patent angemeldet.

Der Motor ermöglicht übrigens grundsätzlich auch neue Entwicklungen in Positionier-Anwendungen. Als technische Lösung sind auch eine Kranbrücke oder ein kleines Regalbediengerät denkbar. Der Motor an sich wird überall dort interessant, wo man mit einer relativ geringe Kraftdichte einen linearen Direktantrieb verwirklichen möchte und die Verfahrlängen und Luftspalte für Linearmotoren mit Selten-Erde-Magnete unrentabel sind.

Der ist Auto Lothar Berger, Engineering Servo Drive Technology bei der SEW-Eurodrive in Bruchsal

Logimat, Halle 1, Stand 940


weiterer Beitrag des Herstellers         Webcast        Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

 

Aktuelle Messespecials

Fachmessen im Überblick

Messekalender

Mo Di Mi Do Fr Sa So
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Nächste Veranstaltungstermine

Mi Sep 06 Kompakt Forum: Netzwerktechnik CC-Link IE Field Veranstalter: Mitsubishi Electric
Do Sep 07 Kompakt Forum: Programmierbare Automatisierungslösungen Veranstalter: Mitsubishi Electric
Do Sep 07 @09:00 Sicherheitstechnik in der Fluidik Veranstalter: Schmersal
Di Sep 12 @09:00 Risikobeurteilung gemäß Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Veranstalter: Schmersal
Di Sep 12 @09:30 Funk als Trendthema in der Intralogistik und Industrie – Roadshow Veranstalter: Steute
Di Sep 12 @11:00 Infrarot Workshop Veranstalter: Optris und Roth