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DER KONSTRUKTEUR 11/2015

DER KONSTRUKTEUR 11/2015

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK Intelligent routen, fördern und verteilen Antriebstechnik für die flexible Intralogistik von morgen Heiko Stichweh, Matthias Theßeling Dass Produktionsmaschinen im Zuge von Industrie 4.0. immer flexibler werden, ist allgemein bekannt. Ganz neu gedacht wird aktuell auch der horizontale Materialfluss – die Fördermatrix für die vernetzte, kognitive Produktion. Die Antriebstechnik spielt dabei eine ganz wesentliche Rolle. Schauen wir nach Niedersachsen: Hochschule und Wirtschaft arbeiten hier an einer Lösung, die die kognitiven Fähigkeiten von Menschen auf Produktionssysteme überträgt – und mit der flexiblen Fördermatrix die Intralogistik verändert. „netkoPs“ heißt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Forschungsprojekt, in dem Lenze den Part der Antriebstechnik übernommen hat. Das Projekt Grundlage des Materialflusssystems, das im Rahmen des netkoPS-Projekts entsteht, ist die durchgängige Vernetzung der Förderund Produktionsmittel, die einen parallelen Fluss von Material und Informationen ermöglicht. Die Aufgabe der Materialflusssteuerung wird durch ein neuartiges Produktrouting realisiert, das dezentral in jedem Förderelement als integrierte Steuerung vorhanden ist und – im Austausch mit seinen jeweiligen Nachbarn – die Routen­ planung der einzelnen Fördergüter durchführt. Eine übergeordnete, zentrale Materialflusssteuerung ist nicht notwendig. Die Fördermatrix Gemeinsam mit der Routenplanung und der Vernetzung bzw. Datenkommunikation ist die entscheidungsfähige Fördermatrix ein Kernelement der cyberphysischen Fördertechnik. Die Fördermatrix besteht aus vielen kleinskaligen Fördermodulen, die in der Lage sind, miteinander zu interagieren und unabhängig voneinander Förder- und Schwenkbewegungen durchführen können. Die Fördermodule bestehen jeweils aus einem Förderantrieb und einem Schwenkantrieb. Durch das Zusammenspiel mehrerer Fördermodule in einem Matrixver­ Gerade im horizontalen Materialfluss können zentral gesteuerte, unflexible Lösungen bald der Vergangenheit angehören, weil in der Zukunft Fördergüter selbstständig ihren Weg durch die Produktion finden. In dem Forschungsprojekt „vernetzte, kognitive Produktionssysteme“ (netkoPs) wird ein solches neuartiges, dezentral gesteuertes Materialflusssystem für die Produktion und Intralogistik entwickelt. An diesem Ziel arbeiten das Institut für Integrierte Produktion in Hannover (IPH) und das Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) der Uni Hannover gemeinsam mit den Projektpartnern Continental, Dream Chip, Gigatronik, ITA, Transnorm und Lenze als Spezialisten für Motion Centric Automation. 01 Ein Beispiel einer Anordnung der Fördermatrix Heiko Stichweh, Matthias Theßeling, Lenze SE, Hameln 02 Aufbau eines Fördermoduls 22 Der Konstrukteur 11/2015

HARTING preLink ® Schlüsseltechnologie für Ethernet- Verkabelungen. 03 Prototyp eines Förderantriebs: In die Förderrolle integrierter Fördermotor (links) und der steuernde Wechselrichter (rechts) bund ist es möglich, eine lokale Entscheidungsfindung und ein situationsabhängiges Routing für den reibungslosen Materialfluss zu realisieren. Dadurch ergeben sich neue intralogistische Freiheitsgrade auf Entwickelt wurde ein spezieller Direktantrieb mit hoher Leistungsdichte, hoher Überlastfähigkeit und guter Energieeffizienz der Fördermatrix, die neben einem Transportieren, Ein- und Ausschleusen auch ein Drehen, Ausrichten, Stauen, Vereinzeln, Zusammenführen, Sequenzieren oder Speichern von Fördergütern ermöglicht. Im Forschungsprojekt werden sowohl Routenplanung als auch die Vernetzung bzw. Datenkommunikation sowie die Entwicklung eines neuartigen Antriebssystems und die Realisierung und Validierung umgesetzt. Die Antriebstechnik Aus der Umsetzung der intralogistischen Funktionen und der wirtschaftlichen Verwert- bzw. Realisierbarkeit der Fördermatrix resultieren hohe Anforderungen an die Aktoren bzw. Antriebs- und Steuerungstechnik der einzelnen Fördermodule. Der begrenzte Platz führt dazu, dass hochinte-grierte Antriebskonzepte mit hoher Leistungsdichte und hoher Effizienz zur Begrenzung des Verlustwärmeeintrags (Motoren und Umrichter) notwendig sind. Selbstverständlich müssen die Antriebe zudem auch die technischen Voraussetzungen erfüllen, um die intralogistischen Funktionen präzise ausführen zu können. Dazu gehören sowohl ein dynamischer, drehzahlsynchroner Betrieb mehrerer Förderantriebe (z. B. beim Fördern oder Sequenzieren) und ein exaktes Ausrichten/Positionieren der Schwenkantriebe (z. B. beim Drehen). Aufgrund der vielen einzelnen Fördermodule dürfen diese zudem nicht zu kostenintensiv sein, um das System wirtschaftlich betreiben zu können. Auf Basis dieser Anforderungen wurde ein Prototyp eines neuentwickelten Förderantriebs gebaut. Angelehnt an das Basisprinzip eines Verniermotors wurde der Motor des Förderkonzepts weiterentwickelt. Die Technologie ermöglicht ein hohes Drehmoment auch bei niedrigen Drehzahlen und erfüllt somit ideal die Anforderungen der Fördertechnik. Auf ein Getriebe kann gänzlich verzichtet werden. Der Motor ist darüber hinaus als Außenläufer ausgeführt, bei dem die mittlere Achse steht und die rotatorische Energie direkt über die drehende Außenhülle des Motors auf das Transportgut übertragen werden kann. Diese und weitere konstruktive Besonderheiten, wie z. B. ein spezielles Design für eine gute geberlose Regel- und Die komplette Systemlösung für prozess- und zukunftssichere Installationstechnik. Flexible und zukunftssichere Ethernet- Verkabelung dank austauschbarer Steckgesichter Garantiert prozesssichere Installation durch die Ha-VIS preLink ® Montagezange Einfaches und zeitsparendes Verlegen bei beschränkten Platzverhältnissen Nutzung vorkonfektionierter Verkabelungssegmente zum schnellen Austausch bei Wartung oder Upgrade Umfassendes Systemportfolio für den Einsatz in den Bereichen Automatisierung, Bahntechnik und Energie Mehr erfahren Sie unter 0571 8896-0 oder mailen Sie an de@HARTING.com www.HARTING.de

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