Lenze macht Antriebspakete per mechatronischer Integration noch effizienter Frühzeitige Einbindung von Spezialisten ermöglicht innovative Lösungsansätze - wirautomatisierer

Lenze macht Antriebspakete per mechatronischer Integration noch effizienter

Frühzeitige Einbindung von Spezialisten ermöglicht innovative Lösungsansätze

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In Ergänzung zum Lenze Smart Motor haben die Antriebsspezialisten nun eine neue Getriebebaureihe vorgestellt, deren Wirkungsgrad im gesamten Übersetzungsbereich bei mehr als 94 Prozent liegen soll. Den Fokus richten sie zudem über das gesamte Antriebspaket hinaus auf eine frühzeitige Einbindung in Entwicklungsprojekte beim Anwender – etwa bei Regalbediengeräten in der Intralogistik.

Nach Informationen der Lenze SE in Hameln.

„Silizium statt Kupfer – Intelligenz statt Materialschlacht“, erläutert Frank Maier, Mitglied des Vorstands der Lenze SE, die grundlegende Idee hinter dem bereits zur Hannover Messe vorgestellten Smart Motor mit frei wählbaren aber festen Drehzahlen. „Durch die Kombination mit der elektronischen Antriebssteuerung lässt sich auf diese Weise die Variantenvielfalt um bis zu 70 Prozent senken – der Antrieb sehr flexibel einsetzen“, betont Maier, im Vorstand unter anderem verantwortlich für die Bereiche Forschung & Entwicklung, Innovation und Prozesse. Die Intelligenz steckt im Klemmenkasten, bis hin zu einem erweiterten Funktionsumfang im Vergleich zu herkömmlichen Startern – Beispiele dafür sind die genannten Drehzahlumschaltungen sowie das individuelle Einstellen von Start-Stopp-Rampen. „Das spielt nicht zuletzt auch hinsichtlich der Energieeffizienz eine entscheidende Rolle“, so der Vorstand weiter. Typischerweise müsse ein Motor ja so ausgelegt sein, dass sich die Haftreibung überwinden lässt und die gewünschte Beschleunigung erreicht wird. „Danach reicht häufig ein Bruchteil der Leistung, um die Rollreibung zu überwinden – in diesem Teillastbetrieb gehe sonst zu viel Energie verloren.“ Selbst ein IE3-Motor arbeitet aufgrund des dann höheren Massenträgheitsmoments nicht mehr so energieeffizient. „Entscheidend ist immer das Gesamtsystem.“
Große Bandbreite bei Drehzahl und -moment
Genau diesem Gesamtsystem wendet sich Lenze nun auch mit der Vorstellung der neuen Getriebereihe g500 zur SPS IPC Drives zu. Ziel ist wiederum, die Motorendrehzahl so intelligent und passgenau wie möglich in Drehmoment zu übersetzen. „Intelligent heißt, bestehende Lösungen auf die eigentliche Anwendung bezogen neu zu denken und zum Vorteil des Maschinenbauers und Anlagenbetreibers zu realisieren“, so Maier weiter. Mit der Getriebebaureihe wolle man den Beweis antreten, dass es bei der Elektromechanik lohnenswertes Potenzial für Neuentwicklungen gibt – ihr Wirkungsgrad liege im gesamten Übersetzungsbereich bei mehr als 94 %. „Weil die Verluste so gering sind, muss der Motor weniger Energie aufbringen – was unter dem Strich die Effizienz der Gesamtanlage verbessert.“ Zudem werde durch die geringere Wärmeentwicklung die Lebensdauer erhöht.
Die g500-Reihe setzt damit prinzipiell die Ansätze fort, die Lenze bereits mit dem Smart Motor verfolgt: Die Einfachheit von Netzmotoren beibehalten und mit konzeptionellen Verbesserungen an den bekannten Schwächen feilen – um zum Schluss eine leistungsfähige, effizient arbeitende Lösung zu erhalten. Mit dem weiten Drehzahlstellbereich des Motors und den neuen g500-Getrieben erweitert sich der Spielraum, mit einem einzigen Getriebemotorentyp eine sehr große Bandbreite an möglichen Drehzahlen und Drehmomenten abzudecken. Zudem ist der hohe Wirkungsgrad der Kombination vorteilhaft hinsichtlich der Energieeffizienz. Die Lenze-Entwickler betonen, dass sich mit den g500-Getrieben auch in Kombination mit den IE2-Drehstrommotoren MH, den umrichteroptimierten MF-Motoren sowie den MCA- und MCS-Servomotoren anwendungsbezogene Pakete zusammenstellen lassen. Die Stirnrad-, Kegelstirnrad- und Flachgetriebe werden übrigens in zwei Schritten auf den Markt kommen: Lenze startet zunächst mit den kleineren Baugrößen von 45 bis 600 Nm in einem neu konstruierten Aluminiumgehäuse; etwa ein Jahr später folgen die Modelle für höhere Leistungen bis 13.000 Nm, gefertigt in Grauguss.
Anwendungsbeispiel Intralogistik
Welche Rolle insbesondere solche anwendungsbezogen zusammengestellten Antriebspakete spielen, zeigt sich beispielhaft in der Intralogistik. Ein hoher Durchsatz, eine hohe Packungsdichte und hohe Energieeffizienz halten die Kosten in Automatischen Kleinteilelagern niedrig und erhöhen gleichzeitig die Flexibilität. Das Hochleistungs-Regalbediengerät (RBG) viaspeed der Stuttgarter viastore systems GmbH etwa kann in den Regalgassen sehr schnell beschleunigen – die erforderliche Dynamik liefert die energieeffizient konzipierte Antriebs- und Steuerungstechnik von Lenze.
„Ein Erfolgsfaktor bei solchen Projekten ist die frühzeitige Einbindung unserer Experten in solche Entwicklungsprojekte“, erläutert Dr. Thomas Cord, Geschäftsführer der Lenze Automation GmbH. Mit Offenheit stelle man dabei sicher, den Kunden nicht in Abhängigkeit von Lenze zu bringen. Auf diese Weise könne man die jeweils bestmögliche Antriebstechnik wiederum mit Blick auf die Gesamtlösung bieten. „Unsere Kunden kaufen kein Regalbediengerät – schon gar keine Antriebstechnik“, ergänzt Christoph Hahn-Woernle. „Unsere Kunden kaufen Zuverlässigkeit, mehr Picks, Verfügbarkeit und Bestandssicherheit“, so der Geschäftsführende Gesellschafter von viastore.
Die Stuttgarter konnten beispielsweise mit einer Reihe von Maßnahmen den Energiebedarf der Regalbediengeräte senken. An erster Stelle sind konstruktive Optimierungen und die Verwendungen von Verbundwerkstoffen statt Stahl zu nennen – beides macht die Gerätekonstruktionen leichter, senkt so die anzutreibende Masse und ermöglicht in der Folge den Einbau kleinerer Antriebsachsen. „Das viaspeed wiegt nur noch gut ein Drittel im Vergleich zu seinem Vorgänger“, erläutert Nicole Riegler-Kurz, Ressortleiterin Regalbediengeräte bei viastore.
Diese erheblich reduzierte Last macht hohe Beschleunigungswerte möglich – aufgrund der niedrigeren Massenträgheit und im Zusammenspiel mit den Lenze-Servo-Synchronmotoren der MCS-Reihe. Die Fahrachse erreicht mit etwas mehr als 3 m/s² in knapp zwei Sekunden die Betriebsgeschwindigkeit von 6 m/s. Die Hubwerke beschleunigen ebenso auf maximal 3 m/s. Damit lassen sich (logistische) Schnelldreher deutlich produktiver handhaben – ohne höheren Energieverbrauch.
Kernelement der Antriebselektronik sind Lenzes Servo Drives 9400. Zu den wesentlichen Merkmalen zählt die in die Umrichter integrierte Ablaufsteuerung. Die Servo Drives 9400 sind in der PLC-Ausbaustufe als in sich geschlossene Lösung in der Lage, zentrale Steuerungsfunktionen eigenständig zu übernehmen. Die Programmierung mit dem Lenze-PLC-Designer erfolgt in den standardisierten Sprachen der IEC 61131-3. Die komplette Antriebs- und Ablaufprogrammierung ist auf einem steckbaren Speichermodul abgelegt. Die Trennung von Hard- und Software erhöht beispielsweise bei einem Gerätetausch in erheblichen Umfang die Verfügbarkeit, weil das vorhandene Modul einfach in das neue Gehäuse gesteckt wird. Ein weiterer Pluspunkt: Da das Speichermodul alle Informationen über den erforderlichen Funktionsumfang enthält und den Antrieb entsprechend konfiguriert, muss nur noch ein Antriebstyp bevorratet werden. Die Kosten für Wartung und Ersatzteilhaltung reduzieren sich so auf ein Minimum.
Die reinen Funktionen zählen
Für viastore erschließen sich durch diese Art der ‚Drive-based Automation‘ höhere Freiheitsgrade bei der Steuerungstechnik. Denn global agierende OEMs wie viastore sehen sich regelmäßig mit unterschiedlichen Präferenzen (bezüglich der Lieferanten) innerhalb regionaler Märkte konfrontiert, was einen enormen Aufwand an Softwareengineering, Anpassungen, Schulungen und Materialbevorratung mit sich zieht. Bei der Drive-based Automation von Lenze wiederum zählt nur die reine Funktion. „Es gibt damit keine Diskussion mehr zur Steuerung“, bemerkt Nicole Riegler-Kurz. „Wir können unsere Regelbediengeräte jetzt mit einem einzigen weltweit einsetzbaren Schaltschrank ausrüsten – inklusive der dafür notwendigen Zertifikate wie etwa UL.“ Hier ist die Erfahrung der Lenze-Spezialisten im Segment der Regalbediengeräte von Vorteil.
„Unsere Anforderungen wurden verstanden und passende technische Lösungen angeboten, die Projektarbeit erfolgte auf Augenhöhe“, fasst Nicole Riegler-Kurz zusammen. „Wir gehen zudem von hohen Verfügbarkeiten der Lenze-Produkte aus, denn auch unser Kunde kauft Verfügbarkeit und kein Notfallszenario.“ Komme es im Ausnahmefall doch zu Bauteileausfällen, sei für den Kunden eine schnelle Lösung das Wichtigste. co
SPS IPC Drives: 1-360
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