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Servo-Antriebstechnik

Dynamisches Handling effizient realisiert

16. Dezember 2019, 08:00 Uhr   |  Günter Herkommer

Dynamisches Handling effizient realisiert
© SEW-Eurodrive

Die Automatisierung von Transport- und Handlingsaufgaben ist eine wesentliche Voraussetzung, um die Effizienz moderner ­Fertigungsanlagen weiter zu steigern. Basierend auf der Servoantriebstechnik lassen sich gleichermaßen dynamische, ­präzise und kompakte Systeme realisieren.

Fibro Läpple Technology (FLT) mit Sitz in Haßmersheim nördlich von Heilbronn ist spezialisiert auf die intelligente Verkettung von Anlagen sowie auf Roboter-gestützte Bearbeitungszellen, die neben der Automobilindustrie in Branchen wie der Luftfahrt beziehungsweise allgemein in der ‚General Industry‘ zum Einsatz kommen. Für Transport- und Handlingsaufgaben wie die Maschinen- oder Pressenbeladung hat das Unternehmen einen modularen Baukasten entwickelt, mit dem sich verschiedene Baugrößen an hoch dynamischen Portalrobotern und Achsen realisieren lassen.

Im Zuge der Entwicklung sah sich FLT dabei mit diversen Herausforderungen konfrontiert: Das Achs- und Portalsystem sollte eine Vielzahl von industriellen Anwendungen abdecken beziehungsweise die Basis bilden für Anwendungen beim Be- und Entladen von Maschinen, Bearbeitungszentren und Teiletransfer sowie Transport von Vorrichtungen, Werkzeugen oder Bearbeitungssystemen innerhalb der Produktion und der Logistik. Die verschiedenen geplanten Baugrößen sollten Traglasten bis 3000 kg abdecken, Horizontalfahrwege bis über 100 m und Vertikalhübe bis 3 m ermöglichen. Und dies bei einer horizontalen Geschwindigkeit bis 4,5 m/s und Beschleunigungen bis 6 m/s², beziehungsweise bis 2 m/s vertikal bei einer Beschleunigung bis 4 m/s². Stand-Alone-Lösungen sollten schließlich ebenso möglich sein wie die Inline-Integration. Demzufolge war eine gleichermaßen hohe Standardisierung, Zuverlässigkeit und Präzision gefordert.

Foto der Vertikalachse des Linearportalroboter LGR von FLT
© SEW-Eurodrive

Blick auf den Antrieb der Vertikalachse des Linearportalroboter LGR von FLT, der aus dem neuen Baukasten zusammengestellt wurde. Das System kann Lasten bis zu 1500 kg transportieren und hat einen Hub von bis zu 40 m pro Laufwagen.

Umgesetzt hat FLT den Portalbaukasten schließlich basierend auf der Antriebstechnik von SEW-Eurodrive: Neben dem Automatisierungsbaukasten Movi-C der Bruchsaler kommen deren Servomotoren CM3C und Planetengetriebe PxG zum Einsatz. Für das Portal benötigt FLT mehrere Motorbaugrößen mit jeweils angepassten Drehmomenten. So kommen für die Fahrachse beispielsweise CM3C100L-Motoren mit 39,6 Nm Dauerstillstandsmoment zur Anwendung und für die Hubachse ein Bauraum-optimierter CM3C80L mit 22,8 Nm Dauerstillstandsmoment.

Linearportal LGR-3
© SEW-Eurodrive

Ebenfalls aus dem neuen Baukasten zusammengestellt – das Linearportal LGR-3: Es ist für Handhabungsgewichte bis 250 kg ausgelegt und bewältigt Hübe bis etwa 3 m.

Mit der CM3C-Servomotorenbaureihe hat SEW die bestehende CMP-Baureihe mit Motoren höherer Massenträgheit ergänzt. Der CMP ist sozusagen der  ‚Sprinter‘, der mit kleinen Massenträgheiten und einer Überlastfähigkeit bis zum dreifachem Nennmoment für extrem dynamische Applikationen entwickelt wurde. Der CM3C hingegen hat durch die Vergrößerung des Rotordurchmessers ein annähernd verdoppeltes Massenträgheitsmoment und bietet damit regelungstechnische Vorteile in Applikationen, die selbst durch hohe Trägheitsmomente oder große bewegte Massen geprägt sind. Diese Motorbaureihe gibt es in den Baugrößen 63S bis 100L und Dauerstillstandsmomenten von 2,7 Nm bis 40 Nm.

Boris Bind
© SEW-Eurodrive

FLT-Konstruktionsleiter Boris Bind kontrolliert den Schaltschrank mit den Antriebs- und Steuerungskomponenten aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C.

Ein weiteres Merkmal der CM3C-Motorenauslegung ist die signifikante Erhöhung der Eckdrehzahl. Sie erreicht je nach Motorbaugröße bis zu etwa 5000 min-1. So können Maximalbeschleunigungen bis in diesen Drehzahlbereich aufrechterhalten werden. Das bestätigt auch Boris Bind, Konstruktionsleiter bei FLT: „Durch die Dynamikreserven der CM3C-Motoren können wir die Zykluszeiten in unseren Portalen weiter verringern.“ Darüber hinaus hat man in der Auslegung der Motoren darauf geachtet, dass selbst beim Einsatz an 4-kHz-Achsen der Antrieb leise bleibt und damit auch beim Betrieb vieler Motoren an einer Anlage kein unakzeptabler Geräuschpegel entsteht. Erreicht wurde das durch die spezielle elektromagnetische Auslegung mit einem oberschwingungsreduzierten Pol-Nut-Verhältnis.

Die Motoren lassen sich über diverse Optionen an die jeweilige Anwendung anpassen. So steht neben der servotypischen 24-V-Haltebremse optional etwa eine Federdruckbremse mit erhöhtem Arbeitsvermögen zur Verfügung. Im Vergleich zur servoüblichen Haltebremse ist deren Arbeitsvermögen um ein Mehrfaches größer. Das bietet gerade bei den Hubwerksanwendungen mehr Sicherheitsreserve, um auch einen Notausfall sicher beherrschen zu können, ohne die Bremse tauschen zu müssen. Als Motorgeber kommt neben den gängigen Resolvern und Hiperface-Gebern das neue Einkabelsystem Movilink DDI zum Einsatz. Damit verbunden ist nicht nur eine Halbierung des Verkabelungsaufwands. Im Unterschied zu bisher marktüblichen Systemen ist damit eine Reihe von Zusatzfunktionalitäten verbunden. So dient das dabei verwendete digitale Protokoll nicht nur zur Übertragung der Geberinformation und Motortemperatur. Darüerb hinaus lässt sich künftig damit die Bremse digital ansteuern und über Zustandsinformationen ein Condition Monitoring des Antriebes realisieren.

Neben den eigenen Gebersystemen hat SEW mit den CM3C zusätzlich weitere Gebersysteme eingeführt. So sind die Motoren alternativ ebenso mit Hiperface DSL, Endat2.2 und DriveCliq-Gebern ausrüstbar. Das erlaubt dem Anwender die Verwendung der Motoren an gängigen Industriesteuerungen, die bei FLT ebenfalls im Einsatz sind.

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1. Dynamisches Handling effizient realisiert
2. Die Vorteile der Einkabeltechnik

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