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01 Das Regalbediengerät Mdynamic ist für die platzsparende und effiziente Lagerung und Kommissionierung von Kartons, Behältern oder Tablaren vorgesehen

Servoantriebe sparen im Lager Energie

02 Das Lastaufnahmemittel – hier die Ausführung als Teleskoptisch mit zwei Riemenförderern – ist mit den drei Servoantrieben (rechts), dem intelligenten Smart Servo Package, in der Lage bis 100 kg Nutzlast zu bewegen

03 Das Regalbediengerät Mdynamic mit dem Elektronikschrank für Fahr- und Hubwerk, dem Shuttle mit dem Smart Servo Package sowie den beiden Fahrmotoren (v. l.)

04 Das Smart Servo Package umfasst vordefinierte Kombinationen von Steuerungen, Servoregler, passende Kabel, synchrone Servomotoren und Planetengetriebe.Dank perfekt abgestimmter Komponenten spart man Zeit bei der Auswahl, Installation und Inbetriebnahme des Systems

05 Die beiden Asynchronservomotoren mit formschlüssig angebauten Servoplanetengetrieben wirken auf Reibräder, die mit konstantem Anpressdruck seitlich gegen die Führungsschiene drücken und so das Antriebsmoment übertragen

Mit dem Smart Servo Package von SEW-Eurodrive sparen Anlagenbauer wertvolle Zeit bei der Komponentenauswahl, der Installation und der Inbetriebnahme. Das hat Mlog Logistics dazu bewogen, das Paket aus abgestimmten Antriebskomponenten – Servoregler und -motoren, Planetengetriebe und Steuerungen – in ihrem Regalbediengerät Mdynamic einzusetzen.

Die Mlog Logistics GmbH ist ein führender Anbieter förder- und materialflusstechnischer Komponenten, Systeme und Komplettlösungen mit Sitz in Heilbronn. Mit neuen Antriebs- und Steuerungskonzepten für die automatischen Lager- und Materialflusssysteme sowie Hochregallager trägt das Unternehmen den Forderungen nach Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Rechnung. Dabei setzt man verstärkt auf kompakte Lösungen, die nicht nur den Flächenbedarf reduzieren, sondern – beispielsweise im Kühl-oder Tiefkühllager – auch den zu klimatisierenden Raum. Während einige Intralogistik-Firmen grundsätzlich individuell bauen und andere ausschließlich Standardlösungen anbieten, vereint Kardex Mlog die Vorteile beider Philosophien: Das Unternehmen verwendet als Basis einen modularen, standardisierten Baukasten und ist ausreichend flexibel, um auch Kundenanpassungen durchführen zu können. Das wird zum Beispiel bei den Lastaufnahmemitteln deutlich: Hier sorgen individuelle Kundenlösungen für höhere Flexibilität.

Regalbediengerät für Kleinteile
Ein wesentliches Leistungskriterium von Regalbediengeräten (RBG) ist die Anzahl der pro Stunde möglichen Einzel- und Doppelspiele. Der erzielbare Durchsatz hängt von der Nutzlast, der Regalgeometrie, den maximalen Geschwindigkeiten der RBG-Achsen und nicht zuletzt vom eingesetzten Lastaufnahmemittel ab.
Im Frühjahr 2011 stellte Mlog Logistics ihr Regalbediengerät für Kleinteile Mdynamic (Bild 1) vor. Es kann bis 12 m Bauhöhe und Traglasten bis 100 kg eingesetzt werden. Dank seiner geringen Masse bietet das flexibel einsetzbare RBG eine hohe Dynamik bei geringem Energieverbrauch. Je nach Anforderung lässt es sich mit ein oder zwei Lastaufnahmemitteln ausstatten und auch in bestehenden Lagern nachrüsten. Mithilfe der Servoantriebstechnik von SEW-Eurodrive beschleunigt Mdynamic mit bis zu 3 m/s 2 und erreicht Hub- und Fahrgeschwindigkeiten bis 180 m/min bzw. bis 360 m/min.

Effiziente Paketlösung
Die dezentralen Lastaufnahmemittel für das Kleinteilelager Mdynamic gibt es in verschiedenen Ausführungen, die alle bis 100 kg Nutzlast bewegen können (Bild 2). Neben einer Teleskopgabel, einem Teleskoptisch und einem teleskopischen Kartongreifer ist ein Teleskoptisch mit zwei Riemenförderern erhältlich. Für die Antriebstechnik entschied sich Mlog Logistics für die Paketlösung Smart Servo Package mit drei Servoantrieben von SEW-Eurodrive (Bild 3). Diese sorgt für wertvolle Zeitersparnis bei der Auswahl, Installation und Inbetriebnahme dank seiner aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten. Neben vordefinierten Kombinationen von Steuerungen, Servoreglern, synchronen Servomotoren und Servoplanetengetrieben gehören auch passende Anschlussleitungen zum Paket.
Die beiden Riemenantriebe des Lastaufnahmemittels bestehen aus zwei Servogetriebemotoren. Auch die Teleskopgabel wird durch einen Servogetriebemotor angetrieben. Die Ansteuerung der Motoren erfolgt über drei Frequenzumrichter der Baureihe Movitrac LTX, die sich einfach bedienen und schnell in Betrieb nehmen lassen. Sie sind in einem kleinen, mitfahrenden Schaltschrank untergebracht.

Skalierbare Antriebstechnik
Das Smart Servo Package ermöglicht eine Vielzahl skalierbarer Automatisierungslösungen bis hin zu flexiblen Mehrachs-Positionieranwendungen (Bild 4). Seine elektromechanische Leistungsstärke erhält es durch die Kombination der energieeffizienten, synchronen Servomotoren CMP mit den spielarmen Servoplanetengetrieben PSC. Die zentrale Komponente des Smart Servo Packages bildet der Servoumrichter Movitrac LTX. Dieser leistungsstarke Kompaktantrieb hat eine ein-oder dreiphasige AC-230-V-Einspeisung, 16,5 A Nennausgangsstrom und ist bis 250 % überlastfähig. Alle relevanten Parameter legt er nach dem Auslesen der elektronischen Typenschilddaten im Hiperface-Geber des Motors automatisch fest. Dadurch kann die Inbetriebnahme besonders schnell und einfach erfolgen.
Das Antriebspaket bietet die Möglichkeit, die benötigten Automatisierungsstufen für verschiedene Maschinentypen zu skalieren – von einfachen Drehzahlanwendungen bis zu leistungsstarken, flexiblen Mehrachsanwendungen. Dabei wird nur eine einzige Controller- und Antriebsplattform eingesetzt – ein Vorteil, der üblicherweise wesentlich kostenaufwändigeren Steuerungsarchitekturen vorbehalten ist. Die Motorserie ermöglicht Stillstandsdrehmomente bis 7,1 Nm und Spitzendrehmomente bis 31 Nm. Neueste Wicklungs-und Magnettechnik sorgt für kompakte Motoren; der trägheitsarme Rotor macht sie besonders dynamisch. Standardfunktionen, wie KTY-Temperatursensoren, elektrisches Typenschild und optionale Haltebremsen, sorgen für Zuverlässigkeit sowie leichte Handhabung. Die spielarmen Servoplanetengetriebe PSC sind effizient und verschleißfrei. Dank belastbarer Lager und Gehäuse weisen sie eine hohe Torsionssteifigkeit und Querkraftbelastbarkeit auf. Die lebenslange Schmierung ermöglicht eine lange, wartungsfreie Nutzungsdauer. Der integrierte Motoranbau-Adapter des PSC-Servogetriebes bildet mit dem CMP-Motor eine kompakte, aber jederzeit lösbare Antriebseinheit.

Dynamische Bewegungen dank Servomotoren und Planetengetriebe
„Optimale Raumausnutzung bei maximaler Dynamik“ ist der Nutzwert, den Kardex Mlog mit seinem Kleinteile-Regalbediengerät Mdynamic bietet. Um eine hohe Dynamik zu erzielen, erfolgt der Vorschub über zwei parallel angeordnete Drehstrom-Asynchronservomotoren aus dem Motorbaukasten von SEW-Eurodrive (Bild 5). Sie sind senkrecht auf dem Chassis angeordnet und wirken auf Reibräder, die mit konstantem Anpressdruck seitlich gegen die Führungsschiene drücken und so das Antriebsmoment übertragen.
Um die gewünschte Kompaktheit zu erreichen, wurden bei dieser Antriebslösung spielarme Servoplanetengetriebe PSBF721 eingesetzt. Sie sind formschlüssig, also ohne zusätzliche Kupplung, an den Motor angebaut. Durch ihren konstruktiven Aufbau erzielen sie hohe Drehmomente. Die eingesetzten Planetengetriebe sind zwar grundsätzlich etwas teurer, weisen aber eine höhere Leistungsdichte auf als die üblicherweise verwendeten Stirnradgetriebe. Zudem spart man die externe Lagerung und den Konstruktionsaufwand.
Die Energieversorgung der Fahrmotoren erfolgt durch ein 100-A-Achsmodul Moviaxis MXA81A für beide Antriebe gemeinsam. So spart der Kunde ein Achsmodul. Die Elektroenergie für das Regalbediengerät wird über eine Schleifleitung zugeführt. Dadurch konnte man die vielfach übliche Energiekette einsparen und die bewegte Masse reduzieren. Um zuverlässig die aktuelle Lage des RBG feststellen zu können, erfolgt die Messung der Entfernung zur Ausgangsposition über Laser. Damit der bis zu 12 m hohe Mast infolge der hohen Fahrbeschleunigung nicht zu Schwingungen angeregt wird, setzt Kardex Mlog eine Anti-Pendel-Regelung ein.
Als Hubantrieb für das Regalbediengerät fungiert ein Servomotor, der liegend auf dem Chassis angeordnet ist. Über ein vorgeschaltetes Kegelradgetriebe treibt er einen Zahnriemen an, der bis zur Mastspitze des RBG verläuft und hier über eine Rolle umgelenkt wird. An diesem Zahnriemen ist das Lastaufnahmemittel befestigt. Der Hubmotor wird, ebenso wie die Fahrantriebe, durch ein Achsmodul Moviaxis MXA81A gespeist, das sich im Elektronikschrank befindet. Die Kommunikation des Lastaufnahmemittels zur übergeordneten Materialflusssteuerung erfolgt per WLAN.

Intelligente Zwischenkreiskopplung hilft beim Energiesparen
Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sind heute wichtige Wachstumstreiber der Intralogistik. Um bei gleicher Zykluszeit mit weniger Energie auszukommen, sind der Fahr- und Hubantrieb bei dem Regalbediengerät intelligent miteinander gekoppelt. Energie vom Absenken des Hubantriebs wird gleichzeitig für den Fahrantrieb genutzt – und umgekehrt: Wenn das Mdynamic abbremst, also Energie vom Fahrantrieb frei wird, bewegt sich das Lastaufnahmemittel nach oben. Die Achsverstärker für das Fahr- und Hubwerk sind beide an einem gemeinsamen Zwischenkreis angeschlossen, der durch das Versorgungsmodul Moviaxis MXR80A gespeist wird. So kann der eine Servoumrichter die freiwerdende Energie des anderen Geräts aufnehmen.
Nicht nur bei den Antrieben, sondern auch bei der Steuerung der Anlage verwendet Kardex Mlog Technik von SEW-Eurodrive. Die IEC1131 Steuerung Movi-PLC koordiniert die Bewegungen beider Antriebe energieoptimal: Vor dem eigentlichen Abarbeiten des Fahrbefehls ermittelt sie die optimalen Ein- und Umschaltzeit-punkte der Fahr- und Hubbewegung. Durch die Zwischenkreiskopplung sowie die intelligente Ansteuerung beider Servoumrichter lässt sich der Energieverbrauch des Regalbediengeräts um bis zu 25 % senken. Die Antriebselektronik für das Fahr- und Hubwerk ist in einem großen, mitfahrenden Schaltschrank untergebracht.
Mithilfe einer gesonderten Optionsbaugruppe kann die beim Bremsen bzw. Senken freiwerdende Energie auch ins Netz zurückgespeist werden. Die Entscheidung über deren wirtschaftlich rentablen Einsatz hängt von den konkreten Gegebenheiten des Lagerbetreibers, wie die Zahl der Lastspiele und die Masse der bewegten Last, ab. Hierzu bietet SEW-Eurodrive eine Energieberatung als Dienstleistung im Rahmen seines Energiesparkonzepts Effidrive an. Mit dieser kundenspezifischen Beratung lassen sich die individuellen Anforderungen der Applikation klären und die optimale Energiesparlösung finden. (no)

Geschichte von Mlog Logistics
1922 wurde die Mehne GmbH als Hersteller statischer Stahl- und Schweißkonstruktionen für Brücken und Hallen gegründet. 1968 baute sie das erste automatisierte Hochregallager für den Papiergroßhändler Pageda in Darmstadt. 1989/90 wurde die Mehne GmbH mit der MAN Lager- und Systemtechnik zur MAN Logistics GmbH zusammengeführt. 2005 erfolgte ein Management-Buy-out. Eine Investorengemeinschaft übernahm die Gesellschaft, die jetzt Mlog Logistics GmbH heißt. Sie gehört seit 2010 als Division Kardex Mlog zur Schweizer Kardex-Gruppe, die in über 30 Ländern als Hersteller von Industrie- und Bürologistiksystemen tätig ist.

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Autor: Dipl.-Ing. Michael Gutmann ist Leiter des Automation Support in der Business Unit Maxolution bei der SEW-Eurodrive GmbH & Co KG in Bruchsal. michael.gutmann@sew-eurodrive.de