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Smarte Antriebslösung für horizontale Fördertechnik

01  Wegen den hohen Anlaufmomenten mit anschließend vergleichsweise niedrigen Dauermomenten, kommen in der Fördertechnik oft über­dimensionierte Antriebe zum Einsatz

02  Bei dem Lenze Smart Motor lässt sich die Drehzahl vor Ort individuell an die jeweiligen Anforderungen der Applikation anpassen

Die besten Innovationen sind jene, die das Potenzial der Einfachheit erkennen und zu einem echten Mehrwert führen. Dies ist Lenze mit dem Lenze Smart Motor gelungen: Die Lösung ergänzt die Einfachheit eines Netzmotors um die technischen Vorteile einer elektronischen Antriebssteuerung. Dabei profitieren Anwender von einer geringen Motorenvarianz, flexiblen Einsatzmöglichkeiten sowie einfacher Handhabung mit spannungsfreier und berührungsloser Bedienung, zum Beispiel per Smartphone App.

Rollen-, Ketten- und Gurtförderer sind die Klassiker wenn von vergleichsweise einfachen Antriebslösungen im horizontalen Materialfluss gesprochen wird (Bild 1). Die Motoren sind in der Regel fest mit dem Netz verbunden. Die Abtriebsmomente und -drehzahlen werden über entsprechende Getriebearten und -übersetzungen realisiert. Die Steuerung erfolgt mit Schützen oder Startern, die wiederum von einer Steuerung geschaltet werden. Das Ganze ist etabliert und arbeitet mit hoher Verfügbarkeit.

Energieeffizienz ist gefragt
Nicht zuletzt aufgrund der steigenden Ansprüche an die Energieeffizienz, in Verbindungen mit schärferen internationalen Normierungen, sind die Motoren in den letzten Jahren verstärkt ins Rampenlicht der Entwicklung getreten. Das zusätzliche Kupfer in den Wicklungen für die IE2- oder IE3-Klassifizierung hat die sparsameren Motoren allerdings größer und teurer gemacht. Die Kombination mit Frequenzumrichtern zur bedarfsgerechten Drehzahlsteuerung bringt zwar ebenfalls bessere IE-Einstufungen mit sich, wäre in vielen Anwendungen des Materialflusses aber stark überdimensioniert. Aber lässt sich die Masse unterschiedlicher Antriebsachsen in der Intralogistik nicht auch durch geschicktes Varianten- und Bauteilemanagement in den Griff bekommen?
Die hohen Anlaufmomente in der Fördertechnik mit anschließend vergleichsweise niedrigen Dauermomenten machen es schwierig, Antriebe ohne zu große Überdimensionierungen auszulegen. Was zu viel ist, wird spätestens bei der Stromrechnung spürbar. Lenze ist es mit seinem neuen Motor (Bild 2) gelungen, diese großen Herausforderungen im Maschinenbau für den Materialfluss zu meistern. Die Antriebe bringen nämlich maximale Standardisierung und hohe Energieeffizienz in Gleichklang.

Korrekt dimensioniert
Der Kern der Innovation liegt vornehmlich in einem Stück Intelligenz, das Lenze in den Klemmenkasten der Drehstrommotoren integriert hat. Die Elektronik ist in der Lage, die hohen Anlaufmomente in der Fördertechnik durch eine vierfache Überlastfähigkeit des Nennmoments zuverlässig zu bewältigen. Dieser Effekt führt dazu, dass die Förderstrecke trotz schneller Beschleunigungsvorgänge im Dauerbetrieb nicht überdimensioniert ist.
Weil dieses Verhalten kleinere Auslegungen ermöglicht, sind kompaktere Motoren mit weniger Leistung auswählbar. Die niedrigere Nennleistung bringt zudem den Vorteil mit sich, dass die Motoren im konstanten Fahrbetrieb dichter an ihrem optimalen Betriebspunkt sind und deshalb mit weniger Verlusten drehen – unterstützt von der von Lenze entwickelten zusätzlichen Energiesparfunktion. Weiterhin wurde bei der Konstruktion darauf geachtet, dass die Baugrößenvorteile kleinerer Motoren nicht von einem überdimensionierten Klemmenkasten geschmälert werden. Folglich fällt auch das Umrüsten bestehender Anlagen leicht, weil keine konstruktiven Hemmnisse zu erwarten sind.

Vor Ort einstellbare Drehzahl
Die Hersteller von Materialflusstechnik wollen zwar Antriebe einsetzen, die optimal für die jeweilige Aufgabe konzipiert sind, dabei jedoch die Standardisierung nicht aus dem Blick verlieren. Die Praxis zeigt allerdings eine kaum noch zu überschauende Zahl an fertig konfigurierten Getriebemotoren, die sich im Grunde nur durch unterschiedliche Drehzahlen unterscheiden. Diese Varianz sorgt für mehr Arbeit bei Engineering, Dokumentation sowie Bevorratung. Mit dem Lenze Smart Motor lassen sich die Varianten um 60 % bis 80 % reduzieren, da seine Drehzahl direkt vor Ort einfach einstellbar ist. Mit einer einzigen Variante können so Motordrehzahlen von 500 min -1 bis 2600 min -1 bei konstantem Drehmoment abgedeckt werden.
Ein weiterer Clou stellt das Einstellen selbst dar – und zwar sowohl berührungslos und ohne Adressierung als auch spannungslos. Lenze nutzt für das Parametrieren die NFC-Technologie – die sogenannten „Near Field Communication“ – die in Smartphones immer mehr zum Standard wird. In Verbindung mit einer Smartphone App lassen sich die Motoren einfach für ihre Aufgabe vorbereiten, ohne dass Spannung angelegt sein muss. Angenehmer Nebeneffekt bei der Smartphone App: Weil die Programme für den Telefonbetrieb in sich sehr kompakt gehalten sein müssen, sorgt diese technische Rahmenbedingung in sich schon dafür, das Inbetriebnahmewerkzeug so einfach wie nur möglich zu machen. Mit dieser App können die gewünschten Drehzahlen und Rampen gleich nach dem Auspacken auf der Werkbank oder direkt in der Anlage eingestellt werden. Das Ganze funktioniert zudem berührungslos und vor allem, ohne das Gerät erst aufschrauben zu müssen.

Elektronische Ansteuerung
Die Motoren bieten ferner zwei digitale Eingänge und einen Ausgang. Sie machen es möglich, dass eine Steuerung den Motoren im laufenden Betrieb zwei unterschiedliche Geschwindigkeiten (Schleich- und Betriebsfahrt) sowie Start- und Stoppbefehle geben kann. Darüber hinaus lassen sich ein Softstart sowie der Drehrichtungswechsel einfach realisieren. Weil Start- und Bremsrampen individuell einstellbar sind, gibt es keine unkontrollierten Drehmomentsprünge, die die Anlagenmechanik belasten oder das Fördergut aus dem Gleichgewicht bringen.
Die Lenze Smart Motoren enthalten weiterhin die Funktion von Schützen auf elektronische Weise. Dies schafft Platz im Schaltschrank und vermeidet gleichzeitig den Verschleiß mechanischer Schaltkontakte. Ebenfalls integriert ist ein Motorvollschutz, sodass beispielsweise die Motortemperatur nicht mehr extern überwacht werden muss.

Fazit
Einfache Bestellungen mit wenigen Typen, keine Verwechslungsgefahr bei der Montage und einfache Inbetriebnahme: Der Motor von Lenze bildet einen Lösungsraum, mit dem sich eine Vielzahl an Aufgaben in der horizontalen Fördertechnik ohne aufwändiges Variantenmanagement erledigen lassen. Daraus resultieren große Effizienzgewinne entlang der kompletten Wertschöpfungskette. (no)

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Autor: Dipl.-Ing. Thorben Steinmann ist Produktmanager Elektromechanik bei Lenze in Hameln.