Gigant

Schwergewichtsklasse erreicht

Portalroboter aus Westfalen knackt die 1.000-Kilo-Grenze
Das Antriebssystem aus ECS-Servoreglern und MCS-Synchronmotoren arbeitet präzise und mit hoher Überlastfähigkeit. (Fotos: Lenze)
Die Portalroboter von Ro-ber haben kräftigen Nachwuchs bekommen: Der Gigant. Mit einer Traglast von einer Tonne erweitert das Unternehmen die bestehenden Produktlinien und stößt damit in die Schwergewichtsklasse vor. Damit der Gigant – ein Kunstname aus Giant Gantry – auch noch schnell unterwegs ist, setzt der Roboterspezialist weiterhin auf die bewährte Servotechnik von Lenze.

Geschäftsführer Dr. Hans G. Severin erzählt: „Mit 50 Kilogramm haben wir einst angefangen“. Es folgten dann recht schnell Portale mit 150 Kilogramm Traglast. „Die GeniX-Serie bildet heute unsere Standardlösung.“ Nach weiterem Krafttraining hin zur 300-Kilogramm-Marke standen die Konstrukteure im letzten Jahr vor einer neuen Herausforderung. Für einen japanischen Folienhersteller galt es ein Portalsystem zu entwickeln, das in seinem niederländischen Produktionswerk auch eine Tonne sicher und zügig packt. „Das konnte bisher niemand. Wir sind mit unserem Giganten die ersten im weltweiten Markt“, freut sich Severin, zumal die Entwicklungsarbeit zügig und zielgerichtet erledigt war.

Die Konzeption des Giganten selbst verlief dank der seit Jahren herrschenden Standardisierung und dem modularen Aufbau vergleichsweise einfach. Basis ist der kleine Bruder für Traglasten bis 300 Kilogramm. Die Konstruktion aus Stahlträgern wurde entsprechend statisch angepasst, Führung und Laufrollen verstärkt, die Antriebstechnik sowie die Fahrprofile punktuell verändert. Hier setzt der Hersteller erfolgreich auf das ECS-Servosystem von Lenze. „Der Schaltschrankaufbau blieb unverändert, und die Lenze-Motoren mussten wir lediglich mit anderen Getrieben kombinieren, um durch die höhere Untersetzung das Drehmoment zu steigern“, berichtet Christoph Bergmann als Leiter des technischen Bereichs. Bei der Konzeption der Antriebstechnik verlässt sich Ro-ber seit Jahren auf die enge und vertrauensvolle Partnerschaft mit den Experten von Lenze.

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Speziell auf Mehrachsbewegungen mit hoher Überlastanforderung abgestimmt arbeiten die ECS-Servoregler beim Roboterhersteller als optimierte Stellglieder für die Synchron-Servomotoren der Reihe MCS von Lenze. Die ECS-Gerätereihe hat ein separates Versorgungsmodul für Mehrachsanwendungen; das Konzept ermöglicht den Energieaustausch über den gemeinsamen Zwischenkreis, spart weiteren Aufwand an Schaltelementen wie Netzabsicherung, Netzfilter und minimiert den Verdrahtungsaufwand.

Die MCS-Motoren erreichen maximales Drehmoment und hohe Dynamik mit der Ausdauer eines Marathonläufers. Die SEpT-Bauform (Sinus-Einzelpol-Technologie) der Motoren führt in Kombination mit Hochenergiemagneten aus Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) zu einem verzerrungsfreien, rein sinusförmigen Arbeitsfeld. Resultate an der Motorwelle: hoher Wirkungsgrad, exzellente Rundlaufeigenschaften und maximale Leistungsdichte ohne störende Rastmomente. Die Leistungsdichte ist hoch, da die Wicklung nur das Arbeitsfeld erzeugt. Der Kupferdraht wird nicht – wie bei herkömmlichen Statoren – durch einen engen Schlitz in die Nut eingebracht, sondern der Pol direkt gewickelt. Durch diesen Kunstgriff passt wesentlich mehr Kupfer in den Stator – und führt zu mehr Leistung bei gleichzeitig kompaktem Aufbau. Dabei sind die Pole sehr fest gewickelt und vollständig vergossen. Das erhöht die Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen. Der Vollverguss führt die Verlustwärme schneller an die Motoroberfläche ab. In Summe steigen Leistungsdichte und Laufgüte an, ohne dass die Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird.

Die MCS-Motoren decken Leistungen bis zu einem Maximalmoment von 190 Newtonmeter ab und treiben beim Giganten die X, Y- und Z-Achse an. Ferner sind bis zu zwei Motoren für die C-Achse im Einsatz. Alle Synchron-Servomotoren sind mit Resolvern als Rückführungssystem sowie Permanentmagnetbremsen ausgestattet. Die ECS-Achsregler arbeiten mit einem zentralen Versorgungsmodul und nutzen für den energiesparenden Betrieb den gemeinsamen DC-Zwischenkreis. Das Programm wird abgerundet durch einen externen Bremswiderstand und Lenze-Systemkabel als schleppkettenfähige Ausführung für den Motor- und Resolveranschluss.

Mit hoher Dynamik, präziser Positionierung mit sanften Fahrprofilen und dem großen, flexibel anpassbaren Arbeitsbereich erschließt der Gigant durch seine maximierte Traglast neue Anwendungsgebiete. Dr. Hans G. Severin ist deshalb davon überzeugt, dass das Handling der gut 800 Kilogramm schweren Folien nur der Anfang ist. „Wir haben jetzt eine Lösung für Handhabungsaufgaben, die bisher durch das hohe Produktgewicht weder flexibel noch preiswert zu realisieren waren.“ Eine vorstellbare Anwendung sind beispielsweise das Umsetzen ganzer Ladungen in Logistikzentren.

Dipl.-Ing. Rainer Pasch, Lenze/pb

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