Mechatronische Antriebslösungen

Horizontale Intelligenz

Rollen-oder Kettenförderer benötigen in der Anlaufphase viel Energie. Deswegen sind die Getriebemotoren auf das hohe Anlaufmoment ausgelegt. Das benötigte Dauermoment ist jedoch um ein Vielfaches niedriger. Zwangsläufig sind die Motoren überdimensioniert und verbrauchen viel Energie im Dauerbetrieb. Lenze macht es schlauer: Die Kombination Smart Motor und Getriebereihe g500 verschmilzt die Intelligenz einer elektronischen Ansteuerung mit der Einfachheit eines Netzmotors.

Die mechatronischen Antriebspakete von Lenze sind genau auf die jeweilige Aufgabe in der horizontalen Fördertechnik zugeschnitten. (Foto: Lenze)

In der horizontalen Fördertechnik bestehen die etablierten Antriebslösungen aus am Netz betriebenen Motoren mit vielen verschiedenen Getriebeübersetzungen, um verschiedene Drehzahlen zu realisieren. Die Motoren laufen entweder mit Softstarter für ein sanftes Anfahren - damit die zu transportierenden Güter nicht umfallen - oder direkt am Schütz. Eine branchenübliche Antriebslösung für bessere Effizienz ist es, einen Frequenzumrichter mit hoher Funktionalität zu verwenden. Der Frequenzumrichter nutzt den Motor durch effizientes Ansteuern besser, um verschiedene, feste Drehzahlen und ein sanftes Anlaufen sowie Abbremsen zu realisieren. Der Nachteil dieses Lösungsansatzes: Der Frequenzumrichter hat eine höhere Funktionalität, ist komplexer, weil dieser für Anwendungen mit variablen Drehzahlen konzipiert ist. Die hohe Funktionalität hat ihren Preis, der Kunde bezahlt für mehr Funktionen, als er für seine Anwendung benötigt.

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Lenze geht einen neuen Weg auf Basis der Getriebereihe g500, die speziell dafür entwickelt ist, Motordrehzahl so intelligent und passgenau wie möglich in Drehmoment zu übersetzen. Die mechatronische Einheit aus Smart Motor und Getriebereihe g500 sorgt dafür, dass ein einziger Getriebemotortyp eine große Bandbreite an möglichen Drehzahlen und Drehmomenten unterstützt. Durch die einstellbare Drehzahl (reduziert sich die bisher notwendige Variantenvielfalt von Getriebemotoren. Mit einer einzigen Motor-/Getriebekombination sind so Motordrehzahlen von 500 bis 2.600 Umdrehungen pro Minute bei konstantem Drehmoment möglich. Mechanik, Elektronik und Software bilden eine Einheit, die zielgerichtet auf die Applikation zugeschnitten ist.

Komplexität reduziert: Einfaches Engineering mit nur einer Variante
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In der Intralogistik ist rund die Hälfte der elektrischen Antriebe in der horizontalen Fördertechnik im Einsatz", erläutert Prof. Dr. Holger Borcherding, fachlicher Leiter des Bereichs Innovation bei Lenze. "Die Mehrzahl dieser Antriebe sind am Netz betriebene Asynchronmotoren, deren Drehzahlen an die Netzfrequenz gekoppelt sind." Erfahrungsgemäß benötigt man für ein Logistikzentrum bis zu 15 verschiedene Motortypen, um den erforderlichen Leistungsbereich abdecken zu können. Die hohe Variantenvielfalt ergibt sich durch die zahlreichen Getriebestufen. Jede zusätzliche Ausgangsdrehzahl und jede Baugröße des Motors benötigt eine separate Getriebeübersetzung. "Dadurch sind schnell mehr als hundert Motor-/Getriebevarianten erforderlich", erklärt Borcherding. Mit der mechatronischen Einheit aus Smart Motor und dem Getriebe g500 bietet Lenze den Anwendern einen einfachen, intelligenten Weg, um die oben beschriebene Antriebslösung für horizontale Fördertechnik zu realisieren und den herkömmlichen Netzmotor abzulösen. Die Drehzahl des Motors ist einfach per Lenze-App und NFC-fähigem Smartphone einstellbar und bewirkt, dass sich die Variantenvielfalt um bis zu 70 Prozent reduziert. Die verringerte Lagerhaltung und weniger Aufwand für Bestellvorgänge reduzieren nachhaltig die Kosten, weil das aufwändige Variantenmanagement entfällt.

Effizienzanforderungen erfüllt
Beim Realisieren einer konkreten Antriebsaufgabe muss der Anlagenbetreiber zusätzlich zur hohen Anzahl von Motor-/Getriebevarianten den von der Europäischen Kommission geforderten Übergang zu Motoren der Effizienzklasse "Premium efficiency" (IE3) einplanen. Mit dem Umstieg auf die effizienteren Motoren sind zwangsläufig alle Getriebeübersetzungen neu auszulegen. Ein Nebenaspekt: Bauartbedingt hat ein IE3-Motor eine höhere Drehzahl, weil er weniger Verluste und weniger Schlupf hat. In einigen Fällen kann deshalb der gesamte Energiebedarf eines Antriebssystems durch den Einsatz von IE3-Motoren steigen.

"Wenn man die Übersetzung nicht ändert, dreht das Förderband schneller und benötigt damit mehr Energie. Hier sind böse Überraschungen vorprogrammiert, wenn der Anlagenbetreiber feststellt, dass der Energiebedarf trotz teurer Technik steigt", erklärt Prof. Dr. Borcherding. Lenze erreicht durch die elektronische Ansteuerung eines einfachen Netzmotors, dass die geforderte Anforderung an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren bereits heute erfüllt ist. Durch einen durchgängig hohen Getriebewirkungsgrad von mindestens 94 Prozent verbessert diese Antriebslösung zudem die Energieeffizienz des gesamten Antriebssystems. Da die Anforderung der Europäischen Kommission an die Energieeffizienz bereits heute erfüllt ist, entfällt das Umrüsten auf IE3-Motoren.

Rune Friis-Knutzen/bw

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