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Antreiben & Bewegen

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Drehmoment intelligent gemacht

Text: Rune Friis-Knutzen, Lenze
In der horizontalen Fördertechnik kommt es auf hohes Anlauf- und niedriges Dauermoment an. Bisher wurden Lösungen oft mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen und einem überdimensionierten Antrieb umgesetzt. Mit einem flexiblen mechatronischen Antriebspaket gehört das der Vergangenheit an.

Sanftes Anfahren, konstantes Tempo, gelegentliches Abbremsen und Beschleunigen: In der Fördertechnik folgt auf ein hohes Anlaufmoment ein niedriges Dauermoment. Üblicherweise werden dabei Antriebe eingesetzt, die entweder direkt am Netz betrieben oder mit Softstarter ausgerüstet sind. Das erfordert jedoch verschiedene Getriebeübersetzungen, zudem sind die Antriebe oft überdimensioniert und verbrauchen entsprechend viel Energie – alles in allem wenig effizient. Lenze hat sich diesem Problem angenommen, sich die Anwendungen sowie deren Anforderungen genau angeschaut und die marktüblichen Lösungen in Frage gestellt. Das Ergebnis sind mechatronische Antriebspakete, die genau auf die jeweilige Aufgabe zugeschnitten sind. Speziell für die horizontale Fördertechnik entwickelte das Unternehmen eine Kombination aus dem Lenze Smart Motor und der neuen Getriebereihe g500, die dem Maschinenbauer auch in Sachen Drehmoment und Drehzahlübersetzung das Leben leichter macht.

Elektronik integriert

Der Anbieter will mit der Kombination aus Motor und fein abgestufter Getriebereihe das Einfache eines Netzmotors mit den Vorteilen einer elektronischen Ansteuerung verbinden. Elektronik und Software sind in den Antrieb integriert, sodass Mechanik, Elektronik und Software zu einer Einheit verschmelzen. Der Vorteil: Die Drehzahl des Motors wird intelligent und passgenau in Drehmoment übersetzt. Um eine Überdimensionierung zu vermeiden ist zudem das Anlaufmoment viel höher.

Variantenvielfalt reduzieren

Die Drehzahl und Geschwindigkeitsänderungen sind direkt am Motor mit einem Smartphone und der passenden App via Near Field Communication (NFC) frei einstellbar. Mit diesem Ansatz lässt sich die Variantenvielfalt von Getriebemotoren um bis zu 70 Prozent reduzieren, ein aufwändiges Variantenmanagement entfällt und die Lagerhaltung verringerte sich. Mit einer einzigen Motor/Getriebekombination sind Drehzahlen von 500 bis 2600 Umdrehungen pro Minute bei konstantem Drehmoment möglich. Das kommt dem Endanwender entgegen, denn erfahrungsgemäß benötigt er im 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 Prof. Dr. Holger Borcherding, fachlicher Leiter des Bereichs Innovation bei Lenze. "Das ist mit unserer neuen mechatronischen Antriebslösung Vergangenheit."

Fit für die Zukunft

Mit dem elektronischen Ansteuern eines einfachen Netzmotors erfüllt die Lenze-Lösung schon heute die von der Europäischen Kommission geforderte umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren, die den Übergang zu Motoren der Effizienzklasse Premium efficiency (IE3) fordert. Durch einen durchgängig hohen Getriebewirkungsgrad von mindestens 94 Prozent verbessert sich zusätzlich die Energieeffizienz des gesamten Antriebssystems. Das äußert sich nicht nur in sinkenden Betriebskosten, sondern erspart die Umstellung auf Motoren mit höherer Energieeffizienz. Bislang muss der Anlagenbetreiber dieses Umrüsten fest mit einplanen. Dazu müssen in vielen Fällen alle Getriebeübersetzungen neu ausgelegt werden. Ein weiterer Aspekt: Ein IE3-Motor hat eine höhere Drehzahl, weil er weniger Verluste und weniger Schlupf hat als ein Motor mit einer geringeren Energieeffizienzklasse. Deshalb steigt aber möglicherweise der gesamte Energiebedarf eines Antriebssystems durch den Einsatz von IE3-Netzmotoren. „Wenn man die Übersetzung nicht ändert, dreht das Förderband schneller und benötigt damit mehr Energie", erklärt Borcherding. "Hier sind böse Überraschungen vorprogrammiert, wenn der Betreiber der Anlagen feststellt, dass der Energiebedarf trotz teurer Technik steigt. Die geregelte Drehzahl des Smart Motors verhindert diesen Effekt.“

Vorteile auf einen Blick

Die mechatronische Antriebslösung von Lenze ist neu gedacht und auf die Anforderungen der Fördertechnik zugeschnitten, sodass viele Aufgaben einfacher lösbar sind als bisher. Maschinenbauer und Anlagenbetreiber profitieren vom einfachen Bedienkonzept, vom geringeren Energieverbrauch und den dadurch sinkenden Betriebskosten sowie von einer Variantenreduktion und damit dem Wegfall eines kostenintensiven Variantenmanagements. Nicht zuletzt erfüllt die Lösung schon heute die Anforderungen der Europäischen Kommission an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren (IE3), was ein Umrüsten auf IE3-Motoren vermeidbar macht und Zukunftssicherheit bietet

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