Der Einsatz von Servomotoren in AGVs

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) werden zunehmend in der internen Logistik eingesetzt, um verschiedene Prozesse zu digitalisieren, zu automatisieren und zu rationalisieren. Batteriebetriebene Fahrzeuge benötigen energieeffiziente Antriebe, die auf kleinstem Raum untergebracht werden können. Zudem müssen sie hohe Anforderungen an Leistung und Dynamik erfüllen. Bei der Entwicklung geeigneter Antriebslösungen für solche Anwendungen gehen die Spezialisten von Groschopp immer wieder an die Grenzen des physikalisch Machbaren.

FTS können Waren oder Materialien in Produktions-, Lager- oder Logistikprozessen ohne menschliches Zutun transportieren. Sie werden nämlich über intelligente Netzwerktechnologien gesteuert. "Im innerbetrieblichen Transport werden solche batteriebetriebenen Fahrzeuge vor allem zur Effizienzsteigerung eingesetzt", sagt Aleksandar Andric, Leiter der Elektronik-F&E-Abteilung bei Groschopp. Der verfügbare Bauraum in solchen Fahrzeugen ist oft begrenzt und es werden hohe Anforderungen an Dynamik und Leistung gestellt. Dies stellt die Hersteller von Niedervolt-Servomotoren vor Herausforderungen. Andric weiter: "Mit dem Einsatz von Batterien steigt auch die Bedeutung der Energieeffizienz. Je länger ein Transportroboter in einer Produktionsumgebung arbeiten kann, ohne nachzuladen, desto besser". Außerdem müssen sie mit Sicherheitsbremsen ausgestattet sein, damit die FTS zuverlässig stoppen können, wenn Hindernisse oder Personen plötzlich im Weg stehen.

Jahrzehntelange Erfahrung mit Niederspannungsanlagen

Groschopp entwickelt und produziert seit mehr als 30 Jahren kompakte und robuste Niederspannungs-Servomotoren von 24 V bis maximal 60 V. Der deutsche Hersteller mit exklusiver Benelux-Vertretung in Hardinxveld-Giessendam kann getrost als einer der Pioniere in diesem Marktsegment bezeichnet werden. "Bei den Servomotoren für die Pharma- und Lebensmittelindustrie haben wir bereits eine sehr niedrige Sicherheitsspannung eingesetzt", erklärt Aleksander Andric. "So konnten wir die nötige Erfahrung sammeln, um energieeffiziente Niederspannungs-Servomotoren zu entwickeln und zu produzieren." Dank dieses Know-hows ist der Hersteller heute in der Lage, Lösungen für eine Vielzahl von Branchen zu entwickeln, darunter auch Anwendungen mit FTS, die sehr hohe Anforderungen stellen.

Trotz kompakter Bauweise und hoher Energieeffizienz sind die Niederspannungs-Servomotoren EGK extrem leistungsstark und dynamisch. "Eigentlich sind das widersprüchliche Konstruktionsziele", erklärt Andric. "Um sie dennoch zu erfüllen, verfolgen wir einen sehr hohen Standard und gehen bei der Entwicklung unserer Antriebslösungen immer an die Grenzen des physikalisch Machbaren." Die EGK-Baureihe aus der Black-Panther-Familie umfasst die dritte Generation von Servomotoren mit elektrischer Kommutierung. Durch die kontinuierliche Optimierung der aktiven Kernkomponenten Stator, Rotor und Magnete und den Einsatz einer hochmodernen Wicklungstechnik, der Einzelzahnwicklung, konnten Leistung und Wirkungsgrad dieser Servomotoren deutlich gesteigert werden. Bei dieser Technik werden die Spulen des Motors nicht auf den gesamten Umfang des Stators, sondern auf einzelne Zähne des Rotors gewickelt. Jede Spule konzentriert sich somit auf einen Zahn des Rotors, was eine hohe Genauigkeit, eine hohe Leistungsdichte und eine effizientere Energieübertragung gewährleistet. Die optional realisierbare Sinuskommutierung bietet im Vergleich zur Blockkommutierung einen höheren Wirkungsgrad, sehr gute Gleichlaufeigenschaften, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, sowie eine geringere Geräusch- und Wärmeentwicklung.

Energieeffizienz ist ein Aspekt, aber auch die Sicherheit spielt bei diesen FTS eine sehr wichtige Rolle, um Zwischenfälle und Schäden zu vermeiden. Hierfür bietet der Hersteller Servomotoren mit Niederspannung und elektrischer Kommutierung sowie mit entsprechenden Sicherheitsbremsen an. "Es gibt zum Beispiel redundante Gebersysteme mit zwei separaten Gebern, die sich gegenseitig steuern und eine hohe Leistung erbringen", erklärt Andric. "Wir sind kompatibel mit Systemen verschiedener Hersteller und bieten auch eigene Lösungen an." Die intelligenten Servomotoren von Groschopp sind standardmäßig mit einer CAN-Schnittstelle zur Datenübertragung ausgestattet. Optional sind sie auch mit Profinet oder Ethercat erhältlich.

Modularer Aufbau

Mit der EGK-Baureihe bietet der Antriebsspezialist ein umfassendes, modulares Produktportfolio an Servomotoren in verschiedenen Baugrößen mit und ohne Umrichter und mit verschiedenen Getriebetypen, die exakt auf die Anforderungen der jeweiligen Anwendung zugeschnitten werden können. "Unsere Niedervolt-Servomotoren sind ideal für den Einsatz in batteriebetriebenen Transportrobotern", sagt Andric. "Wir investieren ständig in die Weiterentwicklung unserer Produkte, damit wir immer den neuesten Stand der Technik bieten." Die hauseigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung ist der Grundstein für den Erfolg bei Antriebslösungen. Sie verfügt über modernste Geräte, ein speziell ausgestattetes Prototyping-Center und ein eigenes Labor. Um neue Produkte oder kundenspezifische Konzepte zu entwickeln, arbeitet ein Team hochqualifizierter Mitarbeiter aus verschiedenen Disziplinen eng zusammen: von der Entwicklung und Konstruktion über die Produktion bis hin zum Produktmanagement und Vertrieb. Darüber hinaus kooperiert Groschopp in Projekten mit Hochschulen und Partnerunternehmen, um die Entwicklung innovativer und verbrauchsarmer Antriebe im Bereich der Elektromobilität und FTS voranzutreiben. Auf diese Weise wissen die Spezialisten auch, welche Forschungsprojekte laufen.

Im Rahmen eines solchen Projekts haben Studenten der Technischen Universität Novi Sad in Serbien einen autonomen Roboter entwickelt, der Abfälle erkennt und sie auch automatisch entsorgt. Angetrieben wird dieser intelligente Roboter von Groschopps Niedervolt-Servomotoren EGK 48-60 in Kombination mit einem Schneckengetriebe und einem integrierten Servoregler. Dies ermöglicht sanfte Bewegungen und eine präzise Positionierung. Darüber hinaus lässt sich die Antriebslösung dank der frei programmierbaren Software und der vielen Möglichkeiten in Bezug auf Elektronik und Design an jede Anwendung anpassen.

Maßgeschneiderte Antriebslösung

Groschopp produziert Motoren sowohl in kleinen und mittleren Stückzahlen als auch in größeren Serien. Die Viersener Spezialisten realisieren auch Sonderkonstruktionen oder verwenden spezielle Werkstoffe, um speziell auf Kundenwünsche zugeschnittene Lösungen zu bieten. Für die Produktion der Komponenten dieser Antriebe setzt der Hersteller modernste Maschinen und automatisierte Fertigungslinien ein. Für Motoren mit elektrischer Kommutierung umfasst die Produktion eine vollautomatische Wickellinie, für alle anderen Motoren vollautomatische Fertigungslinien für Polspulen und Ankerwicklung. Dies gewährleistet eine effiziente und schnelle Produktion und ein hohes Maß an Flexibilität für spezielle Anforderungen. "Wir bieten maßgeschneiderte Lösungen, die das technisch und wirtschaftlich maximal Machbare aus der Anwendung heraus umsetzen", so Aleksander Andric abschließend. "Zudem sind die Motoren in Bezug auf Drehzahl und Wirkungsgrad genau auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten." Auch die Langlebigkeit spielt bei Groschopp eine wichtige Rolle: Die Antriebe zeichnen sich durch hohe Qualität aus und sind auch bei hoher Belastung extrem verschleißfest und langlebig.