Bei den kartesischen Portalrobotern, die SEW-Eurodrive gemeinsam mit dem Maschinenbauer EMAG konzipiert hat, konnte man auf Energieführungsketten für Antriebstechnik und Kommunikation weitgehend verzichten, weil SEW optische und induktive Methoden zur Signal- und Energieübertragung nutzt. Eine weitere Besonderheit ist das Antriebskonzept, mit dem die Portalroboter auf der Schiene unterwegs sind: Mehrere Roboter können sich auf der horizontalen Strecke frei bewegen und sorgen so für eine enorme Freiheit bei den Logistikabläufen.
„Solche Abläufe wären mit Energieführungsketten nicht so einfach möglich“, erläutert Klaus Just. Der Gruppenleiter Systemplanung bei SEW-Eurodrive verweist auf die höheren Massen, die in Systemen mit Energieführungsketten ständig mitzubewegen sind, was sich auch negativ auf Dynamik sowie Energieeffizienz auswirkt. Möglich wurde der smarte Portal-Aufbau durch die induktive Energieübertragung Movitrans mit dem dezentralen Einspeisemodul TES. Je nach Ausführung liefern diese Module Übertragungsleistungen zwischen 3 und 8 kW. Das Spannende: Über den kompletten Lastzyklus nimmt der Roboter weniger als 500 Watt auf, obwohl allein die Horizontalachse beim Beschleunigen mehr als 3 kW Leistung benötigt.
Bremsenergie gespeichert
Gespeist wird der kurzzeitige Energiebedarf aus dem DPS-Energiespeicher, einem Doppelschicht-Kondensator-Paket. Um die typischen Fahrprofile eines Portalroboters mit wechselnden Beschleunigungs- und Abbremsphasen zu nutzen, wird die Bremsenergie nicht abgeführt, sondern im DPS gespeichert, um später als Booster die Antriebe des Portals mit 6 m/s2 zu beschleunigen. Daher sind per Movitrans nur noch die mechanischen Wirkungsgradverluste auszugleichen, also 500 Watt.
„Im Gegensatz zum bekannten DC-Zwischenkreisverbund von Mehrachsanwendungen im zentralen Schaltschrank versetzen wir jede Einheit in die Lage, für sich selbst die Energie zu speichern. Das macht es sehr einfach, solch ein System zu skalieren“, erläutert Just.
Kommunikation ebenfalls kabellos
Die berührungslose Energieübertragung setzt sich innerhalb des Roboterportals bei der Kommunikation fort. Zum Einsatz kommt eine Datenlichtschranke für EtherCAT, mit der die Antriebsdaten kaskadierbar an die Roboter übergeben werden. „Wir verzichten damit auf eine gesonderte Steuerung in jedem Roboter“, erklärt Klaus Just. Mit einer Zykluszeit von 1 ms weist das optische System praktisch keine Latenzzeit auf.
Die Berechnung der komplexen Roboter-Motion-Control übernimmt ein Movi-C-Controller – und zwar für bis zu vier Roboter gleichzeitig, inklusive Kollisionsvermeidung sowie Koordinierung des gesamten Roboterverbunds: Benötigt eine Maschine innerhalb des Produktionsverbunds die doppelte Materialflussleistung, lässt sich im Portalsystem ein Roboter aus einem anderen Bereich flexibel abziehen. „Wir nehmen Maschinenbereiche von der Kette, machen die damit verbundenen Ressourcen beweglich und die Anlagen insgesamt für die Zukunft flexibler und produktiver“, bringt es Klaus Just auf den Punkt.
SEW-Eurodrive GmbH & Co KG
Ernst-Blickle-Str. 42
76646 Bruchsal
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