Standard ist out bei Antrieben: Sie sollen heute oft individuell an die Anwendung angepasst sein. Rechtzeitige Kommunikation mit dem Antriebshersteller ermöglicht dabei ganz neue Lösungen. So kann ein Motor mit hohem Wirkungsgrad ohne Abwärmeprobleme direkt in die Förderrolle integriert werden.
Andreas Zeiff und Dietrich Homburg sind Fachjournalisten in Stutensee
Die industrielle Automatisierung verlangt immer weniger klassische Standard-Antriebe – vielmehr erwartet sie individuell angepasste Antriebslösungen. Gerade bei Kleinantrieben ist es heute eine Selbstverständlichkeit, den Antrieb einschließlich Bremse, Getriebe, Sensorik, Motorsteuerung und Regelung als System zu projektieren. Der Antriebshersteller wird so zum Entwicklungspartner und Systemlieferanten, der in vielen Fällen auch die Fertigung seiner Produkte lückenlos dokumentieren muss, um hohe Qualitätstandards beim Endprodukt zu erfüllen.
Individuelle Bauformen sind gefragt, weil sie zusammen mit modernen Werkstoffen bei Kleinantrieben neue Maßstäbe bei Leistung, Baugröße und Bauform setzen. Wurden bislang Motoren praktisch immer als Zylinder gefertigt, ist es heute beispielsweise möglich, bei Bedarf auch konische Motoren mit kegelförmigen Magneten herzustellen. Von der Bauform hängen auch manche Eigenschaften des Motors ab: Extrem lang gestreckte Innenläufer liefern typischerweise eine gute Dynamik, während flache Scheibenläufer oder kompakte Außenläufermotoren hohe Drehmomente bieten. Diese Charakteristika der Motorbauarten lassen sich durch Modifikationen im Aufbau aber noch gezielt beeinflussen. So lassen sich oft die Kosten für eine neue Anlage senken, wenn der Hersteller die Motorcharakteristik individuell angepasst hat, wie die Praxis zeigt.
In der Lager-, Förder- und Kommissioniertechnik sind zum Beispiel robuste und gut regelbare Antriebe gefragt. Für ein neues, modulares Rollenförderkonzept wurde so ein maßgeschneiderter Antrieb gesucht. Schon bei der Entwicklung war der Antriebsspezialist EBM-Papst St. Georgen GmbH & Co. KG beteiligt. So entstand eine dezentrale Antriebslösung aus Motor, Steuerung und Stromversorgung.
Die genannten Rollenförderbänder sind modular aufgebaut, müssen aber trotzdem vom kleinen Päckchen mit 180 mm Kantenlänge bis zum 50-kg-Paket alles zuverlässig transportieren. In jedem Modul treibt ein bürstenloser 24-V-Motor, der in eine Förderrolle integriert ist, bis zu zwölf Slave-Rollen an, die maximal 4 m Förderweg abdecken. Aufgrund des hohen Motorwirkungsgrades bereitet die Abwärme bei dieser Lösung keine Probleme. Die hohe Lebensdauer der EC-Motoren erlaubt den Einsatz über 20 000 h, so dass der Antrieb die durchschnittliche Lebensdauer der Förderrolle erreicht und Zwischenwartungen für Motorwechsel entfallen.
Dank der guten Regeleigenschaften der Motoren ist heute auch nur noch ein Getriebe nötig, während früher bis zu sechs Getriebevarianten benötigt wurden. Dennoch ließ sich die Fördergeschwindigkeit auf bis zu 2 m/s erhöhen. Ein Motor-Control-Modul, die Quatronik, steuert bis zu vier Antriebsrollen. Externe dezentrale Netzteile versorgen Antriebe und Steuerungsmodule mit Strom. Diese dem Konzept der Gesamtanlage angepasste, ebenfalls modular aufgebaute Antriebstechnik erlaubt so den schnellen Aufbau und ist flexibel bei Nach- oder Umrüstung.
Lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit waren auch bei einem Lenkhilfemotor für die Aktivlenkung in BMW-Fahrzeugen gefragt. Hinzu kommen hier automobiltypische, extreme Ansprüche, die das Umfeld vorgibt: Temperatur, Staub, Dreck, Vibrationen und Streusalz setzen einem Antrieb unter dem Auto stark zu. Weil aber schon beim Entwickeln der Lenkung die Antriebsexperten mit im Team waren, konnten sowohl die Anforderungen an Lebensdauer und Dynamik als auch die Resistenz gegen die Umgebungseinflüsse bei der Motorenentwicklung mit einfließen.
Die in der Kfz-Branche üblichen Qualitätsstandards waren „leicht und dokumentierbar einzuhalten“, wie es aus St. Georgen heißt. „Durch angepasste Fertigungsschritte und weitgehende Automatisierung der Herstellung sind solche Vorgaben auch bei Kleinantrieben problemlos zu erfüllen“, sagt Markus Kunert, Leiter Vertrieb Antriebstechnik bei EBM-Papst. So wurden in St. Georgen mehrere vollautomatisierte Produktionslinien eingerichtet, auf denen sowohl Bürsten- als auch EC-Motoren unterschiedlicher Größen 100 % prozesssicher gefertigt werden.
Für jeden Arbeitsschritt sind die Parameter beschrieben. Die Daten der Fertigung vergleicht der Steuerungsrechner mit den vorgegebenen Sollgrößen und legt das Ergebnis in einer Dokumentationstabelle ab. Diese Schritt-für-Schritt-Dokumentation ist bei teilautomatisierten oder gar Handarbeitsplätzen nicht oder nur sehr schwer zu erreichen. „Daher rechnen sich die Investitionen in die Fertigungslinien schnell“, sagt Kunert. Eine hausinterne Qualitätskontrolle, die die fertigen Produkte unter den späteren Einsatzbedingungen testet, ergänzt die Fertigungskontrollen. Und inzwischen, sagt der Experte, setzten sich Qualitätssicherungsmaßnahmen, die zuerst im Kfz-Bereich eingeführt wurden, auch bei Systemlieferanten und Automatisierern durch.
Ein Motor schafft bis zu 4 m Förderweg
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