Servoantriebssysteme von Wittenstein für FTS

Aus funktionaler Sicht ist der Antrieb die Komponente eines fahrerlosen Transportsystems (FTS), die wohl am direktesten die Performance der Fahrzeuge beeinflusst. Ein Optimum an Leistungsdichte bieten dabei die modular konzipierten Servoantriebssysteme iTAS von Wittenstein cyber motor.

Der simco drive-Servoregler mit bis zu 50 A Nennstrom komplettiert den iTAS-Baukasten von Wittenstein. Zahlreiche Merkmale unterstreichen die konsequente Auslegung für den Einsatz in fahrerlosen Transportsystemen und elektrisch angetriebenen Flurförderzeugen. Hierzu zählen der erweiterte Eingangsspannungsbereich, ein integrierter Buck-Boost-Converter zur Spannungswandlung für die Antriebsbremse, die fahrzeuggerechte Feldbus-Konnektivität, integrierte und integrierbare Safety-Funktionen sowie ein dreiachsiger Beschleunigungssensor als sensorischer Fahrtenschreiber zur Dokumentation
wichtiger Fahr- und Betriebsinformationen.

Industrie 4.0.

Autonome Shuttle-Fahrzeuge, freifahrende Transportplattformen im Schwarmverbund, ständig untereinander kommunizierend und sich im Prozess optimierend – solche Szenarien beschreiben den flexiblen Transport von Waren z.B. in der Produktion der Smart Factory von morgen. Mit der Umsetzung von Industrie 4.0 in der Intralogistik weichen starre Transportbänder und Rollenförderstrecken einer dynamischen und bedarfsorientierten Lenkung von Warenströmen.
Auch die Antriebstechnik – neben der Steuerungs- und der Sicherheitstechnik eine der Kernkomponenten eines FTS – trägt mit ihrer zunehmenden Industrie 4.0-Konnektivität zu dieser Entwicklung bei. Mit dem in der Leistung weiter verbesserten simco drive mit Webserver-Funktionalität hat Wittenstein einen zukunftssicheren Antriebsverstärker entwickelt, der alle Anforderungen autonomer und flexibler Transportsysteme erfüllt, nahtlos in den iTAS-Baukasten passt und zudem attraktiven Zusatznutzen bietet.

Intelligentes Energiemanagement.

Modulare Antriebstechnik aus dem Baukasten als integrationsfreundliches, optimal abgestimmtes Gesamtsystem aus einer Hand – das ist das Konzept der Servoantriebssysteme iTAS cyber motor. Die wesentlichen Bausteine sind zum einen direkt in die Räder integrierte, platzsparende Motor-Getriebe-Einheiten und zum anderen leistungsgerechte Servoregler. Bei deren Entwicklung und Auslegung stellt sich grundsätzlich die Frage, welche Besonderheiten einen Antriebsverstärkererwarten, wenn er in einem FTS zum Einsatz kommt. Ein wesentlicher Aspekt ist die Energieversorgung der Fahrzeuge. Die Zwischenkreis-Spannungsversorgung von FTS kann auseinem Akkumulator, einem Kondensator oder aus einer Kombination von beidem gespeist werden. Gängige Standards sind Bleiakkumulatoren, Li-Ion-Akkumulatoren oder Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, deren Spannungsdifferenz zwischen vollständig geladen und entladen einige 10 VDC betragen kann. Akkumulatoren können – bedingt durch sehr schnelle Ladezeiten – von Kondensatoren gestützt werden. Ist es möglich, das Fahrzeug in kurzen Zyklen zu laden, kann es auch nur mit Kondensatoren betrieben werden. Zur Ausnutzung der gespeicherten Energie benötigen insbesondere Kondensatoren einen großen Spannungshub. Um kompatibel zu den vielfältigen Spannungsbereichen zu sein, wurde für die leistungsstärkere Ausführung des simco drive der Eingangsspannungsbereich auf 12…60 VDC festgelegt. Damit eignet sich der Antriebsverstärker – und damit der Antriebssystembaukasten iTAS – für nahezu alle marktüblichen Akkumulator-/Kondensator-Systeme.
Autonome Fahrzeuge und Plattformen verfügen in der Regel über Fahrantriebe mit einer Bremse, die im stromlosen Zustand schließt. Liegt die Betriebsspannung der Bremse bei +24 VDC mit ±10 % Toleranz, kann diese nicht mit der stark veränderlichen Batteriespannung betrieben werden. Da die Batteriespannung sowohl über als auch unter der Bremsenspannung liegen kann, ist der Einsatz eines Buck-Boost-Converters notwendig.

Kompatibel.

Antriebe für FTS sollen in einem großen Drehzahlbereich mit hohem Gleichauf arbeiten, besitzen aber im Gegensatz zu industriellen Servoantrieben nur eine geringe Dynamik. Als Betriebsart wird üblicherweise eine Drehzahlregelung benötigt. Aus Geschwindigkeitsgründen ist ein echtzeitfähiger Feldbus somit nicht erforderlich. Da aber die Steuerung eines FTS oft mit einer marktüblichen SPS realisiert wird, muss der Antrieb kompatibel zu deren Feldbus- Schnittstelle sein. Um hier kommunikationstechnisch und damit steuerungsseitig offen zu sein, verfügt der simco drive über gängige Feldbus-Schnittstellen wie CANopen, EtherCAT, Profi net RT/IRT, Ethernet IP und Sercos III. Damit deckt der 2,5 kW leistende Servoregler des iTAS das breite Spektrum unterschiedlicher Automatisierungssysteme ab, wie sie auf fahrerlosen Fahrzeugen üblicherweise zum Einsatz kommen.