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f+h fördern und heben 1-2/2015

f+h fördern und heben 1-2/2015

AUS DER FORSCHUNG 01

AUS DER FORSCHUNG 01 Lastkollektiv mit zeitlich gewichteten Betriebszuständen am Förderer bauten sowie den bei der Entwicklung der Kennzahl getroffenen Erhebungs- und Messmethoden wurden verschiedene Stetigförderer im Institutslabor eingehend untersucht. Von Interesse war vor allem der Antriebsstrang beginnend bei der elektrischen Einspeisung bis hin zum Wirkelement, z. B. Rolle, Band, Riemen. Durch ein Strip-Down- Verfahren konnten auch die Energiebedarfe einzelner Komponenten erfasst werden [2]. Das Verfahren basiert auf wiederholenden Messungen am Prüfstand, wobei sukzessive Komponenten vom Antriebsstrang entfernt bzw. ausgegliedert werden. Durch Differenzbildung der Messergebnisse kann so auf die Leistungsbedarfe der zuvor entfernten Komponenten rückgerechnet werden. Die Ergebnisse wurden zur weiteren Analyse und Diskussion in Sankey-Diagrammen dargestellt (Bild 02). Die wichtigsten Ergebnisse des Forschungsvorhabens lassen sich wie folgt zusammenfassen: n Das Maß der Energieeffizienz verschiedener Förder- und Antriebstechnologien unterscheidet sich vor allem in Abhängigkeit der zur Anwendung kommenden Wirkprinzipien. Rollenförderer zeichnen sich durch geringere Leistungsbedarfe als Bandförderer aus. Bei Rollenförderern ist an der Kontaktstelle von Wirkelement und Transporteinheit lediglich Rollreibung zu überwinden. Die dabei entstehenden Verluste sind geringer als beim Bandförderer, da sich die Reibungsverluste entlang der Bandunterseite stärker auswirken [2], [4]. n Der Energieverbrauch im Leerlauf beträgt bis zu 90 Prozent von dem Verbrauch unter Volllast – insbesondere bei den Rollenförderern [3]. Strategien zur konsequenten Abschaltung im Leerlauf ermöglichen also signifikante Energieeinsparungen. Rollenförderer zeigen zudem nur eine geringe Lastabhängigkeit, während am Bandförderer der Energiebedarf unter Volllast erheblich steigt. n Am Rollenförderer verursacht die Mechanik im Antriebsstrang vom Getriebeausgang bis zum Wirkelement im Vergleich zu den Getriebemotoren nur geringe Leistungsverluste [2], [4]. Die größten Verluste entstehen in der Getriebemotor-Einheit – teilweise treten Gesamtwirkungsgrade von weniger als 30 Prozent auf [2],[3],[4]. In Standardfördertechnik eingesetzte Elektromotoren erreichen im Betrieb nur geringe Wirkungsgrade, da sie weit außerhalb ihres Nennbetriebspunkts betrieben werden. Zudem vermindern Verluste in Getrieben den Gesamtwirkungsgrad der Getriebemotoren zusätzlich. Der alternative Einsatz von Synchronmotortechnik ermöglicht höhere Wirkungsgrade und kurzzeitige Überlastungen für Anfahrvorgänge. Zudem können diese Antriebsmotoren getriebelos ausgeführt werden und vermeiden Getriebeverluste. Nachteilig ist die für deren Betrieb erforderliche verlustbehaftete Steuerelektronik. n Der Vorteil von 24-V-Antrieben besteht in der geringeren Leistungsaufnahme pro Motor [2]. Allerdings erfordert diese Technik eine höhere Gesamtanzahl an Antrieben und zusätzliche verlustbehaftete Netzteile und Steuermodule, was sich nachteilig in höheren Investitionskosten niederschlägt. n Alternative Werkstoffkombinationen an Bandförderern (Förderband, Bandabstützung) können Reibungsverluste deutlich reduzieren, sind aber stark einsatzabhängig. Einflussparameter sind der Durchsatz und die durchschnittliche Beladung des Förderers. So zeigt der Einsatz von reibungsarmen Bauteilen seine Vorteile hauptsächlich bei großen Fördererlängen und häufigen Volllastzuständen. Das Forschungsvorhaben wurde in der ersten Jahreshälfte 2014 erfolgreich abgeschlossen und beinhaltet viele neue Erkenntnisse insbesondere auf Geräteebene. Im Hinblick auf Aussagen oder Anforderungen zur Umweltbelastung von Logistikzent- 02 Exemplarisches Sankey-Diagramm eines zentral angetriebenen Rollenförderers 22 f+h 1-2/2015

AUS DER FORSCHUNG ren ist jedoch die Energieeffizienz der darin zum Einsatz kommenden kompletten Materialflusstechnik zu bestimmen. Diesbezüglich sind noch viele Fragen ungelöst, die teilweise im Ausblick des Projekts formuliert wurden. Effizienz auf Anlagenebene – Ein Ausblick Grundsätzlich ist die Frage nach dem erforderlichen Detaillierungsgrad in puncto Energieeffizienz im Materialfluss zu beantworten. Man könnte z. B. aus der Gesamtenergieaufnahme und dem Palettendurchsatz einfach den Energieeinsatz pro Palette als spezifischen Energieverbrauch berechnen. Die Aussagekraft dieser Kennzahl ist jedoch beschränkt. Mit den bisher genannten Werten lassen sich die maßgeblichen Energieverbraucher innerhalb des Systems nicht bestimmen. Ebenfalls ist zwischen Ganzpaletten, die lediglich durch das System laufen, und Kommissionierpaletten nicht differenzierbar, obwohl diese einen jeweils unterschiedlichen „Logistischen Ertrag“ bedeuten. So muss die im Distributionszentrum erbrachte Dienstleistung ebenfalls berücksichtigt werden. Die hierzu notwendige Technik ist äußerst variantenreich und von Hersteller zu Hersteller ebenso wie von Lösung zu Lösung sehr unterschiedlich. Diese Unterschiede spiegeln sich auch in der Energieeffizienz wider. Alleine ein einzelner Kommissionierbereich kann sehr vielfältig realisiert und auf verschiedene Kriterien hin optimiert sein. Während für den einen Anwendungsfall die Bereitstellung aus einem Shuttle-Lager die größte Energieeffizienz aufweist, kann bei nur geringen Änderungen der Betriebsparameter nunmehr das Karusselllager oder das Automatische Kleinteilelager günstiger sein. Somit sind für Lösungen zur Bestimmung der Energieeffizienz auf der Anlagen- oder Systemebene zusätzliche Forschungen und Untersuchungen erforderlich, die sich gut aus den bisher gewonnenen Erkenntnissen ableiten lassen, aber für ein Folgeprojekt eine große und interessante Herausforderung bedeuten. Abschließend bleibt festzuhalten, dass für den energieeffizienten Aufbau und Betrieb eines Materialflusssystems der starre Blick auf eine oder mehrere Kennzahlen nicht reichen wird, sondern alle Beteiligten im Sinne einer schlanken Logistik ständig Verschwendungen analysieren und reduzieren müssen. Kennzahlen dienen hierzu nur als Indikator. Literaturhinweise: [1] Lottersberger, F.; Hafner, N.; Jodin, D.: Efficiency Indicators for Benchmark and Improvement of Energy Efficiency on Automated Material Flow Systems. Proceedings in Manufacturing Systems, Band 8 (2013), Heft 4, S. 199 – 204 [2] Hafner, N.; Lottersberger, F.: Energy Efficiency in Material Flow Systems (effMFS). Proceedings of the XX International Conference on Material Handling, Constructions and Logistics – MHCL‘12 (2012), S. 209 – 214 [3] Jodin, D.: Energieeffizienz im Logistikzentrum. Vortrag: Logistikwerkstatt Graz 2014. Veranstaltungsort: Graz, 27. Mai 2014 [4] Hafner, N.; Lottersberger, F.: Energieeffizienzsteigerungen – Potentiale automatisierter Intralogistikanlagen. SPS IPC Drives; 2013 (2013), S. 379 – 388 Bilder: Aufmacherfoto: SSI Schaefer, Fotolia/ Bearbeitung: VFV Grafik, 01 und 02 Autoren www.itl.tugraz.at SMARTER PRODUCT USABILITY SO GUT WAR ABSICHERUNG NOCH NIE. SICHERHEITS- LASERSCANNER RSL 400 Mit zwei autarken Schutzfunktionen, 8,25 m Reichweite und einem Winkelbereich von 270° setzt der RSL 400 neue Standards in der Sicherheitssensorik. easy handling. Rolf Brunner, Leiter Produkt Center – Laserscanner www.leuze.de LogiMAT, Halle 5, Stand 5F61

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