Mit einer Ausbringungsleistung von bis zu 15 Teilen in der Minute ist der Crossbar Roboter 4.0 zur Automation von mechanischen und hydraulischen Pressenlinien sowie zur Nachrüstung bestehender Anlagen geeignet. Für die hohe Effizienz des Systems sind nicht zuletzt die dynamischen Energiespeicher DES der Firma Koch ausschlaggebend. Vor allem wenn bei Prozessen zyklisch häufig gebremst wird und die Produktion in mehreren Schichten läuft, bietet der DES großes Potenzial in Sachen Energiesparen.
Größtmögliche Energiedichte
Schuler legt großen Wert auf effiziente Antriebstechnik. \“Wir wollen die größtmögliche Leistungsdichte für unsere Robotersysteme\“, sagt Ulli Mayer, Konstrukteur bei Schuler. Auf der Suche nach möglichen Lösungen sei man auf das Unternehmen Koch gestoßen und habe die Möglichkeit, den Zugewinn an Effizienz mit den dynamischen Energiespeichern am Robotersystem zu testen, schnell wahrgenommen. Schon der erste Test zeigte: Mit dem DES ließ sich mehr Energie sparen als mit anderen Lösungen. \“Wir haben dadurch erstmals einen stabilen Lauf sowie eine höhere Ausbringung erreicht\“, so Mayer. \“Dadurch haben wir aus dem Roboter praktisch mehr Leistung herausgekitzelt.\“ Im Ergebnis bewegt der Feeder mehr Teile an der Presse, weil die Antriebe schneller und dynamischer laufen. Und dabei wird noch Energie gespart.\“
Zusätzliches Aggregat
\“Für die Anwender muss sich der Einsatz eines zusätzlichen Aggregats natürlich auszahlen\“, sagt Michael Koch, Geschäftsführer und Inhaber der gleichnamigen Firma. Doch schon wenn sich pro Jahr 500 oder 1000E an Energiekosten einsparen lassen, lohnt sich der Einsatz des DES. Messungen bei Schuler haben gezeigt, dass aktuell mit einer Energieeinsparung von 24 Prozent zu rechnen ist. \“Der genaue Wert hängt aber vom Pressenabstand ab\“, erklärt Meyer. Im Schaltschrank für einen Crossbar-Roboter sind in der Regel drei Module verbaut: Zwei für die Zusatzachsen und eines für das Grundsystem des Roboters. Die eingesparten Energiekosten sind nur die eine Seite der Medaille: Wichtig ist, dass die Maschine mit der richtigen Dynamik läuft. \“Das schlagende Argument für den DES ist unabhängig von jedem Energiepreis die höhere Taktfrequenz\“, sagt Fabian Hofmann, Prokurist bei Koch. \“Es gibt eben Prozesse, wo viele Hübe, hohe Dynamik und eine Systemauslastung bis zum Anschlag gefragt sind. Wenn die Dynamik sehr hoch ist und die Systemauslastung mehr als 100 Prozent beträgt, kommt der Roboter nicht mit.\“
Bremsenergie managen
Bei der Firma Koch entsteht inzwischen eine Reihe von Produkten, die elektrische Antriebe in Sachen Energie und Produktivität unterstützen. Neben den klassischen und besonders sicheren Bremswiderständen, geht es dabei um Energiespeicherlösungen für Antriebe, die Kosten reduzieren. Der DES, wie ihn Schuler einsetzt, spart bis zu 50 Prozent Energie und ermöglicht es gleichzeitig, die Taktfrequenz zu erhöhen. \“Zusätzlich wird durch den DES die Lebensdauer von Antrieben verlängert. In seiner Standardausführung besitzt das aktive Puffermodul eine Speicherkapazität von rund 1,6KJ\“, erklärt Firmenchef Koch. Ein zweites Produkt aus seinem Portfolio, die dynamische Energieversorgung DEV, liefert bei einem Netzausfall genügend Energie, um die Maschine kontrolliert zum Stillstand zu bringen. Sie kann die Anwendung sogar bis zu einem gewissen Maß weiterarbeiten lassen. Das hängt von der jeweiligen Anforderung ab. Zudem ist mit der DEV, die als Kurzzeit-USV für Drive Controller dient, ein problemloses Wiederanfahren nach Stromausfall möglich. Die Standardausführung bringt eine Speicherkapazität von rund 2KJ mit.
Energiesparen in Kombination
Die Kombination aus DES und DEV nennt sich DEK (Dynamische Energiespeicherkombination) und vereint alle Funktionen in einem Gerät. Sie kann sowohl Bremsenergie puffern als auch Spannungsschwankungen bis hin zur Netzunterbrechung im Rahmen seiner Speichergröße ausgleichen. Möglich macht dies die Aufteilung des Speichers in einen Bereich für das dynamische Managen der Bremsenergie und einen für die Energie der Kurzzeit-USV. Alle Energiespeicher sind durch Parallelschaltung mehrerer Geräte oder die Erweiterung mittels Erweiterungsmodulen auch für Anwendungen mit größeren Energieanforderungen einsetzbar. Die dynamischen Energiespeicherlösungen sind via Plug&Play einfach umzusetzen. In der Handhabung so einfach wie ein Bremswiderstand, werden die Energiespeicher mit drei Litzen angeschlossen. Weitere Arbeitsschritte sind nicht erforderlich, da sich die Speicher von Beginn an selbstständig regeln. Sie eignen sich für viele Anwendungen in der elektrischen Antriebstechnik und sind ausgelegt für Drive Controller mit Zwischenkreisspannungen bis 800VDC, die über einen direkten Zwischenkreisanschluss verfügen. Die Energiespeichermodule sind mit jedem gängigen Umrichtertyp einsetzbar. Die Lösungen gibt es auch für einphasige Umrichter, genannt KES, KEV und KEK für eine maximale Spannung im Gleichstromzwischenkreis von 600VDC, bei einer maximalen Leistung von rund 10KW und Energiemengen von gut 1,3 bzw. 1,6KJ.
Cleveres Energiemanagement
Die Energiespeicherfamilie von Koch ermöglicht cleveres Energiemanagement in der Antriebstechnik ohne großen Aufwand. Der Investitionsaufwand ist dabei überschaubar. Kürzlich erweiterte Koch sein Portfolio um eine 24V-Absicherung für die Steuerungen und Peripheriegeräte eines Antriebs. Gespeist aus den Speichern der DEV- oder KEV-Geräte bleiben mit der NEV (Notstromenergieversorgung) nicht nur der Antrieb für eine definierte Zeit aktiv, sondern auch das abgesicherte 24V-Netz. Das Gerät erlernt selbstständig und automatisch die extern angeschlossene Spannung und somit das zu stützende Spannungsniveau im Bereich zwischen 22 und 26V. Um das Produktprogramm vollends abzurunden, bietet Koch auch speziell angefertigte Schaltschranklösungen, sofern dies in der Applikation gefordert wird. Schließlich erkennen viele Kunden, dass die nachträgliche Ergänzung ihrer schon laufenden Maschinen mit Energiespeicherlösungen viele Vorteile bringt. Koch ist in der Lage, aufgrund der Daten des Kunden und der eigenen Beratungskompetenz dem Nutzer ein komplettes System anzubieten.
