Het gebruik van servomotoren in AGV’s

Automatisch geleide voertuigen (AGV’s) worden steeds vaker gebruikt bij interne logistieke toepassingen om verschillende processen te digitaliseren, automatiseren en stroomlijnen. Voertuigen op batterijen vereisen energie-efficiënte aandrijvingen, die in een compacte ruimte ingebouwd kunnen worden. Ze moeten bovendien aan hoge eisen op het gebied van prestaties en dynamiek voldoen. Bij de ontwikkeling van geschikte aandrijfoplossingen voor dergelijke toepassingen verleggen de specialisten van Groschopp continu de grenzen van wat fysiek mogelijk is.

AGV’s kunnen binnen productie-, opslag- of logistieke processen goederen of materialen transporteren zonder menselijke tussenkomst. Ze worden immers gestuurd met behulp van intelligente netwerktechnologieën. “Bij het interne transport worden dergelijke voertuigen op batterijen voornamelijk ingezet om de efficiëntie te verhogen,” stelt Aleksandar Andric, verantwoordelijke van de R&D-afdeling elektronica bij Groschopp. De beschikbare inbouwruimte in dergelijke voertuigen is veelal beperkt en er worden hoge eisen gesteld op het vlak van dynamiek en prestaties. Dat brengt voor fabrikanten van servomotoren met laagspanning de nodige uitdagingen met zich mee. Andric gaat verder: “Het gebruik van batterijen doet ook het belang van energie-efficiëntie toenemen. Hoe langer een transportrobot in een productieomgeving kan functioneren zonder dat hij opgeladen moet worden, hoe beter.” Ze moeten ook uitgerust zijn met veiligheidsremmen, zodat de AGV’s betrouwbaar kunnen stoppen als er plots obstakels of mensen in de weg staan.

Groschopp ontwikkelt en produceert al meer dan 30 jaar compacte en robuuste servomotoren met een laagspanning van 24 V tot maximaal 60 V. De Duitse fabrikant met exclusieve Benelux-vertegenwoordiging in Hardinxveld-Giessendam mag gerust beschouwd worden als één van de pioniers in dit marksegment. “In servomotoren voor de farmaceutische sector en de voedingsmiddelenindustrie pasten we al een zeer lage veiligheidsspanning toe,” geeft Aleksander Andric aan. “Dat liet ons toe om de nodige ervaring op te doen om energiezuinige servomotoren met laagspanning te ontwikkelen en te produceren.” Dankzij deze expertise slaagt de fabrikant er vandaag in om oplossingen voor de meest uiteenlopende sectoren te ontwikkelen, ook voor toepassingen met AGV’s waarbij zeer hoge eisen gesteld worden.

De EGK-servomotoren met laagspanning zijn ondanks hun compacte design en hoge energie-efficiëntie toch bijzonder krachtig en dynamisch. “Eigenlijk zijn dit tegenstrijdige ontwerpdoelstellingen,” licht Andric toe. “Om hieraan toch te voldoen, streven we een zeer hoge standaard na en verleggen we bij het ontwikkelen van onze aandrijfoplossingen altijd de grenzen van wat fysiek mogelijk is.” De EGK-reeks uit de Black Panther familie omvat de derde generatie van servomotoren met elektrische commutatie. De prestaties en efficiëntie van deze servomotoren werden gevoelig verhoogd door de voortdurende optimalisatie van de actieve kerncomponenten stator, rotor en magneten en het gebruik van een wel zeer moderne wikkeltechniek, de zogenaamde ‘Einzelzahnwicklung’ of ‘single tooth winding’. Bij deze techniek worden de spoelen van de motor niet op de hele omtrek van de stator gewikkeld, maar op individuele tanden van de rotor. Elke spoel concentreert zich dus op één tand van de rotor, wat zorgt voor een hoge nauwkeurigheid, een hoge vermogensdichtheid en een efficiëntere energieoverdracht. In vergelijking met blokcommutatie zorgt de optioneel realiseerbare sinuscommutatie voor een hoger rendement, zeer goede synchronisatie-eigenschappen, vooral bij lage toerentallen, en minder lawaai en warmteontwikkeling.

Energie-efficiëntie is één aspect, maar ook veiligheid speelt bij deze AGV’s een zeer belangrijke rol om incidenten en schade te voorkomen. De fabrikant biedt daarvoor servomotoren met laagspanning en elektrische commutatie én met bijhorende veiligheidsremmen. “Er zijn bijvoorbeeld redundante encodersystemen met twee afzonderlijke encoders die elkaar controleren en aan hoge prestatieniveaus voldoen,” legt Andric uit. “We zijn compatibel met systemen van verschillende fabrikanten en bieden ook onze eigen oplossingen aan.” De slimme servomotoren van Groschopp zijn standaard uitgerust met een CAN-interface voor datatransfer. Optioneel zijn ze ook verkrijgbaar met Profinet of Ethercat.

Met de EGK-serie kan de specialist in aandrijvingen een uitgebreid, modulair productportfolio van servomotoren in verschillende maten met en zonder regelaars en met verschillende typen tandwielkasten leveren, die precies op de eisen van elke toepassing afgestemd kunnen worden. “Onze servomotoren met laagspanning zijn ideaal voor gebruik in transportrobots op batterijen,” zegt Andric. “We investeren voortdurend in de verdere ontwikkeling van onze producten, zodat we op het vlak van technologie altijd het nieuwste bieden.” De eigen R&D-afdeling vormt de hoeksteen voor het succes op het vlak van aandrijfoplossingen. Deze beschikt over ultramoderne apparatuur, een speciaal uitgerust prototypingcentrum en een eigen laboratorium. Om nieuwe producten of op maat gemaakte concepten te creëren, werkt een team van hooggekwalificeerde medewerkers uit verschillende disciplines nauw samen: van ontwikkeling en ontwerp tot productie, productmanagement en verkoop. Groschopp werkt ook met universiteiten en partnerbedrijven samen aan projecten om de ontwikkeling van innovatieve en zuinige aandrijvingen op het gebied van elektromobiliteit en AGV’s te stimuleren. De specialisten weten zo ook welke onderzoeksprojecten lopen.

Zo is er een project waarbij studenten aan de Technische Universiteit van Novi Sad in Servië een autonome robot ontwikkelden die afval herkent en ook automatisch afvoert. Deze intelligente robot wordt aangedreven door EGK 48-60 laagspanningsservomotoren van Groschopp in combinatie met een wormwielkast en geïntegreerde servoregelaar. Dit maakt soepele bewegingen en een nauwkeurige positionering mogelijk. Bovendien kan de aandrijfoplossing aan elke toepassing aangepast worden dankzij de vrij programmeerbare software en de vele opties op het vlak van elektronica en ontwerp.

Groschopp produceert motoren in kleine en middelgrote hoeveelheden, maar ook in grotere series. De specialisten uit Viersen realiseren ook bijzondere ontwerpen of gebruiken speciale materialen om oplossingen te bieden die specifiek op de wensen van de klant afgestemd zijn. Voor de productie van de componenten van deze aandrijvingen maakt de fabrikant gebruik van ultramoderne machines en geautomatiseerde productielijnen. Voor motoren met elektrische commutatie omvat de productie een volledig geautomatiseerde wikkellijn, voor alle andere motoren volledig geautomatiseerde productielijnen voor poolspoelen en ankerwikkeling. Dit garandeert een efficiënte en snelle productie en een hoge mate van flexibiliteit voor speciale vereisten. “We bieden oplossingen op maat die het technisch en economisch maximaal haalbare uit de toepassing implementeren,” sluit Aleksander Andric af. “Bovendien worden de motoren qua snelheid en efficiëntie precies afgestemd op de betreffende toepassing.” Duurzaamheid speelt ook een belangrijke rol bij Groschopp: de aandrijvingen worden gekenmerkt door een hoge kwaliteit en zijn zelfs bij een hoge belasting uiterst slijtvast en duurzaam.