In Containern lassen sich per Schiff und auf der Schiene Güter aller Art transportieren, wobei der gesamte Containerinnenraum ausgenutzt wird. Eine ganz besondere Anwendung jedoch ist ein vollständig automatisiertes Regalbediengerät, das in einen Seecontainer eingebaut ist. 

SEW-Eurodrive projektierte schon viele Regalbediengeräte (RBG). Doch ein aktuelles Projekt stellte eine Herausforderung dar: ein Regalbediengerät, das in einen Seecontainer verbaut wird. Die Idee dazu kam von der Abteilung Market Solutions bei SEW-Eurodrive. „Unsere Experten im Bereich der Maschinen- und Anlagenautomatisierung tragen dazu bei, dass sich unsere Kunden mit ihren Lösungen von ihrem Marktumfeld abheben können. Wir bieten Maschinen- und Anlagenbauern individuelle und skalierbare Automatisierungslösungen an. Dabei arbeiten wir eng mit Automation Partnern wie der Firma Inperfektion in Wegberg (NRW) zusammen“, erklärt Heiko Weissgerber,  Manager für strategische Portfolioplanung und mecha­tronische Lösungen bei SEW-Eurodrive.

Die üblichen Anforderungen an RBG lauten: höher, schneller, weiter. Das heißt es geht um eine große Hubhöhe und das Fahren mit hoher Geschwindigkeit in engen und möglichst langen Gassen. Doch dieses Regalbediengerät sollte lediglich eine Höhe von 2,30 m haben, wobei auch hier die üblichen technischen Merkmale gelten sollten: hohe Robustheit und Zuverlässigkeit, einfache Ansteuerung und effiziente Bewegung bei optimaler Raumausnutzung. Das Lager sollte nach dem aktuellen Stand der Technik geplant sein (EN 619:2022) sowie alle normativen und gesetzlichen Vorgaben erfüllen (Maschinenrichtlinie 2006/42/EG). 

Mechanischer Aufbau 

Das RBG-Gestell aus Aluminiumschienen füllt den Platz im Container nahezu vollständig aus. Einen kleinen Spalt lässt es noch zur akustisch entkoppelten Außenwand frei. Die zwei Fahrwagen des Regalbediengeräts fahren in Längsrichtung durch den Container. Dazu wurde oben und unten mittig im Rahmen jeweils eine Zahnschiene angeordnet. Der Fahrwagen besteht aus separat motorisierten Hub- und Fahrwerken sowie zwei Lastaufnahmemitteln (LAM). Sowohl die Datenübertragung als auch die Energieversorgung erfolgen kabellos. Um die senkrechte Bewegung sicherzustellen, ist ein Mast mit integrierter Lineareinheit mit Zahnriemen verbaut. Rechts und links entlang des Verfahrweges befinden sich rund 500 Lagerplätze, die – bei diesem Projekt – aus einhängbaren Kunststoff-Lagerkisten bestehen. 

Antriebe für RBG und LAM 

In den Container wurde ein 120 cm breiter Schaltschrank eingebaut, der Steuerungs- und Sicherheitstechnik, Logikbaugruppen, Schütze und Netzteile beinhaltet. Die Antriebselektronik für die Fahr- und Hubwerke wurde als platzsparende, dezentrale Variante konzipiert: Alle vier Achsen eines RGB werden mit motornahen Frequenzumrichtern Movimot flexible angetrieben. Diese dezentralen Umrichter treiben energieeffiziente Synchronmotoren der Baureihe CM3C an. Diese Antriebseinheiten übertreffen die maximale Systemeffizienz IES2 gemäß IEC 61800-9-2. Das Aufnahmemittel kann zu beiden Seiten ausgefahren werden und erreicht so die rechts und links eingehängten Lagerkisten. Ein speziell für diese Anwendung entwickelter Greifer nimmt die Lagerkisten jeweils aus einem der Lagerplätze. Aktuell lassen sich Produkte mit einem Volumen bis zu fünf Litern einlagern. 
Zum Auslagern werden sie automatisiert auf ein kleines Förderband gelegt und durch eine Luke aus dem Container befördert. Dieses Förderband wird durch kleine Getriebemotoren Movimot Performance ELV angetrieben. Diese Kleinspannungsantriebe bestehen aus einem Kompaktmotor mit DC-48-V-Spannungsversorgung und passenden Kompakt-Planeten-, Winkel-, und Winkelplanetengetrieben. Zusammen bilden sie eine dezentrale Antriebslösung. Aktuell werden die Motoren der Förderbänder über das I/O-Modul-System von SEW-Eurodrive binär angesteuert. „Seit kurzer Zeit gibt es den 48-V-Getriebemotor Movimot Performance ELV auch in Feldbusausführung“, so Heiko Weissgerber. „Dadurch sparen wir nochmals Verdrahtungsaufwand sowie Platz im Schaltschrank.“ Die Rollenbänder zum Ausfördern sind mit dezentralen EC-Drives ausgestattet. 

Selbstbedienung per Touch 

An der Front des Containers ist über dem Ausgabefach ein Display anbracht. Hier kann der Benutzer eine Bestellung aufgeben, indem er das gewünschte Produkt über den Touchscreen auswählt. Dabei handelt es sich um einen Industriemonitor mit Touch-Funktion, der über ein HDMI- und ein USB-Kabel mit der Steuerung Movi-C-Controller UHX86A verbunden ist. Das Programm für die Bedienoberfläche wurde mit einem 3D-Framework programmiert. Es wird auf dem Windows-Betriebssystem ausgeführt, das neben dem Echtzeit-Betriebssystem auf der Steuerung läuft. Durch den hybriden Ansatz der Steuerung wird kein zusätzlicher PC benötigt. 

Optimierte Bewegung 

Das Softwaremodul Movikit „StackerCrane“ optimiert bei dieser Anwendung die Fahrzyklen von Hub- und Fahrantrieb und sorgt für energieeffiziente Bewegung. Dabei macht es keinen Unterschied, ob der Mast zwei Meter oder 40 Meter hoch ist. Obwohl der Hub nicht hoch ist, besteht durch die leichte Konstruktion des Masts trotzdem die Gefahr von Schwingungen. Durch das Softwaremodul wird modular eine Dämpfung gegen auftretende Schwingungen implementiert. Für die Funktionen zur Bewegungssteuerung musste keine einzige Zeile Code programmiert werden. Stattdessen wurden lediglich einige Applikationsparameter eingestellt. Die integrierte digitale Schnittstelle Movilink DDI von SEW-Eurodrive sorgt für eine schnelle Inbetriebnahme. Zusätzlich wurde noch ein Ablaufprogramm für die Bewegung programmiert. 

Sicherer Betrieb 

Von der Steuerung erfolgt die Echtzeit-Datenübertragung über das Ethercat-Protokoll per Lichtkommunikation an die Fahrwagen. Dort setzen die dezentralen Umrichter die Steuerbefehle für die dynamischen CM3C-Servomotoren um. Die Energieversorgung des Fahrwagens erfolgt über das induktive Übertragungssystem Movitrans. Somit kommen verschleißfreie Übertragungsmedien an sämtlichen Stellen zum Einsatz, die infolge der Bewegung abgenutzt werden könnten. 

Alle beweglichen Teile sind vom Bedienstand räumlich getrennt. Zusätzlich wurde die Anlage mit Sicherheitstechnik ausgestattet: Neben zwei Nothalt-Tastern, die an die Sicherheitssteuerung angeschlossen sind, ist auch vorgesehen, sichere Lichtvorhänge anzuschließen. Einmal ausgelöst, setzt die Elektronik in wenigen Millisekunden die Achse spannungsfrei und überwacht den sicheren Halt der Achsen. Die Kommunikation zwischen Antrieben und Sicherheitssteuerung erfolgt über das sichere Protokoll Safety-over-Ethercat (FSoE – FailSafe over Ethercat). 

Schneller zum Ziel mit StarterSet 

Bei dieser Anwendung erleichtern mehrere StarterSet von SEW-Eurodrive als Grundpaket die Arbeit im gesamten Kommissionierungsprozess und darüber hinaus. Ein StarterSet besteht aus aufeinander abgestimmte Hard- und Software-Bausteine, die spezifisch auf den jeweiligen Maschinentyp zugeschnitten und vorselektiert sind. Damit lassen sich alle Komponenten, die für diese Robotik-Anwendung nötig sind, als Grundpaket einsetzen, flexibel anpassen und individuell erweitern. 

Viele Optionen, zahlreiche Anwendungsfelder 

Die Umsetzung dieses RBG-Projekts erfolgte zunächst mit 500 identischen Fächern. Die Anlage kann man flexibel auf die Bedarfe anpassen. Das mobile Lagergerät lässt sich als Einzellösung einsetzen oder mechanisch in eine Linie integrieren. Die Kommunikations- und Leistungsanschlüsse sind nach außen geführt. Um den Container bei extremen klimatischen Umgebungsbedingungen einzusetzen, kann zwischen dem inneren Rahmen und der Außenwand Isoliermaterial eingebracht werden. In heißen Regionen kann ein Klimagerät den Innenraum kühlen. In kalter Umgebung funktioniert die Antriebselektronik auch noch bei -30 °C. Vom automatisierten, mobilen Kleinteilelager über den vollautomatischen Selbstbedienungsladen mit Bezahleinheit bis zum Smart-Farming Projekt liegen bereits mehrere Anfragen vor. 

Autor
Hans-Joachim Müller,  Marktmanager