antriebstechnik 6/2017

DIREKTANTRIEBE
Alternatives Förderband mit
Linearmotor
Das neue Förderband mit Linearmotor bietet für den anspruchsvollen Einsatz in Reinräumen
viele Vorteile gegenüber traditionellen Förderbändern mit Antriebstrommel. Beim
Linearantrieb entfallen bewegliche Teile wie Motorwellen und Getriebe. Somit entstehen
möglichst wenig Verschleiß und Dichtungsaufwand. Durch die direkte Krafteinleitung lässt
sich die Vorspannkraft des Gurtbandes reduzieren. Die dadurch sinkende Gesamtbelastung
bewirkt eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer.
In Bild 01a ist die Vorspannkraftverteilung entlang der Förderstrecke
eines konventionellen Bandfördersystems dargestellt. Zur Erzeugung
einer ausreichenden Reibkraft zwischen Antriebstrommel
und Gurt nimmt die Trumkraft im Leertrum F 1
mit der Vorschubkraft
F zu. Mit steigender Vorschubkraft wird die Trumkraft im Lasttrum
F 2
nicht nur durch die erhöhte Trumkraft F 1
sondern auch
durch die erhöhte Vorschubkraft vergrößert. Ein linearangetriebenes
Bandfördersystem ermöglicht eine direkte Einleitung der Antriebskraft,
die nicht mehr auf einen Reibschluss angewiesen ist.
Damit lässt sich die Trumkraft F 1
von der Vorschubkraft entkoppeln
und signifikant reduzieren (Bild 01b). Im Vergleich zum konventionellen
Fördersystem verändert sich die Trumkraft F 2
nur mit der
Vorschubkraft. Um die gleiche Vorschubkraft zu generieren, wird
das Band bei lineargetriebenem Fördersystem mit weniger Vorspannkraft
belastet. Die dadurch sinkende Gesamtbelastung bewirkt
eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer.
M. Sc. Wu Lin ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Prof. Dr.-Ing. Ralf Werner
ist Lehrstuhlinhaber; beide an der Technischen Universität Chemnitz,
Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe
Prototyp des Versuchsförderers
Die Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe
hat zusammen mit der Professur Fördertechnik der Technischen
Universität Chemnitz einen Versuchsförderer entwickelt. Aufgrund
des einfachen mechanischen Aufbaus und des geringen Fertigungsaufwands
wird das Prinzip der Asynchronmaschine mit Massivläufer
verwendet. Der Prototyp besteht im Wesentlichen aus den
Linearmotoren, dem Förderband, und der Umlenkung. Um ein akzeptables
Magnetfeld zu erregen, wird der Linearmotor in Doppelstatoranordnung
ausgeführt. Das Polyestergewebeband mit eingebetteten
Abschnitten von Kupferfolien wird als aktive Antriebskomponente
direkt angetrieben. Da das Ziel des Aufbaus die Validierung
des Motorkonzepts ist, werden die Abmessungen des Prototyps auf
im Labormaßstab handhabbare Abmessungen festgelegt. Die Abmessungen
des einzelnen Stators betragen:
n Länge: 360 mm
n Breite: 250 mm
n Höhe: 60 mm
Für spätere Applikationen lässt sich die Anlage je nach konkreter Aufgabenstellung
skalieren. Bei der Gurtauslegung sind die Biegewechselzahlen
der Kupferfolien zu berücksichtigen. Die Biegewechselzahl
bzw. Gurtlebensdauer wird durch die Dicke der Kupferfolien und den
Umlenkungsradius beschränkt. Hinsichtlich eines Umlenkungsradius
von 100 mm und einer zweckmäßigen Biegewechselzahl von 2 × 10 7
wird eine Kupferfolie mit der Dicke d = 0,2 mm (Bild 03a) gewählt.
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