Beschreibung
Der Antrieb von Transportbandanlagen erfolgt bis heute nahezu immer durch eine oder mehrere Antriebstrommeln, die auf einer minimal kleinen Fläche große Zugkräfte übertragen müssen. Das Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) arbeitet zusammen mit dem Institut für Antriebs- und Leistungselektronik (IAL) der Leibniz Universität Hannover an einem neuen Antriebskonzept auf Basis eines Linearmotors, welcher die eingebrachten Zugkräfte in ein Band besser verteilt. Dazu ist ein Testförderer für Kunststoffmodulbänder entworfen und gebaut worden, an dem zunächst grundlegende Untersuchungen zum Betrieb des Linearmotors durchgeführt werden. Die Anbringung der Läuferelemente erfolgt dabei direkt am Gliederförderer. Ein Gleichstrommotor im generatorischem Betrieb dient dabei zur Simulation der unter Normalbedingungen zu erwartenden Laufwiderstände. Zum Antrieb des Testförderers kommt das Antriebskonzept der permanent erregten Synchronmaschine zum Einsatz, deren Auslegung und Simulation einen zentralen Punkt bei der Untersuchung darstellte. Mittels Rechnergestützter FEM-Simulationen wurde der angestrebte Entwurf soweit angepasst, dass er zum einen die im Voraus definierten Leistungsanforderungen erfüllt und zum anderen über ein möglichst gutes Betriebsverhalten verfügt. Im Gegensatz zu rotatorischen Antrieben stellen Linearmotoren einen magnetischen Kreis dar, der aufgrund der Randeffekte aus elektromagnetischer Sicht nicht mit dem einer kreisförmigen Struktur vergleichbar ist. Die Verringerung der sich dadurch ergebenden Rastkräfte stellt einen wesentlichen Gesichtspunkt bei der Optimierung des Entwurfs dar, da sie das Betriebsverhalten nachteilig beeinflussen. Eine weitere Herausforderung bestand in der konstruktiven Gestaltung der am Band befestigten Läuferelemente. Diese müssen zum einen die Permanentmagnete tragen und weit genug in den Linearmotor eintauchen, sollen zum anderen aber auch die Umlenkung ermöglichen und die aufgebrachten Vorschubkräfte sicher auf das Band übertragen. Dem Nachteil der starken Gewichtserhöhung durch die Verwendung von Metallfahnen in Verbindung mit Magneten kann in einem weiteren Schritt so begegnet werden, dass die Läuferelemente aus einem speziellen Kunststoff hergestellt werden, der mit magnetischen Partikeln versehen ist. Die Möglichkeit Antriebe unkompliziert entlang des Förderbandes verteilen zu können, führt zu deutlich niedrigeren Zugkräften und einer entsprechend geringeren Beanspruchung des Bandes. Auch im Bereich der Positionierung oder der Dynamik von Transportbändern sind durch die Verwendung von Lineardirektantrieben deutliche Verbesserungen zu erwarten. Anwendungen ergeben sich zum Beispiel im Bereich der Quergurtsorter. Ebenso könnte durch eine Verringerung der Zugkräfte das Laufverhalten der zum Stick-Slip-Effekt neigenden Werkerbänder verbessern lassen. In einem nächsten Schritt soll durch die Integration ferromagnetischer Werkstoffe in Elastomere ein flexibles Transportband in Verbindung mit einem entsprechend ausgeführten neuen Motorkonzept auf Basis eines Hybridschrittmotors angetrieben werden.
