Saar-Universität: Diese Förderrollen denken mit

1. August 2018


Mit selbst steuernden Förderrollen wollen Saarbrücker Ingenieure Logistikprobleme von Versandhändlern und Paketdiensten lösen. Der Antriebstechniker Matthias Nienhaus und sein Team an der Universität des Saarlandes machen hierzu die Motoren im Inneren jeder Transportrolle zum Sensor: Die Antriebe selbst liefern im laufenden Betrieb Messdaten und ermöglichen es allein dadurch, die Förderrollen ganz nach Bedarf individuell anzusteuern. Dies kann die Paket-Sortierung kostengünstig beschleunigen und überall dort, wo Fördersysteme zum Einsatz kommen, für mehr Flexibilität sorgen. Auf der Hannover Messe suchen die Forscher Partner, mit denen sie ihr Verfahren in Produkte umsetzen können.

 

Der Online-Handel boomt. Immer mehr Pakete müssen immer schneller ans Ziel. Das stellt Paketdienste vor Herausforderungen. Hier zählt nicht nur Geschwindigkeit. Wichtig ist auch, die Paket-Flut auf möglichst kleinem Raum zu bewältigen: transportieren, sortieren, verteilen – am besten naht- und reibungslos. Für Staus ist in Paketzentren weder Zeit noch Raum. Und das bei völlig unterschiedlichem Frachtgut – da folgt der Heimtrainer auf das Buch. Heute übliche Förderrollen-Straßen, bei denen Rolle an Rolle liegt, werden zentral angetrieben. Die Rollen laufen alle zusammen in eine Richtung und sind in der Gruppe gleich schnell. „Ist zwischen Paketen ein großer Abstand, bleibt das so. Die Abstände zu ändern oder zu definieren, ist nicht möglich“, sagt Professor Matthias Nienhaus von der Universität des Saarlandes. Dass Pakete aufrücken und so Lücken vor sich schließen, funktioniert also bislang nicht. Dabei geht Platz und Zeit verloren. Und: Fällt eine Rolle aus, kann das Stillstand bedeuten.
 

Der Antriebstechniker macht mit seinem Team Förderrollen flexibler. Sie sollen jede für sich mal vor, mal zurück, mal schneller, mal langsamer drehen – ganz so, wie es gerade nötig ist. Anders als bei heute üblichen Fördersystemen weiß hier jede Rolle selbst, wo es langgeht. „Die Rollen können zum Beispiel selbst Abstände erkennen und dann schneller drehen, damit ein Paket aufschließen kann und keine Lücke entsteht. Oder sie drehen langsamer, weil Pakete sich stauen. Fällt eine Rolle aus, merken das die anderen und können überbrücken – die Rollen kommunizieren untereinander“, erläutert Nienhaus.
 

Das Verfahren kommt ganz ohne zusätzliche Sensoren aus. Das macht es aus Systemsicht äußerst preisgünstig. Nienhaus setzt allein auf die Elektromotoren in den Rollen: „Wir erfassen Messdaten an bestimmten Punkten in den Antrieben. Mit diesen berechnen wir die Lage des Rotors und ziehen verschiedene Rückschlüsse“, erklärt er. Zum Beispiel erfassen die Ingenieure Messwerte, die zeigen, wie die Stärke des elektromagnetischen Feldes verteilt ist: Im Elektromotor drehen sich Permanentmagnete um Spulen. Fließt Strom durch diese Spulen wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Anhand der Messwerte erkennen die Forscher, wie sich dieses Feld verändert, wenn der Motor sich dreht, und dies gibt ihnen genaueste Einblicke in den Antrieb.
 

„Indem wir solche Daten auswerten, können wir die Motoren in den Rollen sehr effizient ansteuern“, erläutert Nienhaus. Die Antriebstechniker haben neuartige Verfahren entwickelt und zum Patent angemeldet, die es erleichtern, die Daten auszuwerten, und die zudem Störeffekte herausrechnen. „Außerdem werden wir die Daten in Zukunft auch für eine erweiterte Analyse des Antriebszustands verwenden“, erklärt Nienhaus. Über Daten zum Drehmoment lässt sich etwa darauf schließen, wie schwer ein befördertes Paket ist und ob überhaupt ein Paket auf der Rolle liegt. „Auch kleinste Veränderungen in den Motoren lassen sich herauslesen“, erklärt Nienhaus. Dreht sich eine Rolle nicht mehr, ob durch Verschleiß oder Kurzschluss, verrät dies der Motor sofort über sein verändertes magnetisches Verhalten. Das System erkennt, welche Rolle betroffen ist und auch warum. „Über ein Netzbetriebssystem, das in jeder Rolle integriert ist, können Tausende Rollen im Verbund agieren: Sie kommunizieren, können flexibel auf Unvorhergesehenes reagieren und beschädigte Rollen überbrücken“, sagt der Antriebstechniker.
 

Hintergrund: Matthias Nienhaus und sein Forscherteam von der Universität des Saarlandes forschen an den Antrieben zusammen mit Partnern von der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes und mit Unternehmen. Beteiligt sind die Firmen Wellgo Gerätetechnik GmbH aus Nohfelden, die Saarbrücker Firma HighTec EDV-Systeme GmbH sowie die Freiburger Micronas GmbH. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt „Rolle“ mit 4,2 Millionen Euro, 500.000 Euro davon fließen an die Saar-Universität.

 

(Quelle: http://www.uni-saarland.de/kwt)