VDI 4441 Blatt 1-2012 Overhead conveyor - Electrified monorail systems (EMS) - Features and applications.pdf

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1、 ICS 53.040.10 VDI-RICHTLINIEN September 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Hngefrdertechnik Elektrohngebahnen (EHB) Eigenschaften und Anwendungsgebiete Overhead conveyor Electrified monorail systems (EMSs) Features and applications VDI 4441 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English

2、 Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Technische Logistik VDI-Handbuch Technische Lo

3、gistik, Band 3: Stckgut-Frdertechnik Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:12.09Entwurf, deutschFormeredition:12/09Draft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All righ

4、tsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Systembersicht 2 3 Hauptbestandteile einer Elektrohngebahnanlage 3 4 Bauformen 5 4.1 Traglastbereiche (pro Laufrad-Antriebsrad-Kombination) . 7 4.2 Geschwindigkeitsbereiche . 8 4.

5、3 Umgebungsbedingungen . 8 5 Fahrzeug . 9 5.1 Hauptbestandteile eines EHB-Fahrzeugs (System Obenlufer) 9 5.2 Fahrwerke 10 5.3 Laufwerke 10 5.4 Lastaufnahmemittel (Gehnge) 12 5.5 Elektrische Ausrstung 14 6 Bahnsystem . 18 6.1 Schienensysteme 18 6.2 berbrckung von Hhenunterschieden 21 6.3 Verzweigungs

6、- und Zusammenfhrungselemente . 26 7 Energie- und Datenbertragung . 29 7.1 Energiebertragung 29 7.2 Datenbertragung 31 8 Anlagensteuerung . 31 9 Wartungs- und Diagnoseeinrichtungen . 32 10 Anwendungsbeispiele . 32 11 Vorschriften, Normen und Sicherheitsbestimmungen 32 11.1 Vorschriften und Regelwerk

7、e fr Planung und Herstellung von Elektrohngebahnen 32 11.2 Vorschriften und Regelwerke fr den Betrieb von Elektrohngebahnen 33 11.3 Besondere Vorschriften und Richtlinien 34 Schrifttum 35 Preliminary note 2 1 Scope 2 2 System overview 2 3 Main components of an electrified monorail system . 3 4 Desig

8、ns . 5 4.1 Load capacities (per roller/drive wheel assembly) 7 4.2 Speed ranges 8 4.3 Ambient conditions 8 5 Trolley . 9 5.1 Main components of an EMS trolley (top-running system) 9 5.2 Drive trolley . 10 5.3 Idle trolley 10 5.4 Load-handling device (EMS hanger) . 12 5.5 Electrical equipment 14 6 Tr

9、ack system 18 6.1 Rail systems . 18 6.2 Alternation of track level . 21 6.3 Branching and convergence elements 26 7 Energy and data transfer . 29 7.1 Energy transfer . 29 7.2 Data transfer 31 8 System control . 31 9 Maintenance and diagnosis equipment 32 10 Application examples 32 11 Regulations, st

10、andards and safety regulations 32 11.1 Regulations and guidelines on planning and construction of electrified monorail systems 32 11.2 Regulations and guidelines on operating electrified monorail systems 33 11.3 Special regulations and guidelines . 34 Bibliography 35 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30

11、F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10 2 VDI 4441 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des

12、Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern

13、geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4441. Preliminary note The content of this guideline has been developed in

14、 strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this gu

15、ideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be a

16、ccessed on the internet at www.vdi.de/4441. 1 Anwendungsbereich Die heutigen Produktionstechnologien stellen im-mer hhere Anforderungen an die Frdertechnik. In vielen Bereichen werden nicht nur reine Trans-portaufgaben, sondern zustzliche Anforderungen wie Handling-Aufgaben, Ergonomie der Arbeits-pl

17、tze und Arbeitssicherheit erwartet. Hierfr sind Elektrohngebahnsysteme oft ein geeignetes, viel-seitig einsetzbares System. Diese Richtlinie soll einen berblick ber die Funktionsweise, die Einsatzmglichkeiten und die verschiedenen Bauformen der Elektrohngebahnen (EHB) im Lastbereich ab 500 kg (vgl.

18、VDI 3643) geben. 1 Scope Todays production technologies place increasing demands on conveyor technology. In many areas, it is expected to fulfil not only transport tasks, but also additional functions such as handling, work-place ergonomics and occupational safety. In this framework, electrified mon

19、orail systems are often a suitable, highly versatile materials handling solu-tion. This guideline provides an overview of the func-tions, applications and different designs of electri-fied monorail systems (EMS) in the load range above 500 kg (cf. VDI 3643). 2 Systembersicht EHB-Systeme sind keine E

20、inzelgerte, sondern setzen sich aus einzelnen Fahrzeugen zusammen, die auf einem mehr oder weniger weit verzweigten Bahnsystem operieren (siehe Bild 1). Einsatzgebiete EHB-Anlagen knnen in einem breiten Spektrum eingesetzt werden. Mit Ausnahme einiger Spezial-applikationen werden EHB-Anlagen ausschl

21、ielich fr den berdachten industriellen Einsatz konzi-piert. In zunehmendem Ma stellen EHB-Systeme die Basis fr Montage- und Handling-Systeme dar. Dabei knnen Eigenschaften wie permanente Kon-trolle aller Fahrzeuge innerhalb des Schienensys-tems, frei programmierbare Fahrstrecken, variable, den Arbei

22、tsinhalten angepasste Geschwindigkeiten bis hin zu abstands- und geschwindigkeitsgeregel-tem Synchronbetrieb in Montagestecken usw. zur Anwendung kommen. 2 System overview EMSs are not single devices. They are composed of individual carriers operating on a more or less branched track system (see Fig

23、ure 1). Fields of application EMSs can operate in a broad spectrum of applica-tions. Except for some special applications, EMSs are designed solely for roofed-over industrial use. Increasingly, EMSs form the basis for assembly and handling systems. In these applications, fea-tures can be employed su

24、ch as a permanent control over all trolleys within the rail system, freely pro-grammable routes, velocities that match the work contents, distance and velocity-controlled synchro-nous operation, etc. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10All rights reserved Verein Deuts

25、cher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4441 Blatt 1 / Part 1 3 Bild 1. EHB in Montagestrecke Unblich und bis auf einige hier nicht erfasste Sonderflle (beispielsweise Elektrohngebahnen fr Personen und Materialtransport in Bergwerken) sind EHB-Anlagen nicht fr den Personentransport geeignet. Ohne a

26、usdrckliche Freigabe durch den Hersteller und durch Behrden darf eine EHB-Anlage deshalb nicht zum Personentransport ein-gesetzt werden. Figure 1. EMS in an assembly line With very few special exceptions (e.g. electric monorails for employees and material in mines), EMSs are usually neither intended

27、 nor suitable for passenger transport. Without explicit approval by the manufacturer and the responsible authorities, the use of EMSs for passenger transport is prohib-ited. 3 Hauptbestandteile einer Elektrohngebahnanlage Die Basis fr EHB-Anlagen bildet in aller Regel ein modular aufgebauter Baukast

28、en, der durch an die Transportaufgabe angepasste Gehnge sowie durch unterschiedliche Zusatzeinrichtungen, z. B. zur Lastaufnahme/Lastabgabe, zu einem funktions-fhigen Gesamtsystem ergnzt wird. Die Hauptbestandteile einer EHB-Anlage sind: Fahrzeuge (siehe Bild 2) Fahrwerk (1) Laufwerke (3) Lasttraver

29、sen (2) Gehnge (8) elektrische Ausrstung (7) Lastaufnahmemittel (6) Nutzlast (5) Bahnsystem (4) Bahnsystem (siehe Bild 3) Stahlbau (1) Laufschienen (4) 3 Main components of an electrified monorail system EMSs are typically based on a modular kit of ele-ments, which can be extended with suspension ge

30、ars for the respective transport task, as well as with different additional equipment, e.g. for load pick-up and deposit, to form a functional system. The main components of an EMS are trolleys (see Figure 2) drive trolley (1) idle trolley (3) cross-beams (2) hanger (8) electrical equipment (7) load

31、-handling device (6) payload (5) track system (4) track system (see Figure 3) steelwork (1) running rails (4) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10 4 VDI 4441 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Bild 2. EHB-Fahrzeug

32、 (Palettentransport) 1 Fahrwerk 2 Lasttraversen 3 Laufwerke 4 Bahnsystem 5 Nutzlast 6 Lastaufnahmemittel 7 elektrische Ausrstung 8 Gehnge Figure 2. EMS trolley (pallet transport) 1 drive trolley 2 cross-beams 3 idle trolley 4 track system 5 payload 6 load-handling device 7 electrical equipment 8 han

33、ger Bild 3. Laufschiene mit Schienenaufhngung (C-Bgel) und Stromschienen sowie EHB-Lauf-schiene im Profil 1 Stahlbau 2 Schienenaufhngung 3 stationre Energie- und Datenbertragungs-elemente 4 Laufschiene Figure 3. Running rail with rail mounting (C bracket) and conductor rails; profile view of EMS run

34、ning rail 1 steelwork 2 rail suspensions 3 stationary energy and data transfer elements 4 running rails B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4441 Blatt 1 / Part 1 5 Schienenaufhngungen (2) Weichen

35、 (siehe Bild 4) Vertikalumsetzeinrichtungen stationre Energie- und Datenbertragungs-elemente (3) Anlagensteuerung rail suspensions (2) switches (see Figure 4) vertical transfer devices stationary energy and data transfer ele-ments (3) system control 4 Bauformen EHB-Systeme knnen grundstzlich in die

36、drei nachfolgend beschriebenen Bauformen unterschie-den werden: Obenlufer, Auenlufer und Innenlufer. Aufgrund einiger Vorteile wie gute Zugnglichkeit und geringster Materialeinsatz hat sich trotz der grten Bauhhe bis auf wenige Ausnahmen und in allen Lastklassen ab 500 kg/Fahrzeug der Oben-lufer dur

37、chgesetzt. Obenlufer Standardbauform Der Obenlufer (vgl. VDI 3643) bezieht seine Na-mensgebung daraus, dass sich die Laufrder auf dem Oberflansch einer I-frmigen Laufschiene (siehe Bild 7, Abschnitt 5.2) abrollen. Die bli-cherweise im Strangpressverfahren aus Aluminium hergestellte Laufschiene verfg

38、t neben der eigent-lichen Laufflche auf der Oberseite der Laufschie-nen zustzlich ber vertikale Laufflchen am Ober- und Unterflansch fr die sogenannten Fhrungsrol-len. Somit knnen die Fahr- und Laufwerke neben Traglasten auch Fhrungskrfte sowie Momente um die Lngsachse aufnehmen. Die Anordnung der A

39、ufhngungen(C-Bgel) erfolgt immer in 4 Designs We can distinguish basically three EMS designs, as described in the following: top-running, outside-running and inside-running. Due to some advantages such as good accessibility and least material usage, top-running trolleys are today most popular in all

40、 load classes of 500 kg/ trolley and over, although they have the largest overall height. Top-running trolley standard design The top-running trolley (see VDI 3643) derives its name from the fact that its main rollers run on the top flange of an I-beam rail (see Figure 7, Sec-tion 5.2). Besides its

41、actual surface on the top side, the typically extruded aluminium rail also has added vertical running surfaces on the upper and lower flanges for the guide rollers. Thus, besides the payload, trolleys can also bear guiding forces as well as moments around the longitudinal axis. Seen in the direction

42、 of travel, the mountings (C brackets) are always mounted on the left side and the conductor rails on the right side of the running rails web. Bild 4. Verschiebeweiche Figure 4. Transfer switch B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10 6 VDI 4441 Blatt 1 / Part 1 Alle Rech

43、te vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Fahrtrichtung links, die Stromschienen dagegen werden grundstzlich rechts am Steg der Lauf-schiene befestigt. Auenlufer Sonderbauform Die Laufschiene von Auenlufern ist ebenso wie die der Obenlufer als I-Profil ausgefhrt. Aller-dings si

44、nd die Laufbahnen der Tragrollen nicht auf dem Oberflansch sondern beidseitig des Stegs auf der Oberseite des Unterflanschs angeordnet (siehe Bild 5). Durch diese Bauweise sind die Laufrollen in den Bauraum der Schiene integriert und die Laufschiene kann direkt an den Hallenstahlbau angeschlossen we

45、rden. blicherweise werden die Stromschienen unterhalb des Unterflanschs ange-bracht. Innenlufer Sonderbauform Kennzeichen der Innenlufersysteme ist die eine Laufschiene in C-Form, wobei die ffnung der C-frmigen Schiene nach unten weist. Die Tragrol-len laufen paarweise nebeneinander innerhalb der La

46、ufschiene (siehe Bild 6). Die ffnung nach unten dient neben der Mglichkeit zur Lastauf-nahme auch zur lateralen Fhrung ber die Seiten-fhrungsrollen. Der Antrieb kann auerhalb des C-Profils angeordnet sein und die Fahrzeuge ber von unten angedrckte Reibrollen antreiben. Outside-running trolleys speci

47、al design Just like with top-running trolleys, the running rail of outside-running systems is also an I-profile. The running surfaces for the conveyor rollers, however, are not situated on the top flange, but on the upper side of the bottom flange, on both sides of the flange (see Figure 5). By this

48、 design, the rollers are integrated into the rails installation space, which means that the running rail can be mounted directly on the steel construction of the building. Typically, the bus bars run underneath the bottom flange. Inside-running trolleys special design Characteristic of inside-runnin

49、g systems is the C-section running rail, with the opening of the “C” facing downwards. The conveyor rollers run in pairs side by side within the rail (see Figure 6). This shape has not only load-carrying function but can also provide lateral guidance via side guide rollers. The drive can be located outside the C pro-file and drive the trolle