Fahrerlose Transportfahrzeuge sind schon lange in Lagern, Distributionszentren und Produktionsbetrieben im Einsatz. Sie dienen dem Transport von Material in Behältern oder auf Paletten und folgen starr den am Boden angebrachten Linienmarkierungen. Die spurgeführten Lösungen bieten Vorteile aufgrund ihrer Sicherheitstechnik und geringer Komplexität – zu Lasten der Flexibilität. Für die Realisierung moderner Fertigungskonzepte und für die Optimierung von Intralogistikprozessen werden fahrerlose Transportfahrzeuge benötigt, die frei navigieren können und eine uneingeschränkte Flächenbeweglichkeit bieten. Das Steuern und Navigieren flächenbeweglicher Fahrzeuge ist komplexer, die Anforderungen an Sensorik und Sicherheitstechnik wachsen.
Omnidirektionale fahrerlose Transportsysteme helfen, Platzbedarf zu reduzieren
Die Fläche in Lager- und Produktionshallen trägt zu hohen Fixkosten bei und ist für die zu bewältigenden Aufgaben schnell zu knapp. Eine optimale Flächennutzung leistet bei Bestandshallen und Produktionsflächen, aber auch bei Neuplanungen einen wichtigen Beitrag für die Gesamtanlageneffektivität. Bei spurgeführten Transportfahrzeugen muss viel Raum für die Fahrwege reserviert sein. Aus der eingeschränkten Manövrierfähigkeit resultiert ein hoher Flächenbedarf im Bereich von Kurven und Lastübergabestellen.
Omnidirektionale Systeme ermöglichen beliebige Fahrmanöver. Hierzu zählen beispielsweise Traversieren quer zur Fahrtrichtung und Drehen im Stand. Auch in sehr beengten Umgebungen können die Transportfahrzeuge mit omnidirektionaler Bewegungsfähigkeit exakte Manöver durchführen. Dies spart durch das Umfahren plötzlicher oder temporärer Hindernisse Fläche ein und verkürzt die Wegstrecken. Die Flächen für Kurvenfahrten und Rangierbedarf bei Materialübergabestellen lassen sich so deutlich reduzieren. Das steigert Dynamik und Geschwindigkeit, was wiederum den Materialdurchsatz erhöht.
Einsatzszenarien für hohe Flächenbeweglichkeit
Die Zukunft der Fertigung heißt flexible Produktion bis zur Losgröße 1. In diesem Zuge müssen sich Maschinen und Fertigungslinien durch Modularisierung schnell umrüsten lassen. Das erfordert auch einen flexiblen Materialtransport zwischen den Maschinen.
Die Transportlösungen müssen über Sensorik gesteuert frei zur nächsten Arbeitsstation bewegt werden – hierfür sorgt ein übergeordnetes Lokalisierungs- und Steuerungssystem. Diese Leitsteuerung erkennt, welche Bearbeitungsstation mit welcher Ware von welchem fahrerlosen Transportfahrzeug angefahren werden muss und erteilt die entsprechenden Fahraufträge.
In modernen Produktionsszenarien ändert sich das Layout der Flächen häufig und jeder Winkel wird ausgenutzt. Deshalb müssen die Transportfahrzeuge extrem wendig sein und eine omnidirektionale Beweglichkeit bieten. Gleichzeitig muss die Antriebstechnik ein schnelles und sicheres Abbremsen bei unerwarteten Hindernissen gewährleisten. Eine weitere Anforderung ist das Fahren auf unterschiedlichen Bodenbelägen sowie die Bewältigung von Steigungen.
Grafik: EBM-Papst
Omnidirektionales Fahr-Lenk-System ermöglicht Feinpositionierung
Die omnidirektionale Beweglichkeit spielt ihre Stärken besonders bei der Feinpositionierung an der Maschine und bei Materialübergabestationen aus. Hier ist eine millimetergenaue Justierung notwendig, um beispielsweise Behälter in die Arbeitsstation schieben zu können. Ausgestattet mit hochauflösender Sensorik und spielarmer Mechanik positioniert ein omnidirektionales Fahr-Lenk-System jedes fahrerlose Transportfahrzeug schnell und effizient ans Ziel.
Die Mehrheit aktueller fahrerloser Transportfahrzeuge verfügt über ein Fahrwerkskonzept mit drei Rädern, bei denen nur eines für die Lenkbewegung sorgt. Zudem gibt es Differenziallösungen, bei denen sich das Transportfahrzeug um die eigene Achse drehen kann, aber keine Querfahrten möglich sind. Für die präzise Positionierung ist ein flächen- und zeitraubendes wiederholtes Rangieren mit zusätzlichen Lenk- oder Drehbewegungen notwendig. Antriebskonzepte für Fahrzeuge mit omnidirektionaler Bewegungsfähigkeit wie Drehschemel oder Mecanum besitzen wiederum besondere Anforderungen an die Bodenbeschaffenheit, sind langsam und oft komplex.
ArgoDrive von EBM-Papst realisiert Flächenbeweglichkeit
Mit dem Fahr-Lenk-System ArgoDrive bietet EBM-Papst eine neue Antriebslösung für fahrerlose Transportfahrzeuge mit Flächenbeweglichkeit. Das System vereint die Funktionen Vortrieb und Lenkung in einer Baugruppe. Die Einheit besteht aus Motoren, speziellem Getriebe, Sensorik und allen erforderlichen Anschlüssen. Zwei Motoren tragen je nach Anforderung zum Lenken, Beschleunigen, Fahren oder Bremsen bei. Der unendliche Lenkwinkel ermöglicht die platzsparende Flächenbeweglichkeit des Fahrzeugs – auch aus dem Stand.
Zwei Fahr-Lenk-Systeme an der linken und rechten Seite des Transportfahrzeugs garantieren die Omnidirektionalität. Zwei zusätzliche frei bewegliche Stützräder an Vorder- und Rückseite sorgen für Stabilität. Je nach Anforderung an die Größe des fahrerlosen Transportfahrzeugs sowie dem Gewicht der zu bewegenden Ware, lassen sich auch drei oder vier Fahr-Lenk-Systeme verbauen. Damit sind große Lasten selbst bei Steigungen realisierbar. Um alle auftretenden Anforderungen zu erfüllen, bietet der Elektromotorenhersteller sein Fahr-Lenk-System in den Varianten Light, Standard und Heavy für Gewichtsklassen bis 100, 300 und 500 kg an. Mit vier Fahr-Lenk-Systemen in der Ausführung Heavy ist dann ein Fahrzeuggesamtgewicht von bis zu 2 t möglich.
Vorteile in einem Fahr-Lenk-System vereint
Für fahrerlose Transportfahrzeuge existieren verschiedene Fahrwerkskonzepte. Wie wendig das Fahrzeug schlussendlich ist und wie viel Zuladung es erlaubt, ist von den Rändern und dem Antrieb abhängig. Je nach Topologie müssen Nutzer Kompromisse in Kauf nehmen und beispielsweise Abstriche hinsichtlich Manövrierfähigkeit oder Kompaktheit machen. Die Lösung ArgoDrive minimiert laut Anbieter jegliche Kompromisse für die Hersteller von zukunftsgerichteten fahrerlosen Transportfahrzeugen.
Kontakt:
ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Bachmühle 2
74673 Mulfingen
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