Frei navigierbare Fahrerlose Transportfahrzeuge

Martin Schrüfer,

Das Aufbrechen der Perlenkette

Losgrößen werden kleiner, Produktlebenszyklen kürzer, Fließbänder und Fertigungsstraßen weichen modularen Konzepten. Schnelle, flexible und zuverlässige Materialflusskonzepte sind für deren Realisierung notwendig – mit frei navigierbaren Fahrerlosen Transportfahrzeugen. Ein entscheidendes Merkmal der Transportlösungen muss dabei eine omnidirektionale Beweglichkeit sein.

© EBM Papst

Für die Realisierung moderner Fertigungskonzepte und für die Optimierung von Intralogistikprozessen werden Fahrerlose Transportfahrzeuge benötigt, die frei navigieren können und eine uneingeschränkte Flächenbeweglichkeit bieten. Eine mögliche Lösung: das Fahr-Lenk-System ArgoDrive von Ebm-papst. Das Steuern und Navigieren flächenbeweglicher Fahrzeuge ist komplexer, die Anforderungen an Sensorik und Sicherheitstechnik wird höher.

Platzbedarf und Flächenkosten 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 OEE (Overall Equipment Effectiveness). 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.

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Enabler für modulare Produktionen

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 durch die freie Navigation.

Einsatzszenarien für hohe Flächenbeweglichkeit

Die Zukunft der Fertigung heißt flexible Produktion runter bis zur Losgröße 1. In diesem Zuge müssen sich Maschinen und Fertigungslinien durch Modularisierung schnell umrüsten lassen. Das erfordert ebenfalls 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 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.

Feinpositionierung für hohe Präzision

Die omnidirektionale Beweglichkeit spielt ihre Stärken besonders bei der Feinpositionierung an der Maschine und bei Mate-rialübergabestationen 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 mit höchster Präzision 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.

Effiziente Realisierung

Eine neue Antriebslösung für Fahrerlose Transportfahrzeuge mit Flächenbeweglichkeit ist das Fahr-Lenk-System ArgoDrive von Ebm-papst. Es 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 Fahrerlosen Transportfahrzeugs garantieren bereits 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 Ebm-papst sein Fahr-Lenk-System ArgoDrive in den Varianten Light, Standard und Heavy für Gewichtsklassen bis 100, 300 beziehungsweise 500 kg an. Mit vier Fahr-Lenk-Systemen in der Ausführung Heavy ist dann ein Fahrzeuggesamtgewicht von bis zu zwei Tonnen möglich.

Der Beitrag erschien in materialfluss 10/21.

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