Maximale Beweglichkeit

Stark, clever, aber vor allem maximal beweglich. Das sind die zentralen Stärken des omnidirektionalen Fahr-Lenk-Systems ArgoDrive von ebm-papst. 

Während Losgrößen kleiner und Produktzyklen immer kürzer werden, sind Produktions- und Lagerflächen ein knappes Gut. Optimierte Platznutzung spart Kosten. Dafür sind flexible Materialflusskonzepte notwendig – frei navigierbare Fahrerlose Transportfahrzeuge mit omidirektionaler Beweglichkeit. Die wendigen Transportfahrzeuge finden sowohl in Bereichen mit Personenverkehr wie dem Healthcare-Bereich als auch in automatisierten Bereichen wie der Intralogistik oder Automobilproduktion Einsatz. 

Optimierte Materialflüsse entlang der Produktionsversorgungsstufen 

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) sind schon lange in vielen Lagern, Distributionszentren und Produktionsbetrieben im Einsatz. Im Konzept einer intelligenten Fabrik sind FTF ein fester Bestandteil. Sie dienen zum Transport von Material in Behältern oder auf Paletten – und ohne die Notwendigkeit eines physischen Transportnetzes. Neben Transportaufgaben überführen sie in einer sogenannten „Smart Factory“ die Waren in den Versand und unterstützen die Beladung von LKW. Doch sieht man sich in vielen Hallen um, so fahren die FTF starr und unflexibel an am Boden angebrachten Linienmarkierungen entlang. Für die Realisierung moderner Fertigungskonzepte und für die Optimierung von Intralogistikprozessen werden FTF benötigt, die völlig frei navigieren können und eine uneingeschränkte Flächenbeweglichkeit bieten. Natürlich ist hier das Steuern und Navigieren flächenbeweglicher Fahrzeuge komplexer, die Anforderungen an die Sensorik und ­Sicherheitstechnik sind höher, doch hierfür gibt es ­bereits ausgereifte Lösungen.  

Bestmögliche Flächennutzung in Lager- und Produktionshallen  

Eine optimale Flächennutzung leistet sowohl bei Bestandshallen und Produktionsflächen als auch bei Neuplanungen einen wichtigen Beitrag für die OEE (Overall Equipment Effectiveness). Die Zukunft in der Fertigung heißt flexible Produktion runter bis zur Losgröße 1. In diesem Zuge müssen sich sowohl Maschinen als auch ganze Fertigungslinien durch Modularisierung schnell umrüsten lassen. Das erfordert auch einen flexiblen Materialtransport – sowohl hin zur Maschine als auch weiter zu den nächsten Prozessschritten. In modularen Produktionen kommt ebenfalls zunehmend Mobile Robotics zum Einsatz.  

Die Flächenbeweglichkeit von Transportfahrzeugen spart nicht nur Fläche ein. Denn neben dem einfachen Umfahren plötzlicher oder temporärer Hindernisse, lassen sich auch die Wegstrecken durch die freie Navigation verkürzen. Das steigert Dynamik sowie Geschwindigkeit und erhöht somit den Materialdurchsatz. Außerdem wird durch die Flächenbeweglichkeit der FTF die Realisierung zukunftsgerichteter und modularer Produktionen erst möglich. Weil sich in modernen Produktionsszenarien das Layout der Flächen oft ändert und jeder Winkel ausgenutzt wird, müssen die Transportfahrzeuge dabei extrem wendig sein und eine omnidirektionale Beweglichkeit bieten, um schnell und sicher auch in sehr engen Umgebungen ans Ziel zu kommen.  

Feinpositionierung für hohe Präzision 

Die omnidirektionale Beweglichkeit, die moderne Fahr-Lenk-Systeme bei den Transportfahrzeugen ermöglichen, wird besonders auch bei der Feinpositionierung an der Maschine und bei Materialübergabestationen benötigt. 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 State of the Art-Antriebslösung für FTF mit maximaler Flächenbeweglichkeit ist das Fahr-Lenk-System ArgoDrive von ebm-papst. Es vereint die Funktionen Vortrieb und Lenkung in einer Baugruppe. Diese Einheit besteht aus Motoren, speziellem Getriebe, Sensorik und allen erforderlichen Anschlüssen. Seine 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 FTF garantieren bereits die volle Omnidirektionalität. Zwei zusätzliche frei bewegliche Stützräder an Vorder- und Rückseite sorgen für Stabilität. Je nach Anforderung an die Größe des FTF 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 jede Anforderung an die zu bewegenden Massen, an den Bremsweg oder Bewältigung von Steigungen skalierbar 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 beispielsweise vier Fahr-Lenk-Systemen in der Ausführung Heavy ist dann ein Fahrzeuggesamtgewicht von bis zu zwei Tonnen möglich. 

Sicherheitsfunktionen in der Steuerung 

Doch die Sicherheit steht bei FTF an erster Stelle, da sie sich im Idealfall völlig automatisiert und frei im Raum bewegen. Weder Mensch, Maschine noch Gefahrgut darf durch eine Kollision gefährdet werden. Die Sicherheitsfunktionen sollten dabei möglichst unkompliziert in die unterschiedlichen Lösungsansätze integriert werden können. Sicherheitskritische Faktoren wie Bremsvermögen, Geschwindigkeit, Lenkwinkel und Zuladungsgewicht sind voneinander abhängig und bei der Ausführung von Manövern des Fahrer­losen Transportfahrzeuges zu berücksichtigen. Aus diesem Grund hat ebm-papst bei seinem ArgoDrive die notwendigen Komponenten für die Umsetzung eines auf Redundanzen basierten Safety-Konzepts ­bereits integriert.  

Die Grundlagen zur Generierung von Safety-Signalen bilden die Hallsensoren der Motoren sowie ein zusätzlicher zweiter Geber für die Redundanz, um die exakte Drehzahl sicher zu erfassen. Die Bestimmung des Lenkwinkels erfolgt durch ein ebenfalls auf Redundanz ausgelegtes Encoder-System. Hersteller von FTF sparen sich damit einen höheren Integrationsaufwand durch separate Encoder, um beispielsweise den Lenkwinkel eines Drehkranzes sowie die sichere Drehzahl zu erfassen. Durch die verfügbaren MttFd-­Werte der Sensorik lässt sich auch das erreichbare Performance-Level mit den gängigen Tools berechnen. Unterstützt werden Kommunikationsstandards wie CANopen, EtherCAT oder die Integration in die Steuerungsumgebung von Siemens mit Profinet. Im Notfall ist es dem Fahr-Lenk-System ArgoDrive möglich, eine sofortige Notbremsung einzuleiten sowie eine kontrollierte motorische Verzögerung mit bis zu 2,5 m/s2. Das gesamte Antriebssystem weist aufgrund der hohen Qualitätsstandards eine immense Ausfallsicherheit und eine lange Lebensdauer auf.  

Bilder: ebm-papst