FTS mit kleinstem Bauraum und höchster Energiedichte

| Redakteur: Gerd Kucera

Bild 1: Mit bedienerlosem Betrieb rund um die Uhr sorgen fahrerlose Transportsysteme (FTS) in Lagerhallen, Paketverteilzentren und in der Produktion für bestmögliche Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit beim Verteilen.
Bild 1: Mit bedienerlosem Betrieb rund um die Uhr sorgen fahrerlose Transportsysteme (FTS) in Lagerhallen, Paketverteilzentren und in der Produktion für bestmögliche Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit beim Verteilen. (Bild: tiero / iStockphoto)

Erstmals wurde ein Antriebssystem für FTS realisiert, das nicht nur durch sein Nabengetriebe auffällt. Der bürstenlose Gleichstrom-Motor integriert alle notwendige Elektronik und hat über 90% Wirkungsgrad.

In Produktions- und Distributionsbetrieben gibt es seit vielen Jahren die Forderung nach kurzen Durchlaufzeiten, geringen Beständen und hoher Flexibilität. Zur Erreichung dieser Ziele sind vielfältige organisatorische Maßnahmen und der Einsatz technischer Mittel möglich beziehungsweise erforderlich.

Im Bereich der technisch-operativen Logistik sind es die Prozesse und Betriebsmittel des innerbetrieblichen Materialflusses, die geeignet gestaltet werden müssen. Hier erweisen sich fahrerlose Transportsysteme (FTS) als äußerst wirtschaftlich und produktiv. Beispielsweise verteilen sie kommissionierte Waren in weitläufigen Lager- und Speditionshallen. Die häufig auch als Automatic Guided Vehicle (AGV) bezeichneten Fahrzeuge dienen auch dazu, in Montage- und Fertigungshallen einzelne Bauteile und vorgefertigte Komponenten zu weiteren Montage- und Bearbeitungsstationen zu transportieren. Meist arbeiten sie autark.

Mit ausgeklügelter Sensorik orientieren sie sich in der Umgebung. Ihre Fahrwege und -ziele sind programmiert und gespeichert. Die elektrische Leistung für den Fahrantrieb stellen im Fahrzeug mitgeführte aufladbare Akkus bereit.

Kompakte Fahrzeuge für lange Nutzungszeiten

Besonders produktiv und wirtschaftlich arbeiten die AGV (oder FTS), wenn sie lange Fahrwege und -zeiten ohne wiederholtes Aufladen der mitgeführten Energiespeicher erreichen. Das stellt besondere Forderungen an die Konstruktion und die Ausführung. Insbesondere müssen die Fahrzeuge und die darin eingebauten Komponenten leicht und kompakt sein.

Speziell vom Antriebssystem fordern die Hersteller der AGV eine hohe Leistungsdichte und Energieeffizienz. Insbesondere in den zunehmend kleineren Shuttle-Fahrzeugen für Verteilsysteme in Warenlagern steht für die Antriebe nur wenig Bauraum zur Verfügung. Die üblichen Antriebseinheiten mit axial angereihten Elektromotoren und mehrstufigen Stirnrad- und Planetengetrieben lassen sich dort aufgrund ihrer Baulänge nicht einbauen.

Den Forderungen der AGV-Hersteller entsprechend haben der Eisenbacher Getriebehersteller Framo Morat und der Bonndorfer Motorenhersteller Dunkermotoren ein besonders kompaktes Gleichstrom-Antriebssystem entwickelt und verwirklicht. Er ist vor allem durch das von Framo Morat konzipierte Nabengetriebe charakterisiert.

Diese Getriebebauform wird erstmals in einem Fahrantrieb für AGV verwendet. Wolfgang Sühling leitet beim Eisenbacher Getriebehersteller die Entwicklung kundenspezifischer Antriebe: „Neben der kompakten Bauweise hat diese Getriebeausführung weitere entscheidende Vorteile, insbesondere für die in Shuttle-Fahrzeugen häufig eingebauten Rad- und Zahnriemenantriebe“, betont er, „in konventionell ausgeführten Rad- oder Riemenantrieben, die eine Planetengetriebe- oder Stirnradgetriebeeinheit nutzen, wirken aufgrund der Lasteinleitung in die auskragende Welle große Radiallasten auf die Lagerung. Dem müssen die im Getriebe eingebauten Wälzlager widerstehen.“

Die üblichen Wellenlagerungen mit Rillenkugellagern oder mit vorgespannten Kegelrollenlagern haben allerdings einige entscheidende Nachteile.

Sühling: „Bei eng hintereinander angeordneten Rillenkugellagern führen am auskragenden Wellenende wirkende Radiallasten zu hohen Lagerbelastungen und aufgrund des Lagerspiels in Verbindung mit dem konstruktionsbedingt kurzen Lagerabstand außerdem zu einer Schrägstellung der Abtriebswelle und einzelner Getriebekomponenten, zum Beispiel der Planetenträger. Dadurch verschleißen die Getriebe sehr rasch und gewährleisten nicht die geforderte Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Außerdem verursacht die Schrägstellung eine erhöhte Geräuschemission. Paarig vorgespannte Kegelrollenlager nehmen zwar problemlos größere Radiallasten auf, haben aber speziell im Teillastbereich größere Lagerverluste als Rillenkugellager. Zudem bauen sie größer und sind schwerer als Rillenkugellager.“

Deshalb suchten die Getriebespezialisten im Schwarzwald nach einer Alternative zu den üblichen, am Elektromotor angeflanschten Stirnrad- und Planetengetrieben.

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