Bild 01: Sanftes Starten und Stoppen: Mit den bürstenlosen DC-Motoren von Oriental Motor verrutscht auch bei Fahrten in Kurven keine Ladung. (Quelle: Oriental Motor (Europa))
Es gibt viele gute Gründe für Industrieunternehmen, ihre Intralogistik mit Transportrobotern zu automatisieren. Dazu zählen nicht nur die hohe Verfügbarkeit und der geringe Personalbedarf. Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) haben auch noch einen weiteren Vorteil: Sie machen den innerbetrieblichen Materialfluss transparent. Die im Betrieb gesammelten Daten können direkt für die Optimierung der Logistikprozesse genutzt werden.
Hersteller haben viele Antriebsoptionen
Das Herzstück von FTF ist der Antrieb. Hierfür eignen sich insbesondere bürstenlose DC-Motoren (BLDC-Motoren). Zwar können grundsätzlich auch Schrittmotoren und Servomotoren einen Transportroboter bewegen – sie haben gegenüber BLDC-Motoren aber einige Nachteile. So erzeugen Schrittmotoren relativ viel Wärme, die einige Komponenten der FTF negativ beeinflussen kann. Servomotoren wiederum verursachen höhere Betriebskosten als BLDC-Motoren.
BLDC-Motoren bieten Vorteile
Die bürstenlosen DC-Motoren von Oriental Motor [1] arbeiten bedingt durch ihre Bauweise dagegen sehr effizient. Hier kommt es nicht zu Wirbelstromverlusten in den Statorblechen, und es ist ein lastunabhängiger Betrieb mit Nennstrom möglich (Bild 1). Weitere Vorteile von bürstenlosen Motoren gegenüber bürstenbehafteten Antrieben sind die deutlich längere Lebensdauer und geringere Stillstandzeiten: Da hier keine Bürsten für die elektrische Kommutierung verwendet werden, entfallen auch die Wartungskosten und -zeiten hierfür.
Kompakte Bauweise ist ein großes Plus
Motoren für den Einsatz in FTF sollten außerdem möglichst kompakt sein, da die Platzverhältnisse in den Transportrobotern sehr beengt sind. Oriental Motor bietet deshalb BLDC-Motoren mit besonders kompakten Abmessungen an: die Baureihen BLV-R (Bild 2) und BLH (Bild 3). Ihre relativ geringe Länge und das breite Motorgehäuse ermöglichen zudem einen größeren Rotor mit höherer Trägheit. Im Vergleich zu herkömmlichen, zylinderähnlichen bürstenlosen Gleichstrommotoren können diese BLDC-Antriebe daher wesentlich größere Lasten bewegen.
Das Getriebe muss exakt zur Anwendung passen
Ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl eines Antriebs für FTF ist das Getriebe. Es muss sowohl zum geplanten Antriebsstrang passen als auch die erforderliche Leistung bringen. Viele FTF-Hersteller verbauen in ihren Fahrzeugen gerne Hohlwellengetriebe, weil sie eine platzsparende Konstruktion des Antriebs ermöglichen – Bauraum ist in den Transportrobotern schließlich knapp.
Während herkömmliche Hohlwellengetriebe allerdings meist rechtwinklig ausgelegt sind, bietet Oriental Motor den Anwendern bei seinen bürstenlosen BLV-R- und BLH-Antrieben unter anderem eine spezielle Kombination aus Getriebe und Motor an. Es handelt sich um ein Flachgetriebe mit paralleler Hohlwelle, das für die Montage an der anzutreibenden Welle keine Verbindungsteile benötigt und deshalb sehr kompakt baut (Bild 4). Darüber hinaus hat das Hohlwellenflachgetriebe noch einen weiteren Vorteil: Es ermöglicht ein hohes Drehmoment und kann bei Bedarf auch rückseitig montiert werden. Die beidseitige Montagemöglichkeit reduziert die Montagezeiten und Arbeitskosten für die FTF-Hersteller deutlich. Da in den Flachgetrieben Platz für größere Lager ist als in herkömmlichen Hohlwellengetrieben, können FTF zudem größere Lasten aufnehmen.
Hindernisse werden elegant umfahren
Die bürstenlosen DC-Motoren der BLV-R-Serie gibt es mit Nennleistungen von 60 W, 100 W, 200 W und 400 W. Eine Besonderheit dieser Baureihe ist das sanfte Beschleunigen und Abbremsen über den gesamten Drehzahlbereich hinweg (bis 4 000 min–1): Diese Funktion ermöglicht ein Umfahren von Hindernissen ohne Beeinträchtigung der Ladung. Da die Antriebe der BLV-R-Serie über eine hohe Auflösung von 0,01° verfügen, können sie zudem präzise positionieren und ein FTF punktgenau an einem definierten Ort zum Halten bringen.
Wegen ihres schlanken Designs eignen sich die BLDC-Motoren von Oriental Motor beispielsweise sehr gut für die Integration in Niederflur-Transportroboter, die zum Heben von Regal- und Korbwagen eingesetzt werden. Verwenden die Transportsystemhersteller einen Antrieb mit Hohlwellenflachgetriebe, verringert sich zudem der Abstand zwischen den Rädern, sodass mehrere FTF auf engem Raum aneinander vorbeifahren können. Dadurch sinken die Wartezeiten der Fahrzeuge und die Taktrate steigt.