Höhenverstellung im Transportroboter

Sie sind extrem fleißig, schnell und zuverlässig, sie fahren wie von Geisterhand gesteuert durch Produktions- und Fertigungsanlagen. Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind nicht nur in aller Munde, sondern mittlerweile auch in allen großen Produktionsstätten zu Hause. Die Technik wird immer anwenderfreundlicher und die Programmierung eines solchen Serviceroboters ist für den Anwender mittlerweile kinderleicht. Diese Tatsache und der Bedarf an Automation machen die fahrerlosen Transportsysteme so populär. Für zahlreiche Funktionalitäten der mobilen Roboter, wie das Heben und Senken, kommen elektrische Verstellantriebe von LINAK zum Einsatz. Die Berliner InSystems Automation GmbH bietet mit den Transportrobotern proANT eine ganze Plattform an, die individuell nach Kundenwunsch weiterentwickelt wird. Die proANT-Transportsysteme sind für Lasten zwischen 30 und 1.200 Kilogramm ausgelegt.

Kristof Parz, zuständiger Konstrukteur bei InSystems, steht immer wieder vor der speziellen Herausforderung, ganz individuelle Fahrzeuge entsprechend der Kundenwünsche zu entwickeln. Für das neue proANT 654, das Bodenroller mit Behältern darauf transportieren kann, war die Konstruktion einer Höhenverstellung notwendig. Der Roboter verfügt über eine Gabelzinke, die er unter dem Bodenroller positioniert und anschließend soweit anhebt, dass dessen Rollen keinen Kontakt mehr zum Boden haben. „Im Hubmechanismus haben wir einen Verstellantrieb von LINAK eingesetzt“, erläutert Kristof Parz. Für ihn kam eine hydraulische Lösung nicht in Frage, denn in dieser Fahrzeuggröße ist es äußerst schwierig, eine Hydraulikpumpe und weitere notwendige Teile eines hydraulischen Systems unterzubringen. Auch ein sogenanntes Kompaktsystem bietet gegenüber einer elektrischen Lösung kaum Vorteile. Ganz im Gegenteil: Ansteuerung, Positionierbarkeit und Umweltbilanz sprechen ganz klar für einen elektrischen Antrieb. Die notwendige Hubkraft von 3.000 Newton und der Hub von maximal 65 Millimetern sind für elektrische Aktuatoren problemlos realisierbar.

Aufwendig in der Umsetzung ist das Thema Sicherheit. Die fahrerlosen Transportsysteme agieren in Umgebungen, in denen auch Menschen arbeiten. Hier gelten besondere Vorschriften, die zu beachten sind. Die Hubbegrenzung ist in diesem Zusammenhang sehr relevant. Wenn die Aufnahme zu hoch fährt, besteht zum einen die Gefahr, dass die Konstruktion Schaden nimmt und zum anderen könnten sich Menschen durch Quetschungen verletzen. LINAK bietet für seine Aktuatoren unterschiedliche Signale und Lagerückmeldungen an. Für den LA33, der im proANT 654 zum Einsatz kommt, sind analoge und digitale Lagerückmeldungen für eine präzise Positionierung erhältlich. Die innere Endlage wird als unterer Referenzpunkt genutzt, welche dort auch ein Endstoppsignal ausgibt. Für die obere Endlage setzt InSystems auf einen externen Sensor: „Aus Sicherheitsgründen wird die obere Endlage durch einen zusätzlichen Sensor überwacht, der außerhalb des Antriebs angebracht ist. Unsere Transportsysteme bewegen sich dort, wo auch Menschen arbeiten. Wir benötigen aus diesem Grund zwei unabhängige redundante Sicherheitssysteme“, erläutert Kristof Parz.

Bei einem anderen Projekt musste der junge Konstrukteur zwei elektrische Aktuatoren einsetzen, die parallel laufen, um gemeinsam einen Rollenförderer anzuheben. Hier konnte die IC-Variante von LINAK ihre Vorteile ausspielen. Die Steuerelektronik für den Parallelbetrieb ist darin bereits integriert, eine kompakte Platine zur Hutschienenmontage organisiert die Kommunikation zwischen beiden Antrieben. Neben dem Thema Sicherheit spielt die Zuverlässigkeit eine große Rolle. Wenn automatisierte Abläufe ihre Kostenvorteile ausspielen sollen, dann muss die Technik einwandfrei und dauerhaft funktionieren.

„Im täglichen Gebrauch fahren unsere Transportsysteme über Bodenunebenheiten und sind dadurch ständig Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt. Das erfordert ein hohes Maß an Qualität der integrierten Bauteile. Bei allen Komponenten, die wir in unsere Systeme einbauen – auch den elektrischen Aktuatoren – haben wir einen hohen Qualitätsanspruch“, so Kristof Parz.

In another project, the young designer had to use two electric actuators, running in parallel in order to lift a roller conveyor. This was where the IC (Integrated Controller) variants from LINAK proved their worth. The control electronics for this parallel operation were already integrated into the actuators, while a compact PCB for rail mounting organised the communication between the two actuators.

In addition to safety, reliability also plays a major role. To take full advantage of the cost benefits of automating workflows, the technology needs to work flawlessly in the long term.

"During daily use, our transport systems go over bumps and are therefore constantly exposed to shocks and vibrations. This means the integrated components need to be of really good quality. In all the components we use for our systems, including the electric actuators, we set high standards for quality," says Kristof Parz.