Flach in der Bauform, modular aus dem Baukasten und hocheffizient im Betrieb – das Traktionsantriebssystem (TAS) von Wittenstein motion control eröffnet FTS- Herstellern „neue Fahrwege“ bei der Auslegung von Antriebssystemen für Fahrzeuge. Davon profitiert u. a. das neue Fahrzeugkonzept Steeron der 2-IT GmbH, mit dem das Unternehmen intralogistische Aufgabenstellungen im Gesundheitswesen und in der Industrie löst.
Der Autor: Dennis Wöppel, Vertriebsingenieur, Wittenstein
Das Traktionsantriebssystem TAS eröffnet Herstellern von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) die Möglichkeit, die komplette Antriebseinheit als integrationsfreundliches Gesamtsystem zu beziehen. Die bislang verfügbaren vier Leistungsklassen bzw. Baugrößen decken ein breites Leistungsspektrum ab.
Die Bausteine des TAS sind zum einen kompakte, leistungsstarke Servoantriebe und zum anderen intelligente Servoregler. Aufbauend auf dieser Modularität kann ein TAS mithilfe eines Baukastenkonzepts auf vielfältige Weise anwender- bzw. applikationsspezifisch ausgeführt werden, u. a. bei der Festlegung der Untersetzung, bei der Ausführung der Motorgeber, bei der Wahl der Busschnittstellen, bei der Modifikation der Fahrzeuganbindung oder bei der Entscheidung zwischen verschiedenen Bremsenalternativen.
Unterstützung und Sicherheit bei der individuellen Konfiguration eines TAS, z. B. für Spezialfahrzeuge, bietet das Wittenstein-Expertenteam, bestehend aus dem technischen Vertrieb und der Entwicklung. Es gewährleistet die optimale Dimensionierung und Beurteilung von kompletten Antriebslösungen aus Motor-Getriebe-Einheit und Servoregler. Dies bildete auch im Steeron-Projekt mit 2-IT die Basis für die Auswahl der optimalen TAS-Ausführung.
2-IT: technologisch bestens unterwegs
Die 2-IT GmbH in Alling bei München ist ein innovatives Unternehmen, das in zwei Geschäftsbereichen tätig ist. Der IT-Bereich ist in den Geschäftsfeldern Projektmanagement, Consulting, Coaching und Softwareentwicklung unterwegs. Das zweite Unternehmensstandbein ist die Entwicklung, Montage und Inbetriebnahme von fahrerlosen Transportsystemen. „Unsere Dienstleistungen erbringen wir mithilfe eines Netzwerkes von etwa 50 fest angestellten oder freiberuflichen Software- und IT-Spezialisten sowie Konstrukteuren und Elektroingenieuren. Wir stellen sie bereichsübergreifend zu projektbezogenen Teams zusammen und erreichen dadurch technologisch wie auch wirtschaftlich ein Höchstmaß an Effizienz“, sagt Bernd Dalhoff, einer der beiden Geschäftsführer des Unternehmens.
Ein solches Projekt ist Steeron – die Entwicklung eines innovativen Unterfahr-FTF (fahrerloses Transportfahrzeug), das im ersten Ansatz für autonome Transportaufgaben in Einrichtungen des Gesundheitswesens entwickelt wurde. Der Einsatz von FTS in der Intralogistik von Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen ist u. a. dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge über Gebäudekonturen navigieren, dabei Steigungen, Gefälle und Übergänge zu Liften und Automatiktüren meistern und auf ihren Wegen zu den Stationen, der Zentralküche, der Wäscherei oder den Operationssälen Krankenhausgänge mit dem Klinikpersonal gemeinsam nutzen. „Die transporttechnische Besonderheit ist, dass die Fahrzeuge aufzunehmende Lasten wie 4-Rad-Rollcontainer oder Betten in der Regel unterfahren müssen“, erklärt Dalhoff und ergänzt: „Das bedeutet, dass ein FTF möglichst flach bauen muss und die integrierten Komponenten diese Bauweise unterstützen.“
Auf diesen und weiteren auslegungstechnischen Parametern basiert das Fahrzeugkonzept von Steeron. Das aktuelle Fahrzeug ist etwa 1,7 m lang, knapp 60 cm breit – und lediglich 33 cm hoch. Zur Lastaufnahme ist ein Scherenhubtisch für Lasten bis 600 kg in das etwa 300 kg schwere Fahrzeug integriert. Für Sicherheit und Navigationsunterstützung sorgen Miniaturlaserscanner, Ultraschallsensoren und Bodendetektoren.
„Einzigartig an diesem Fahrzeug ist auch das TAS-Antriebskonzept“, erklärt Dalhoff. „Es ist platzsparend und baut extrem flach, bietet eine hohe Leistungsdichte, sodass das Fahrzeug bis zu 2 m/s schnell fahren und Steigungen bis 7 % bewältigen kann. Da das TAS u. a. als Differenzialantrieb konzipiert ist, wird das Fahrzeug über eine Drehzahldifferenz der beiden Antriebe gelenkt – und bei Bedarf sogar auf der Stelle gedreht. Spitze ist auch die Energieeffizienz der Antriebe von 93 %, die ganz wesentlich zu den hohen Verfügbarkeitszeiten der Fahrzeuge beiträgt. Nachladungsfreie Einsatzzyklen von 20 Stunden und mehr sind problemlos möglich.“
TAS: Antriebstechnik für FTS aus dem Baukasten
Hohe Leistungsdichte, geringer Stromverbrauch und Plug-and-play-Integration sind – neben der kompakten und flachen Bauform – wesentliche Leistungsmerkmale des TAS. Das Antriebssystem besteht aus einer Motor-Getriebe-Einheit und einem intelligenten Servoregler. „In den Servoaktuatoren des TAS verschmelzen Motor und schrägverzahntes, spielarmes Planetengetriebe zu kupplungslosen Antriebseinheiten, die sich besonders durch hohes Drehmoment, besondere Kompaktheit, hohe Kippmomente und einen weiten Drehzahlbereich auszeichnen“, erklärt Elena Eberhardt, Vertriebsingenieurin bei der Wittenstein motion control GmbH, die dieses Projekt vertrieblich koordiniert hat. „Die Servoregler des TAS, die als zentrale Variante in IP20 und als dezentrale Variante in IP65 zur Verfügung stehen, zeichnen sich messtechnisch durch eine hochauflösende Stromregelung und eine hohe Drehmomentgenauigkeit im System aus. Das ist ideal für den Einsatz des TAS in FTS, weil sich Drehmomente bei hoher Dynamik sehr genau regeln lassen.“
Die TAS-Produktfamilie ist wahlweise für Zwischenkreisspannungen von 24 oder 48 VDC verfügbar und bietet vier Baugrößen mit leistungsabhängig definierten Radgrößen und Getriebebauformen, aus denen der FTS-Hersteller entsprechend der technischen Vorgaben das für ihn perfekte System auswählen kann. Die flache Bauform resultiert aus mehreren Faktoren. So sind die Servoantriebe zur optimalen Lagerauslastung des Getriebes direkt in die Vulkollan-Räder integriert, wodurch – zusammen mit den hohen Kippmomenten – hohe Stützlasten erreicht werden. Durch den paarweisen Einsatz als Differenzialantriebe an einer Fahrzeugachse halbiert sich die Last pro Antrieb – was wiederum die Baugröße verringert. „Damit hat das TAS – im Gegensatz zu drehbaren Einzelradantrieben – einen ganz klaren Vorteil in puncto Kompaktheit und Bauhöhe“, bestätigt Dalhoff.
Auf automatisierungs- oder sicherheitstechnische Zusatzausstattung muss dabei nicht verzichtet werden. Standardmäßig in die Antriebe integriert sind ein Temperatursensor, ein Resolver als Feedbacksystem sowie eine Halte- oder Betriebsbremse. „Als Option hat sich 2-IT bei der von ihnen eingesetzten Baugröße TAS 025 für einen programmierbaren Encoder zur Drehzahlüberwachung sowie eine Federkraftbremse entschieden“, sagt Eberhardt. Die Elektronik des TAS bietet gängige Feldbusschnittstellen wie Canopen, Ethercat, Profinet RT/IRT, TCP/IP sowie eine serielle Schnittstelle RS232-Interface. Sicherheitstechnisch ist die Antriebsüberwachungsfunktion STO (Safe Torque Off) nach IEC 61508 gemäß SIL3 im Servoregler simco drive integriert.
Individuelle Antriebsauslegung für Sonderfahrzeuge
Ob Standard- oder Sonderfahrzeug – die anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Beurteilung von Leistungsanforderungen ist ein wichtiger Aspekt einer TAS-Konfiguration. Die Auslegungssoftware Cymex berechnet anhand von Motor-, Getriebe- und erforderlichen Leistungsdaten erweiterte Auslegungsräume und zeigt den Herstellern in vielen Fällen Potenziale zum Downsizing des Antriebssystems auf. Der passende Antrieb ist dann in der Baugröße wie auch im Energieverbrauch optimiert – was einen relevanten Einfluss auf die Fahrzeug- und die Betriebskosten haben kann.
Kompaktheit ist gefragt – nicht nur in der Krankenhauslogistik
Die Krankenhauslogistik, für die 2-IT das Steeron-FTF zunächst entwickelt hat, ist nur eines der Einsatzbeispiele eines solchen kompakten und flachen Fahrzeugtyps. „Auch im industriellen Umfeld gibt es vielfältige Applikationen für Unterfahr-FTF, etwa beim Aufnehmen von Stahl- oder Papiercoils oder dem Transport von Regalen“, sagt Dalhoff. „Optional kann statt eines Scherenhubtisches auch eine Rollenbahn als Lastaufnahmemittel fungieren, sodass Steeron auch in der mobilen Behälterlogistik eingesetzt werden kann.“ Mit den Traktionsantriebssystemen TAS steht den Konstrukteuren von FTF ein Plug-and-play-Antriebskonzept zur Verfügung, das in jedem Fahrzeugtyp wenig Platzbedarf mit großem Leistungspotenzial verbindet. bec
INFO & KONTAKT
Wittenstein motion control GmbH, Geschäftsfeld Industrie, Igersheim
Dennis Wöppel, Vertriebsingenieur
Tel.: +49 7931 493-0
vertrieb@wittenstein-motion- control.de
Detaillierte Informationen zum TAS für fahrerlose Transportsysteme:
http://goo.gl/F76wBZ
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