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Kompakte Radnaben-Antriebe für Shuttleflotten

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Basiert im Schwarzwald, produzieren Deutschland, die Getriebe- und Bewegungshersteller Framo Morat und Dunkermotoren kompakte Ansteuersysteme für driverless Verkehrssysteme.

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Driverless Verkehrssysteme sind extrem wirtschaftlich und produktiv gewesen. Zum Beispiel werden sie benutzt, um Waren zu verteilen, die in den großen Speicher- und Frachtversendenhallen ausgewählt werden. Die Fahrzeuge, häufig gekennzeichnet als automatische geführte Fahrzeuge (AGV), werden auch benutzt, um Einzelteile und vorfabrizierte Elemente in Bearbeitungsstationen in den Versammlungs- und Produktionshallen zu transportieren. Sie arbeiten normalerweise autonom, unter Verwendung der hoch entwickelten Sensortechnik, um sich innerhalb ihrer Umwelt zu orientieren. Ihre Wege und Bestimmungsorte werden in einem eingebauten Computer programmiert und gespeichert, und der elektrische Strom für den Antriebsmotor wird von den Akkus zur Verfügung gestellt, die im Fahrzeug getragen werden.

Kompakte Fahrzeuge stellen eine lange Nutzungszeit sicher

AGVs sind besonders produktiv und wirtschaftlich, wenn sie lange Abstände und funktionierende Zeiträume ohne wiederholtes ihrer Batterien neuzuladen abschließen können. Dieses setzt spezielle Nachfragen auf ihren Entwurf und Bau. Insbesondere müssen die Fahrzeuge und die Komponenten, die darin installiert sind, leicht und kompakt sein. Besonders erfordern die AGV-Hersteller Dichte und Energieeffizienz der hohen Leistung vom Ansteuersystem. Als weiteres Problem enthalten die in zunehmendem Maße kleineren Shuttlefahrzeuge, die für Verteilersysteme in den Lagern benutzt werden, wenig verfügbaren Raum für diese Antriebe. Dies heißt, dass die Standardfahrwerke mit axial vereinbarten Elektromotoren und Mehrstufenstirnräder und Planetengetriebe nicht an ihrer Gesamtlänge installiertes liegen können.

In Übereinstimmung mit den Anforderungen der AGV-Hersteller, haben der Ganghersteller Framo Morat von Eisenbach und der Bewegungshersteller Dunkermotoren von Bonndorf ein besonders kompaktes DC-Ansteuersystem entwickelt und eingeführt. Die Nabengänge des Systems, die von Framo Morat entworfen wurden, sind eine besonders eindrucksvolle Eigenschaft. Als Wolfgang Sühling der für die Entwicklung von kundenspezifischen Antrieben verantwortlich ist, erklärt bei Framo Morat, dieses ist das erste mal, dass dieser Getriebeentwurf in einem Ansteuersystem für einen AGV verwendet worden ist: „Zusätzlich zu seinen kompakten Maßen, hat dieser Getriebeentwurf weitere entscheidende Vorteile, besonders für das Rad und Zahnriemenantriebe, die häufig in Shuttlefahrzeuge installiert sind,“ sagt er. In den herkömmlichen Rad- oder Gurt-Antrieben in denen eine Planetengetriebeeinheit oder eine Stirnradeinheit benutzt wird, handeln große Radiallasten nach den Lagern wegen der Lastverteilung in die hervorstehende Welle. Die Lager, die in das Getriebe installiert sind, müssen in der Lage sein, diesem zu widerstehen. Jedoch haben Standardwellenlager mit Rillenkugellagern oder vorbelasteten Kegelrollenlagern einige bedeutende Nachteile. „Wenn Kugellager nah hinter einem anderem vereinbart werden, die Radiallasten, die nach der hervorstehenden Wellenendenführung zu den hohen Lagerbelastungen handeln. Wegen der Lagerluft im Verbindung mit dem kurzen Lagerabstand, der durch die Entwurfsbeschränkungen vorgeschrieben wird, ergibt dieses auch eine Schräglage der Abtriebswelle- und Einzelachsantriebkomponenten, zum Beispiel die planetarische Fördermaschine. Infolgedessen tragen die Gänge sehr schnell und die erforderliche Nutzungsdauer und die Zuverlässigkeit können nicht garantiert werden. Darüber hinaus die Neigung der erhöhten Geräuschemissionen der Welle Ursachen. Obgleich Paare der vor-gespannten Kegelrollenlager größere Radiallasten leicht unterbringen können, erleiden sie größere tragende Verluste als Rillenkugellager, besonders in der Teillaststrecke. Außerdem sind sie größer und schwerer, als Rillenkugellager,“ Sühling erklärt. Aus diesem Grund suchten die Getriebespezialisten vom Schwarzwald nach einer Alternative zum üblichen Sporn und zu den planetarischen Getrieben, die zum Elektromotor geflanscht werden.

Kompaktbauweise behandelt leicht große Radialkräfte

Die neuentwickelten Nabengänge benutzen Standardkugellager, um die hohen Radiallasten zu absorbieren. „Die Bezeichnung dieses Getriebeentwurfs stellt einen Einblick in seine speziellen Ausrüstungsbeschreibungen zur Verfügung. Das gesamte Getriebe kann innerhalb einer schmalen Radnabe untergebracht werden,“ berichtet über Sühling. In dieser Getriebeart werden die Antriebsachse und die Abtriebswelle koaxial, eine innerhalb der anderen vereinbart. Die Radialkräfte werden fast zentral zwischen die zwei Kugellager über die hohle Welle verteilt. Die kleine Freigabe zwischen den Kugellagern hat einen positiven Effekt auf die Biegesteifigkeit der hohlen Abtriebswelle, die kaum überhaupt verbiegt.

Ein planetarisches Getriebe überträgt die Drehmomente zwischen dem Antrieb und der Abtriebswelle. Es stellt die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse für die Geschwindigkeiten zwischen dem Antrieb und der Abtriebsseite zur Verfügung. Für elektronisch befestigt steuerte DC-Motoren von Dunkermotoren, sind diese normalerweise zwischen I = 20 und I = 30. Und weil die planetarische Fördermaschine nur zu einem unbedeutenden Grad geneigt wird, läuft das Getriebe extrem ruhig. Um das gesamte Antriebspaket besonders kompakt zu machen, schließt ein abgeschrägtes Getriebe den DC-Motor an die Eingangswelle der Nabengänge an. „Mit dieser Kombination, können wir den kleinsten Installationsraum mit der maximalen Energiedichte erzielen,“ hervorheben Stefan Tröndle, Produkt-Manager bei Dunkermotoren in Bonndorf. „Die Kombination unserer schwanzlosen, elektronisch kontrollierten DC-Motoren mit vorbei 90% Leistungsfähigkeit und der sehr hellen, verlustarmen Schrägfläche und der planetarischen Getriebe ermöglichen uns, sehr hohe Leistungsfähigkeit für das gesamte Ansteuersystem und folglich die Hochenergie-Leistungsfähigkeit zu erzielen. Dieses innovative Ansteuersystem spielt eine entscheidende Rolle, wenn es die Shuttlefahrzeuge besonders kosteneffektiv herstellt,“ addiert Tröndle.

Kundenspezifische modulare Konfiguration

Die Fahrwerke sind entsprechend den einzelnen Anforderungen der AGV-Hersteller konfiguriert. Gleichzeitig indem sie ihr vorhandenes Baukastenprinzip verwenden, können der Motor und die Getriebehersteller kurze Lieferzeiten und wirtschaftliche Investitionen sicherstellen. Die zwei Firmen können ihre standardisierten, modularen, Komponenten folglich kombinieren, zum des erforderlichen Ansteuersystems zu schaffen. Zu diesem Zweck stellt Dunkermotoren elektronisch kommutierte DC-Motoren von seinen BG-Reihen zur Verfügung. Abhängig von dem Modell funktionieren sie mit 10 V bis 60 V DC. Mit einer 24 v-Versorgungsspannung können sie ein dauerhaftes Getriebe von W 1100 zur Verfügung stellen und können ein Maximum von 2600 Zeiträumen W kurz erreichen. Zusätzlich zu den Modellen mit integrierter Umwandlung, sind Versionen mit Elektronik der eingebauten Geschwindigkeitsregelung oder der Positionierung auch verfügbar. Die integrierte Elektronik gewähren, zum Beispiel schließen Sie das Fahren gespeichert zu werden ab und zurückgeholt worden von den Profilen. Systeme des CANopen, Profibus oder EtherCAT Busses versorgen Datenaustausch mit hochgradigen Prüfern. Als modulare Komponente bietet Dunkermotoren passende Bremsen für die jeweilige Bewegungsgröße an. Als Wahl kann der Bewegungshersteller Sicher-Drehmoment-Weg (STO) über Software und die Motorsteuerung einführen. Dieses stellt sicheren Betrieb der Antriebe und der Hilfen sicher, um Gefahren für Personal und Ausrüstung in den kritischen Situationen zu vermeiden.

Die Nabengänge, die von Framo Morat entworfen sind, basieren auf Gangkomponenten von der planetarischen Getriebe-Standardreihe mit Sollleistungsdrehmomenten von bis 350 Nanometer. Der Getriebehersteller von Eisenbach fertigt die äußere Kontur der Abtriebswelle und die Drehmomentstütze in Übereinstimmung mit den Anforderungen des Kunden, zum Beispiel mit Standardverzahnung für Zahnriemen, Kunde-spezifische Wellenabenverzahnung oder als glatten Welle mit Flanschbohrungen für eine Radfelge besonders an.

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