Antriebstechnik für mobile Roboter, FTS und AMR

Kleinstmotoren für Automation in der Intralogistik

Passende Transportstrukturen in der Intralogistik sind in allen Branchen Voraussetzung, um dem Wettbewerbsdruck auch zukünftig standzuhalten. Automatische Regalbediengeräte, selbstfahrende Transportsysteme und intelligente Logistikroboter übernehmen immer mehr Arbeitsschritte, sowohl beim Einlagern als auch bei der Entnahme und Versandvorbereitung. Um die Prozesse zu beschleunigen, sind hier hochkompakte Antrieblösungen gefragt, die rund um die Uhr effizient und zuverlässig arbeiten.
 Autonom fahrende und selbständig handelnde Logistikroboter bilden einen entscheidenden Baustein für die moderne Intralogistik.
Autonom fahrende und selbständig handelnde Logistikroboter bilden einen entscheidenden Baustein für die moderne Intralogistik. Bild: Toru/Zalando

Die Anforderungen, die moderne Intralogistik an die eingesetzten Antriebe stellt, sind hoch: Sie müssen oft unter sehr beengten Verhältnissen beachtliche Kräfte freisetzen, auch im Dauer- oder Stop&Go-Betrieb zuverlässig arbeiten und dabei häufig auch noch hochpräzise positionieren. Auch die Geschwindigkeit spielt eine wichtige Rolle, schließlich müssen in großen Lagern täglich viele tausend Aufträge verarbeitet werden. Hier bieten sich die Antriebstechnik von Faulhaber an, beim Sortieren und Transportieren ebenso wie beim Ein- und Auslagern. Aufgrund des modularen Designs können die Motoren mit einer Vielzahl an hochauflösenden Encodern für präzise Positionieraufgaben und leistungsstarken Getrieben für hohe Drehmomentanforderungen kombiniert werden. Zusätzlich gibt es kompakte Motion Controller, die entweder direkt in den Antrieben integriert sind oder sich extern anordnen lassen.

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Angebot an Kleinstmotoren adressiert 
Faulhaber ein 
breites 
Anwendungsspektrum 
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Mit seinem Angebot an Kleinstmotoren adressiert Faulhaber ein breites Anwendungsspektrum in der Intralogistik. Bild: Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG

Kraftvolles Handling mit Fingerspitzengefühl

Autonom fahrende und selbständig handelnde Logistikroboter bilden einen entscheidenden Baustein für die moderne Intralogistik. Sie kommen beim Einlagern ebenso wie bei der Entnahme und Versandvorbereitung im Einsatz. Dort verbessern sie den Materialfluss, entlasten Mitarbeiter und ersetzen z.B. herkömmliche Flurförderzeuge. Ein Beispiel sind autonom fahrende Kommissionier-Roboter, die den stückgenauen Zugriff auf einzelne Objekte ermöglichen. Ein typischer Aufbau eines solchen Kommissionier-Roboters besteht aus Hubsäule und Greifer. Er enthält als Antriebseinheit zum Beispiel bürstenlose DC-Servomotoren der Serie BX4 mit integriertem Motion Controller und Planetengetriebe. Beim Einsatz im Greifer sorgt diese Kombination für präzises Positionieren, selbst im Dauerbetrieb mit ständigem Lastwechsel.

Dabei wiegt die komplette Antriebseinheit nur etwa 300g. Dadurch kann auch bei voll ausgefahrenem Greifer auf ein Gegengewicht verzichtet werden. Mit einem Durchmesser von nur 32mm und einer Länge von 85,4mm sind die bürstenlosen DC-Servomotoren zudem sehr kompakt. So ist es möglich, den Greifer sehr flach zu konstruieren, sodass er auch Pakete aufnehmen kann, die knapp über dem Boden gelagert sind. Teure Lagerfläche lässt sich auf diese Weise gut ausnutzen. Durch das bürstenlose Kommutierungssystem sind die Motoren langlebig und zuverlässig. Sie liefern hohe Drehmomente und arbeiten aufgrund des gewuchteten Rotors sehr laufruhig. Durch die integrierte Stromregelung wird bei Bedarf das Drehmoment begrenzt und der Antrieb damit zuverlässig vor Überlast geschützt.

 Mit seinem Angebot an Kleinstmotoren adressiert Faulhaber ein breites Anwendungsspektrum in der Intralogistik.
Mit seinem Angebot an Kleinstmotoren adressiert Faulhaber ein breites Anwendungsspektrum in der Intralogistik. Bild: Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG

Schneller Start/Stopp-Betrieb

Ebenfalls bei Handling-Aufgaben bewährt haben sich graphitkommutierte DC-Kleinstmotoren der CXR-Serie in Verbindung mit darauf abgestimmten Getrieben. Ihr Kommutierungssystem ist sehr robust und eignet sich besonders für dynamische Hochleistungsapplikationen mit schnellem Start/Stopp-Betrieb, wie es bei vielen Handling-Systemen, aber auch beim automatischen Sortieren gefordert ist. Die Gleichstrommotoren lassen sich durch ihre lineare Charakteristik zudem einfach regeln. Kombiniert mit hochauflösenden Encodern sind sie damit für präzise Positionieraufgaben gut geeignet. Hochwertige Neodymmagnete und die Wicklung sorgen für eine hohe Leistungsdichte bei kompakter Bauform. Sie lassen sich dadurch direkt in die Handling-Elemente einbauen und stemmen dort trotz ihrer geringen Baugröße beachtliche Gewichte.

 Mit seinem Angebot an Kleinstmotoren adressiert Faulhaber ein breites Anwendungsspektrum in der Intralogistik.
Mit seinem Angebot an Kleinstmotoren adressiert Faulhaber ein breites Anwendungsspektrum in der Intralogistik. Bild: Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG

Flexibel durch die Produktion

Fahrerlose Transportsysteme bieten sich an, um einen flexiblen Transport im Produktionsprozess zu gewährleisten. Hier zählen für die eingesetzten Antriebe Verfügbarkeit, Schnelligkeit, Flexibilität und oft auch geringer Platzbedarf zu den wichtigsten Anforderungen. Auch der Strombedarf spielt eine Rolle, damit die Akkukapazität der Fahrzeuge möglichst lange reicht. Als treibende Kraft für die Räder geeignet sind etwa bürstenlose DC-Servomotoren der BP4-Serie, die Motorkraft lässt sich über Planetengetriebe und Antriebsriemen auf die Räder übertragen. Die Motoren arbeiten mit hohem Wirkungsgrad. Ihre Wicklung mit hoher Symmetrie und hohem Kupferanteil reduziert die Verluste deutlich.

Für die präzise Positionserfassung sind direkt an den Servomotoren magnetische Inkremental-Encoder der Serie IE3-1024 angebracht. Verfügbar mit verschiedenen Auflösungen, bieten sie einen Indexkanal zur Referenzierung einer Umdrehung der Antriebswelle und eine standardisierte elektronische Schnittstelle. Auflösung, Drehrichtung, Indexbreite und Indexposition lassen sich flexibel an die Anwendung anpassen. Die Ansteuerung der Servomotoren übernimmt ein Motion Controller. Auch für mobile Roboterplattformen, die sich ohne vorinstalliertes Leitsystem autonom in Industriehallen bewegen, sind solche Antriebssysteme durch ihre hohe Leistungsdichte gut geeignet.

Viel Leistung auf wenig Raum

Ist bei Radantrieben der Einbauplatz in axialer Richtung knapp bemessen, bieten sich oft die drehmomentstarken Flachmotoren der BXT-Serie an. Selbst nur 14, 16 und 21mm lang, liefern sie Drehmomente bis 134mNm bei einem Durchmesser von 22, 32 bzw. 42mm. Zur exakten Drehzahlregelung oder bei hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit lassen sich magnetische Encoder oder Speed Controller vollständig integrieren, wodurch sich der Antrieb lediglich um 6,2mm verlängert. Für die Drehzahlregelung werden die in den Motoren integrierten, digitalen Hall-Sensoren genutzt. Damit steht ein breiter Drehzahlbereich von 200 bis 10.000U/min zur Verfügung. Die kompakte Antriebskombination ist vor allem für platzkritische Anwendungen passend. Die zugehörigen Planetengetriebe der Baureihe GPT zeichnen sich ebenfalls durch kurze Bauweise, hohes Drehmoment und feine Abstufungen der Untersetzungsverhältnisse aus.

Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG

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