-
Die Erfindung betrifft ein autonomes fahrerloses Transportfahrzeug und ein autonomes fahrerloses Transportsystem zum Beispiel für den innerbetrieblichen Materialtransport.
-
Für den innerbetrieblichen Materialtransport, zum Beispiel in einem Produktionsbetrieb wie in der Automobilindustrie, werden häufig Schleppfahrzeuge mit gezogenen Sequenzwagen verwendet. Die Sequenzwagen können beispielsweise Formhimmel oder Mittelkonsolen transportieren. Bei einer hohen Anzahl an Sequenzwagen ist auch eine hohe Anzahl an benötigten Schleppfahrzeugen erforderlich. Dies bedeutet, dass das Verkehrsaufkommen innerhalb der Montage sich stetig steigert. Dabei ergeben sich aufgrund der Anlieferungsprozesse fertigungsbedingte Wartezeiten des Schleppers, bei denen das Fahrzeug zusätzlich Nutzfläche beziehungsweise Warteplätze in der Werkhalle benötigt.
-
-
EP 0 290 634 A1 zeigt ein Verfahren zum Führen eines ohne Fahrer frei beweglichen Fahrzeugs, bei dem am Fahrzeug angeordnete optische Sensoren eine längs der Fahrbahn angeordnete unterbrochene Markierung aufnehmen, um so das Fahrzeug zu führen.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Materialtransport zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem autonomen fahrerlosen Transportfahrzeug gemäß Anspruch 1 beziehungsweise einem autonomen fahrerlosen Transportsystem nach Anspruch 8.
-
Das erfindungsgemäße autonome fahrerlose Transportfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem und einem Energiespeicher für das Antriebssystem sieht vor, dass eine Hubgabel für den Transport vorgesehen ist, dass das Antriebssystem außerhalb der Hubgabel angeordnet ist und dass eine vertikale Höhe der Hubgabel größer ist als vertikale Höhen des Energiespeichers und des Antriebssystems.
-
Das erfindungsgemäße Transportfahrzeug hat den Vorteil, dass aufgrund der niedrigen Bauhöhe des Transportfahrzeugs dieses unter Behälter- beziehungsweise Transportsysteme fahren kann und diese dann anheben kann. Die Höhe des Transportfahrzeugs beträgt zwischen 10 und 30 cm, vorzugsweise 15 cm. Dies ermöglicht eine erhebliche Platzeinsparung im Produktionsbetrieb, da das Transportfahrzeug die Transportwagen nun nicht mehr schleppt, sondern direkt unter einem Transportwagen fährt.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Energiespeicher zwischen den Gabelzinken der Hubgabel angeordnet ist. Damit befindet sich der Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie oder einer oder mehrere Kondensatoren, in einer sicheren Position. Zudem ist bei dieser mittigen Anordnung der Schwerpunkt günstig.
-
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Navigationssystem mit mindestens einem Sensor vorgesehen ist. Das Navigationssystem erkennt Objekte und/oder Weg- oder Routenmarkierungen und ermöglicht so eine Positionsbestimmung sowie eine Routennavigation. Damit kann sich das Fahrzeug autonom navigieren. Als Navigationssysteme kommen beispielweise Laser-, Spiegel- oder Sternennavigation, Navigation mittels Referenzfahrt wie mit Kamerasystemen oder Magnetpunktnavigation in Frage. Ein Leitrechner des Fahrzeugs hat eine oder mehrere Schnittstellen für das Navigationssystem, so dass dieses modular nach Anforderung ausgewählt und eingesetzt werden kann.
-
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor in einem hinter der Hubgabel angeordneten und die Hubgabel in der Höhe überragenden Turm angeordnet ist. Der Turm ermöglicht eine bessere Übersicht, was insbesondere für Lasernavigation wichtig ist.
-
Vorzugsweise ist ein Leitrechner vorgesehen. Der Leitrechner unterstützt eine vollständig autonome Bewegung des Fahrzeugs. Der Leitrechner kann Programme ausführen, Sensordaten verarbeiten und daraus Wegrouten berechnen sowie auf Benutzereingaben reagieren. Zudem kann der Leitrechner den Antrieb und die Hubgabel steuern sowie den Energiespeicher überwachen und regeln.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass ein Hubsystem der Hubgabel mechanisch ausgeführt ist. Damit kann auch bei sehr geringer Bauhöhe und mit wenig benötigter Energie eine große Masse angehoben werden. Denkbar ist zum Beispiel ein Spindelantrieb mit Kniehebel. Vorzugsweise ist für jede Gabelzinke ein identischer Antrieb vorgesehen. Alternativ können hydraulische oder pneumatische Hubsysteme eingesetzt werden.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebssystem vier, an Eckbereichen des Transportfahrzeugs angeordnete Radelemente aufweist, von denen mindestens eins ein angetriebenes Antriebselement ist. Dieses modulare Antriebssystem kann je nach Anwendungsfall angepasst werden. So kann das Transportfahrzeug ab zwei Antriebselementen auf der Stelle drehen, was zu einem sehr kleinen Wenderadius führt. Ein Radelement, das nicht angetrieben ist, hat zum Beispiel eine drehbare Rolle.
-
Das Antriebselement kann einen Vortriebsmotor und einen Drehmotor aufweisen. Dies erlaubt auch in Zusammenarbeit mit einem oder zwei Getrieben ein kompaktes Antriebselement, welches ein oder mehrere Antriebsräder antreibt und zum Lenken die Winkelstellung verändern kann.
-
Das erfindungsgemäße autonome fahrerlose Transportsystem umfasst mindestens ein Transportfahrzeug wie zuvor beschrieben. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein induktives Ladesystem für den Energiespeicher des Transportfahrzeugs vorgesehen ist. Das induktive Ladesystem arbeitet berührungslos und kann in den Fahrweg oder in bestimmte Bereiche des Fahrwegs wie Entlade-, Belade- und/oder Wartepositionen integriert sein. So kann ein kontinuierlicher Betrieb des Fahrzeugs erfolgen, da der Energiespeicher im normalen Fahrbetrieb geladen wird.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines autonomen fahrerlosen Transportfahrzeugs;
-
2 eine Hubgabel des Transportfahrzeugs;
-
3 eine untere Ansicht eines Antriebssystems des Transportfahrzeugs;
-
4 eine obere Ansicht eines Antriebssystems des Transportfahrzeugs;
-
5 eine schematische Darstellung eines Transportfahrzeugs mit Navigationsturm;
-
6 eine schematische Darstellung eines Transportfahrzeugs mit zu transportierendem Behälter; und
-
7 eine Seitenansicht des Transportfahrzeugs mit zu transportierendem Behälter.
-
1 zeigt ein autonomes fahrerloses Transportfahrzeug 10 wie es für den innerbetrieblichen Waren- oder Materialtransport eingesetzt wird. Das Transportfahrzeug 10 ist flurgebunden, das heißt, dass es sich in der Ebene des Bodens frei bewegen kann, also insbesondere unabhängig von einem Schienensystem ist.
-
Das Transportsystem 10 hat ein rahmenförmiges Chassis 12, welches die einzelnen Komponenten des Transportfahrtzeugs 10 aufnimmt und diese Komponenten zum Schutz umgibt. Zentraler Bestandteil des Transportfahrzeugs 10 ist die Hubgabel 14. Die Hubgabel 14 hat zwei identische Gabelzinken 16. Die Hubgabel 14 entspricht in ihren Abmessungen insbesondere dem Abstand der beiden Gabelzinken 16 von üblichen Hubgabeln, wie sie beispielsweise mit Gabelstaplern verwendet werden. Dies garantiert weitgehende Kompatibilität des Transportfahrzeugs 10 mit bestehenden Transportsystemen. Im Unterschied zu einem Gabelstapler sind die beiden Gabelzinken 16 der Hubgabel 14 jedoch nicht an einem gemeinsamen Gabelschlitten befestigt.
-
Das Transportfahrzeug 10 ist mit einem modularen Antriebssystem 18 ausgestattet. Das Antriebssystem 18 befindet sich in Eckbereichen des rechteckigen Chassis 12 und damit außerhalb der Hubgabel 14 beziehungsweise außerhalb der Gabelzinken 16. In einem mittleren Bereich des Chassis 12, das heißt zwischen der Hubgabel 14 beziehungsweise zwischen den beiden Gabelzinken 16, ist ein Energiespeicher 20, hier in Form einer Batterie, beispielsweise eine Lithium-Ionenbatterie angeordnet. Der Energiespeicher 20 kann auch beispielsweise aus Superkondensatoren aufgebaut sein. In der Mitte zwischen der Hubgabel 14 ist der teilweise empfindliche Energiespeicher 20 optimal geschützt.
-
Das Transportfahrzeug 10 umfasst Sensoren 22 zur Umfeldüberwachung, mit deren Hilfe Kollisionen vermieden werden und/oder eine Fahrroute des Transportfahrzeuges 10 gefunden wird. Ein Navigationssystem 24 verarbeitet die Sensordaten und übernimmt die Autonome, das heißt selbstständige Navigation des Transportfahrzeugs 10. Ein Leitrechner 26 steuert das Transportfahrzeug 10 und überwacht und steuert die einzelnen Subsysteme des Transportfahrzeugs 10, insbesondere das Antriebssystem 18 und die Hubgabel 14. Auch der Energiespeicher 20, die Sensoren 22 und das Navigationssystem 24 können von dem Leitrechner 26 überwacht und/oder gesteuert werden. Das Navigationssystem 24 kann Bestandteil des Leitrechners 26 sein.
-
Das modulare Antriebssystem 18 erlaubt eine Anpassung des Transportfahrzeugs 10 an unterschiedliche Einsatzzwecke, wie beispielsweise Manövrierfähigkeit, Geschwindigkeit oder Beschleunigung. Dazu umfasst das Antriebssystem 18 ein oder mehrere Antriebselemente 28 und nicht ein oder mehrere Radelemente 30. Die Antriebselemente 28 sind angetrieben und ermöglichen sowohl den Vortrieb des Transportfahrzeugs 10 als auch eine Drehung des Transportfahrzeugs 10. Das Radelement 30 weist eine freibewegliche Rolle auf, welche der durch das oder die Antriebselemente 28 vorgegebenen Bewegung folgt. Im in 1 dargestellten Beispiel sind zwei Antriebselemente 28 und entsprechend zwei Radelemente 30 vorgesehen. Beispielsweise ist es auch möglich, vier Antriebselemente 28 vorzusehen.
-
Das Transportfahrzeug 10 ist modular aufgebaut, das heißt, dass alle in dem Chassis 12 befindlichen Komponenten des Transportfahrzeugs 10 entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck ausgewählt und eingebaut werden können. Dies gilt insbesondere für das Antriebssystem 18, den Energiespeicher 20, die Sensoren 22 und das Navigationssystem 24. Aber auch der Leitrechner 26 oder die Hubgabel 14 können entsprechend den Einsatzzwecken verändert werden.
-
Das Transportfahrzeug 10 zeichnet sich durch seine niedrige Bauweise aus. Es ist so konzipiert, dass die Höhe in vertikaler Richtung der Hubgabel 14, insbesondere der Oberflächen der Gabelzinken 16, höher ist als die sonstigen Komponenten des Transportfahrzeugs 10, die sich im Bereich der Hubgabel 14 befinden. Diese Komponenten umfassen insbesondere das Antriebssystem 18, den Energiespeicher 20 und auch die Sensoren 22. Dadurch ist gewährleistet, dass das Transportfahrzeug 10 nahezu vollständig unter ein zu beförderndes Gut, wie beispielsweise einen Sequenzwagen umfahren kann. Lediglich ein relativ kleiner Bereich des Transportfahrzeugs 10, der hinter der Hubgabel 14 angeordnet ist, verbleibt dann außerhalb des Sequenzwagens.
-
In 2 ist die Hubgabel 14 mit einem Gabelzinken 16 und einem Hubsystem 32 zum Anheben des Gabelzinkens 16 dargestellt. Das in 2 dargestellte System ist in dem Transportfahrzeug 10, wie in 1 dargestellt, in zweimaliger Ausführung vorhanden. Damit die beiden Gabelzinken 16 synchron bewegt werden, sind die beiden Hubsysteme 32 der beiden Gabelzinken 16 entweder mittels einer elektronischen Steuerung oder mechanisch synchronisiert. Das Hubsystem 32 umfasst eine rotierende Spindel 34, an der zwei Kniehebel 36 in bekannter Weise angeordnet sind. Ein auf die Spindel wirkender Motor 38 versetzt die Spindel 32 in Bewegung, wodurch die Kniehebel 36 aufgestellt oder abgesenkt werden. Über den Kontakt mit den Kniehebeln 36 wird der Gabelzinken 16 nach oben bewegt. Nach unten bewegt sich der Gabelzinken 16 aufgrund seiner Gewichtskraft. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Kniehebel 36 in einer unteren Stellung frei vom Gabelzinken 16 befinden, der dann an einem hinteren Ende auf einem Anschlag aufliegt. Dies ermöglicht, dass der Gabelzinken 16 und damit die Hubgabel 14 auch in Transportbehältern mit Transportlaschen, welche den Gabelzinken 16 von allen Seiten umgeben, möglich ist. Das hier gezeigte Hubsystem 32 hat eine hohe Energieeffizienz und erlaubt das Anheben von großen Lasten.
-
In den 3 und 4 ist das Antriebselement 28 des Antriebssystems 18 dargestellt. Das Antriebselement 28 hat einen Vortriebsmotor 40 und einen Drehmotor 42. Der Vortriebsmotor 40 ist an eine Vortriebsübersetzung 44 angeschlossen. Die Vortriebsübersetzung 44 kann Zahnräder und/oder Reibräder aufweisen. Analog ist der Drehmotor 42 mit einer Drehübersetzung 46 verbunden. Auch die Drehübersetzung 46 kann Zahnräder und/oder Reibräder aufweisen. Um die Bauhöhe gering zu halten, sind die Vortriebsübersetzung 44 und die Drehübersetzung 46 zumindest teilweise auf gemeinsamen Drehachsen gelagert, wobei sich die Vortriebsübersetzung 44 unabhängig von der Drehübersetzung 46 bewegen kann. In dem hier vorgestellten Beispiel ist die Drehübersetzung 46 oberhalb der Vortriebsübersetzung 44 angeordnet.
-
Die Vortriebsübersetzung 44 führt zu einem Kegelrad 48, das um eine senkrechte Achse dreht und mit einem Reibrad 50 in Eingriff ist. Das Reibrad 50 ist drehfest auf einer Achse 52 angeordnet. Die Achse 52 ist die Achse zweier Laufräder 54. Somit wird über die Vortriebsübersetzung 44, das Kegelrad 48, das Reibrad 50 und die Achse 52 eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Vortriebsmotors 40 entsprechend an die Laufräder 54 übertragen.
-
Die Drehübersetzung 46 ist mit einem um eine senkrechte Achse rotierenden Drehflansch 56 verbunden. An dem Drehflansch 56 ist drehfest ein Gehäuse 58 befestigt, in dem das Kegelrad 48, das Reibrad 50 sowie die Achse 52 angeordnet sind. Über den Drehmotor 42 und die Drehübersetzung 46 kann die Winkelposition des Gehäuses 58 und damit der Laufräder 54 eingestellt werden. Entsprechend ist ein Bewegungsbereich 60 für die Laufräder 54 ermöglicht. Die Rotationsachsen des Kegelrades 48 und des Drehflansches 56 fallen zusammen, wobei die beiden Komponenten jedoch unabhängig voneinander gedreht werden können.
-
In 5 ist ein weiteres Beispiel eines Transportfahrzeugs 10 dargestellt. Das Chassis 12 mit den darin angeordneten Komponenten entspricht der Darstellung in 1. Hier sind das Antriebssystem 18 und der Energiespeicher 20 zum Schutz mit Abdeckungen abgedeckt. Hinter der Hubgabel 14 ist ein Turm 62 angeordnet. Der Turm 62 dient als Erhöhung für einen Sensor 22, beispielsweise einen Lasernavigationssensor, um diesem einen besseren Überblick zu verschaffen. Weiter ist in dem Turm 62 ein Bedienfeld 64 für einen Benutzer angeordnet. Der Leitrechner 26 und das Navigationssystem 24 sind ebenfalls in dem Turm 62 angeordnet. Schließlich sind an gut erreichbaren Punkten des Turms 62 Notaus-Taster 66 angeordnet, um in einem Notfall das Transportfahrzeug 10 sofort anhalten zu können.
-
In 6 ist ein weiteres Beispiel eines Transportfahrzeugs 10 mit einem zu transportierenden Transportwagen 68 dargestellt. An einer Unterseite des Transportwagens 68 sind Laschen 70 angeordnet, die zur Aufnahme der Gabelzinken 16 dienen. Die Sensoren 22 des Transportfahrzeugs 10 sind an seitlich ausliegenden und im hinteren Bereich befestigten Trägern 72 befestigt. In dem hinteren Bereich sind das Bedienfeld 64 und die Notaus-Taster 66 angeordnet. Dort ist zwischen den Hubgabeln 16 ein Gehäuse 74 zur Aufnahme des Navigationssystems und des Steuerrechners angeordnet.
-
In 7 ist das Transportfahrzeug 10 dargestellt, das sich nun unter dem Transportwagen 68 befindet. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Transportfahrzeug 10 aufgrund seiner sehr geringen Bauhöhe direkt unter den Transportwagen 68 fahren und ihn anschließend anheben kann. Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass das Antriebssystem 18 und der Energiespeicher 20 niedriger sind oder anders ausgedrückt eine geringere Höhe haben als die Hubgabel 14.
-
Ein oder vorzugsweise mehrere Transportfahrzeuge 10 können ein autonomes fahrerloses Transportsystem bilden, wobei jedes Transportfahrzeug 10 einen Transportwagen 68 oder eine ähnliche Last befördert. Die Transportfahrzeuge 10 bringen dabei Material oder Halbzeuge zu einer Verarbeitungseinheit und können gegebenenfalls Halbzeug oder Zwischenprodukte von einer Bearbeitungseinheit zu einer weiteren Bearbeitungseinheit oder zu einer Lagerposition bringen. Die Transportfahrzeuge 10 navigieren dabei autonom und können sich entlang freier oder fester Ruten bewegen. Über ein induktives berührungsloses Ladesystem wird der Energiespeicher 20 des Transportfahrzeugs 10 aufgeladen. Um die Betriebszeiten des Transportfahrzeugs 10 zu maximieren, befindet sich das induktive Ladesystem in einem Fahrweg des Transportfahrzeugs 10. Vorzugsweise ist das Ladesystem in Bereichen angeordnet, in denen das Transportfahrzeug 10 steht. Dies können Beladepositionen, Entladepositionen oder Wartepositionen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Transportfahrzeug
- 12
- Chassis
- 14
- Hubgabel
- 16
- Gabelzinken
- 18
- Antriebssystem
- 20
- Energiespeicher
- 22
- Sensor
- 24
- Navigationssystem
- 26
- Leitrechner
- 28
- Antriebselement
- 30
- Radelement
- 32
- Hubsystem
- 34
- Spindel
- 36
- Kniehebel
- 38
- Motor
- 40
- Vortriebsmotor
- 42
- Drehmotor
- 44
- Vortriebsübersetzung
- 46
- Drehübersetzung
- 48
- Kegelrad
- 50
- Reibrad
- 52
- Achse
- 54
- Laufrad
- 56
- Drehflansch
- 58
- Gehäuse
- 60
- Bewegungsbereich
- 62
- Turm
- 64
- Bedienfeld
- 66
- Notaus-Taster
- 68
- Transportwagen
- 70
- Lasche
- 72
- Träger
- 74
- Gehäuse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2930569 A1 [0003]
- DE 102008029421 A1 [0003]
- EP 0290634 A1 [0004]
