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Die Erfindung betrifft ein modulares Bodentransportsystem, welches insbesondere selbstfahrend und für schwere Montage- und Logistikprozesse ausgebildet ist. Das modulare Bodentransportsystem ist bevorzugt in Form eines bedienergeführten modularen Flurförderfahrzeuges bzw. Bodentransportsystem (BTS) ausgebildet, welches bevorzugt für den Anlagen- und Sondermaschinenbau sowie den Werkzeugbau und ähnliche Industriezweige Anwendung findet.
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Die gegenwärtigen im Maschinenbau bzw. in ähnlichen Industriezweigen eingesetzten Transporttechnologien sind Krane, Gabelstapler, Transportwagen mit Zugfahrzeugen oder Transportwagen mit Eigenantrieb. Diese Technologien werden vorwiegend im Bereich der Einzelfertigung mit Taktzeiten von wenigen Stunden bis mehreren Tagen eingesetzt. Dabei werden Transportmassen bewegt, die ein Gewicht von weniger als 5 t bis über 20 t aufweisen.
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Krane größerer Tragkraft sind gewöhnlich fest in die Struktur der Fertigungshallen eingebunden und schon bei der statischen Auslegung vor dem Baubeginn des Gebäudes zu berücksichtigen. Sie werden in verschiedenen Baugrößen von unterschiedlichen Herstellern geliefert. Bei gegenseitiger Verriegelung ist eine Verwendung auf der gleichen Kranbahn oder auf Bahnen unterschiedlicher Höhe möglich. Dabei sind die Stellungen der jeweils anderen Krane bei jedem Bewegungszyklus individuell zu berücksichtigen. Kann ein zu bearbeitendes Werkstück längere Zeit nicht an die nächste Fertigungsstation übergeben werden, können andere Krane in ihren Transportaufgaben behindert werden oder es fallen zusätzliche Umschlagprozesse für eine dann notwendige Zwischenlagerung an.
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Die derzeit im Werkzeugbau angewendeten Bodentransportsysteme werden mit Elektro-, Verbrennungs-, Hydraulik- oder Druckluftmotor betrieben und sind mit passiven Transportplattformen/-wagen ausgestattet. Teilweise befinden sich die Antriebssysteme unterhalb der eigentlichen Fahrstrecke im Boden und wirken über Schleppkette, Zug- oder Druckstange auf den eigentlichen Transportwagen. Die Wagen werden meist über ein im Boden eingelassenes Schienensystem geführt und durch einen Barcode oder einer beiliegenden Begleitkarte identifiziert. Der Materialtransport wird über eine manuelle Disposition oder durch die Kommunikation per Funk organisiert.
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Die ortsfeste Verlegung der Bodenschienen erfordert präzise geschnittene Aussparungen im Hallenboden und eine aufwändige Justierung des Schienensystems. Typischerweise werden dabei Genauigkeiten von +/–1 mm in der Höhe (je 5 m Länge) und +/–0,5 mm bei der seitlichen Abweichung der Spur von der Mitte gefordert. Nach der Justierung sind die Schienensegmente zu vergießen. Es werden hauptsächlich längere gerade Streckenabschnitte aufgebaut, die mit großen Drehweichen oder 90°-Abzweigungen kombiniert werden können.
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Die Energiezufuhr zum Fahrzeug erfolgt über Stromschienen, Schleppkabel und neuerdings auch über induktive Spannungsversorgungssysteme.
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Auf Grund des nicht unerheblichen Installationsaufwands und des starren Layouts der Anlagen werden diese Systeme insbesondere in der Fließfertigung mit Taktzeiten im Stunden- bis Tagebereich eingesetzt. Die Tragkraft des Systems wird mit bis zu 50 t angegeben.
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Die in der Automobilindustrie eingesetzten automatisierten Bodentransportsysteme kommen auf Grund ihrer überwiegend starren Struktur und der geringen Traglast von 2 bis 3 Tonnen im Maschinen- und Anlagenbau nicht zum Einsatz. Ihr Einsatzschwerpunkt liegt in Montagelinien mit Taktzeiten im Minutenbereich.
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Stapler dagegen sind zwar wendig und universell, besitzen aber nur eine begrenzte Hubkraft und können bei unsymmetrischer Masseverteilung oder unregelmäßiger Geometrie des Transportgutes nur bedingt eingesetzt werden.
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Werden Schlepper mit passiven Anhängern mit Drehschemellenkung eingesetzt, müssen ausreichende Flächen vor dem Hänger zum Rangieren und für die notwendigen Kurvenradien vorhanden sein. Spezialausführungen mit Achsschenkellenkung, Mehrachslenkung und Pendelachsen sind im mechanischen Aufbau des Fahrzeugs deutlich aufwändiger. Je nach Ausführung können die Schwerlastanhänger Nutzlasten zwischen 10 t und 100 t transportieren und werden durch Schlepper mit Verbrennungs- oder Elektromotoren bewegt. Die Grundflächen liegen je nach Ausführung zwischen ca. 1 m × 2 m und ca. 5 m × 2 m. Die Hohe der Ladefläche liegt zwischen etwa 400 mm und etwa 1 m über dem Boden.
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Fahrzeuge mit Eigenantrieb sind individuelle Lösungen, die bisher hauptsächlich auf einen speziellen Einsatzfall zugeschnitten sind und sich kaum für andere Einsatzfälle verwenden lassen.
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Ein Bodentransportsystem, mit mindestens einem Elektro-Transportfahrzeug, das mittels dreier mehreren Räder auf der Oberfläche eines Bodens verfahrbar ist, wird in der Druckschrift
DE 202 09 542 U1 beschrieben. Dieses weist einen im Boden vorhandenen Leiter zur berührungslosen induktiven Energieübertragung auf. Es ist weiterhin mit einer Lenkvorrichtung am Fahrzeug, mit Mitteln für eine berührungslose induktive Energieübertragung auch zum Lenken des Fahrzeuges, die eine Lenkantenne enthalten. Die Lenkbewegung erfolgt mittels eines Lenkrades. Durch die im Boden eingebrachten Mittel zur berührungslosen Stromübertragung ist das Bodentransportsystem nicht frei bewegbar. Weiterhin weist es durch das besonders ausgebildete ansteuerbare Lenkrad einen aufwendigen konstruktiven Aufbau auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein modulares und selbstfahrendes Bodentransportsystem, insbesondere für schwere Montage- und Logistikprozesse, zu entwickeln, welches bevorzugt für den Anlagen- und Sondermaschinenbau sowie den Werkzeugbau und ähnliche Industriezweige Anwendung findet und unterschiedlichen Gewichten und Transportaufgaben einfach anpassbar und auf dem Boden frei in beliebige Richtungen bewegbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das Modulare Bodentransportsystem besteht erfindungsgemäß aus wenigstens einem Transportmodul, der bedarfsweise mit anderen Transportmodulen zu einem großen Transportsystem kombinierbar ist und vorteilhafter Weise über ein Haupttransportmodul gesteuert werden kann. Dabei weist das Transportmodul mindestens eine Antriebseinheit mit mindestens einem oder mehreren Elektroantrieben auf. Vorteilhafter Weise fungieren ein oder mehrere Elektroantriebe gleichzeitig als Antrieb und als Sicherheitsbremse. Bevorzugt ist jeder Transportmodul mit zwei Antriebseinheiten ausgestattet, wobei jeder Antrieb als Elektroantrieb in Form eines Direktantriebes ausgestaltet ist, der auch als Bremse wirkt.
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Die Lenkung des Systems bzw. des Transportmoduls bei gleichzeitiger Fahrbewegung erfolgt durch unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsmotoren, wodurch das Transportmodul in alle Richtungen (z. B. Längs-, Quer und Schrägfahrt) fahren kann, werden mehrere Transportmodule miteinander kombiniert, sind die Antriebe entsprechend aufeinander abzustimmen.
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Das Transportmodul weist jeweils einen Trägerrahmen auf, der bevorzugt aus einer Leichtbaukonstruktion besteht und bereits für eine hohe Traglast ausgelegt ist. Jeder Transportmodul ist mit wenigstens einer oder mehreren Koppelstellen ausgestattet, welche eine mechanische und/oder elektrische Kopplung der Transportmodule untereinander gewährleisten und vorteilhafter Weise an unterschiedliche Transportanforderungen/Aufgabenstellungen anpassbar sind.
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Der Rahmen ist dabei nicht Verwindungssteif ausgebildet, so das sich das Transportmodul ist an mögliche Unebenheiten im Boden anpasst und dadurch einfach über die Bodenunebenheiten hinwegführbar ist.
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Das Transportmodul weist weiterhin eine Antriebseinheit auf, welche eine integrierte mechanische Ausgleichsplatte aufweist, mit welcher eine Gleichverteilung der Transportlast auf dem Boden hervorrufbar ist.
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Das Antriebssystem des Transportmoduls weist in einer sehr kompakten Bauweise, den Antriebsmotor, eine Not-Stop-Bremsen und eine Steuerung auf.
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Das erfindungsgemäße Transportmodul zeichnet sich weiterhin durch eine geringe Bauhöhe von < 500 mm auf.
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Die Energieversorgung des Systems erfolgt elektrisch. Zweck des modularen und bedienergeführten Transportsystems ist es, eine Verbesserung des innerbetrieblichen Transportes hervorzurufen und dabei die Möglichkeit der Bewegung von großen Lasten auf Standardhallenböden zu bieten.
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Hierfür können mehrere Module über Verbindungselemente zusammen geschalteten und über ein Modul gesteuert werden.
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Ein Modul besteht aus mindestens einer elektrischen Antriebseinheit, die durch mehrere Antriebsmotoren bewegt, gelenkt und gebremst wird. Im Notfall, z. B. beim Kapazitätszusammenbruch der Akkus, wird das Transportsystem durch Not-Stop-Bremsen zum Stillstand gebracht. Die Energieführung der Antriebseinheiten zur Transportplattform wird über ein bewegliches System vollzogen. Die Bewegung des Transportsystems kann in alle Richtungen erfolgen. Zusätzlich ist eine Drehbewegung um die eigene Achse möglich.
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Damit das GBM die Anforderungen unter Einsatzbedingungen erfüllen kann, liegen ihm folgende Prinzipien zugrunde:
- - Modularität der einzelnen Transporteinheiten
- – Module sind untereinander koppelbar
- – mögliche Transportlast ist abhängig von der Anzahl der Module
- – Bedienergeführte Steuerung der Module
- – Unabhängigkeitvon Schienensystemen und Verfahrwegen
- – Energieversorgung durch Akkumulatoren
- – Auf der Stelle drehbar und Querfahrt möglich
- – Einfaches Handling des BTS
- – Ausgleich von Unebenheiten im Boden durch bewegliche Antriebseinheiten im Bezug zum Grundrahmen
- – Keine extra Lenkmechanismen
- – Längs-, Quer und Schrägfahrt realisierbar
- – Geringe Bauhöhe
- – Verladbarkeit auf herkömmlichen LKW-Systemen inklusive Transportgut
- – etc.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 die Prinzipdarstellung der modularen Kombinierbarkeit,
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2 eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer Transporteinheit, auch bezeichnet als Transportmodul,
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3 einen Transportmodul, welcher vier Antriebseinheiten 3 mit einer Energieführungskette 4 aufweist,
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4 ein Bremssystem der Antriebseinheit,
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5 eine Darstellung aus welcher ersichtlich ist, dass jede Antriebseinheit über ein Lager 9 mit dem Rahmen 1 verbunden ist.
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Eine Transporteinheit kann modular mit mehreren Transporteinheiten zum Beispiel MBTS 1, MBTS 2, METS 3 ... usw. zusammengeschaltet werden, um größere Lasten oder Abmessungen transportieren zu können (1).
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2 zeigt die Draufsicht und eine Schnittansicht von vom einer Transporteinheit. Es besteht eine mechanische Verbindung zwischen dem Rahmen 1, der integrierten mechanischen Ausgleichsplatte 2 und einer der kundenspezifischen Abdeckplatte 5.
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Durch die Bewegung der Antriebseinheit werden die Energie- und Steuerungsleitungen über die bewegliche Energieführungskette 4 gemäß 3 geleitet. An der integrierten mechanischen Ausgleichsplatte ist gemäß 3 die Antriebseinheit 3 befestigt.
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Aus 4 ist ersichtlich, dass jeder Antriebseinheit 2 ein Bremssystem 5 zugeordnet ist. Die Steuerung der Transporteinheit findet über Steuerungsmodule 5 + 6 (4) an der Antriebseinheit und am Gesamtsystem statt.
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Durch ein Lager 9 (siehe 5) ist die Antriebseinheit 2 drehbar mit dem Rahmen 1 verbunden.
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Eine Transporteinheit wird mit mindestens einer Antriebseinheit 2 und entsprechenden Stützvorrichtungen betrieben. Die Verbindung der beiden Systeme erfolgt über entsprechende mechanische und elektrische Koppelelemente. Die unter Verwendung der Antriebseinheit denkbaren Fahrzeugvarianten sind äußerst vielfältig und sollen nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben werden:
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Eine einzelne Antriebseinheit ist starr mit dem restlichen Fahrzeug verbunden
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- – Das Fahrzeug bewegt sich entsprechend der Drehrichtung der Antriebe nach vom oder hinten, wenn sich beide Antriebe mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Drehrichtung bewegen,
- – Das Fahrzeug beschreibt eine Kurve, wenn sich die Antriebe in gleicher Richtung, aber mit unterschiedlicher Drehzahl bewegen oder
- – Das Fahrzeug dreht sich auf der Stelle, wenn sich die Antriebe mit gegenläufiger Drehrichtung bewegen.
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Diese Fahrzeugvariante eignet sich beispielsweise für mobile Roboter oder kleine Montageplattformen
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Eine einzelne Antriebseinheit ist drehbar mit dem restlichen Fahrzeug verbunden
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Dabei übernehmen beispielsweise Lenkrollen am Fahrzeugrahmen die tragende Funktion für das Fahrzeug sowie seine Last. Um ein überbestimmtes mechanisches System zu vermeiden, werden das Antriebssystem oder die Lenkrollen über eine Federkraft an den Boden gedrückt.
- – Das Fahrzeug bewegt sich entsprechend der Drehrichtung der Antriebe nach vom oder hinten, wenn sich beide Antriebe mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Drehrichtung bewegen,
- – Das Fahrzeug beschreibt eine Kurve, wenn sich die Antriebe in gleicher Richtung, aber mit unterschiedlicher Drehzahl bewegen oder
- – Das Fahrzeug bleibt aufgrund der eigenen Trägheit auf der aktuellen Position stehen, wenn sich die Antriebe schnell mit gleicher Geschwindigkeit und gegenläufiger Drehrichtung drehen.
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So wird es beispielsweise möglich, das Fahrzeug zunächst linear zu bewegen und nach einem Halt mit gleichzeitiger Drehung des Antriebssystems unter einem beliebigen Winkel, beispielsweise 90°, weiter zu fahren.
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Diese Fahrzeugvariante eignet sich beispielsweise für den logistischen Bereich. Ein Fahrzeug könnte so zunächst entlang eines Linienleiters bewegt werden, stoppt an einer Übergabeposition, dreht die Antriebseinheit um 90° und verlässt seitwärts den Bereich des Linienleiters. So wird der Hauptfahrweg für nachfolgende Fahrzeuge freigehalten und das seitwärts ausgeparkte Fahrzeug entladen.
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Ein einzelnes Antriebssystem ist drehbar mit dem restlichen Fahrzeug im Sinne eines Drehschemels verbunden
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Dabei ist der Drehschemel beispielsweise an der Front des Fahrzeugs angebracht, an seiner Rückseite befinden sich Bock- oder Lenkrollen.
- – Das Fahrzeug bewegt sich entsprechend der Drehrichtung der Antriebe nach vom oder hinten, wenn sich beide Antriebe mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Drehrichtung bewegen,
- – Das Fahrzeug beschreibt eine Kurve, wenn sich die Antriebe in gleicher Richtung, aber mit unterschiedlicher Drehzahl bewegen.
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Zwei Antriebssysteme sind drehbar mit dem restlichen Fahrzeug verbunden und stehen sich beispielsweise diagonal gegenüber
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Dabei übernehmen beispielsweise Lenkrollen am Fahrzeugrahmen die tragende Funktion für das Fahrzeug sowie seine Last Die Antriebssysteme werden mit einer für die Nutzung der Antriebsleistung notwendigen Federkraft auf den Boden gedrückt.
- – Das Fahrzeug bewegt sich entsprechend der Drehrichtung der Antriebe nach vom oder hinten, wenn sich beide Antriebe mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Drehrichtung bewegen und die fiktiven Antriebsachsen beider Radblöcke quer zur Fahrzeug-Längsachse stehen.
- – Das Fahrzeug bewegt sich entsprechend der Drehrichtung der Antriebe nach links zur Seite oder nach rechts zur Seite, wenn sich beide Antriebe mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Drehrichtung bewegen, und die fiktiven Antriebsachsen beider Radblöcke längs zur Fahrzeug-Längsachse stehen.
- – Das Fahrzeug beschreibt eine Kurve, wenn sich mindestens eine fiktive Antriebsachse eines Antriebssystems in einem Winkel ungleich 0° bzw. 90° zur Fahrzeugsachse befindet und sich die Antriebe drehen. Dabei existiert, abhängig von den Längen- und Breitenverhältnissen des Fahrzeugs, eine Winkelstellung der Radblöcke, die ein Drehen des Fahrzeugs auf der Stelle ermöglicht.
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Drei oder mehr Antriebssysteme sind drehbar mit dem restlichen Fahrzeug verbunden
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- – Das Fahrzeug kann sich durch die koordinierte Ansteuerung der verschiedenen Radblöcke in der Ebene ähnlich wie ein Luftkissenfahrzeug bewegen. Aufgrund der niedrigen Bauhöhe lassen sich universelle Fahrzeuge und Transportplattformenrealisieren.
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Es sind selbstverständlich auch vielfältige weitere Kombinationen realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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für Fig. 2
- 1
- Rahmen
- 2
- integrierte mechanische Ausgleichsplatte
- 5
- kundenspezifische Abdeckplatte
für Fig. 3 - 3
- Antriebseinheit
- 4
- Energieführungskette
für Fig. 4 - 2
- Antriebsmotor
- 3
- Bremse
- 5
- Steuerung 1
- 6
- Steuerung 2
für Fig. 5 - 1
- Gehäuse
- 4
- Antriebsrad
- 7
- Lagerbock
- 8
- integrierte mechanische Ausgleichsplatte
- 9
- Lager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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