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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug, insbesondere für die Materialbereitstellung an Montagelinien, mit einer Basiseinrichtung mit Rotationseinheiten, einer Antriebseinrichtung für die Rotationseinheiten zum Bewegen des fahrerloses Transportfahrzeugs entlang einer vorgegebenen Fahrroute, eine auf der Basiseinrichtung angeordneten Hubeinrichtung, einem Hubantriebsaggregat zum Erzeugen einer Hubbewegung der Hubeinrichtung, einer auf der Hubeinrichtung angeordneten Dreheinrichtung, auf dem eine Transportguteinheit lagerbar ist, einen Drehantriebsaggregat zum Erzeugen einer Drehbewegung der Dreheinrichtung, einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, der Hubeinrichtung und der Dreheinrichtung.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Montagelinie, bei der derartige Transportfahrzeuge eingesetzt werden.
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STAND DER TECHNIK
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In 2a und b ist stark schematisiert das Logistik- und Materialversorgungssystem einer bekannten Montagelinie 58 dargestellt. Vom Wareneingang 52 werden die Waren in einem sogenannten Supermarkt 54 sortiert gelagert und auf Anforderung wird das im Supermarkt gelagerte Material in verfahrbare Transportguteinheiten 60 übergeben und zwar nach dem Prinzip ”JUST IN SEQUENCE” (JIS). Dabei werden sogenannte Routenzüge mit mehreren hintereinander mit einander gekoppelter Transportguteinheiten 60 gebildet, die von einem Personenfahrzeug 62 mit Fahrer 55 in den Bereich der Montagelinie 58 verfahren werden. Vor Erreichen der Montagelinie 58 hängt der Fahrer 55 einzelne Transportguteinheiten 60 ab und verfährt sie manuell an die jeweils freie Stelle vor der Montagelinie 58, so dass der Werker 56 auf das in der Transportguteinheit 60 gelagerte Material zugreifen kann oder der Fahrer entnimmt das Material vom Routenzug und befüllt die stationären Regale. Ein derartiges System benötigt zusätzliche Personen, nämlich die Fahrer, und es kommt aufgrund des großen Verkehrsaufkommens bei derartigen Montagelinien des öfteren zu Unfällen, da die Fahrer unaufmerksam sind. Zudem wird vor der Montagelinie 58 ein relativ großer Raum benötigt, um die ankommenden und abgehenden Transportguteinheiten 60 richtig zu positionieren.
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In den 3a und b ist ein weiteres bekanntes Logistik- und Materialversorgungssystem für eine Montagelinie 58 dargestellt, bei dem keine Routenzüge gebildet werden, sondern die einzelnen Transportguteinheiten 60 an ein fahrerloses Transportfahrzeug 11 angeschlossen oder unterfahren werden, das diese in den Bereich der Montagelinie 58 transportiert. An der Montagelinie 58 werden die Transportguteinheiten 60 über Schwerkraftsysteme durch Shooterregale dem Werker 56 in der jeweiligen freien Position zugeführt. Auch hier wird im Bereich vor der Montagelinie 58 ein sehr großer Raum benötigt, um das Material der Transportguteinheiten 60 (JIS) mit den darin befindlichen Material dem Werker 56 zur Verfügung zu stellen.
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Bei beiden bekannten Systemen ist es so, dass keine direkte Übergabe der Transportguteinheit 60 beziehungsweise an den Werker 58 erfolgt oder eventuell durch Abkoppeln und Reinschieben (manuell) erfolgt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem beziehungsweise die Aufgabe zugrunde, ein fahrerloses Transportfahrzeug anzugeben, das einen Logistik- und Materialversorgungssystem für Montagelinien ermöglicht, das gegenüber den bekannten Systemen mit weit aus geringerem Platzbedarf vor den Montagelinien bei der zur Verfügungsstellung von Transportguteinheiten mit Material auskommt, das nach dem ziehenden Prinzip arbeitet, das heißt kein extra Pufferlager erforderlich ist und das einen wirtschaftlichen Betrieb mit einem vollautomatischen Materialaustausch ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße fahrerlose Transportfahrzeug ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Transportfahrzeug der eingangs genannten Art zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass eine erste Antriebseinrichtung für eine erste Rotationseinheit vorhanden ist, eine zweite Antriebseinrichtung für eine zweite, der ersten Antriebseinrichtung gegenüberliegend an der Basiseinrichtung angeordnete, Rotationseinheit vorhanden ist, die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die erste und zweite Antriebseinrichtung unabhängig von einander zum Erzeugen einer Drehzahl der ersten beziehungsweise der zweiten Rotationseinheit in unterschiedlicher, gleicher, gegensinniger oder gegensinnig gleicher Größe ansteuert, die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, dass bei Ansteuerung der ersten und zweiten Antriebseinrichtung mit unterschiedlichen oder gegensinnigen Drehzahlen der ersten und zweiten Rotationseinheit, das heißt bei Erzeugung einer Drehbewegung der Basiseinrichtung, die Dreheinrichtung derart ansteuert, dass diese eine Gegendrehbewegung ausführt, so dass die Dreheinrichtung und damit die Transportguteinheit relativ zur ortsfesten Umgebung keine Drehbewegungen zeigt, wobei das Transportfahrzeug als die Transportguteinheit unterfahrbar ausgebildet ist und die Transportguteinheit durch Anheben der Hubeinrichtung auf dem Transportfahrzeug gelagert und gesichert ist. Die Erzeugung einer Gegendrehbewegung kann auch wahlweise unterdrückt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die erste und zweite Antriebseinrichtung mit der ersten und zweiten Rotationseinheit als Differentialantrieb ausgebildet.
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Durch die separate Ansteuerung der Rotationseinheiten ist es möglich, dass das Transportfahrzeug auf der Stelle drehen kann, wobei gleichzeitig durch die simultane Ansteuerung der Dreheinrichtung in Gegendreheinrichtung eine Drehung der auf dem Transportfahrzeug gelagerten Transportguteinheiten relativ zur Umgebung unterbunden wird. Dadurch kann eine Verfügungsstellung von Transportguteinheiten im Bereich vor der Montagelinie bei sehr geringem Platzbedarf umgesetzt werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die erste Antriebseinrichtung mit der ersten Rotationseinheit zur Erzeugung einer Drehzahl von 0 und die zweite Antriebseinrichtung mit zweiter Rotationseinheit mit einer Drehzahl größer 0 ansteuert, so dass die Basiseinrichtung eine reine Drehbewegung durchführt. Dadurch ist es möglich, dass das Transportfahrzeug einen Fahrrichtungswechsel problemlos umsetzen kann, die beispielsweise einen 90°-Winkel aufweisen. Besonders bevorzugt werden die beiden Rotationseinheiten mit gegensinnig gleicher Drehzahl angetrieben, so dass die Basiseinrichtung auf der Stelle dreht.
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Es ist besonders vorteilhaft, das Transportfahrzeug so auszubilden, dass die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Dreheinrichtung so ansteuert, dass bei einer Drehung der Basiseinrichtung simultan eine Gegendrehbewegung der Dreheinrichtung erzeugt wird, so dass die Transportguteinheit relativ zur Umgebung immer exakt bezüglich ihrer Drehposition dieselbe Position einnimmt.
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Eine konstruktiv besonders einfache, eine dauerhaft zuverlässige Funktion gewährleistende vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Drehantriebsaggregat eine antreibbare Drehformschlusskontur und die Dreheinrichtung eine umlaufende Gegendrehformschlusskontur aufweist, die ineinander kämmen. Dabei kann in vorteilhafter Art und Weise die Drehformschlusskontur des Drehantriebsaggregats als Zahnrad und die Gegendrehformschlusskontur der Dreheinrichtung als umlaufender Zahnkranz ausgebildet sein.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Basiseinrichtung eine polygonale, insbesondere im Wesentlichen quadratische oder rechteckförmige, Umfangskontur aufweist, und in den Eckbereichen der Umfangskontur jeweils eine Lenkrolle angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist eine zuverlässige Fortbewegung des Transportfahrzeugs in jede Fahrtrichtung möglich.
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Zur Erhöhung der Sicherheit ist es vorteilhaft, zumindest eine Scaneinheit vorzusehen, die die Positionsdaten der Umgebung, von Personen oder sonstigen Gegenständen ermittelt und die gleichzeitig mit der Steuereinrichtung in Kommunikationsverbindung steht. bevorzugt werden hierbei zwei diametral gegenüberliegende Scaneinheiten verwendet, die die Umgebung des Transportfahrzeugs in der Summe voll umfangsmäßig erfassen.
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In diesem Zusammenhang zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dadurch aus, dass der Hubweg der Hubeinrichtung so groß gewählt ist, dass im angehobenen Transportzustand der Transportguteinheit keine Bauteile der Transportguteinheit in das Scanfeld der zumindest einen Scaneinheit ragen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform, die sich insbesondere bezüglich einer hohen Genauigkeit der Einhaltung des Fahrwegs und Positionierung des Transportfahrzeugs ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass das Transportfahrzeug eine erste Navigationseinrichtung aufweist, die optische Mittel, insbesondere eine Kamera- oder Scaneinheit, aufweist, die eine im Boden vorhandene optische Leitlinie detektiert, und ihre Signale an die Steuereinrichtung zur Steuerung des Fahrwegs des Transportfahrzeugs abgibt. Durch eine derartige erste Navigationseinrichtung mit optischen Mitteln und einer optischen Leitlinie lassen sich Genauigkeiten bis in den Bereich von plus minus 2 mm umsetzen.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Transportfahrzeugs, die auch unabhängig von den oben genannten Merkmalen eingesetzt werden kann, zeichnet sich dadurch aus, dass eine zweite Navigationseinrichtung mit einem Scanfeld vorhanden ist, die zur Fahrwegserkennung nicht auf optische Signale der ersten Navigationseinheit angewiesen ist, und das Transportfahrzeug mit seiner Steuereinrichtung so ausgebildet ist, dass zur Steuerung des Fahrwegs bedarfsweise zwischen der ersten Navigationsrichtung und der zweiten Navigationseinrichtung umgeschaltet werden kann, und der Hubweg der Hubeinrichtung so groß gewählt ist, dass im angehobenen Transportzustand der Transportguteinheit keine Bauteile der Transportguteinheit in das Scanfeld der zweiten Navigationseinrichtung ragen.
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Die zweite Navigationseinrichtung ist gemäß einer ersten Ausführung als Lasernavigation mit einer hinterlegten Karte der Umgebung ausgebildet, die die Positionsdaten der aktuellen Umgebung erfasst und an die Steuereinrichtung zur Steuerung des Fahrwegs abgibt. Für diese Lasernavigation kann beispielsweise auch eine vorhandene Scaneinheit, die mögliche Kollisionen verhindern soll, zu Navigationszwecken mit verwendet werden, was besonders wirtschaftlich ist.
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Eine zweite alternative besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Navigationseinrichtung als Lasernavigation ausgebildet ist, die nach den Prinzipien des SLAM-Technologie arbeitet, das heißt in jeder aktuellen Position des Transportfahrzeugs eine aktuelle Karte der Umgebung erstellt wird und zur Bestimmung des Fahrwegs innerhalb eines weiterführenden Algorithmus berücksichtigt wird.
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Mit derartigen Lasernavigationen lassen sich relativ hohe Genauigkeiten je nach Umgebung und Streckenlänge umsetzen.
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Die Möglichkeit der Umschaltung zwischen der optischen Navigation und der Lasernavigation ist von besonderen Vorteil, da es in der Praxis mitunter zur Beschädigung oder Verschmutzung der optischen Leitlinie kommt und damit die korrekte Funktion der optischen Navigation nicht mehr gewährleistet werden kann. So kann der Umschaltvorgang bewirkt werden, sobald festgestellt wird, dass die optische Navigation nicht mehr korrekt arbeitet oder die Umschaltung wird an geplanten Stellen aktiviert.
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So ist es möglich, planmäßig an vorgegebenen Stellen von der optischen Navigation auf die Lasernavigation umzuschalten und zwar beispielsweise sobald das Transportfahrzeug einen hochfrequentierten Fahrweg überqueren muss, bei dem die Gefahr besteht, dass die optische Leitlinie nicht mehr vorhanden ist. In einer derartigen Situation ist bevorzugt am Rand des Fahrwegs ein Signalgeber vorhanden, der die Umschaltung von der optischen Navigation auf die Lasernavigation veranlasst, sobald das Transportfahrzeug die Position des Signalgebers erreicht hat. Nach Überquerung des Fahrwegs wird durch ein Signal eines dort positionierten Signalgebers von der Lasernavigation wieder auf die optische Navigation umgeschaltet. Durch die Möglichkeit der Umschaltung kann das Transportfahrzeug problemlos im gesamten Bereich von Montageanlagen eingesetzt werden, auch in den Bereichen, in den eine optische Leitlinie nicht angebracht werden kann.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, dass sie von einer externen Steuereinrichtung bezüglich des Fahrwegs und/oder des Hubwegs und/oder der Drehbewegung angesteuert werden kann.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Transportfahrzeug eine einheitliche mechanische Schnittstelle, wie insbesondere Konuseinheit, Aufnahmepins oder dergleichen Zentriereinheiten, aufweist zur mechanischen Kopplung und Zentrierung der aufzunehmenden und transportierenden Transportguteinheit. Durch die einheitliche mechanische Schnittstelle zwischen dem fahrerloses Transportfahrzeug und der Transportguteinheit können mit den Transportfahrzeugen als einheitliche Trägerplattform unterschiedlichste Materialien, die sich in unterschiedlichsten Transportguteinheiten befinden, problemlos transportiert werden. Außerdem kann ein Transportfahrzeug im Leerzustand dadurch die unterschiedlichsten Transportaufträge annehmen, das heißt es braucht nicht immer die gleiche Route fahren. So kann beispielsweise das Transportfahrzeug nach dem Abliefern einer Transportguteinheit gleich eine in der Nachbarschaft befindliche Transportguteinheit aufnehmen und beispielsweise zu dem Supermarkt zurückfahren.
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Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung ist das synchrone Drehen der Basiseinrichtung und der Dreheinrichtung im gegenläufigen Sinn, dass infolge der Ansteuerung der Antriebseinrichtungen, des Hubantriebsaggregats und des Drehantriebsaggregats problemlos umgesetzt werden kann.
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Ein weiterer wichtiger Grundgedanke der Erfindung, der unabhängig von dem synchronen Drehen zu sehen ist, besteht darin, dass zwei unabhängige Navigationseinrichtungen, nämlich die erste Navigationseinrichtung mit der Fahrwegdetektiereinheit (Kamera) in Verbindung mit der optischen Leitlinie und die zweite Naviagtionseinrichtung als Lasernavigationseinrichtung unter Nutzung der bereits vorhandenen Scaneinrichtungen, vorhanden sind. Für diese zweite Navigationseinrichtung werden die normalerweise für die Sicherheit (zum Beispiel Hindernis- oder Personenerkennung) verwendeten Scaneinheiten eingesetzt. Um diese Scaneinheiten zusätzlich auch für die Navigation, zum Beispiel in einem SLAM-Navigationsverfahren, einsetzen zu können, müssen die Scaneinheiten komplett freie Sicht auf die Umgebung haben. Bei den bekannten fahrerlosen Transportfahrzeugen ist dies bisher nicht möglich, da die Räder oder Füße der Transportguteinheit den Sichtbereich der Scaneinheiten teilweise verdecken, was bei den bekannten Fahrzeugen ein Sicherheitsproblem darstellt und darüber hinaus eine Navigation nicht zulässt. Durch das Ausheben der Transportguteinheit in der genannten Art und Weise wird das Navigieren mit den Scaneinheiten bei einem unterfahrenden Transportfahrzeug überhaupt erst möglich.
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Eine erfindungsgemäße Montagelinie mit Montageplätzen, denen Transportguteinheiten mit Montageteilen zugeführt werden, zeichnet sich dadurch aus, dass Transportfahrzeuge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche vorhanden sind, die die in einem sogenannten Supermarkt vorkommissionierten Transportguteinheiten zu den Montageplätzen und wieder zurück transportieren.
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Bevorzugt sind an jedem Montageplatz zwei Transportguteinheiten vorhanden, die dem Werker zur Verfügung stehen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Montageplatz eine Anforderungseinheit vorhanden ist, die mit der Steuereinrichtung eines Transportfahrzeugs in Kommunikationsverbindung steht und bei Betätigen durch einen Werker jeweils ein Transportfahrzeug zum Transport einer Transportguteinheit mit Materialteilen zu diesen Montageplatz aktiviert. So ist am Materialverbrauchsort, beispielsweise im Bereich der Montagelinie, ein Materialanforderungsschalter vorhanden, der beispielsweise über Funk mit dem fahrerlosen Transportfahrzeug verbunden ist. Damit wird von dem Werker durch dessen Betätigung Material angefordert. Bei Einsatz des Zweibehälter-Prinzips fährt das Transportfahrzeug wechselweise einen der beiden Bereitstellungsplätze für die Transportguteinheit beim Werker an. Damit wird die Materialversorgung vom Werker exakt gesteuert. Dadurch wird auch im Supermarkt nur soviel Material wie benötigt vorkommissioniert, das heißt es entsteht kein unnötiger Materialpuffer. Diese Maßnahmen erhöhen den wirtschaftlichen Betrieb derartiger Montagelinien.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 schematisierte Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines fahrerlosen Transportfahrzeugs mit einer Basiseinrichtung, einer darauf angeordneten Hubeinrichtung und einer darauf angeordneten Drehaufnahmeeinrichtung,
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2a schematische Seitenansicht einer Montagelinie mit Zuführung von Transportguteinheiten mittels eines Routenzugs gemäß einem ersten bekannten Ausführungsbeispiel,
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2b schematische Draufsicht auf den Bereich der Montagelinie gemäß 2a,
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3a schematische Seitenansicht einer Montagelinie mit Zuführung von Transportguteinheiten mittels eines fahrerlosen Transportfahrzeugs mit angehängter Transportguteinheit gemäß einem zweiten bekannten Ausführungsbeispiel,
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3b schematische Draufsicht auf den Bereich der Montagelinie gemäß 3a,
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4a schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Montagelinie, der Transportguteinheiten mittels eines fahrerlosen Transportfahrzeugs gemäß 1 zugeführt werden,
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4b schematische Draufsicht auf den Bereich der Montagelinie gemäß 4a,
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5a, b, c stark schematisierte Explosionsperspektivdarstellung des fahrerlosen Transportfahrzeugs gemäß 1,
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6a schematisierte Draufsicht auf die Basiseinrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs gemäß 1,
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6b Perspektivdarstellung des Transportfahrzeugs bei ausgefahrener Hubeinrichtung,
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6c Perspektivdarstellung einer konstruktiven Ausgestaltung der Hubeinrichtung,
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6d Perspektivdarstellung des Transportfahrzeugs bei ausgefahrener Hubeinrichtung und teilweise entfernter Drehaufnahmeeinrichtung,
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7a Perspektivdarstellung des Transportfahrzeugs vor dem Unterfahren einer Transportguteinheit,
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7b Perspektivdarstellung des Transportfahrzeugs nach dem Unterfahren einer Transportguteinheit in angehobener Position mit Scanfelddarstellung,
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8 stark schematisierte Draufsicht des Transportes von Transportguteinheiten mittels dem Transportfahrzeug gemäß 1 von einem Supermarkt, aus dem heraus die Transportguteinheiten kommissioniert werden, zu einer Montagelinie zur Entnahme durch den Werker mit rechtwinklig verlaufenden Fahrwegen,
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9 schematische Seitenansicht einer vom Transportfahrzeug unterfahrener Transportguteinheit im angehobenen Zustand und
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10 schematische Draufsicht auf ein Transportfahrzeug mit einer optischen Navigationseinrichtung und einer nicht optischen Navigationseinrichtung, aktivierbar in vorgegebenen Fahrwegbereichen.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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In 1 ist ein fahrerloses Transportfahrzeug 10 schematisiert in einer Perspektive dargestellt, das unterseitig eine Basiseinrichtung 12, eine darüber angeordnete Hubeinrichtung 14 und eine darauf angeordnete Drehaufnahmeeinrichtung 16 aufweist. Das Transportfahrzeug 10 besitzt eine in 1 nicht näher dargestellte getrennte Antriebseinrichtung für Rotationseinheiten, ein Antriebsaggregat für die Hubeinrichtung 14 und ein Antriebsaggregat für die Drehaufnahmeeinrichtung 16, gesteuert über eine in 1 nicht näher dargestellte Steuereinrichtung. Die in 1 nicht näher dargestellten Bauteile werden in den nachfolgenden Figuren beschrieben.
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Die Antriebseinrichtungen und die Antriebsaggregate sind als Elektromotoren ausgebildet, die von einem nicht dargestellten aufladbaren Energiespeicher versorgt werden.
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Das Transportfahrzeug 10 weist eine im Wesentlichen quadratische Umfangskontur auf, wobei in zwei gegenüberliegenden Eckbereichen jeweils eine Scaneinheit 32 angeordnet ist. Auf der vorderen, den Betrachter zugewandten Stirnseite, ist eine Energieladeplatte 43 vorhanden, hinter der ein Ladeanschluss für den Energiespeicher angeordnet ist, um diesen bedarfsweise aufzuladen. Auf der gegenüberliegenden Außenseite ist eine Displaybedienung 41 angeordnet. Weiterhin ist an den beiden Seiten unterseitig jeweils eine Fahrwegdetektiereinheit 40 angeordnet, die als Kamera ausgebildet ist. Das Transportfahrzeug 10 folgt einer optischen Leitlinie 36, die beispielsweise als Farbspur ausgebildet sein kann und die auf den Boden aufgeklebt oder aufgetragen vorhanden sein kann. Diese optische Leitlinie 36 wird von der Kamera detektiert und deren Signale an die Steuereinrichtung 50 weiter gegeben.
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Die Hubeinrichtung 14 ist in der Lage eine Hubbewegung H durchzuführen. Die Drehaufnahmeeinrichtung 16 ist in der Lage eine Drehung D durchzuführen, wobei die Drehachse parallel zur Hubbewegung H verläuft. Die Fahrtrichtung ist in 1 mit F angegeben.
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In 5a, b, c ist in auseinander gezogener stark schematisierter Perspektivdarstellung die Basiseinrichtung 12 (5a), die Hubeinrichtung 14 (5b) und die Drehaufnahmeeinrichtung 16 (5c) des Transportfahrzeugs 10 dargestellt.
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An der Basiseinrichtung 12 sind im Bereich gegenüberliegender Seiten Rotationseinheiten 30.1 beziehungsweise 30.2 vorhanden, die um Rotationsachsen R1 beziehungsweise R2 drehbar gelagert vorhanden sind. Für jede Rotationseinheit 30.1, 30.2 ist eine Antriebseinrichtung 20.1 beziehungsweise 20.2 vorhanden, mittels derer die Rotationseinheiten angetrieben werden können.
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Des Weiteren ist eine Steuereinrichtung 50 vorhanden, über die die Antriebseinrichtung 20.1, 20.2 separat angesteuert werden können, das heißt die Rotationseinheiten 30.1, 30.2 können je nach Fahrweg F mit unterschiedlicher oder gleicher Drehzahl angetrieben werden. An der vorderen rechten Stirnseite ist als Bestandteil einer ersten optischen Navigationseinrichtung 70 eine Fahrwegdetektiereinheit 40 vorhanden, die die auf dem Boden verlaufende optische Leitlinie 36 detektiert und die ihre Signale an die Steuereinrichtung 50 abgibt, die daraufhin in Abhängigkeit des Verlaufs der optischen Leitlinie 36 die Antriebseinrichtungen 20.1, 20.2 zum Antreiben der Rotationseinheiten 30.1, 30.2 ansteuert.
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In den vier Eckbereichen der Basiseinrichtung 12 sind unterseitig Lenkrollen 26 angeordnet, die eine sichere bewegliche verfahrbare Lagerung des Transportfahrzeugs 10 auf den Boden gewährleisten.
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Schließlich ist an diametral gegenüberliegenden Eckbereichen der Basiseinrichtung 12 noch jeweils eine Scaneinheit 32 angeordnet, die ebenfalls mit der Steuereinrichtung 50 kommunizieren. Diese Scaneinheiten 32 dienen dazu, mögliche Kollisionsgefahren zu erkennen und die Steuereinrichtung 50 entsprechend anzusteuern. Die Scaneinheiten 32 können erfindungsgemäß auch zur Naviagtion eingesetzt werden, was weiter unten beschrieben werden wird.
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In der in 5b dargestellten Hubeinrichtung 14 sind in den vier Eckbereichen jeweils eine Drehspindel 64 angeordnet, die über ein Hubantriebsaggregat 22 angesteuert und aktiviert werden können, so dass die Hubeinrichtung 14 relativ zur Basiseinrichtung 12 eine Hubbewegung H durchführt. Das Hubantriebsaggregat 22 wird über die Steuereinrichtung 50 gesteuert.
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Die Steuereinrichtung 50 kann beispielsweise über einen externen Signalgeber ein Signal S erhalten um die Hubeinrichtung 14 beziehungsweise das Hubantriebsaggregat 22 zu aktivieren.
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Auf der Hubeinrichtung 14 ist um eine vertikale Drehachse drehbar eine Drehaufnahmeeinrichtung 16 (5c) angeordnet, wobei ein Drehantriebsaggregat 24 vorhanden ist, das von der Steuereinrichtung 50 beaufschlagt wird und die Drehbewegung D der Aufnahmeeinheit 16 aktiviert beziehungsweise deaktiviert.
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6a zeigt eine Draufsicht auf die Basiseinrichtung 12 mit den von der Steuereinrichtung 50 getrennt angesteuerten Antriebseinrichtungen 20.1, 20.2.
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In 6d ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel des Drehmechanismus der Drehaufnahmeeinrichtung 16 (teilweise aufgeschnitten) dargestellt. Das Drehantriebsaggregat 24 besitzt eine als Zahnrad ausgebildete Drehformschlusskontur 42, die in eine als Zahnkranz ausgebildete Gegendrehformschlusskontur 44 an der Drehaufnahmeeinrichtung 16 formschlüssig eingreift. Durch Aktivierung des Drehantriebsaggregats 24 wird somit die Drehaufnahmeeinrichtung 16 in Drehung DD versetzt.
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In 6c ist ein Ausführungsbeispiel des Hubmechanismus der Hubeinrichtung 14 dargestellt. Um die vier Drehspindeln 64 ist formschlüssig eingreifend ein Zahnriemen 34 herumgeführt, der ebenfalls formschlüssig mit einem Zahnrad 38 des Hubantriebsaggregats 22 in Eingriff steht. Bei Aktivierung des Hubantriebsaggregats 22 werden dadurch die Drehspindeln 64 in Drehbewegung versetzt, was eine Hubbewegung H (siehe 6b) der gesamten Hubeinrichtung 14 zur Folge hat.
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Durch das Vorhandensein von zwei unabhängigen Antriebseinrichtungen 20.1, 20.2 für die Rotationseinheiten 30.1, 30.2 ist ein sogenannter Differentialantrieb gegeben. So ist es möglich, dass die Basiseinrichtung 12 beispielsweise um 90° auf der Stelle dreht, indem die erste Rotationseinheit 30.1 und die zweite Rotationseinheit 30.2 gegensinnig mit gleicher Drehzahl angetrieben werden. Dadurch führt die Basiseinrichtung 12.2 eine Drehung DB durch. Simultan zu dieser Drehung DB der Basiseinrichtung 12, die auch von der Steuereinrichtung 50 detektiert wird, veranlasst die Steuereinrichtung 50, dass das Drehantriebsaggregat 24 der Drehaufnahmeeinrichtung 16 aktiviert wird, derart, dass die Drehaufnahmeeinrichtung 16 eine entgegen gesetzte simultane Drehbewegung DD durchführt. Dies hat den Effekt, dass sich die Basiseinrichtung 12 in Richtung des neuen Fahrwegs dreht, während gleichzeitig die Drehaufnahmeeinrichtung 16 in ihrer Position relativ zur Umgebung unverändert bleibt. Die simultane Gegendrehbewegung kann bedarfsweise auch abgeschaltet werden.
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Die simultane Gegendrehbewegung der Drehaufnahmeeinrichtung 16 bei Drehung der Basiseinrichtung 12 kann für jeden beliebigen Drehwinkel vorgenommen werden. Dies hat den Effekt, dass bei Änderung des Fahrwegs sich die auf dem Transportfahrzeug 10 gelagerte Transportguteinheit 60 relativ in ihrer Lage zur Umgebung nicht ändert, so dass die auf der Transportguteinheit 60 gelagerten zu montierenden Bauteile bei einer Änderung der Fahrtrichtung infolge der Drehung der Basiseinrichtung 12 nicht bewegt werden.
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7a zeigt das Transportfahrzeug 10 vor dem Unterfahren der Transportguteinheit 60.
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7b zeigt den unterfahrenen und angehobenen Zustand der Transportguteinheit 60.
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In 8 ist stark schematisiert in einer Draufsicht der Einsatz des fahrerlosen Transportfahrzeugs 10 im Rahmen der Materialversorgung an einer Montagelinie mit Werker 56 dargestellt. In einem mit den zu montierenden Montageteilen bestückten sogenannten Supermarkt 54 kommissioniert eine Kommissionierperson 66 nach dem ”JUST IN SEQUENCE”-Verfahren die anstehenden Transportguteinheiten 60. Wird eine bestückte Transportguteinheit 60 an der Montagelinie 58 benötigt fährt ein Transportfahrzeug 10 unter die jeweilige Transportguteinheit 60 und die Steuereinrichtung 50 veranlasst eine Hubbewegung der Hubeinrichtung 14, so dass die bestückte Transportguteinheit 60, die auch auf Rollen gelagert sein kann, ausgehoben wird. Dabei ist eine nicht näher dargestellte einheitliche mechanische Schnittstellen zwischen den Transportfahrzeug 10 und der Transportguteinheit 60 vorhanden, wie beispielsweise eine Konuseinheit, Aufnahmepins oder dergleichen Aufnahmeeinheiten und/oder eine Zentrierung. Damit können mit den Fahrzeugen 10 als einheitliche Trägerplattformen unterschiedlichste Materialien, die sich in den unterschiedlichsten Transportguteinheit 60 befinden, transportiert werden.
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Nach dem Ausheben der Transportguteinheit 60 aktiviert die Steuereinrichtung 50 die Antriebseinrichtung 20.1 beziehungsweise 20.2 der Rotationseinheiten 30.1, 30.2, so dass das Fahrzeug 10 entlang der optischen Leitlinie 36, die mittels der Fahrwegdetektiereinheit 40 detektiert wird, sich bewegt. Stößt die optische Leitlinie 36 auf die senkrecht zu ihr verlaufenden weitere optische Leitlinie 37, wird dies von der Steuereinrichtung 50 detektiert, beispielsweise über einen externen Signalgeber, der sich im Kreuzungsbereich befindet, und die Basiseinrichtung 12 führt aufgrund der Ansteuerung der Rotationseinheiten 30.1 beziehungsweise 30.2, wobei eine Rotationseinheit 30.1 gegenläufige Drehbewegung durchführt, insgesamt eine Drehung DB um 90° in Richtung der weiteren optischen Leitlinie 37 aus. Gleichzeitig mit der Drehung der Basiseinrichtung 12 veranlasst die Steuereinrichtung 50 eine Gegendrehung DD der Drehaufnahmeeinrichtung 16, so dass die aufgenommene Transportguteinheit 60 am Kreuzungspunkt keinerlei Drehbewegung durchführt.
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Derselbe Vorgang wird wiederholt beim Abzweigen des Transportfahrzeugs von der weiteren optischen Leitlinie 37 in Richtung Montagelinie 58 auf den Werker 56 zu.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist in dem Bereich des Werkers ein Materialanforderungsschalter vorhanden, der beispielsweise über Funk mit dem Transportfahrzeug 10 kommuniziert. Durch Betätigung dieses Schalters kann der Werker neues Material anfordern, wobei bevorzugt pro Werker zwei Transportguteinheiten 60 zur Verfügung gestellt werden. Damit wird die Materialversorgung über den Werker 56 exakt gesteuert. Gleichzeitig wird dadurch auch am Supermarkt 54 nur soviel Material wie benötigt innerhalb der Transportguteinheit 60 vorkommissioniert, das heißt es entsteht kein unnötiger Materialpuffer.
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In 9 ist schematisiert in einer Seitenansicht die auf dem Transportfahrzeug 10 gelagerte ausgehobene Transportguteinheit 60 dargestellt. Die Transportguteinheit 60 wird dabei durch die Hubeinrichtung 14 soweit vom Boden abgehoben, dass der Laserstrahl 33 der Scaneinheiten 32 nicht beeinträchtigt wird, das heißt, dass durch die beiden diametral angeordneten Scaneinheiten 32 das gesamt Umfeld des Transportfahrzeugs 10 abgescannt werden kann (siehe auch 7b). Dies erhöht die Sicherheit weiter, da keine für den Laserstrahl 33 der Scaneinheit 32 nicht einsichtigen Bereiche vorliegen. Gleichzeitig wird dadurch auch der bedarfsweise Einsatz einer zweiten Navigationseinrichtung ermöglicht, die die Scaneinheiten 32 zur Navigation nutzt (siehe unten).
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In 10 ist stark schematisiert eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs 10.1 dargestellt, dessen Ausgestaltung auch unabhängig von dem Vorhandensein einer Hubeinrichtung und/oder Drehaufnahmeeinrichtung umgesetzt sein kann. Das wesentliche Merkmal dieses fahrerlosen Transportfahrzeugs 10 besteht darin, dass eine erste Navigationseinrichtung 70 und eine zweite Navigationseinrichtung 80 vorhanden sind, wobei zwischen den Navigationseinrichtungen 70, 80 wahlweise umgeschaltet werden kann. Beide Navigationseinrichtungen 70, 80 stehen mit der Steuereinrichtung 50 in Kommunikationsverbindung, die die Antriebseinrichtungen 20.1, 20.2 der Rotationseinheiten 30.1, 30.2 der Basiseinrichtung 12 zur Bewegung des Fahrzeugs 10.1 ansteuert. Die erste Navigationseinrichtung 70 beinhaltet wie in dem oben dargestellten Ausführungsbeispiel eine optische Navigationseinrichtung mit einer Fahrwegdetektiereinheit 40 (Kamera) und einer optischen Leitlinie 36 (Farbspur), die auf dem Boden aufgebracht ist. Mit dieser optischen Navigationseinrichtung 70 lassen sich sehr hohe Genauigkeiten umsetzen. Die optische Leitlinie 36 wird in der Praxis häufig auf den Boden aufgeklebt oder als Farbauftrag angebracht. Dies deshalb, um eine Flexibilität zur Gestatung anders verlaufender optischer Leitlinien in einfacher Art zu ermöglichen, um gegebenenfalls eine Anpassung an eine geänderte Montagesituation umsetzen zu können.
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In der Praxis besteht nun die Gefahr, dass derart angebrachte optische Leitlinien 36 im Laufe der Zeit verschmutzen, sich abnutzen oder gar gänzlich entfernt sind. In diesem Falle arbeitet die erste optische Navigationseinrichtung 70 nicht korrekt beziehungsweise überhaupt nicht. Dies kann insbesondere in den Bereichen der Fall sein, wo eine hohe Fahr- beziehungsweise Begehungsfrequenz herrscht, beispielsweise bei Überfahrten durch Gabelstablerbetrieb.
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In derartigen Bereichen wird nun erfindungsgemäß planmäßig auf die zweite Navigationseinrichtung 80 umgeschaltet, die nicht auf die Leitlinie 36 angewiesen ist und die ebenfalls mit der Steuereinrichtung 50 in Kommunikationsverbindung steht. Die zweite Navigationseinrichtung 80 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Lasernavigationseinrichtung, die die bereits vorhandenen Scaneinheiten 32 nutzt. Derartige Lasernavigationseinrichtungen 80 sind nicht auf das Vorhandensein einer optischen Leitlinie 36 am Boden angewiesen, sondern ermöglichen die Navigation durch Erfassung des Umfeldes. Die Lasernavigation kann hierbei beispielsweise auf Grundlage einer zuvor erstellten Karte der Umgebung erfolgen oder mittels dem sogenannten SLAM-Verfahren, bei dem die Fahrbewegung durch iterative Erfassung der jeweiligen Umgebungsposition in einem vorgegebenen Algorithmus gesteuert wird.
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Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es so, dass die optische Leitlinie 36 von einer Fahrstraße 28 gekreuzt wird. Daher wird die optische Leitlinie 36 nur bis zum oberen Rand der Fahrstraße 28 herangeführt und erst am unteren Rand der Fahrstraße 28 weitergeführt. Am Ende der optischen Leitlinie 36 oberhalb der Fahrstraße 28 und zu Beginn dieser optischen Leitlinie 36 unterhalb der Fahrstraße 28 ist jeweils eine Umschalteinheit 48 angeordnet, die ein Signal an die Steuereinrichtung 50 abgibt, die daraufhin von der ersten optischen Navigationseinrichtung 70 auf die zweite Lasernavigationseinrichtung 80 umschaltet und umgekehrt. Dadurch ist es nicht erforderlich, dass im Bereich der Fahrstraße 28 eine optische Leitlinie 36 vorhanden ist zumal es bei der Überquerung der Fahrstraße 28 nicht auf eine hohe Genauigkeit ankommt. Durch diese Umschaltmöglichkeit zwischen zwei nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitenden Navigationseinrichtungen 70, 80 ist die Variabilität des Einsatzes der erfindungsgemäßen Transportfahrzeuge 10.1 bei unterschiedlichen Aufgaben- und Einsatzbereichen problemlos gegeben.
