WO2023116986A1 - Fahrerloses transportfahrzeug mit einer nutzlast-hubvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses, insbesondere automatisch geführtes Transportfahrzeug (1) zum Transportieren von Nutzlasten, umfassend ein Chassis (2) mit darin angeordneten Komponenten zum selbsttätigen, insbesondere autonomen Bewegen des Transportfahrzeugs (1) entlang einer Fahrroute und mit wenigstens einer verbesserten Hubvorrichtung (3) zum Anheben und Transporttieren der Nutzlast, welche wenigstens zwei in Bezug zum Chassis (3) seitlich gegenüberliegend angeordneten Hubschienen (4, 4') aufweist, wobei jede Hubschiene (4) mit jeweils mindestens zwei in eine Längsrichtung (L) zueinander beabstandet angeordneten, sowie unabhängig voneinander ansteuerbaren Hubeinheiten (5, 5') beaufschlagt wird.

Description

Beschreibung

Fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Nutzlast-Hubvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses, insbesondere automatisch geführtes und vorzugsweise ein autonomes automatisch geführtes Transportfahrzeug zum Befördern von Nutzlasten. Derartige Fahrzeuge werden meist als sogenannte Flurförderfahrzeuge oder Materialtransportfahrzeuge in Produktionswerken eingesetzt, um beispielsweise bestimmte Nutzlasten separat oder in gesonderten Nutzlastträgem in Lagern und/oder Produktionsbereichen zu transportieren und dabei vorzugsweise autonom zu navigieren.

Weit verbreitete Gabelstapler und vergleichbare Fahrzeuge können in vielen Produktionsbereichen mit knapp verfügbaren Freiräumen und bei schweren Nutzlasten nicht eigesetzt werden. Konstruktionsbedingt verursachen Gabelstapler aufgrund von einseitigen Anbindung der Ladungsträger und deren seitlicher Anordnung eine hohe Strukturbelastung von Chassis. Um Kippen zu vermeiden müssen oft gesonderte Gegengewichte verwendet werden. Zum Manövrieren und Rangieren werden vergleichsweise große Räume sowohl in die Fläche als auch in die Höhe benötigt.

Um solche Probleme zu umgehen, ist es bekannt, sehr flach bauende Transportfahrzeuge mit im Bezug zum Chassis im Wesentlichen mittig angeordneten Hubvorrichtungen verwendet, welche die Nutzlast direkt unterfahren und oberhalb ihres Chassis transportieren. Dabei sind viele unterschiedliche Lösungsansätze zum Realisieren eines derartigen Aufbauprinzips bekannt.

Hydraulische Hubeinheiten wie bspw. aus CN 105836669 A bekannt, sind grundsätzlich wartungsintensiv, benötigen zusätzlichen Bauraum für Leitungsverlegung, zudem können Leckagen nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es man daher bestrebt, trockene elektromechanisch angetriebene Hubaggregate verschiedener Art zu verwenden. Hebelmechanismen wie beispielsweise in DE 102013013438 A1 offenbart, aber auch Vorrichtungen mit Schermechaniken weisen aufgrund ihres Konstruktionsprinzips und Steifigkeitsanforderungen ein hohes Systemgewicht und einen großen Bauraumbedarf auf, benötigen zudem einen aufwändigen Schutz durch Quetschgefahren im Scherbereich.

Ebenso sind vielfach kompakt aufgebaute Transportfahrzeuge mit einer einzigen, mittig unter einer Hubplattform angeordneten Hubeinheit bekannt. Aufgrund konstruktiv bedingter stark beschränkter Steifigkeit sind derartige Aufbaukonzepte jedoch für schwere Lasten entweder ungeeignet oder nur unter einem sehr hohen Gewichts- und Kosteneinsatz umsetzbar. Zudem lassen sich Unebenheiten oder eine Neigung der Fahrbahn nur sehr schwer ausgleichen.

Beispielsweise ist aus DE 202013004209 U1 ein Transportfahrzeug bekannt mit einer einzigen Hubplattform bekannt, deren Hub durch vier eckseitig angeordnete und durch einen Zahnriemen zwangsweise aneinandergekoppelte Drehspindeln realisiert wird.

Ebenso ist aus CN 106672860 A ein Transportfahrzeug mit vier Drehspindelanordnungen bekannt, welche auf eine gemeinsamen Hubplattform mit einer daran angeordneten Drehvorrichtung einwirken und durch diese starr aneinandergekoppelt sind. Drehspindeln sind jedoch langsam und weisen eine hohe Reibung auf, wodurch eine starke Motorisierung mit einem entsprechend hohen Bedarf an elektrischer Energie benötigt wird, was als Konsequenz höhere Gewichte, größere Batterien, höhere Kosten oder geringere Reichweiten nach sich zieht. Darüber hinaus können eingesetzte pastöse Schmierstoffe unerwünschten Schmutz akkumulieren.

Hubvorrichtungen mit Exzentertrieben weisen konstruktionsbedingt eine stark limitierte Hubhöhe.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein

Transportfahrzeug mit einer Hubvorrichtung vorzuschlagen, welche bei einem geringen Bauraumbedarf schnell betätigbar wäre und möglichst eine flexible Einsetzbarkeit auch auf nicht waagerechten Fahruntergründen erlauben würde.

Diese Aufgabe wird mit der Merkmalskombination nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und Figuren.

Die Erfindung sieht vor, dass die Hubvorrichtung wenigstens zwei in Bezug zum Chassis seitlich gegenüberliegend angeordneten Hubschienen aufweist, wobei jede Hubschiene mit jeweils mindestens zwei in eine Längsrichtung zueinander beabstandet angeordneten, sowie unabhängig voneinander ansteuerbaren Hubeinheiten beaufschlagt wird.

Durch die unabhängige Ansteuerung räumlich versetzter Hubeinheiten können die ladungstragenden Hubschiene in Längsrichtung schräg gestellt werden, wodurch eine Befahrbarkeit von schrägen und unebenen Fahruntergründen ermöglicht oder zumindest verbessert wird.

Einzelne unabhängige Hubeinheiten beanspruchen einen geringen Bauraum und ermöglichen eine flexible Positionierung im Transportfahrzeug bei einem optimierten Package.

Durch äußerst seitlich eingerichtete Einbauposition der Hubeinheiten sind diese besonders einfach zugänglich für Reparatur und Wartung.

Der Erfindung sieht weiter vor, dass die Hubschienen unabhängig voneinander betätigbar sind, wodurch eine Schrägstellung der Ladung in Querrichtung oder das Befahren von quer geneigten Fachuntergründen ermöglicht werden.

Die Möglichkeit, die Ladung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung schräg stellen zu können in Verbindung mit individueller Ansteuerung einzelner Hubeinheiten, erlaubt es zudem, bei unerwünschte Veränderungen des Massenschwerpunktes und/oder der Gewichtskraftrichtung, beispielsweise aufgrund von Flüssigkeitsschwankungen oder bei Kurvenfahrten, durch gezielt gerichteten und bemessenen Krafteinwirkungen mit der Hubvorrichtung auszugleichen.

Die Erfindung sieht ebenfalls vor, dass translatorische Hubbewegung der Hubeinheit durch ein Kugelgewindetrieb realisiert ist.

Ein Kugelgewindetrieb ist durch seine Rollreibung gegenüber gleitreibungsbehafteten Drehspindeln und vergleichbaren konventionellen Gewindetrieben schneller, benötigt einen geringeren Drehmoment und dadurch weniger Energie, weniger oder gar keine Schmierstoffe, weist einen geringeren Losbrechmoment und einen geringeren Verschleiß auf.

Der Kugelgewindetrieb kann zudem gegenüber von Trapezgewindespindeln mit einem wesentlich geringerem Spiel eingestellt werden und weist daher einen kleineren Losefehler auf. Die Hubfunktion kann dadurch schneller und präziser ausgeführt werden.

Unterschiedliche, auch große Hubhöhen können durch einfache konstruktive Veränderungen realisiert werden, beispielsweise mit unterschiedlichen Spindeln.

Beliebige Hubhöhen zwischen den konstruktiv festgelegten Hub-Extremwerten können allein durch entsprechende Ansteuerung der Hubeinheiten angefahren werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, für eine spannungsfrei realisierbare Schrägstellung der Hubschiene, kann die Hubeinheit an der Hubschiene und/oder die Hubeinheit am Chassis gelenkig gelagert sein.

Zur Entlastung der Hubeinheitmechanik und Aufnahme von Querkräften sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass das Transportfahrzeug wenigstens eine Führungseinrichtung zur Führung und Abstützung einer Hubschiene entlang ihrer Hubstrecke aufweist. Um Kräften in alle Querrichtungen entlang der gesamten Hubstrecke aufnehmen zu können kann die Führungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung längenvariabel teleskopierbar ausgebildet sein.

Ein Einhalten von beliebigen definierten Hubpositionen der Hubvorrichtung im Betriebseinsatz kann effizient, unter Verzicht auf gesonderte Haltervorrichtungen oder Verriegelungen durch eine mechanische Selbsthemmung in der Hubeinheit realisiert werden.

Dies kann besonders effektiv umgesetzt werden, wenn die Hubeinheit als eine individuell ansteuerbare Motor-Getriebe-Einheit umfassend den Kugelgewindetrieb, wenigstens einen Motor und wenigstens ein Zwischengetriebe eingerichtet ist, wobei die Selbsthemmung innerhalb des Zwischengetriebes mithilfe einer Multigewindewelle im Kraftfluss zwischen dem Motor und dem Kugelgewindetrieb realisiert ist.

Bei geringen erforderlichen Hubhöhen kann der Kugelgewindetrieb ohne Funktionsverlust besonders kostengünstig und mit geringen Abmessungen realisiert werden, indem eine konstruktiv festgelegte Laufstrecke für Kugeln in einer Mutter des Kugelgewindetriebs zwischen zwei Endanschlägen begrenzt ist und in Freiräume zwischen den Endanschlägen und Kugeln axial wirkende Federelemente eingesetzt sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht weiter vor, dass der Hubeinheit wenigstens ein Drehratensensor zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit und/oder eines Drehwinkels beziehungsweise einer Drehposition einer Spindel des Kugelgewindetriebs zugeordnet ist. Dadurch kann die Hubeinheit besonders einfach und präzise gesteuert werden, beliebige Hubhöhen können problemlos und exakt angefahren werden, um beispielsweise Nutzlasten flexibel an Stationen mit unterschiedlichen Höhen abgeben und aufnehmen zu können.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht ferner vor, dass der Hubeinheit wenigstens ein erster Positionssensor zur Sensierung einer definierten eingefahrenen, unteren Endlageposition der Hubeinheit und wenigstens ein zweiter Positionssensor zur Sensierung einer definierten ausgefahrenen, oberen Endlageposition der Hubeinheit zugeordnet sind. Dadurch kann der Motor der Hubeinheit besonders einfach eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, eine Kalibrierung der Hubeinheit sowie eine Implementierung von diversen Sicherheitsfunktionen werden vereinfacht.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig.1 stark vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform des Transportfahrzeugs in Draufsicht,

Fig.2 Transportfahrzeug mit einer in Parkposition abgesenkten Hubvorrichtung,

Fig.3 Transportfahrzeug mit einer parallel zum Fahruntergrund ausgefahrenen Hubvorrichtung,

Fig.4 Transportfahrzeug mit einer lateral schräg eingestellten Hubvorrichtung,

Fig.5 Transportfahrzeug mit einer transversal schräg eingestellten Hubvorrichtung.

Fig.6 Räumliche Teilansicht des Transportfahrzeugs gemäß Fig.1 bis 5,

Fig.7 vereinfachte Darstellung vom Aufbau einer Hubeinheit,

Fig.8 eine Hubeinheit in Explosionsdarstellung.

Fig.1

Das erfindungsgemäße fahrerlose Transportfahrzeug 1 dient insbesondere zum Materialtransport auf glatten Böden in Produktions- und Montagewerken, um beispielsweise Teile und Komponenten von und zur Produktionslinie oder im Teilelager zu transportieren. Das Transportfahrzeug 1 wählt seine Fahrstrecke autonom, basiert auf hier nicht dargestellten integrierten Raumüberwachungssensoren zusammen mit einem funktechnisch verbundenen Steuerungssystem.

Das Transportfahrzeug 1 verfügt über ein flaches, gedrungenes Chassis 2, in und an welchem sämtliche Steuerungs- und Antriebskomponenten angeordnet sind.

Das Transportfahrzeug 1 bewegt sich in der gezeigten Ausführungsform auf einem paar von passiv nachlaufenden Stützrädern 20,20' sowie einem paar von Antriebsrädern 21 , 2T, deren Drehsinn und Drehzahl durch individuell zugeordnete Fahrantriebseinheiten 22,22' unabhängig voneinander beliebig variierbar sind. Das Lenken, bzw. die Drehung des Transportfahrzeugs 1 bezüglich seiner Hochachse wird durch eine ungleiche Ansteuerung der Antriebsräder 21 , 2T realisiert.

Eine Hubvorrichtung 3 umfasst zwei schmale langgestreckte Hubschienen 4,4‘, welche parallel zur Längsachse L des Transportfahrzeugs 1 an gegenüberliegenden Außenseiten des Chassis 2 angeordnet sind. Eine Nutzlast kann, je nach Größe und Konfiguration, entweder unmittelbar oder in einem gesonderten Nutzlastträger, beispielsweise einer Palette, Kiste, Rollcontainer und dergleichen, auf den Hubschienen 4,4' aufgenommen werden. In Längsrichtung gesehen sind die Hubschienen 4,4' zudem zwischen den Stützrädern 20,20' und den Antriebsrädern 21 ,21 positioniert, wodurch ein Kippen des Transportfahrzeugs 1 unabhängig von der Nutzlastposition verhindert wird.

Die beiden Hubschienen 4,4' können individuell und unabhängig voneinander in vertikale Hubrichtung aus einer eingefahrenen Parkposition in eine ausgefahrene Transportposition angehoben werden.

Jede Hubschiene 4,4' wird mit jeweils zwei separaten, Längsrichtung (L) zueinander beabstandet angeordneten Hubeinheiten (5 und 5' bzw. 5“ und 5‘“) betätigt. Alle vier Hubeinheiten (5 bis 5‘“) sind im Wesentlichen gleich aufgebaut, so dass bei nachfolgenden Detailbeschreibungen stellvertretend für jede der vier Hubeinheiten lediglich auf eine einzelne Hubeinheit 5 eingegangen wird. Die Hubeinheit 5 verfügt zumindest über einen eigenen Motor 7 für den Antrieb, einen Drehratensensor 15, aus dessen Daten Informationen über die aktuelle Hubposition und den aktuellen Betriebszustand der Hubeinheit 5 gewonnen werden und wenigstens zwei Positionssensoren 17, 18, welche definierte Endpositionen überwachen und auch zur Kalibrierung eingesetzt werden können.

Auf weitere Details in Zusammenhang mit dem Aufbau der Hubeinheit 5 wird in Beschreibung zur Fig.7 eingegangen.

Die Auswertung von Sensorsignalen und individuelle Ansteuerung jeder der Hubeinheiten 5 bis 5‘“ erfolgt vorzugsweise durch eine gesonderte elektronische Steuereinheit 19.

Vorzugsweise sollen die Hubeinheiten 5 bis 5‘“ durch möglichst gleichlangen Leitungen mit identischen Leitungsquerschnitten an die Steuereinheit 19 angeschlossen sein, um Laufzeitdifferenzen zu vermeiden und eine gute Synchronität sicherzustellen. Ebenso empfiehlt es sich für Kupferleitungen den jeweiligen Leitungsquerschnitt von 2,5 mm² nicht zu unterschreiten, um eine sichere und stabile Versorgung des Motors 7 mit elektrischer Energie sicherzustellen.

Die Steuereinheit 19 kommunizieren diskret oder über ein Bussystem, beispielsweise CAN, mit einer Hauptsteuereinheit 28 des Transportfahrzeugs 1 , welche die Hubfunktion im Sinne einer generellen Anweisung (beispielsweise Hoch/Runter/Stopp etc.) steuert und von der Steuereinheit 19 den allgemeinen Status gemeldet bekommt (beispielsweise Fahrt hoch/Fahrt runter/ Zielhöhe erreicht / Störung, etc.).

Dezentrale, den einzelnen Hubeinheiten zugeordnete Einzelsteuereinheiten bleiben innerhalb der Erfindung ebenfalls möglich, wobei hier sichergestellt werden muss, dass diese untereinander Daten austauschen beziehungsweise kommunizieren können, um eine synchrone Ansteuerung zu gewährleisten. Fig.2

Fig.2 zeigt das Transportfahrzeug 1 in Querrichtung (Ansicht a) und in Längsrichtung (Ansicht b) mit der Hubvorrichtung 3 im eingefahrenen Zustand, beziehungsweise in Parkposition. Die Ansicht b verdeutlicht die Funktionsweise des Transportfahrzeugs 1 bei Aufnahme von Nutzlasten. Die symbolisch dargestellte Nutzlast 100 befindet sich auf einem Hilfsgestell, welches auf dem Fahruntergrund 9 steht. Die beiden Hubschienen 4,4' sind abgesenkt, sodass das Transportfahrzeug 1 unter das Hilfsgestell mit der Nutzlast 100 einfahren kann.

Aus der Ansicht a entnimmt man insbesondere die einfache Zugänglichkeit der Hubmechanik, insbesondere der beiden Hubeinheiten 5,5‘, auf welche für Kontrolle und Wartung unmittelbar von der Fahrzeugseite aus zugegriffen werden kann gegebenenfalls sogar beinbeladenen Transportfahrzeug. Hierzu müssen lediglich einfach aufgebaute, hier im Bild nicht dargestellten, Seitenverkleidungen beziehungsweise Blenden abgenommen werden.

Fig.3

Fig. 3 zeigt das Transportfahrzeug 1 im gleichen Ansichten wie in der Fig.2, jedoch mit der Hubvorrichtung 3 in einem angehobenen Betriebszustand. Die beiden Hubschienen 4,4' sind parallel zum Fahruntergrund 9 herausgefahren, sodass die Nutzlast 100 zusammen mit dem Hilfsgestell angehoben und in diesem Zustand transportiert werden kann.

Zur Reduzierung von Querlasten auf die Hubeinheiten 5,5' und zur Erhöhung der Steifigkeit der Hubvorrichtung 3 dienen gesonderte Führungseinrichtungen 10, 10' welche entlang der Hubschiene 4 in einem möglichst großen Abstand zueinander angeordnet und dazu eingerichtet sind, Kräfte in alle Querrichtungen aus der Hubschiene 4 in das Chassis 2 einzuleiten. Um diese Funktion entlang der gesamten Hubstrecke erfüllen zu können, sind die Führungseinrichtungen 10,10' in der gezeigten Ausführungsform als teleskopierbar ineinander geschobene Rohrprofile gestaltet, welche für einen reibungsarmen Kontakt mit entsprechenden, hier nicht gezeigten Gleitelementen versehen sind. Fig.4

Fig.4 zeigt das Transportfahrzeug 1 mit einer in Längsrichtung L mit einen Winkel W geneigt herausgefahrenen Hubvorrichtung 3. Ein derartiger Betriebszustand kann besonders nützlich sein, wenn der Fahreruntergrund 9 entsprechend geneigt ist, beispielsweise beim Befahren von Rampen und dergleichen. Ebenso kann ein solcher Zustand sinnvoll sein, wenn die Kontur und/oder die Gewichtsverteilung der Nutzlast eine schräge Auflage erforderlich machen.

Um die Hubschiene 4 in Bezug zum Fachuntergrund 9 geneigt beziehungsweise schräg zu stellen, werden die beiden Hubeinheiten 5 beziehungsweise 5‘ auf unterschiedliche Hubhöhen herausgefahren.

Hierfür sind in der gezeigten Ausführungsform die Hubeinheiten 5,5‘, ebenso wie der Führungseinrichtungen 10,10', gelenkig an der Hubschiene 4 gelagert, wodurch die Hubschiene 4 relativ zu jeder Hubeinheit 5,5' in einem definierten Winkelbereich gekippt werden kann. Eine hier nicht gezeigte, zusätzliche oder alternative gelenkige Lagerung 24 der Hubeinheiten 5,5' am Chassis 2 wäre ebenfalls möglich.

Innerhalb der Erfindung bleibt es jedoch ebenso zulässig, auf eine gelenkige Lagerung der Hubeinheiten 5 zu verzichten, wenn die Lagerstellen beispielsweise unter Ausnutzung der Werkstoffelastizität gezielt mit einer verringerten Steifigkeit ausgelegt werden, oder auch wenn eine Schrägstellung der Hubvorrichtung 3 nicht gewünscht oder nicht erforderlich ist.

Fig.5

Fig.5 zeigt eine Möglichkeit, wie die Nutzlast 100 in einem Winkel W zum Vordergrund 9, jedoch in Querrichtung eingestellt werden kann. Hierfür müssen lediglich die Hubschienen 4,4' auf jeweils unterschiedliche Hubhöhe herausgefahren werden.

Grundsätzlich lässt sich durch entsprechend unterschiedliche Hübe der vier Hubeinheiten 5 bis 5‘“ bei Bedarf auch eine unterschiedliche und auch gegenläufige Schrägstellung der Hubschienen 4 und 4' realisieren. Fig.6

Fig. 2 zeigt einige Strukturelemente des Chassis 2 mit Komponenten der Hubvorrichtung 3 in einer räumlichen Seitenansicht mit abgenommenen Seitenverkleidungen des Transportfahrzeugs 1. Die linke Hubschiene 4 ist angehoben dargestellt, wogegen sich die rechte Hubschiene 4‘ in ihrer eingefahrenen Parkposition befindet. Die jeweiligen Motoren 7 sind in der gezeigten Ausführungsform in Bezug zu den Hubschienen 4,4' jeweils in Querrichtung in das Fahrzeuginnere versetzt angeordnet, was unter bestimmten Umständen beispielsweise aus Packagegründen sinnvoll sein kann. Jedoch wäre es innerhalb der Erfindung ebenso vorstellbar, den Bauraum unterhalb beziehungsweise innerhalb der Hubschiene zum Unterbringen der Motoren 7 zu verwenden.

Fig.7 und 8

Fig. 7 und 8 zeigen vereinfacht den Aufbau einer Hubeinheit 5.

Die Hubeinheit 5 ist als eine autonome Motor-Getriebe-Einheit mit einem Gehäuse 23 eingerichtet und wird von einem elektrischen Motor 7 angetrieben. Die rotatorische Bewegung des Motors 7 wird in eine translatorische Hubbewegung mittels eines Kugelgewindetriebs 6 umgewandelt. Die Mutter 13 des Kugelgewindetriebs 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine gelenkige Lagerung 24 an die Hubschiene 4 gekoppelt. Wobei das Gehäuse 23 am Chassis 2 befestigt ist.

Im Kraftfluss zwischen dem Motor 7 und dem Kugelgewindetrieb 6 ist ein Zwischengetriebe 8 geschaltet. Darin wird das Drehmoment des Motors 7 von einer Antriebsschnecke auf eine Multigewindewelle 11 und von dort auf ein größeres Abtriebsrad 26 übertragen, welches mit der Spindel 16 des Kugelgewindetriebs 6 gekoppelt ist. Durch eine entsprechende Auslegung der Verzahnungspaarungen zwischen der Antriebschnecke 25 und der Multigewindewelle 11 beziehungsweise der Multigewindewelle 11 und des Abtriebsrads 26 kann gezielt und vergleichsweise einfach eine Selbsthemmung realisiert werden, sodass für die Spindel 16 der Hubeinheit 5 keine zusätzliche, gesonderte Haltervorrichtung oder eine Rotationsbremse erforderlich ist und die eingestellte Hubhöhe auch unter Last selbsttätig gehalten wird.

Die Spindel 16 ist am Gehäuse 23 der Hubeinheit 5 über eine gesonderte massive Axiallagerung 27 gelagert, welche das anteilige Gewicht der Nutzlast in das Chassis 2 einleitet.

Ein grundsätzlicher, allgemeiner Aufbau eines Kugelgewindetriebs ist bekannt und bedarf keiner detaillierten Ausführung.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bauhöhe des Transportfahrzeugs 1 gezielt klein gehalten, wodurch auch die axiale Länge der Spindel 16 und somit auch die maximale Hubhöhe limitiert sind. Bei derartigen konstruktiven Vorgaben ist es nicht erforderlich, die Mutter 13 des Kugelgewindetriebs 6 als eine komplexe und teure Umlaufmutter mit einer zu konzipieren, bei welcher die Kugeln 12 nach dem Durchlaufen Erreichen eines Gewindeendes durch eine Rückführung zum anderen Gewindeende geleitet werden und sich dadurch in einem permanenten Umlauf befinden. Stattdessen kann die Mutter 13 einfacher und kostengünstiger mit integrierten Endanschlägen an den Gewindeenden eingerichtet sein. Die Laufstrecke für die Kugeln 12 ist dadurch zwischen den beiden Endanschlägen konstruktiv limitiert. Um die erforderliche Positionen der Kugeln 12 innerhalb der Laufstrecke sowie untereinander bei jeder Hubposition sicherzustellen, werden in Freiräume zwischen den Endanschlägen und Kugeln 12, sowie gegebenenfalls zwischen den Kugeln axial wirkende Federelemente 14, 14' eingesetzt.

Der Hubeinheit 5 ist ein multifunktionaler Drehratensensor 15 zugeordnet. Mit dem Drehratensensor 15 können beispielsweise die Drehgeschwindigkeit und der Drehwinkel der Spindel 16 erfasst werden, woraus die momentane Position der Mutter 13 und somit die momentane Hubhöhe, die Hubrichtung und der Hubgeschwindigkeit abgeleitet werden können. Ebenso wird das dadurch möglich jede gewünschte Hubhöhe zwischen den minimalen und maximalen Wert beliebig anzufahren.

Für eine direkte Erfassung von Endlagen beziehungsweise der minimalen und der maximalen Hubposition der Hubeinheit 5 dienen zwei dedizierte Positionssensoren 17 und 18. Der erste Positionssensor 17 dient zum gezielten Erfassen der unteren Endlageposition der Hubeinheit 5 und der zweiter Positionssensor 18 der oberen Endlageposition der Hubeinheit 5 beziehungsweise der maximalen Hubhöhe. Als Geber für jede Endlage können sowohl gesonderte Bauteile dienen, welche wie hier dargestellt mit der Mutter 13 oder mit der Hubschiene 4 gekoppelt sind, als auch integrierte Formelemente, beispielsweise Bohrungen, Schlitze, Vorsprünge, Laschen und dergleichen.

Durch eine solche direkte Erfassung der beiden Endlagen der Hubeinheit 5 kann die Steuerung besonders einfach kalibriert und verifiziert werden. Ebenso können bestimmte Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise automatische Abschaltung des Motors 7 der Hubeinheit 5 besonders einfach implementiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Transportfahrzeug

2 Chassis

3 Hubvorrichtung

4 Hubschiene

5 Hubeinheit

6 Kugelgewindetrieb

7 Motor

8 Zwischengetriebe

9 Fahruntergrund

10 Führungseinrichtung

11 Multigewindewelle

12 Kugeln

13 Mutter

14 Federelement

15 Drehratensensor

16 Spindel

17 Erster Positionssensor

18 Zweiter Positionssensor

19 Steuereinheit

20 Stützrad

21 Antriebsrad

22 Fahrantriebseinheit

23 Gehäuse

24 Lagerung

25 Antriebsschnecke

26 Abtriebsrad

27 Axiallagerung

28 Hauptsteuereinheit

100 Nutzlast

L Längsrichtung

W Winkel

Claims

Patentansprüche

1. Fahrerloses, insbesondere automatisch geführtes Transportfahrzeug (1) zum Transportieren von Nutzlasten, umfassend ein Chassis (2) mit darin angeordneten Komponenten zum selbsttätigen, insbesondere autonomen Bewegen des Transportfahrzeugs (1) entlang einer Fahrroute und wenigstens eine Hubvorrichtung (3) zum Anheben der Nutzlast, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (3) wenigstens zwei in Bezug zum Chassis (3) seitlich gegenüberliegend angeordneten Hubschienen (4, 4‘) aufweist, wobei jede Hubschiene (4) mit jeweils mindestens zwei in eine Längsrichtung (L) zueinander beabstandet angeordneten, sowie unabhängig voneinander ansteuerbaren Hubeinheiten (5, 5‘) beaufschlagt wird.

2. Transportfahrzeug (1 ) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Hubschienen (4, 4‘) unabhängig voneinander betätigbar sind.

3. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine translatorische Hubbewegung der Hubeinheit (5) durch ein Kugelgewindetrieb (6) realisiert ist.

4. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Hubschiene (4) an der Hubeinheit (5) und/oder die Hubeinheit (5) am Chassis (2) derart gelenkig gelagert ist oder sind, dass die Hubschiene (4) zumindest in Längsrichtung (L) in einem nichtparallelen Winkel (W) zu einem Fahruntergrund (9) einstellbar ist.

5. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Transportfahrzeug 1 wenigstens eine Führungseinrichtung (10) zur Führung und Abstützung einer Hubschiene (4) entlang ihrer Hubstrecke aufweist.

6. Transportfahrzeug (1 ) nach Anspruch 5 dad u rch gekennzeichnet, dass Führungseinrichtung (10) zur Aufnahme von Kräften in alle Querrichtungen entlang der gesamten Hubstrecke längenvariabel teleskopierbar ausgebildet ist.

7. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Einhalten von beliebigen definierten Hubpositionen der Hubvorrichtung 3 im Betriebseinsatz durch eine mechanische Selbsthemmung in der Hubeinheit (5) realisiert ist.

8. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinheit (5) als eine individuell ansteuerbare Motor-Getriebe-Einheit umfassend den Kugelgewindetrieb (6), wenigstens einen Motor (7) und wenigstens ein Zwischengetriebe (8) eingerichtet ist.

9. Transportfahrzeug (1 ) nach Ansprüchen 7 und 8 dad u rch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmung innerhalb des Zwischengetriebes (8) mithilfe einer Multigewindewelle (11) im Kraftfluss zwischen dem Motor (7) und dem Kugelgewindetrieb (6) realisiert ist.

10. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine konstruktiv festgelegte Laufstrecke für Kugeln (12) in einer Mutter (13) des Kugelgewindetriebs (6) zwischen zwei Endanschlägen begrenzt ist, wobei in Freiräume zwischen den Endanschlägen und Kugeln (12) axial wirkende Federelemente (14, 14‘) eingesetzt sind.

11. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Hubeinheit (5) wenigstens ein Drehratensensor (15) zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit und/oder eines Drehwinkels beziehungsweise einer Drehposition einer Spindel (16) des Kugelgewindetriebs (6) zugeordnet ist.

12. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Hubeinheit (5) wenigstens ein 17 erster Positionssensor (17) zur Sensierung einer definierten eingefahrenen, unteren Endlageposition der Hubeinheit (5) und wenigstens ein zweiter Positionssensor (18) zur Sensierung einer definierten ausgefahrenen, oberen Endlageposition der Hubeinheit (5) zugeordnet sind.

13. Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Sensorsignale und zur Ansteuerung der Hubeinheit (5) eine gesonderte elektronische Steuereinheit (19) vorgesehen ist.