Wellenförmige Unterlegscheiben, Spiraldruckfedern, Tellerfedern... Die Liste erprobter Federn, die für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage kommen, ist...
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) erweisen sich als äußerst wirtschaftlich und produktiv. Die häufig als Automatic Guided Vehicle (AGV) bezeichneten Fahrzeuge dienen auch dazu, in Montage- und Fertigungshallen einzelne Bauteile und vorgefertigte Komponenten zu weiteren Montage- und Bearbeitungsstationen zu transportieren. Meist arbeiten sie autark. Besonders wirtschaftlich arbeiten die AGV, wenn sie lange Fahrwege und -zeiten ohne wiederholtes Aufladen der mitgeführten Energiespeicher erreichen. Das stellt besondere Forderungen an die Konstruktion. Insbesondere müssen die Fahrzeuge leicht und kompakt sein. Speziell vom Antriebssystem fordern die Hersteller der AGV eine hohe Leistungsdichte und Energieeffizienz. In den zunehmend kleineren Shuttle-Fahrzeugen für Verteilsysteme in Warenlagern steht für die Antriebe nur wenig Bauraum zur Verfügung. Antriebseinheiten mit axial angereihten Elektromotoren und mehrstufigen Stirnrad- und Planetengetrieben lassen sich dort aufgrund ihrer Baulänge nicht einbauen.
Innovatives Nabengetriebe
Den Forderungen der AGV-Hersteller entsprechend haben Framo Morat und der Motorenhersteller Dunkermotoren ein kompaktes Gleichstrom-Antriebssystem entwickelt. Er besticht vor allem mit seinem von Framo Morat konzipierten Nabengetriebe. Laut Wolfgang Sühling, wird diese Getriebebauform erstmals in einem Fahrantrieb für AGV verwendet. Sühling leitet beim Getriebehersteller die Entwicklung kundenspezifischer Antriebe. „Neben der kompakten Bauweise hat diese Getriebeausführung weitere Vorteile, insbesondere für die in Shuttle-Fahrzeugen häufig eingebauten Rad- und Zahnriemenantriebe“, betont er. Bei konventionell ausgeführten Rad- oder Riemenantrieben, in denen eine Planetengetriebe- oder Stirnradgetriebeeinheit eingesetzt wird, wirken aufgrund der Lasteinleitung in die auskragende Welle große Radiallasten auf die Lagerung. Dem müssen die im Getriebe eingebauten Wälzlager widerstehen. „Bei eng hintereinander angeordneten Rillenkugellagern führen am auskragenden Wellenende wirkende Radiallasten zu hohen Lagerbelastungen und aufgrund des Lagerspiels in Verbindung mit dem konstruktionsbedingt kurzen Lagerabstand außerdem zu einer Schrägstellung der Abtriebswelle und einzelner Getriebekomponenten. Dadurch verschleißen die Getriebe rasch. Paarig vorgespannte Kegelrollenlager nehmen zwar problemlos größere Radiallasten auf, haben aber speziell im Teillastbereich größere Lagerverluste als Rillenkugellager. Zudem bauen sie größer und sind schwerer als Rillenkugellager“, erläutert Sühling. Deshalb suchten die Getriebespezialisten nach einer Alternative zu den am Elektromotor angeflanschten Stirnrad- und Planetengetrieben.
Kompakte Bauform bewältigt problemlos große radiale Kräfte
Im nunmehr realisierten Nabengetriebe nehmen Standard-Rillenkugellager die hohen radialen Lasten auf. „Die Bezeichnung dieser Getriebebauart weist schon auf die besonderen Konstruktionsmerkmale hin. Das komplette Getriebe lässt sich in einer schmalen Radnabe unterbringen“, berichtet Sühling. Die Antriebs- und die Abtriebswelle sind bei dieser Getriebebauform koaxial ineinander angeordnet. Die radialen Kräfte werden über die Hohlwelle nahezu mittig zwischen den beiden Kugellagern eingeleitet. Der kleine Abstand zwischen den Kugellagern wirkt sich positiv auf die Biegesteifigkeit der hohlen Abtriebswelle aus. Diese biegt sich kaum durch. Zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle überträgt ein Planetengetriebe die Drehmomente. Es sorgt für die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse der Drehzahlen zwischen Antriebs- und Abtriebsseite. Um das Antriebspaket besonders kompakt auszuführen, verbindet ein Kegelradgetriebe den DC-Motor mit der Eingangswelle des Nabengetriebes. „Mit dieser Kombination realisieren wir den kleinsten Bauraum und die höchste Energiedichte“, betont Stefan Tröndle, Product Manager bei Dunkermotoren. „Aus der Kombination unserer bürstenlosen, elektronisch angesteuerten DC-Motoren mit über 90 % Wirkungsgrad und den verlustarmen Kegelrad- und Planetengetrieben verwirklichen wir für das komplette Antriebssystem einen sehr hohen Wirkungsgrad und somit eine hohe Energieeffizienz.“
Individuell modular konfiguriert
Die Antriebseinheiten werden nach individuellen Forderungen der FTS-Hersteller konfiguriert. Dunkermotoren bietet dafür elektronisch kommutierte DC-Motoren der Baureihe BG. Je nach Ausführung arbeiten diese mit 10 V bis 24 V Gleichspannung. Bei 24 V Versorgungsspannung stellen sie auf Dauer 1100 W Antriebsleistung bereit, kurzzeitig erreichen sie bis 2600 W. Über die Ausführungen mit integrierter Kommutierung hinaus stehen Varianten mit eingebauter Drehzahlregelung oder mit Positionierelektronik zur Verfügung. Für die Datenkommunikation mit übergeordneten Steuerungen sorgen die Bussysteme CANopen, Profibus oder Ethercat. Als Option kann der Motorenhersteller über Software und Motorsteuerung die Funktion Safe-Torque-Off (STO) verwirklichen. Die von Framo Morat konzipierten Nabengetriebe basieren auf Getriebebauteilen der Baureihen PS und PL mit nominalen Abtriebsdrehmomenten von bis zu 350 Nm. Die Außenkontur der Abtriebswelle sowie die Drehmomentstütze gestaltet der Getriebehersteller entsprechend der Forderungen der Auftraggeber, beispielsweise mit einer Standardverzahnung für Zahnriemen, mit einer kundenspezifischen Welle-Nabe-Verzahnung oder als glatte Welle mit Flanschbohrungen für eine Radfelge. jg
www.framo-morat.com
www.dunkermotoren.de
Details zu Planetengetrieben von Framo Morat:
http://hier.pro/2kiQR
