BLDC-Motoren von Oriental Motor für Fahrerlose Transportsysteme

Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur KEM Konstruktion

Inhaltsverzeichnis

1. Die Anforderungen der Hersteller von Fahrerlosen Transportsystemen sind breit gefächert
2. Im Bereich fahrerloser Transportsysteme entwickelt sich ein riesiges Potenzial
3. Motoren der BLV-R-Serie melden immer die Motorposition an den Controller zurück
4. FTS mit Antrieben der BLV-Serie werden in großen Logistikzentren genutzt
5. Der in der FTS-Industrie beliebte CANopen-Bus kommt in der BLV-R-Serie zum Einsatz
6. 80% der FTS-Antriebe von Oriental Motor sind Standardmotoren

KEM Konstruktion: Fahrerlose Transportsysteme (FTS) können die Arbeitsprozesse in diversen Anwendungsfeldern erleichtern. Die Antriebseinheit stellt dabei das Herzstück dieser autonomen Systeme dar. Welchen Anforderungen müssen Hersteller von Antriebslösungen gerecht werden, um FTS optimal auszustatten?

Glanzer: Es gibt ja eine Vielzahl von Laufmustern und Lasten, die transportiert werden müssen. Das heißt, man muss Eigenschaften wie eine niedrige Plattform, schlankes Design oder hohe Lastwiderstandsfähigkeit berücksichtigen. Und dann müssen für die Antriebsauslegung auch Einstellungen wie Feinjustierung der Geschwindigkeit, Geradeausfahren, Ausweichen oder Anhalten mit einbezogen werden. Was ist die optimale Antriebskonfiguration? Der eine Kunde will eine kleine Last mit hoher Geschwindigkeit transportieren, der andere will eine große Last mit niedriger Geschwindigkeit transportieren. Der eine will nur Kurven fahren, der andere fährt nur geradeaus. Das heißt, man sollte schon die Justage-Möglichkeiten haben, den Antrieb einzustellen und eine Feinjustierung vornehmen zu können. Ein Trend, den wir beobachten, ist, dass es verstärkt hin zu schlankem Design geht. Die Fahrerlosen Transportsysteme – und damit auch deren Antriebe – sollen niedrig und schlank sein. Platz ist also ein Thema für die Hersteller.

Die Anforderungen der Hersteller von Fahrerlosen Transportsystemen sind breit gefächert

KEM Konstruktion: Ein Fahrerloses Transportsystem soll ja Güter transportieren. Ist es da nicht kontraproduktiv, wenn die Fahrzeuge zu klein und schlank bauen?

Glanzer: Genau das ist die Frage, wenn man ein FTS und den Antrieb dafür auslegt. Es ist daher sehr wichtig mit dem Kunden zu besprechen, was er benötigt: Welche Last benötigt er? Wie groß darf das Ganze bauen? Dann muss man eine Motorauslegung berechnen und schauen, passt der Motor überhaupt, wenn er sehr klein sein muss, aber gleichzeitig eine hohe Last bewältigen muss? Vielleicht kommt dann heraus, dass der Motor, den der Kunde ausgewählt hat, die Last überhaupt nicht schafft. Die Anforderungen und damit die Anfragen der Hersteller von Fahrerlosen Transportsystemen sind breit gefächert. Das geht von der Geschwindigkeit über das Design des Motors und die Art des Getriebes – also Flach-, Hohlwellen oder Stirnradgetriebe, die unterschiedlich aufbauen. Andere legen vor allem Wert auf die Kraft beziehungsweise das Drehmoment des Motors. Insgesamt sind dadurch die Anforderungen sehr vielfältig.

KEM Konstruktion: Wie schätzen Sie das Potenzial von FTS-Antrieben für Oriental Motor ein?

Glanzer: In den letzten Jahren haben viele Unternehmen flexibel auf Veränderungen reagieren müssen, was das externe Umfeld betrifft: Fachkräftemangel, Naturkatastrophen, globale Gegebenheiten und ähnliches. Und viele haben Abhilfe geschaffen, indem sie FTS eingesetzt haben, etwa wenn im Lager Personal fehlte. Dadurch, dass zum Teil auch Förderbänder durch Fahrerlose Transportsysteme ersetzt worden sind, ist das Potenzial in diesem Markt sehr hoch, und in den nächsten Jahren wird es hier auch weitere Steigerungsraten geben.

Im Bereich fahrerloser Transportsysteme entwickelt sich ein riesiges Potenzial

KEM Konstruktion: Stichwort Fachkräftemangel – glauben Sie, dass mit der Automatisierung von Fabriken, die Zahl von FTS zunehmen wird?

Glanzer: Ja, das ist so. Das sieht man zum Teil auch schon, wenn man schaut, welche Neuentwicklungen es am Markt gibt. Neben der Fabrikautomatisierung betrifft das beispielsweise auch Branchen wie die Agrartechnik. Ich habe vor kurzem auf einer Messe diverse autonome Agrarsysteme gesehen. Es gibt noch viele Bereiche, in die selbstfahrende Fahrzeuge noch vordringen werden. Auch die Lebensmittelbranche oder die Medizin- beziehungsweise Medizintechnik-Industrie setzen zunehmend auf FTS. Das heißt, im Bereich Fahrerlose Transportsysteme entwickelt sich ein riesiges Potenzial.

KEM Konstruktion: Welche Antriebe eignen sich am besten für FTS und welche Vorteile bieten die jeweiligen Antriebsarten?

Glanzer: Es kommt immer auf die Anwendung an. Das heißt, ein Servoantrieb kann der richtige Antrieb sein, aber auch ein Radantrieb oder ein DC-Motor. Generell sagt man heute, es wird immer ein BLDC-Motor in einem FTS verwendet. Es gibt aber auch Kunden, die Schrittmotoren für ihre Fahrerlosen Transportsysteme nutzen. Denn ich kann mit einem Schrittmotor heute schon viel machen, etwa absolut positionieren und ähnliches. Ich denke alle Antriebsarten haben im Markt ihre Berechtigung und es kommt immer darauf an, was der Kunde wünscht, was er für die Lösung seiner Aufgabe benötigt. Da kann ein Servoantrieb genauso passen wie ein Radantrieb oder ein BLDC-Motor.

Motoren der BLV-R-Serie melden immer die Motorposition an den Controller zurück

KEM Konstruktion: Oriental Motor bietet in diesem Bereich die bürstenlosen DC-Antriebe der BLV-R-Serie an. Können Sie erläutern, welche Vorteile diese Antriebe bezüglich des Einsatzes in Fahrerlosen Transportsystemen bieten?

Glanzer: Der Motor der BLV-R-Serie hat ein flaches Design, was bedeutet, dass die ganze Plattform niedrig gebaut werden kann. Die Serie kann sowohl mit einem Stirnradgetriebe als auch mit einem Flach-Hohlwellengetriebe ausgestattet werden. Die Variante mit dem Flach-Hohlwellengetriebe baut noch schmaler als die mit dem Stirnradgetriebe. Das heißt, die verschiedenen Getriebearten bieten den Kunden eine Auswahlmöglichkeit. Zudem umfasst die Baureihe noch einen leichten, kompakten Controller, womit er natürlich für den Einsatz in einem FTS optimal geeignet ist. Denn das Fahrzeug muss nur wenig zusätzliches Gewicht mittransportieren und die Controller sind speziell für Batteriebetrieb geeignet. Früher sind die FTS bei leerer Batterie – also einem Ladestand unter 24V – einfach stehen geblieben und man musste sie zur Ladestation schieben. Unsere BLV-R-Serie hat einen Spannungsbereich von 15 bis 55 V, das heißt, der Antrieb hat zwar bei 15V nicht mehr die volle Leistung, aber das FTS kann noch zu seiner Ladestation zurückfahren. Ein Vorteil für viele unserer Kunden, denn andere FTS-Antriebe bleiben einfach stehen. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Motor immer die Motorposition an den Controller zurückmeldet, wobei die hohe Auflösung von 0,01° ein präzises Positionieren erlaubt. Durch die hohe Auflösung des Motors kann man bei der Übergabe zwischen zwei Positionen, beispielsweise wenn ein FTS von einem Förderband einen Karton übernehmen soll, regeln, dass das FTS exakt an die Übergabestelle fährt. Früher wurde die Positionierung mit Lichtsensoren durchgeführt und wenn der Sensor schlecht eingestellt war, hat das FTS die genaue Übergabeposition verfehlt und die Ware ist auf den Boden gefallen. Zudem haben wir verschiedene Größen. Unsere BLV-R-Serie ist mit 60, 100, 200 und 400 W erhältlich. Da kann der Kunde die richtige Motorleistung, die er braucht, wählen und den Motor entsprechend auslegen. Wenn er für die jeweilige Aufgabe die passende Motorgröße wählt, hat er auch einen geringeren Energieverbrauch. Wenn wir nur eine Motorgröße von 400 W hätten und der Kunde vielleicht nur 60 W benötigen würde, wäre der Motor überdimensioniert.

KEM Konstruktion: Ist die BLV-Serie eher für Anforderungen an schlankes Design und niedrige Bauform geeignet oder eher für hohe Leistung. Oder kann der Antrieb beide Forderungen erfüllen?

Glanzer: Die Antriebe der BLV-Serie erfüllen beide Forderungen. Wir schaffen mit der höchsten Übersetzung, also der 400-W-Variante, bis zu 51 Newtonmeter. Das ist für einen Motor dieser Größenordnung ordentlich. Und wir haben einige Kunden, die mit ihren FTS Güter transportieren, bei denen man gar nicht denken würde, dass der Motor mit der Getriebeübersetzung das schafft.

FTS mit Antrieben der BLV-Serie werden in großen Logistikzentren genutzt

KEM Konstruktion: Können Sie einige Anwendungen nennen, in denen Fahrerlose Transportsysteme mit Antrieben der BLV-R-Serie eingesetzt werden?

Glanzer: Einsatzgebiete sind die Automobilindustrie, in der FTS beispielsweise zum Transport von Ersatzteilen eingesetzt werden, sowie die Medizinindustrie. Darüber hinaus werden sie in mobilen Maschinen eingesetzt, ein Beispiel hierfür sind Schneeräum-Roboter für Hausmeister-Services in der Industrie und im Gewerbe. Fahrerlose Transportsysteme mit unseren Antrieben werden darüber hinaus in großen Logistikzentren genutzt, um Pakete zu transportieren. In diesem Bereich fixieren sich die Anbieter nicht auf einen Typ, sondern es werden viele verschiedene FTS-Arten eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete sind die Agrarindustrie oder die Lebensmittelbranche. Ein Beispiel hier ist ein Brezel-Transporter. Nachdem die Brezeln geschlungen worden sind, kommen sie auf ein Blech. Das Fahrerlose Transportfahrzeug fährt dieses Blech mit den Brezeln zum Ofen, wo es über ein Förderband in den Ofen geschoben wird. Und der Brezel-Schlinger ist ebenfalls mit unseren Motoren automatisiert. Er schafft in 2,5 Sekunden eine Brezel.

KEM Konstruktion: Welche der genannten Branchen ist für Fahrerlose Transportsysteme der am stärksten wachsende Markt?

Glanzer: Ich denke, der Bereich Automobil ist sehr stark ausgereizt. Was stark wachsen wird, sind die Bereiche Landwirtschaft beziehungsweise Agrikultur sowie Medizin. Ein Beispiel sind Apotheken, die zunehmend automatisierte Lager haben, in denen Fahrerlose Transportsysteme eingesetzt werden. Und im Bereich Logistik wird man sehen, wie sich das weiterentwickelt. Einen weiteren Einsatzbereich, in dem ich Potenzial sehe, sind Fahrerlose Transportsysteme, auf die ein Roboter montiert ist, speziell für Sortier- oder Verteilaufgaben.

KEM Konstruktion: Auch Ihre bürstenlosen DC-Motoren mit Treiber aus der BLH-Serie eignen sich für den Einsatz in FTS. Mit welchen Pluspunkten können diese Antriebe aufwarten?

Glanzer: Für kleinere Anwendungen reicht oft auch ein kleinerer Antrieb mit weniger Funktionen. Und die BLH-Serie gibt es bereits ab 15 W und dann mit 30 W, 50 W bis 100 W. Das heißt, wir bedienen hier einen kleineren Bereich als mit der BLV-R-Serie. In gewissen Anwendungen sehe ich die geringeren Leistungen als Vorteil gegenüber der BLV-R-Serie an. Und das System selbst ist von sich aus einfacher, es kann nicht so viel wie die BLV-R-Serie, aber ich habe eine analoge und eine digitale Version sowie eine Version mit RS-485-Schnittstelle. Und das reicht für viele Anwendungen, und ich bekomme die gute Qualität der BLH-Serie zu einem geringeren Preis als die BLV-R-Serie. Getriebeseitig sind beide Serien gleich und sind mit Stirnradgetriebe, Flach-Hohlwellengetriebe oder ohne Getriebe mit Rundwelle erhältlich. Der Unterschied: Die BLH-Serie geht von 15 bis 100 W, die BLV-Serie von 60 bis 400 W. Darüber hinaus lässt sich die BLH-Serie (außer 15 W-Version) optional mit einer elektromagnetischen Bremse ausrüsten, womit sie insbesondere für vertikale Anwendungen geeignet sind, bei denen bei einem eventuellen Stromausfall die Last durch die Bremse gehalten werden muss. Zudem zeichnen sich die Motoren durch eine stabile Drehzahl aus, die auch bei Laständerungen oder Synchronbetrieb nur geringe Drehzahlabweichungen (±0,2% beziehungsweise ±0,5% je nach Treiber) aufweist. Durch diese Eigenschaften verhelfen sie der jeweiligen Anwendung zu höheren Taktzahlen.

Der in der FTS-Industrie beliebte CANopen-Bus kommt in der BLV-R-Serie zum Einsatz

KEM Konstruktion: Welche der beiden Motor-Serien kommt häufiger in Fahrerlosen Transportsystemen zum Einsatz?

Glanzer: Die BLV-R-Serie wird häufiger in Fahrerlosen Transportsystemen eingesetzt. Ein Grund ist die Betriebsspannung von 15 bis 55 VDC. Und dann liegt es am breiteren Leistungsspektrum von 60 bis 400 W, denn der Markt geht hin zu den stärkeren Leistungen. Insbesondere bei den Leistungen von 200 oder 400 W ist die BLV-R-Serie am stärksten vertreten. Die BLH-Serie hat auch ihre Berechtigung, ist aber eher in den kleineren Leistungsbereichen interessant. Sie wird aber auch für andere Branchen beziehungsweise Applikationen verwendet. Für FTS sehe ich die BLV-R-Serie als die stärkere.

KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt der Controller beziehungsweise der Treiber, der separat erhältlich ist? Handelt es sich hierbei um ein Alleinstellungsmerkmal, mit dem Oriental Motor die entsprechende Intelligenz für autonome Aufgaben direkt in den Antrieb bringt?

Glanzer: Es kann ein Vorteil sein, dass wir eine komplette Einheit liefern, also Motor mit Controller bereits aufeinander abgestimmt. Viele unserer Kunden wissen das auch zu schätzen. Auf der anderen Seite ist das Angebot mittlerweile so breit gefächert, dass auch andere SPS-Hersteller in diesen Markt drängen. Das heißt, jedes Unternehmen entwickelt auch seine eigene Schnittstellen-Technologie. Unser Vorteil hier ist, dass das Ganze optimal aufeinander abgestimmt ist. Und dass wir den in der FTS-Industrie sehr beliebten CANopen-Bus in der BLV-R-Serie einsetzen, ist ebenfalls ein Vorteil, den wir hier bieten können.

KEM Konstruktion: Welche Rolle spielen kundenspezifische Antriebe, die auf die Anforderungen des jeweiligen FTS-Herstellers beziehungsweise auf die jeweilige Anwendung (Logistik, Fertigung, Agrartechnik, Healthcare, etc.) für das Fahrerlose Transportsystem angepasst sind?

Glanzer: Die Philosophie von Oriental Motor ist es, Standardprodukte anzubieten. Der Ansatz, den wir verfolgen, besteht darin, unsere Kunden zufrieden zu stellen, indem wir unsere Standardprodukte, die den Kundenbedürfnissen entsprechen, zu angemessenen Preisen über eine Vielzahl von Kanälen verkaufen. Das heißt, wir haben eine breite Palette an Standardprodukten und schauen, dass der Kunde ein Produkt aus diesem Standard-Portfolio verwenden kann. Sonderlösungen waren in Europa, beziehungsweise in Deutschland auch noch nie notwendig. Wir konnten bisher alles immer aus dem Standard bedienen.

80% der FTS-Antriebe von Oriental Motor sind Standardmotoren

KEM Konstruktion: Wie groß ist der Anteil von Standard-FTS-Antrieben in Ihrem Portfolio gegenüber kundenspezifischen Lösungen?

Glanzer: Aufgrund unserer Philosophie sind mehr als 80% der FTS-Antriebe Standardmotoren. Je nach Marktbedarf entwickeln wir gelegentlich kundenspezifische Anpassungen von Standardprodukten. Allerdings bezieht sich dies in erster Linie hauptsächlich auf den japanischen Markt.

Mehr Informationen zu den bürstenlosen DC-Motoren von Oriental Motor

Kundenbedürfnisse im Fokus

Oriental Motor entwickelt, produziert und vertreibt AC-Motoren, bürstenlose DC-Motoren, Schritt- und Servomotoren sowie die zugehörigen Drehzahlregler, Controller, Getriebe und Treiber. Hinzu kommen elektrische Linearführungen, Aktuatoren, Drehtische und Lüfter. Neben hohen Qualitätsansprüchen und kurzen Lieferzeiten steht für das Unternehmen die präzise Ausrichtung auf die Kundenbedürfnisse im Fokus, weshalb alle Produkte auch in kleinen Stückzahlen geliefert werden können. Oriental Motor verfügt über neun Produktionswerke sowie ein F&E-Zentrum und ist mit 3.200 Mitarbeitern und 100 Vertriebsbüros weltweit in 40 Ländern aktiv.

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