Fahrerloses Transportfahrzeug

engl.: Automated Guided Vehicle

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) sind flurgebundene Fördermittel mit eigenem Fahrantrieb, die automatisch gesteuert und berührungslos geführt werden. Sie dienen dem Materialtransport, und zwar zum Ziehen und/oder Tragen von Fördergut mit aktiven oder passiven Lastaufnahmemitteln. [1] Deshalb wird zwischen lastziehenden und lasttragenden FTF unterschieden. Lastziehende FTF sind in Schlepper und Unterfahrschlepper unterteilt. Lasttragende FTF können zwischen passiver und aktiver Lastaufnahme unterschieden werden.

Abbildung in der die unterschiedlichen Bauformen von Fahrerlosen Transportsystemen unterschieden werden 
Abbildung 1: Bauformen von Fahrerlosen Transportfahrzeugen

Wesentliche Baugruppen eines Fahrerlosen Transportfahrzeugs

Ein Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) setzt sich aus folgenden Baugruppen zusammen:

• Energieversorgung
• Datenübertragung
• Fahrzeugsteuerung
• Warneinrichtungen
• Sicherheitseinrichtungen
• Bedienelemente
• Fahrwerk/Lenkung
• Lastaufnahmemittel

Schematische Darstellung der wesentlichen Baugruppen eines FTF 
Abbildung 2: Wesentliche Baugruppen eines FTF (Quelle: Rocla)

Energieversorgung

Prinzipiell kann zwischen FTF unterschieden werden, die einen Energiespeicher mitführen und solchen, denen die Betriebsenergie ständig von außen zugeführt wird. FTF benötigen Energie für die Antriebsmotoren aber auch für Lastaufnahmemittel, die Sicherheitssysteme und andere Komponenten. FTF können auf drei Arten mit Energie versorgt werden:

• Elektroantrieb (Energiespeicher: Akkumulator)
• Verbrennungsmotor (Energiespeicher: Diesel- oder Gastank)
• Induktive Energieübertragung mittels Leiterschleife (ohne Energiespeicher)

Datenübertragung

Das informationstechnische Zusammenwirken der Transportfahrzeuge und der Datenbasis (z. B. zentraler Leitrechner) erfolgt durch Datenübertragungssysteme. Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und stationären Einrichtungen ist erforderlich zur:

• Auftragungsverwaltung
• Beeinflussung des Fahrverhaltens (Stopp für alle Fahrzeuge, Blockstrecken-Halt etc.)
• Übertragung von Fahrzeugbetriebsdaten, Positionsdaten, Fehlerstatistiken etc.
• Synchronisation von Bewegungen mit stationärer Fördertechnik
• Ansteuerung von Ampeln, Hallentoren, Aufzügen, Schranken etc.

Für die Kommunikation zwischen FTF und der stationären Einrichtungen werden folgende Technologien eingesetzt:

• Kommunikationsschleife im Boden (induktiv oder berührend)
• Schmalbandfunk (z. B. 433 MHz)
• Breitbandfunk ("WLAN" nach IEEE 812.11; 2,4 - 6,0 GHz)
• Infrarot

Fahrzeugsteuerung

Die Fahrzeugsteuerung bestimmt maßgeblich die Flexibilität, aber auch die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit des gesamten Fahrerlosen Transportsystems. Die Fahrzeugsteuerung benutzt diverse Sensoren und Aktoren für das Zurechtfinden in der Einsatzumgebung. Wesentlich für die Art und Komplexität der eingesetzten Steuerung ist u.a. das eingesetzte Spurführungs- und Navigationsverfahren. Als Steuerungshardware für FTF kommen je nach Zielgröße (Kosten, Leistung etc.) unterschiedliche Rechnerarchitekturen zum Einsatz. Beispiele für Hardware-Plattformen sind:

• Einplatinenrechner (Low-Cost-Lösung)
• Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)
• Mehrplatinenrechner

Sicherheitseinrichtungen

Neben dem Einsatz zur Navigation spielen Sensoren im Bereich der Sicherheitstechnik bei Fahrerlosen Transportfahrzeugen eine entscheidende Rolle. Kollisionen - besonders mit Menschen - gilt es zu vermeiden, um Schäden und Stillstandzeiten zu verhindern. Sollte es doch zu einem Zusammenstoß kommen, so sind dessen Auswirkungen so gering wie möglich zu halten. Zu diesem Zweck verwenden FTF aktive und passive Sicherheitseinrichtungen.

Passive (berührende) Systeme

Passive Sicherheitseinrichtungen wie Bumper oder Not-Aus-Taster reagieren erst im Fall einer Berührung und führen dann zu einem sofortigen Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand. Bumper entsprechen einer Stoßstange, die mit Knickarmen und Schaltleisten ausgestattet ist und somit den Vorderbereich knapp über Bodenhöhe absichert. Beispiele für passive Sicherheitseinrichtungen:

• Bumper
• Not-Aus-Taster

Aktive (berührungslose) Systeme

Aktive Sicherheitseinrichtungen können durch das Aussenden von Signalen und das Empfangen derer Reflexionen Informationen über die Umgebung des FTF liefern und im Gefahrenfall für eine entsprechende Warnmeldung und Reaktion sorgen. Der überwachte Raum ist in zwei Zonen eingeteilt, die Warnzone (Fahrzeug bremst und sendet Warnsignale aus) und die Stoppzone (Fahrzeug stoppt sofort). Die Größe der Zonen richtet sich nach der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit. Beispiele für aktive Sicherheitseinrichtungen:

• Ultraschallsensoren
• Passiv-Infrarotscanner
• Laserscanner
• Bildverarbeitung

Warneinrichtungen

Optische und akustische Warneinrichtungen dienen dazu, Personen vor Kollisionen mit einem fahrenden FTF zu schützen. Mögliche Warneinrichtungen sind:

• Hupen
• Blinklichter
• Fahrtrichtungswechselanzeige

Bedienelemente

Für den Betrieb eines FTF stehen je nach Bauweise eine Handsteuerung und/oder ein Bedienterminal zur Verfügung.

Handsteuerung

Für den manuellen Betrieb des FTF verfügt dieses über ein separates Bedieninstrument, welches per Kabel und Stecker an das Fahrzeug angeschlossen wird und die direkte Fahrzeugsteuerung durch das Bedienpersonal erlaubt.

Bedienterminal

Dient als im Automatikbetrieb als unmittelbare Schnittstelle mit folgenden Aufgaben:

• Inbetriebnahme des Fahrzeugs
• Auftragseingabe und Quittierung
• Statusanzeigen und Störmeldungen
• Bearbeitungshinweise, Be- und Entladeanweisungen an das Stationspersonal
• Bereitstellung einer grafischen Bedienoberfläche

Fahrwerk/Lenkung

In der VDI 2510 [1] wird zwischen linien- und flächenbeweglichen Fahrwerken unterschieden. Linienbewegliche Fahrzeuge benötigen bei Kurvenfahrten einen erhöhten Flächenbedarf. Bei einem flächenbeweglichen Fahrzeug sind sowohl während der Fahrt als auch aus dem Stand heraus alle Bewegungen möglich. Flächenbewegliche Fahrzeuge erfordern in der Regel einen größeren konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand.

Die untenstehende Abbildung gibt einen Überblick über Fahrwerksvarianten. Es sind verschiedene Variationen der dargestellten Fahrwerke und Radanordnungen möglich.

Sechs unterschiedliche Fahrwerksvarianten

Abhängig von der Fahrwerksvariante ergeben sich unterschiedliche Umsetzungsmöglichkeiten für die Fahrzeuglenkung:

• Lenkräder können einen geometrischen Lenkeinschlag vollziehen, wobei der Lenkeinschlag elektromechanisch oder hydraulisch erfolgen kann.
• Bei einem Differentialantrieb lassen sich die Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen antreiben. Auf diese Weise kann das Fahrzeug gelenkt bzw. auf der Stelle gedreht werden.
• Auf dem Mecanum-Rad sind schrägstehende Rollen angebracht. Das Rad und die Rollen auf dem Rad können unabhängig voneinander bewegt werden. Dies ermöglicht Drehungen auf der Stelle und Bewegungen in jede beliebige Richtung.

Lastaufnahmemittel

Im Fall von lasttragenden FTF (vgl. Abb. 1) wird zur Aufnahme von Ladehilfsmitteln ein Lastaufnahmemittel (LAM) benötigt. Unterschieden wird die passive und aktive Lastaufnahme:

Passive Lastaufnahme:

• Fläche/Vorrichtung, auf der die Ladung abgestellt/arretiert werden kann (ggf. mit Einrichtungen zur Ladungssicherung)

Aktive Lastaufnahme:

• Gabel zur Aufnahme von (Euro-)Paletten, Gitterboxen etc.
• Rollenbahn oder Kettenförderer für Aufnahme von (Euro-) Paletten, Gitterboxen, etc.
• Rollenbahn oder Bandförderer zur Aufnahme von Kleinteileladungsträgern, Boxen etc.

Verwandte Themen

Siehe auch Fahrerloses Transportsystem (FTS)

Quelle

[1] VDI : VDI 2510, Fahrerlose Transportsysteme (FTS), 2005.