Fallstudie: Flexible Intralogistik durch flexible Produkte von Delta Line

Delta Line steckt weltweit in vielen Anwendungen und sorgt dort für Bewegung. Wir sind in einer Vielzahl von Branchen tätig, wie etwa der Landwirtschaft, dem Gesundheitswesen, der Intralogistik, der Robotik und sogar der Konsumgüterindustrie. Unsere Partner und Kunden schätzen unsere Zuverlässigkeit, aber vor allem auch unser doppeltes Nutzenversprechen: eine große Vielfalt an anpassbaren Produkten sowie eine weltweite Präsenz auf technischer Ebene. Die Kompetenz von Delta Line bei Bewegungslösungen und das Anwendungswissen unserer Kunden ermöglichen es uns, gemeinsam bahnbrechende Technologien und Produkte zu entwickeln. In dieser Fallstudie zeigen wir, wie Bewegungslösungen von Delta Line autonomen mobilen Robotern (AMRs) der nächsten Generation dabei helfen, auch höchste Anforderungen an Bewegung, Größe und Nutzlast zu erfüllen.

Optimale Raumnutzung: horizontale und vertikale Bewegungsebenen

Technologien zu Lagerung, Verteilung und Micro-Fulfillment im E-Commerce-Bereich sehen heute deutlich anders aus als früher, denn sowohl Hardware als auch Software haben sich weiterentwickelt. Die meisten Lager sind heute auf automatisierte Regalbediensysteme (AS/RS) angewiesen. Diese bieten beachtliche Vorteile bei optimaler Raumnutzung, Effizienz, Genauigkeit und Geschwindigkeit. Regalbediensysteme bestehen aus der Hardware (d. h. Regalen, Regalbediengeräten und Shuttles) und werden vom Lagerverwaltungssystem (LVS) und der Warehouse Execution Software (WES) gesteuert. Für den Transport des Bestands innerhalb des Lagers werden in diesen Systemen in der Regel Shuttles eingesetzt, was die Effizienz steigert und die Zeit, in der Mitarbeiter zu Fuß unterwegs sind, reduziert. Flurgebundene Shuttles können in zwei Kategorien eingeteilt werden: autonome mobile Roboter (AMRs) und fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs). AMRs sind hochentwickelte Roboter, die mit künstlicher Intelligenz, der Fähigkeit zum maschinellen Lernen und Sensoren ausgestattet sind, damit sie sich großteils selbstständig im Lager bewegen können, ohne dass der Mensch eingreifen muss. Im Gegensatz dazu werden AGVs durch Magnetstreifen, Drähte oder Sensoren geführt und fahren auf vordefinierten Routen. Wenn wir ein automatisiertes Regalbediensystem mit einem menschlichen Körper vergleichen, ist dessen Hardware das Skelett, während die AMRs oder AGVs die Blutkörperchen sind, die sich durch das System bewegen.

Die Infrastruktur in Verteilzentren, Micro-Fulfillment-Centern und Lagern unterscheidet sich stark voneinander. Jede Einrichtung ist einzigartig. Allen gemein ist jedoch, dass sie so konzipiert sind, dass sowohl der horizontale als auch der vertikale Lagerraum optimal ausgenutzt werden sollten. Für die optimale vertikale Ausnutzung des verfügbaren Raums stehen viele verschiedene Möglichkeiten mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad zur Verfügung: fest installierte Kräne, Shuttle-Roboter oder kubische Lagersysteme (sogenannte „Lagerwürfel“). Die Herausforderung unseres Kunden bestand darin, ein AMR-System zur Auslagerung von Ladeeinheiten zu entwickeln, dass sich sowohl horizontal (auf dem Lagerboden) als auch vertikal (in der Regalstruktur) bewegt.

Ein völlig unabhängiges AMR-Shuttle mit einem Führungssystem, Rädern und einem vertikalen Auslagerungssystem erfordert allerdings eine große Anzahl an Motoren und Steuerelektronik an Bord. So werden Motoren benötigt, um die Antriebsräder zu drehen, den Teleskoparm zur Auslagerung von Ladeeinheiten auszufahren, die Räder für die Regal- oder Bodenbewegung neu auszurichten, die Kistengreifer zu betätigen und das Aufzugsystem zu aktivieren. Jeder Motor musste für eine ganz bestimmte Bewegung konfiguriert werden. Die Ingenieure von Delta Line arbeiteten bereits von der ersten Entwurfsphase an mit dem Ingenieursteam des Kunden zusammen. Gemeinsam haben wir zwölf angepasste Motoren und die dazugehörige Steuerelektronik entwickelt und definiert. Die frühzeitige Zusammenarbeit, unsere Kompetenz, das vielfältige Portfolio unseres Unternehmens sowie die vielen Anpassungsmöglichkeiten haben dazu beigetragen, ein in Hinblick auf Leistung, Volumen, Kosten und Montageaufwand hocheffizientes Antriebssystem zu entwickeln. Das Produktsortiment von Delta Line umfasst Mehrachssteuerungen, die bis zu drei Motoren unterstützen. Der hier eingesetzte AMR wird durch insgesamt zwölf Motoren und vier kundenspezifische Steuerungen bewegt.


Flinke Roboter und unsere Lösung

Roboterabmessungen, Ladungsgröße und Gesamtgewicht sind die entscheidenden Punkte, die AMR-Hersteller in den Griff bekommen müssen. Besonders dann, wenn die Shuttles wie hier batteriebetrieben sind. Der Trend in der Branche geht in Richtung Platz- und Gewichtsreduzierung auf Komponentenebene. Das ist jedoch zu kurz gedacht. Von entscheidender Bedeutung ist vielmehr, von Projektstart an das gesamte Bewegungssystem zu berücksichtigen. So brauchen etwa Kabel und Steckverbinder häufig mehr Platz als eingeplant. Ist das richtige Bewegungssystem gefunden, werden sowohl die Leistungsanforderungen als auch die Vorgaben zur Gesamtgröße des Roboters erfüllt. AMRs und AGVs benötigen viele Motoren. Und zwar umso mehr, je mehr Zusatzfunktionen sie haben sollen. Um den mechanischen Anforderungen der Kundenanwendung gerecht zu werden, haben wir uns für eine Kombination aus acht bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) und vier Servomotoren entschieden. Eine größere Herausforderung stellte die Steuerung dar. Die Elektronik musste hohe Stromstärken (mehr als 10 Aeff) aufnehmen können, ausschließlich auf EtherCAT-Feldbuskommunikation basieren und über spezielle digitale Bremsenausgänge verfügen. Dank der Anpassungsmöglichkeiten und der Flexibilität von Delta Line konnten wir eine maßgeschneiderte EtherCAT-3-Achs-Steuerung für Ströme bis zu 12 Aeff entwickeln, die Vorteile wie eine Reduzierung des Platzbedarfs (weniger Antriebe und Verkabelung) und eine hohe Kosteneffizienz bietet. Da es für die wachsende AMR- und AGV-Branche bislang nur wenige 3-Achs-Steuerungen für höhere Ströme gibt, haben wir die von uns entwickelte Steuerung in unser Standardangebot aufgenommen. Heute sind unsere Phoenix-Steuerungen in zwei Versionen über unseren Katalog erhältlich: als kleineres, integriertes Modell (ohne Gehäuse), das BLDC-Motoren mit bis zu 3 Aeff steuern kann, und als Standardversion mit Gehäuse, die BLDC-Motoren mit bis zu 12 Aeff steuert.

Delta Line hat volle Kontrolle über den Herstellungsprozess der Elektronik und kann daher unkompliziert kundenspezifische Firmware für Plug&Play-fähige Systeme liefern - und das ohne übermäßig große Mindestabnahmemengen. Unsere Kunden profitieren von passgenauen Bewegungslösungen und einer vereinfachten Lieferkette und können sich so ganz auf ihre Software konzentrieren. Unternehmen wie unsere Kunden aus der Intralogistik- und Mobilroboterbranche sind es, die E-Commerce, Lagerung, Micro-Fulfillment, Verteilung und Lagerorte neu denken. Konfigurierbare und anpassbare Motoren und Steuerungen von Delta Line helfen autonomen mobilen Robotern der nächsten Generation dabei, höchste Anforderungen an Bewegung, Größe und Nutzlast zu erfüllen. Unsere flexiblen Produkte und die weltweite Zusammenarbeit bei der Entwicklung sind ein Vorteil für jeden Intralogistikentwickler.