Faulhaber 3242: Passgenaue Antriebslösung für TORU

Stehen die Rahmenbedingungen auf Grün, sind es vor allem die Antriebe von Faulhaber, die bei diesem selbstfahrenden Logistikroboter für das Handling der Schuhkartons verantwortlich sind.

Die eigene Vision ist klar formuliert: Magazino will das erste selbstdenkende und selbsthandelnde Warenlager der Welt schaffen – und ist auf bestem Weg dahin. TORU heißt der neue Logistikroboter, der sich aktuell im Praxistest bei großen Versanddienstleistern befindet. Diese nutzen das intelligente, selbstfahrende System vor allem für die Auslagerung von Schuhkartons im Rahmen der Kommissionierung.

Die Überlastfähigkeit der eingesetzten Kleinstmotoren ist entscheidend, um die Losbrechmomente beim Handling der Schuhkartons sicher zu bewältigen.

Infos zum Anwender

Magazino entwickelt und baut wahrnehmungsgesteuerte, mobile Roboter für die Intralogistik. Mit Magazinos Technologie können über 2D- und 3D-Kameras einzelne Objekte im Regal identifiziert und lokalisiert, sicher gegriffen und schließlich präzise an ihrem Bestimmungsort wieder abgelegt werden. www.magazino.eu

Roboter verschafft sich sein eigenes Bild

Bei TORU handelt es sich konzeptionell um einen sogenannten perzeptionsgesteuerten Roboter. Dieser ist in der Lage, durch Kameras, Bildverarbeitung, Sensoren und künstliche Intelligenz seine Umwelt wahrzunehmen, richtig zu interpretieren und darauf basierend, Entscheidungen zu treffen. Bekommt TORU den Auftrag, ein bestimmtes Paar Schuhe zu picken, steckt dahinter zunächst die Lageradresse plus ein Barcode. Der Roboter weiß also, wo das Zielfach sein muss und navigiert dicht heran. Anschließend dreht sich die Hubsäule vorne am Fahrzeug um 90° zum Regal, ein Greifer fährt zum angegebenen Fach und ab jetzt trifft TORU eigenständig Entscheidungen.

Über dreidimensionale Kameraaufnahmen verschafft sich der Roboter zunächst ein Bild von der Ist-Situation: Liegt im Regal überhaupt ein Schuhkarton? Gibt es den passenden Barcode? Bin ich überhaupt in der Lage, den Schuhkarton zu greifen, weil dieser vielleicht ein paar Zentimeter verschoben ist und sich beim Herausziehen verklemmen würde? Steht hinter einem Pickauftrag etwa ein Karton, der von einem Mitarbeiter etwas schief im Regal abgelegt wurde, versucht der Roboter seinen Greifprozess an die Gegebenheiten anzupassen. Stellt TORU fest, dass ein Greifen trotzdem nicht möglich sein wird, geht der Job an das System zurück – und ein Lagerarbeiter müsste das Kommissionieren per Hand übernehmen.

Stehen die Rahmenbedingungen auf Grün, dann sind es vor allem Antriebe von Faulhaber, die für das Handling der Schuhkartons verantwortlich sind. Hierbei bilden Motion Controller, DC-Kleinstmotoren vom Typ 3242 mit Grafitkommutierung, Planetengetriebe und Gewindespindel ein lineares Antriebssystem, das eine Metallzunge aus- und wieder einfährt. Die Aufgabe besteht in diesem Fall darin, die Lücke zwischen dem Fahrzeug und dem Regalboden zu schließen. So ist der Weg geebnet, die Kartons auf der glatten Fläche mit Unterdruck herauszuziehen.

Mit an Bord beim selbstfahrenden Pick-Roboter von Magazino: Kleinstantriebe und Motion Controller von Faulhaber.

Hohes Überlastverhalten

Für die Positionierung des Sauggreifers entlang einer Zahnstange setzt Magazino Faulhaber-Antriebe vom Typ 3268 ein. Mit einer Leistung von 62 Watt liefern die bürstenlosen Gleichstrommotoren im Dauerbetrieb Nennmomente bis 72 mNm. Interessant für Magazino sind die Spitzenmomente bis 96 mNm. Denn die Überlastfähigkeit ist entscheidend, um die Losbrechmomente beim Handling der Schuhkartons sicher zu bewältigen. „Wir brauchen Motoren mit hoher Leistungsdichte“, erklärt Raphael Vering aus der Maschinenbauentwicklung bei Magazino. Da die Spitzenmomente nur in einem eng bemessenen Zeitfenster gefragt sind, gibt es keine Probleme, dass die Motoren zu heiß werden.

TORU heißt der vielseitig einsetzbare, selbstfahrende Logistikroboter von Magazino, der sich aktuell im Praxistest bei großen Versanddienstleistern befindet.

Kleinere Antriebe sind auch leichtere Antriebe

Das kräftige Überlastverhalten der Motoren mit ihrem Durchmesser von gerade einmal 32 mm bringt für die Münchner Logistikpioniere eine Reihe von Vorteilen mit sich. In der Auslegung ist die Grundlage geschaffen, durch die sichere Beherrschung der Losbrechmomente kleinere Motoren einsetzen zu können, die naturgemäß leichter sind. „Die Masse des Greifers muss so gering wie möglich sein, weil wir diesen im TORU auf der Vertikalachse mitbewegen müssen“, verdeutlicht Raphael Vering. Je schwerer die Greifeinheit, umso größer die gefragte Motorleistung der Vertikalachse.

Die Leichtigkeit in der Konstruktion ist auch deshalb geboten, weil TORU nicht nur auf festem Beton im Erdgeschoss einsetzbar sein soll, sondern auch auf filigraneren Deckenkonstruktionen von Zwischengeschoßen. „Gerade hier sind die erlaubten Flächenlasten stark limitiert. Wir wollen TORU aber möglichst variabel einsetzen können“, merkt Magazino-Pressesprecher Florin Wahl an. Größere Motoren würden zudem das Handling behindern – gerade dann, wenn Kartons wenige Zentimeter über dem Fußboden lagern und die Antriebe nicht im Weg sein dürfen. Mit der Faulhaber-Lösung kommt Magazino ganz weit runter und auch rauf. „Das ist enorm wichtig, wenn wir die Kapazität eines Lagers zur Grundfläche betrachten. Jeder Regalboden mehr ist Gold wert“, bringt es Florin Wahl auf den Punkt.

Lösung mit optimaler Leistungsdichte

Hinter der Idee von TORU steckt in der Umsetzung ein ausgefeiltes System aus Automation, Robotik, Vision und autonomen Fahren. Deshalb war Magazino bei der Evaluierung der Antriebe auf der Suche nach Lösungen mit optimaler Leistungsdichte, die sich auch noch elegant in den vorhandenen Automationsverbund integrieren lassen. „Die Unterstützung der CANopen-Kommunikation war für uns entscheidend“, blickt Raphael Vering zurück. Dass die Münchner bei Faulhaber zudem eine passgenaue Motion Control Gesamtlösung nutzen können, verschaffte der Entwicklung mehr Freiraum für die weitere Optimierung der neuen Logistiklösung. „Wir müssen keine Zeit in die Konzeption eigener Regler oder die Integration von Encodern stecken“, unterstreicht Vering.

Die Motion Controller der Faulhaber Generation V2.5 bilden mit den DC-Kleinstmotoren hochdynamische Positioniersysteme. Als Rückführung nutzt Magazino die analogen Hallsensoren und spart sich damit den Einsatz eines gesonderten Encoders für die Rückführung. Die integrierte Stromregelung der Motion Controller begrenzt das Drehmoment und schützt damit Elektronik und Motor vor Überlast. Diese Funktion nutzt Magazino dafür, Störungen im Materialfluss zu erkennen – dann etwa, wenn sich ein Schuhkarton in einem Regalfach verklemmt hat und so die Entnahmeeinheit zum Stoppen bringt.