Lösungen 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 bestmöglicher Raumnutzung, Effizienz, Genauigkeit und Geschwindigkeit. Regalbediensysteme bestehen aus der Hardware (das heißt 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 und fahrerlose Transportfahrzeuge. 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 FTS durch Magnetstreifen, Drähte oder Sensoren geführt und fahren auf vordefinierten Routen. Wenn man ein automatisiertes Regalbediensystem mit einem menschlichen Körper vergleicht, ist dessen Hardware das Skelett, während die AMRs oder FTS die Blutkörperchen sind, die sich durch das System bewegen.
Horizontaler und vertikaler Lagerraum
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 bestmöglich ausgenutzt werden sollten. Für die 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 besteht 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 muss für eine ganz bestimmte Bewegung konfiguriert werden.
Flinke Roboter für Kundenprojekt
Die Ingenieure von Delta Line haben bereits von der ersten Entwurfsphase an mit dem Ingenieursteam des Kunden zusammengearbeitet. Gemeinsam wurden zwölf angepasste Motoren und die dazugehörige Steuerelektronik entwickelt und definiert. 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.
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 FTS benötigen viele Motoren. Und zwar umso mehr, je mehr Zusatzfunktionen sie haben sollen.
Um den mechanischen Anforderungen der Kundenanwendung gerecht zu werden, hat Delta Line sich 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. Mithilfe der Anpassungsmöglichkeiten und der Flexibilität von Delta Line ließ sich eine maßgeschneiderte Ethercat-Dreiachs-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 FTS-Branche bislang nur wenige Dreiachssteuerungen für höhere Ströme gibt, hat Delta Line die selbst entwickelte Steuerung in sein Standardangebot aufgenommen. Heute sind die Phoenix-Steuerungen in zwei Versionen über den 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.
