DE102020206306A1

DE102020206306A1 - Fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Nutzlast-Hubvorrichtung.

Info

Publication number: DE102020206306A1
Application number: DE102020206306.0A
Authority: DE
Inventors: Sven Mainz; Sascha Gerber
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Also published as: EP4153526A1; KR20220154769A; JP2023521444A; US20230202813A1; EP4153526B1; WO2021233505A1; CN115461301A; MX2022014656A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses, insbesondere automatisch geführtes Transportfahrzeug (1) zum Befördern von Nutzlasten insbesondere ein Materialtransportfahrzeug in einem Werk, mit einer Nutzlast - Hubvorrichtung (2). Für einen besonderes kostengünstigen und zugleich steifen und effizienten Aufbau der Hubvorrichtung (2) wird vorgeschlagen, dass der Hubvorgang über ein Exzentertrieb realisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses, insbesondere automatisch geführtes und vorzugsweise ein autonomes automatisch geführtes Transportfahrzeug zum Befördern von Nutzlasten. Derartige Fahrzeuge werden meist als sogenannte Flurförderfahrzeuge oder Materialtransportfahrzeuge in Produktionswerken eingesetzt, um beispielsweise bestimmte Nutzlasten im Lager oder vom Lager zur Produktionslinie zu transportieren und dabei vorzugsweise autonom zu navigieren. Die Ladung bei solchen Transportfahrzeugen kann sowohl unmittelbar aus der Nutzlast selbst als auch einem Nutzlastträger bestehen, welcher mit der Nutzlast gesondert beladen werden kann - beispielsweise ein Gestell, einen Rolluntersetzer und Dergleichen. Das Transportfahrzeug soll dabei unter einen solchen Nutzlastträger fahren, diesen selbstständig anheben, zum Zielort transportieren und dort wieder absetzen können. Zu diesem Zweck ist es mit einer integrierten Hubvorrichtung ausgestattet.
Aus der Praxis sind verschiedene Lösungen zum Realisieren der Hubfunktion bekannt. Um große Lasten schnell und präzise heben zu können erfordert die Hubvorrichtung eine hohe Steifigkeit und starke Motorisierung mit einem entsprechend hohen Bedarf an elektrischer Energie, was als Konsequenz höhere Gewichte, größere Batterien, höhere Kosten oder geringere Reichweiten nach sich zieht.
Aus DE 102013013438 A1 ist beispielsweise ein Transportfahrzeug bekannt, dessen Hubfunktion über diverse Schub- und Hebelvorrichtungen realisiert ist, welche aufgrund Konstruktionsprinzips und Steifigkeitsanforderungen ein hohes Systemgewicht und einen großen Bauraumbedarf aufweisen.
Aus EP 102706 A1 ist ein weiteres Transportfahrzeug bekannt, dessen Hubvorrichtung mit aufwendig herstellbaren und vergleichsweise teuren Kugelgewindetrieben aufgebaut ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Transportfahrzeug mit Hubvorrichtung vorzuschlagen, welche möglichst kostengünstig und zugleich steif und effizient aufgebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der Merkmalskombination nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und Figuren.
Die Erfindung sieht vor, dass der Hubvorgang über ein Exzentertrieb realisiert ist. Dadurch kann eine einfache, kostengünstige, robuste und wartungsarme Lösung zum Heben und halten großer Lasten realisiert werden.
Zwecks eines besonders kompakten und wartungsgünstigen Aufbaus des Transportfahrzeugs weist dieses ein flaches Chassis mit darin angeordneten Antriebskomponenten, sowie wenigstens ein gegenüber dem Chassis höhenverstellbares Lastträgerelement zum Tragen der Nutzlast auf. Hierbei weist der Exzentertrieb wenigstens ein drehbar gelagertes Exzenterelement auf, welches beim Hubvorgang eine Hubkraft in das Lastträgerelement einleitet. Dadurch kann der Hub einfach und effektiv durch Auslegung des Exzenterelements konstruktiv festgelegt werden, die Betriebszuverlässigkeit wird gesteigert, Fehlfunktionen und Ausfälle vermieden.
Für eine zuverlässige Hubsynchronisation in umfasst die Hubvorrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung eine Hubwelle, welche sich in Querrichtung im Wesentlichen durch das gesamte Chassis erstreckt und an gegenüberliegenden Enden je ein Exzenterelement, aufweist. Des Weiteren kann dadurch der Hubvorgang einfach und kostengünstig mit einer einzigen, auf die Hubwelle einwirkenden Antriebseinheit realisiert werden.
Zwecks einer robusten Kraftübertragung von der Antriebseinheit auf die Hubwelle bei einer zugleich besonderes flexiblen sowie effektiven Bauraumausnutzung wird die Hubwelle gemäß einer bevorzugten Ausführung durch ein Umschlingungstrieb betätigt.
Für eine kostengünstig realisierbare, effiziente Führung und Abstützung des Lastträgerelements wird gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein Randabschnitt eines für den Durchgriff der Hubwelle ausgebildeten Durchbruchs im Lastträgerelement zur Führung des Lastreglements in Hubrichtung und Abstützung quer zur Hubrichtung vorgesehen.
Für eine weiter verbesserte Führung und Abstützung des Lastträgerelements verfügt dieses gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung stirnseitig über einen parallel zur Hubrichtung ausgebildeten ebenen Flächenabschnitt, welcher in Längsrichtung an einem korrespondierenden Bereich des Chassis anliegt und abgleitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verfügt das Transportfahrzeug für einen stabilen und zugleich gewichtssparenden Aufbau über zwei Lastträgerelemente, welche jeweils gegenüberliegend, beidseitig des Chassis angeordnet sind.
Zur Erhöhung der Steifigkeit oder Erweiterung des Funktionsumfangs können die beiden Lastträgerelemente über wenigstens eine Querverbindung miteinander verbunden sein.
Für eine einfach zu realisierende robuste Synchronisation der Hubvorrichtung in Längsrichtung sieht eine bevorzugte Ausführung der Erfindung vor, dass die Hubvorrichtung wenigstens zwei Exzenterelemente aufweist, welche auf dasselbe Lastträgerelement einwirken und über ein Umschlingungstrieb aneinandergekoppelt sind.
Gemäß einer besonderes bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verfügt das Exzenterelement ein Wälzlagerelement, welches radial außen angeordnet ist und beim Hubvorgang an dem Lastträgerelement abrollt. Das Exzenterelement sowie sein Gegenlager müssen dadurch nicht gehärtet werden, um Verschleiß zu verringern. Ebenso kann auf wartungsintensive und verschmutzungsanfällige Schmierstoffe oder verschleißanfällige Gleitbeschichtungen verzichtet werden. Des Weiteren muss der Antriebsmotor keinen größeren Reibwiderstand zwischen dem Exzenterelement und seinem Gegenlager zusätzlich zur Last überwinden. Die Leistung der Antriebseinheit kann zugunsten eine geringeren Bauraum- und Energieverbrauchs verringert werde oder es könne größere Lasten können gehoben und transportiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Hubvorrichtung vier aneinander gekoppelte und zwangsweise simultan bewegbaren Exzenterelemente umfassen, welche zum Anheben und Absenken der Ladung dienen.
Damit kann rein mechanisch und ohne einen gesonderten Regelungsaufwand eine störungsfreie und gleichmäßige Anhebung und Absenkung der Ladung realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 stark vereinfachte Darstellung des Transportfahrzeugs in Draufsicht (Ansicht a) und Seitenansichten mit eingefahren (b) und ausgefahrenen (c) Hubvorrichtung.
2 Ansichten gemäß 1, jedoch zusätzlich mit einem Nutzlastträger.
3 beispielhafte Darstellung eine Ausführungsform des Transportfahrzeugs mit einer Nutzlast in einem Nutzlastträger.
4 räumliche Darstellung von einigen Elementen des Chassis und der Hubvorrichtung (a) und eine vergrößerte Darstellung der Führung im Durchbruch des Lastträgerelements (b).
5 Seitenteilansicht auf einige Elemente des Transportfahrzeugs 1 und der Hubvorrichtung 2 in der angehobenen Transportposition (a) sowie in der abgesenkten Parkposition (b).
6 eine Ausführungsform einer Exzenterelement mit einem Wälzlagerelement.
7 Detailansicht auf den Antrieb der Hubwelle.

Fig. 1
Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 dient insbesondere zum Befördern von Nutzlasten auf glatten Böden in Produktions- und Montagewerken, um beispielsweise Teile und Komponenten von und zur Produktionslinie oder im Teilelager zu transportieren. Das Transportfahrzeug 1 wählt seine Fahrstrecke autonom, basiert auf integrierten Raumüberwachungssensoren und einem Steuerungssystem, welche jedoch hier nicht akzentuiert und nicht dargestellt werden.
Das Transportfahrzeug 1 verfügt über ein flaches, gedrungenes Chassis 8, in und an welchem sämtliche Steuerungs- und Antriebskomponenten angeordnet sind. Das Transportfahrzeug 1 bewegt sich in der gezeigten Ausführungsform auf einem paar von Stützrädern 15 sowie einem paar von Antriebsrädern 14. Die Antriebsräder 14 sind unabhängig voneinander, individuell antreibbar und dienen so sowohl zum Vortrieb als auch zum Lenken des Transportfahrzeugs 1.
Zum Tragen beziehungsweise Auflegen der Ladung verfügt das Transportfahrzeug 1 über zwei Lastträgerelemente 9, 9', welche ein Bestandteil einer Hubvorrichtung 2 bilden. Die Lastträgerelemente 9, 9' sind in Längsrichtung beziehungsweise parallel zur Fahrtrichtung F gestreckt ausgebildet und flankieren das Chassis 8 im oberen Bereich seitlich. Jedes Lastträgerelement 9, 9' ist in der gezeigten Ausführungsform als kastenförmiger Hohlkörper gestaltet. Zum Heben der Ladung können die Lastträgerelemente 9, 9' in vertikale Hubrichtung H aus einer eingefahrenen Parkposition (Ansicht b) um einen Hubbetrag 16 in eine ausgefahrene Transportposition angehoben werden.
Lastträgerelemente 9, 9' können über eine oder mehrere Streben, Bänder oder hier nicht gezeigten Platten querverbunden (21) sein, um beispielsweise die Steifigkeit zu erhöhen und/oder zur Realisierung einer größeren ebenen Ladefläche.
Fig.2
Das Transportfahrzeug 1 ist zum bevorzugten Transportieren von Nutzlasten in einem gesonderten Nutzlastträger 6 ausgelegt. Der Nutzlastträger 6 kann auf unterschiedliche Weisen aufgebaut sein - als ein Gestell wie abgebildet, als ein Trolley beziehungsweise Rolluntersetzer und Dergleichen.
Der Nutzlastträger 6 ist derart aufgebaut, dass das Transportfahrzeug 1 mit Lastträgerelementen 9, 9' in Parkposition unter den Nutzlastträger 6 einfahren kann. Der Nutzlastträger 6 weist zwei quer zur Fahrtrichtung verlaufende Traversen 7, 7' auf, an denen sich die Lastträgerelemente beim Heben und Transportieren des Nutzlastträgers 6 abstützen. In der gezeigten Ausführungsform sind die Traversen 7, 7' über zwei außenliegende Längsträger 17, 17' verbunden. Zum Transport der Ladung fährt das Transportfahrzeug 1 unter den Nutzlastträger 6 und aktiviert die Hubvorrichtung 2. Die Lastträgerelemente 9,9' werden dabei in die Hubrichtung H angehoben, legen sich an den Traversen 7, 7' und heben den Nutzlastträger 6 vom Boden ab. Daraufhin kann der Nutzlastträger 6 zum Zielort transportiert und dort in umgekehrter Reihenfolge wieder auf den Boden abgesetzt werden.
Fig.3
Die Abbildung zeigt beispielhaft ein Nutzungsszenario des Transportfahrzeugs 1 und entspricht im Wesentlichen der in der 2b dargestellten Situation. Eine Ausführungsform des Transportfahrzeugs 1 befindet sich unter einem Nutzlastträger 6, welcher als ein Rolluntersetzer ausgebildet ist. Der Nutzlastträger 6 ist beladen mit einer Nutzlast 22, welche aus einer mit Säcken gefüllten Gitterbox besteht.
Fig.4
4 zeigt einige Strukturelemente des Chassis 8 mit Komponenten der Hubvorrichtung 2.
Die Hubvorrichtung 2 weist eine um die Drehachse D drehbare Hubwelle 10 auf, welche im Wesentlichen das gesamte Chassis 8 in Querrichtung durchragt und dabei mit ihren Enden in die beiden gegenüberliegenden Lastträgerelement der 9, 9' eingreift. An den Enden der Hubwelle 10 sind drehfest fixiert, je ein scheibenförmiges Exzenterelement 3, 3" angeordnet. Insgesamt verfügt die Hubvorrichtung 2 über vier scheibenförmige Exzenterelement 3, 3', 3'', 3''' welche die Lastträgerelemente 9, 9' in vertikale Richtung stützen.
Zum Durchgriff der Hubwelle verfügt jedes Lastträgerelement 9, 9' über einen Durchbruch 11. Durchbruch ist in vertikale Richtung langgestreckt ausgebildet und verfügt über zwei gerade Randabschnitte 12, welche zur Hubrichtung H sowie zueinander parallel ausgerichtet sind. Durch diese beiden Randabschnitte 12 werden insbesondere parallel zur Fahrtrichtung F bzw. quer zur Hubrichtung H wirkenden Kräfte aus dem Lastträgerelement 9 in die Hubwelle 10 und somit das Chassis 8 eingeleitet. Dadurch dienen die Randabschnitte 12 für die Lastträgerelemente 9, 9' zu Führung und Kraftabstützung.
Des Weiteren verfügt jedes Lastträgerelement 9, 9' stirnseitig über einen parallel zur Hubrichtung H ausgebildeten ebenen Flächenabschnitt 13, 13'. Durch diese Flächenabschnitte 13, 13' dienen ebenfalls als vertikale Führung bei Hubvorgang sowie zur Abstützung und Einleitung von Längskräften in das Chassis 8.
Fig.5
Die 5 zeigt eine Seitenteilansicht auf einige Elemente des Transportfahrzeugs 1 und der Hubvorrichtung 2 mit einer abgenommenen Seitenwand des Lastträgerelements 9 in der angehobenen Transportposition (Ansicht a) sowie in der abgesenkten Parkposition (Ansicht b).
Pro Seite des Transportfahrzeugs 1 weist die Hubvorrichtung (2) je zwei gleich große Exzenterelemente (3, 3'), welche auf dasselbe Lastträgerelement (9) einwirken. Dabei ist das antriebseitige, an der Hubwelle 10 sitzende Exzenterelement 3 über ein Umschlingungsrieb 18 an das andere, abtriebsseitige Exzenterelement 3' gekoppelt, sodass bei Verdrehung der Hubwelle 10 beide Exzenterelement 3,3' sich simultan in gleicher Richtung drehen. In der vorstehenden Ausführung ist der Umschlingungstrieb 18 als ein Kettentrieb realisiert. Weitere Ausführungsformen, beispielsweise als Zahnriementrieb, bleiben innerhalb der Findung jedoch ebenfalls zulässig.
Zur Durchführung einer Hubbewegung wird die Rotationsbewegung der Hubwelle 10 durch die Exzenterelement 3, 3' in eine translatorische Bewegung des Lastträgerelements 9 parallel zur Hubrichtung H umgewandelt. Die obere waagerechte Leiste des Lastträgerelements 9 dient dabei als Gegenlager für die Exzenterelemente 3, 3'. Um Reibung zwischen den Exzenterelementen 3, 3' und dem Lastträgerelement 9 zu reduzieren ist jedes Exzenterelement 3, 3` radial außen mit einem Wälzlagerelement 4 ausgestattet, dem es an seinem Gegenlager geräuscharm und reibungsarm abholt. Durch die vorstehend bereits erwähnten Brandabschnitte 12 des Durchbruchs 11 und den Flächenabschnitt 13 werden die beim Abrollen der Exzenterelemente 3, 3' an Lastträgerelement 9 entstehenden, quer zur Hubrichtung H gerichteten Kraftkomponenten in das Chassis 8 eingeleitet.
Fig.6
6 zeigt eine Ausführungsform des Exzenterelements 3. An dem radialen Außenrand einer Exzenterscheibe 24 befindet sich ein Wälzlagerelement 4. In der gezeigten Ausführungsform ist das Wälzlagerelement 4 als ein auf die Exzenterscheibe 24 aufgepresster Kugellager ausgebildet. Innerhalb der Erfindung ist es jedoch genauso vorstellbar, die Exzenterscheibe 24 selbst als ein Bestandteil, beispielsweise der Innenring eines Wälzlagers auszubilden.
Der doppelte radiale Abstand zwischen dem Mittelpunkt M der Exzenterscheibe 24 und der Drehachse D in der Mitte der Hubwellenaufnahme 23 definiert konstruktiv denn Hub 16 der Hubvorrichtung 2.
Fig.7
7 zeigt eine bevorzugte Betätigungsausführung der Hubwelle 10 mittels eines Umschlingungstriebs 19, welcher von einer elektromotorischen Antriebseinheit 20 aktiviert wird. Die Antriebseinheit 20 fungiert somit als Hubantrieb der Hubvorrichtung 2.
Der Umschlingungstriebs 19 ist in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform als ein Kettentrieb vorgesehen. Innerhalb der Erfindung kann dieser, je nach Anforderungsprofil, auch andersartig, beispielsweise als ein Riementrieb ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Transportfahrzeug
2: Hubvorrichtung
3: Exzenterelement
4: Wälzlagerelement
5: Gegenlager
6: Nutzlastträger
7: Traverse
8: Chassis
9: Lastträgerelement
10: Hubwelle
11: Durchbruch
12: Randabschnitt
13: Flächenabschnitt
14: Antriebsrad
15: Stützrad
16: Hub
17: Längsträger
18: Umschlingungstrieb
19: Umschlingungstrieb
20: Antriebseinheit
21: Querverbindung
22: Nutzlast
23: Hubwellenaufnahme
24: Exzenterscheibe
M: Mittelpunkt
D: Drehachse
F: Fahrtrichtung
H: Hubrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013013438 A1 [0003]
EP 102706 A1 [0004]

Claims

Fahrerloses, insbesondere automatisch geführtes Transportfahrzeug (1) zum Transportieren einer Ladung, mit einer Hubvorrichtung (2), welche dazu ausgebildet ist, die Ladung anzuheben, so dass diese im angehobenen Zustand transportiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubvorgang über ein Exzentertrieb realisiert ist.
Transportfahrzeug (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Transportfahrzeug (1) ein Chassis (8) mit darin angeordneten Antriebskomponenten aufweist und die Hubvorrichtung (2) wenigstens ein gegenüber dem Chassis (8) höhenverstellbares Lastträgerelement (9) zum Tragen der Nutzlast umfasst und der Exzentertrieb wenigstens ein drehbar gelagertes Exzenterelement (3) aufweist, welches beim Hubvorgang eine Hubkraft in das Lastträgerelement 9 einleitet.
Transportfahrzeug (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (2) eine Hubwelle (10) umfasst, welche sich in Querrichtung im Wesentlichen durch das gesamte Chassis (8) erstreckt und an gegenüberliegenden Enden je ein Exzenterelement (3, 3") aufweist.
Transportfahrzeug (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Hubwelle (10) über ein Umschlingungstrieb (19) betätigt ist.
Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Lastträgerelement (9) wenigstens einen Durchbruch (11) aufweist, welche durch die Hubwelle (10) durchgegriffen ist, und wobei wenigstens ein Randabschnitt (12) des Durchbruchs (11) zur Führung des Lastreglements (9) in Hubrichtung (H) und Abstützung quer zur Hubrichtung (H) an der Hubwelle (10) ausgebildet ist.
Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Lastträgerelement (9) stirnseitig einen parallel zur Hubrichtung (H) ausgebildeten ebenen Flächenabschnitt (13) aufweist, welcher zu Abstützung und Krafteinleitung in das Chassis (8) in Längsrichtung vorgesehen ist.
Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Transportfahrzeug (1) über zwei Lastträgerelemente (9, 9') verfügt, welche jeweils gegenüberliegend, beidseitig des Chassis (8) angeordnet sind.
Transportfahrzeug (1) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lastträgerelemente (9, 9') über wenigstens eine Querverbindung (21) miteinander verbunden sind.
Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (2) wenigstens zwei Exzenterelemente (3, 3') aufweist, welche auf dasselbe Lastträgerelement (9) einwirken und über ein Umschlingungstrieb (18) aneinandergekoppelt sind.
Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterelement (3) ein Wälzlagerelement (4) aufweist, welches radial außen angeordnet ist und beim Hubvorgang an dem Lastträgerelement (9) abrollt.
Transportfahrzeug (1) nach wenigstens einem der verstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (2) vier aneinander gekoppelte und zwangsweise simultan bewegbaren Exzenterelemente (3, 3', 3'', 3''') umfasst, welche zum Anheben und Absenken der Ladung dienen.