Bewegungssteuerung in den größten Warenlagern der Welt

Hinter den Kulissen Ihrer Online-Einkäufe navigieren mobile Roboter durch die Etagen automatisierter Warenlager und kommissionieren Ihre Artikel für Sie. Diese Roboter sind auch als autonome Transportfahrzeuge oder FTF bekannt und verwenden magnetische Encoder von Timken^® als Teil ihres Antriebs.

Encoder verwenden Sensortechnologie, um Änderungen in Magnetfeldern zu erkennen. Die Aufgabe der magnetischen Timken^® Encoder besteht darin, die Navigation der einzelnen Transportfahrzeuge (FTF) zu unterstützen. Ohne sie könnte es zu Kollisionen der Fahrzeuge kommen – oder sie würden vielleicht gar nicht laufen.

„Stellen Sie sich die Präzision vor, die erforderlich ist, um den Roboterarm eines FTF so zu positionieren, dass er in einem riesigen Warenlager einen Behälter mit einem Fläschchen Aspirin zur Entnahme auswählen kann“, sagt John Santos, Chefingenieur für Sensorprodukte. „Die magnetischen Encoder von Timken liefern die Geschwindigkeits- und Positionsrückmeldung, die das FTF an seinen korrekten Bestimmungsort führt.“

Das Ergebnis ist ein gut organisierter logistischer Tanz, bei dem Produkte korrekt kommissioniert und von den größten Einzelhändlern der Welt zeitgerecht an die Verbraucher geliefert werden.

FTF sind Teil eines Automatisierungstrends, der den Online- und stationären Handel verändert. Große Einzelhändler beabsichtigen, dass Roboter die manuellen, sich wiederholenden Aufgaben der Kommissionierung übernehmen, während Menschen komplexere Arbeiten wie Qualitätskontrolle und Kundenbetreuung erledigen. Das Ergebnis: Verbraucher erhalten Produkte schneller; Unternehmen arbeiten effizienter.

„Die magnetischen Encoder von Timken liefern die Geschwindigkeits- und Positionsrückmeldung, die FTF präzise an den korrekten Bestimmungsort führen.“

John Santos
Chefingenieur, Sensorprodukte, Cone Drive von Timken

Eine neue Generation der Sensorik

Traditionell wurden optische Encoder – wie sie in Ihrer Computermaus zu finden sind – zur Bewegungssteuerung in Anwendungen wie Werkzeugmaschinen, Robotik und Montagegeräten verwendet. Da optische Designs zur Erzeugung von Signalen Sichtlinienerkennung verwenden, funktionieren sie gut in sauberen und leisen Betriebsumgebungen.

Wenn jedoch Staub, Schmutz, hohe Luftfeuchtigkeit, Vibrationen und andere Erschütterungen hinzukommen, wird es schwierig. In den letzten 20 Jahren haben Anwendungen wie Warenlager, Papierfabriken und die Automobilherstellung mehr Automatisierung in ihre Systeme integriert. Deshalb benötigten Gerätehersteller Sensorlösungen, die mit den unvollkommenen Bedingungen in diesen Betriebsumgebungen umgehen können.

Als Reaktion darauf patentierten Ingenieure von Timken magnetische Encoder mit Hall-Effekt-Technologie, um eine hohe Auflösung von einer haltbaren magnetischen Zielscheibe zu erhalten. Die magnetische Abtastung benötigt keine saubere Umgebung, um genau zu arbeiten.

Magnetische Encoder von Timken wurden erstmals in elektrischen Servolenkungssensoren von Kraftfahrzeugen verwendet, um die Genauigkeit und Effizienz der Lenkunterstützung zu verbessern. In Autos dienen diese Geräte zur Erkennung der Position und des Drehmoments, das auf eine Lenksäule ausgeübt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad dreht. Software wandelt diese Signale dann in eine geeignete Ausgabe für den Motor um.

Das gleiche Konzept wird bei FTF verwendet, bei denen eine neue, fünfte Generation magnetischer Encoder zum Einsatz kommt. Diese Encoder sind die kritischen Elemente für die Kommunikation zwischen den Lenksäulen und Motoren der FTF und regeln die Geschwindigkeit und Position des Roboters, damit er stets zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist.

„Die Verfügbarkeit ist der entscheidende Faktor, denn wenn man in diesen Bereichen Encoder verliert, schaltet man das Herz des Roboters ab“, sagt Santos. „Wir sind bekannt für unsere Zuverlässigkeit. Bei unseren Automobilkunden haben wir eine Ausfallrate im einstelligen ppm-Bereich.“

Den Code für Zuverlässigkeit und Auflösung knacken

Timken hat in den letzten fünf Jahren mit Lieferanten von FTF-Motoren zusammengearbeitet, um diese Technologie für ihre Anwendungen anzupassen. Jetzt geht das Unternehmen in die Produktion über, da die größten Einzelhändler der Welt die Technologie in mehr Anlagen implementieren.

Die Ingenieure von Timken haben das heutige Design des magnetischen Encoders durch umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sowie Praxistests in automatisierten Warenlagern entwickelt, in denen Einzelhändler mit der Technologie experimentieren, bevor sie sie auf breiter Basis einsetzen. Timken hat mit mehreren FTF-Herstellern zusammengearbeitet und dabei Prototypen für die spezifischen Motorkonstruktionen der einzelnen Kunden entwickelt. Anschließend wurden die magnetischen Encoder den speziellen Schmutz-, Vibrations- und Stoßbedingungen in diesen Testwarenlagern ausgesetzt. Die Ergebnisse waren durchweg positiv.

„Durch die Verwendung magnetischer Encoder von Timken konnten FTF-Hersteller die typischen Fehlermodi eliminieren, die bei optischen Encodern beobachtet wurden“, sagt Santos. „In dieser Produktlinie entwickeln und fertigen wir Sensoren anstelle von Wälzlagern, aber unser Ansatz ist der gleiche. Unsere Designwelt ist immer die Schnittstelle zwischen rotierenden und festen Komponenten und wir wollen verstehen, wie Toleranzen und Lasten diese Schnittstelle beeinflussen.“

Das Ergebnis ist eine Sensorlösung mit niedrigem Profil, Robustheit und hoher Auflösung, Eigenschaften, die allesamt Schlüssel zum Erfolg auf dem FTF-Markt sind, wo die Aufgabe gewissermaßen darin besteht, Nadeln im Heuhaufen zu finden und zu bewegen.

Erfahren Sie mehr über Timken-Lösungen für automatisierte Warenlager in diesem Artikel über die Rollon®-Teleskopführungen des Unternehmens.

Published: 2021/11/29