AGV’s (Automatisch Geleid Voertuig) zijn vloergebonden mobiele robots die zijn geprogrammeerd voor een specifieke taak. Bekendste voorbeeld in de huiselijke omgeving zijn de robotstofzuiger en de robotgrasmaaier. Voor bedrijfstoepassingen worden doorgaans zwaardere eisen gesteld aan kracht, duurzaamheid, intelligentie en autonomie. Met AGV’s kan aanzienlijk op arbeids- en grondstoffenkosten worden bespaard, terwijl vakmedewerkers meer tijd overhouden voor meer specialistisch werk. Wereldwijd zorgen AGV’s steeds vaker voor productiviteitsverbeteringen in en om magazijnen, luchthavens, containerterminals, pretparken, ziekenhuizen, agricultuur, veeteelt en fabrieken.
ELSTO zorgt voor maatwerkcomponenten die volledig zijn afgestemd op het ontwerpdoel van de robotproducent. Ervaren engineers gebruiken de laatste technologische ontwikkelingen op het gebied van aandrijfsystemen en productietechnologieën. En zorgen samen met robotproducenten voor probleemloos functionerende AGV’s die het verschil maken. Zo wordt op dit moment in nauwe samenspraak met de klant verdere invulling aan meerdere AGV ontwerpen gegeven.
Doordat ELSTO AGV’s regelmatig voorziet van gecombineerde systemen zijn bepaalde modules in andere toepassingen herbruikbaar. Het ontwikkelen van modulaire systeemoplossingen scheelt tijd en zorgt dat de ontwikkelingskosten lager zijn dan wanneer een project vanaf nul begint. De vijf functionele componenten van modulaire systemen zijn de energievoorziening, energiebeheersing, besturing, motor en aandrijving.
Het powermanagementsysteem zorgt voor optimale energiestromen. In AGV’s wordt de energie meestal opgeslagen in accupakketten. Afhankelijk van de toepassing zijn gel-, AGM- (Absorbed Glass Mat), lithium- of onderhoudsvrije loodzuur accu’s beschikbaar. De meest efficiënte manier van energie-beheersing voor AGV’s is automatic charging. De mobiele robot zoekt dan bij een te laag accuniveau autonoom het laadstation op. Het is voor de energiehuishouding belangrijk dat de elektromotor en de accu van het AGV zorgvuldig op elkaar worden afgestemd. Door het benodigde vermogen van de aandrijving te vermenigvuldigen met de gewenste werktijd wordt de noodzakelijke accucapaciteit berekend. Dat een efficiënte en goed afgestemde motorreductorcombinatie een kleinere en compacte accu mogelijk maakt spreekt voor zich.
Modulaire besturingssystemen voor rijwerken houden onder meer rekening met de wieldiameter, stuurhoek, spoorbreedte en de wielbasis. De wieldiameter en het aantal omwentelingen zijn belangrijke parameters om de snelheid van het voertuig te bepalen. Wanneer het AGV de bocht om gaat bepalen de wielbasis, spoorbreedte en stuurhoek de draaicirkel en wielsnelheid. De afstand tussen twee wielen op dezelfde as is de spoorbreedte en de afstand op verschillende assen is de wielbasis. De afstand tussen de wielen en de stuurhoek bepalen de draaicirkel.
Grote automatisch geleide voertuigen kunnen niet zonder GPS-systeem. Dit ‘global positioning system’ (GPS) is geschikt voor locatiebepaling voor navigatiedoeleinden, geodetische punt-bepaling of geogra?sche informatiesystemen. Teelttechnisch zorgen GPS-systemen er bijvoorbeeld voor dat landbouwvoertuigen kaarsrecht kunnen ploegen, zaaien, schoffelen en spuiten. Het zal niet lang duren voordat zelfrijdende autonome robot-tracktors repeterend werk van de boer volledig uit handen nemen.
De diameter van het wiel en het bijbehorende toerental dient ook als belangrijke parameter voor het navigatiesysteem. Met behulp van slimme software, GPS, vooraf ingestelde parameters en ingebouwde sensoren navigeert de robot zelfstandig door zijn werkgebied. Met ‘Arti?cial Intelligence’ kunnen routes worden afgestemd op het dagelijkse ritme van het bedrijf.
Met automatische gegevensuitwisseling op basis van de trends Industry 4.0 (Smart Industry) en het Internet of Things is de kwaliteit en continuïteit van het AGV te garanderen. Menselijke tussenkomt is alleen nodig als de mobiele robot wordt geplaatst en de software wordt geïmplementeerd.
Het is dus niet erg als er machines, gereedschappen, mensen en dieren het pad van het AGV kruisen. Dankzij realtime sensor-gegevens is moeiteloos om alle obstakels heen te manoeuvreren. Als zich problemen voordoen kunnen AGV’s op wisselde sensor-gegevens reageren, waarbij de regelbus de priorisering van aansturing regelt. Vooraf vastgestelde routes zijn altijd zelfstandig te hervatten als de robot even de weg kwijtraakt of onverwachts tot stilstand komt.
Door de groeiende vraag ontwikkelt ELSTO steeds vaker compacte motorreductorcombinaties voor AGV’s. Meestal zijn de motorreductoren samengebouwd met van rubberen banden voorziene velgen waarmee het motorvermogen op de werkvloer wordt overgebracht. De motoren en daarmee de wielen kunnen los van elkaar worden aangestuurd.
Mede op basis van het aantal motoromwentelingen weet de robot hoe ver hij heeft gereden vanaf het startpunt. De diameter van de banden is dus een bepalende factor in de nauwkeurigheid van deze meting. Slijtage of een verminderde bandenspanning kunnen er voor zorgen dat de rijwerkgegevens uit de pas gaan lopen met de sensorinformatie. Het is dus noodzakelijk dat de eindgebruiker van het AGV de bandenspanning regelmatig controleert en de banden zo nodig laat vervangen, zodat de GPS-compensatie binnen de tolerantie blijft. Veelal is het mogelijk om bandenslijtage te compenseren in de besturing door de afgelegde weg via de wielmeting te vergelijken met vaste referentiepunten of GPS-coördinaten.
Pancake DC servomotoren bieden hoog dynamische eigenschappen, goede controleerbaarheid en een snelle start-stop. Ideaal voor precisie aangedreven toepassingen met een laag koppel, lage snelheid en lage massatraagheid. Deze speciale motoren hebben een lange levensduur en zijn bijzonder geschikt voor toepassingen met directe aandrijvingen, zoals AGV’s.
Dankzij de grote diameter en platte constructie zijn meerdere motoren als ‘pancakes’ op een gemeenschappelijke as te plaatsen, vandaar de naam pancake-motor. Deze ultra platte gelijkstroommotoren passen zich goed aan in machines met een beperkte ruimte. Het gebruik van dubbele motoren zorgt vooral dat kleinere voertuigen beter kunnen manoeuvreren.
De temperatuur in de motor kan door wisselende belastingen en omgevingsinvloeden behoorlijk oplopen. Om de motor tegen deze hoge temperaturen te beschermen kan isolatiemateriaal tussen de wikkeling worden aangebracht. Isolatieklasse F houdt bijvoorbeeld in dat de gebruikte isolatiematerialen voor de wikkeling minimaal geschikt zijn voor temperaturen tot 155°C.
De 600 en 700C planetaire reductorseries zijn dé oplossing voor gebruik in rijdende machines, zoals automatisch geleide voertuigen. Hydraulisch of elektrisch aangedreven wielaandrijvingen uit de 600-serie komen goed van pas in landbouw- of utiliteitsvoertuigen. De robuuste rupsaandrijvingen uit de 700C-serie worden daarentegen veel toegepast in de weg-, water- en mijnbouw.
De robotproducent vroeg ELSTO onlangs om een compacte aandrijfcombinatie voor een schoonmaakrobot te ontwikkelen. Het automatisch geleide voertuig heeft slechts twee wielen, maar is zeer stabiel omdat het rijwerk aan de voorzijde steunt op een voertuigbrede kunststof schuif.
Dit AGV moet op een laag tempo en met weinig kracht worden aangedreven. Het rijwerk heeft dus een laag vermogensverbruik. Bij het berekenen van het benodigde toerental en koppel speelt de wieldiameter van het AGV de hoofdrol. Meestal ligt deze diameter al in het basisontwerp vast. Daardoor zal met behulp van de reductorverhoudingen een goede balans tussen rijdsnelheid en motortoerental gevonden moeten worden. Als er een krappe bocht genomen moet worden moet één wiel sneller of zelfs achteruit kunnen draaien.
Dag in dag uit verzet het automatisch geleide voertuig zijn werk in een omgeving waar corrosiebestendigheid naast water- en vuildichtheid hoog op de prioriteitenlijst staan. Om de juiste motor en reductor te kunnen selecteren is het gewicht van het AGV en het maximale laadgewicht meegenomen. Zonder lading weegt de machine ongeveer 400 kilogram, maar door het laden en lossen kan het machinegewicht behoorlijk variëren.
Vanwege de beoogde compactheid is de motor zo ontworpen dat het motorhuis ook fungeert als deel van het reductorhuis. Hiermee past de goed afgesloten stofvrij en onderdompel-dichte (IP67) aandrijving precies in de beschikbare ruimte van de machine.
De speciale aandrijvingen leveren een uitgaand nominaal koppel van 70 Nm en indien nodig kortstondig 400 Nm. De gecalculeerde levensduur onder volle belasting is 500.000 uur en daarmee gelijk aan de beoogde levensduur van de machine zelf. Zo ontstaat een ‘for-life’ montage met een gunstige ‘Total Cost of Ownership’.
De klantspeci?eke motor heeft een relatief laag vermogen, koppel en toerental. Het nominale vermogen is 135 W voor een continu bedrijf (S1) met een maximaal koppel van 1,29 Nm. De nominale spanning is 8,5 Volt AC. Het nominale toerental is 1000 min-1 en het maximale toerental 2000 min-1.
Als standaard oplossingen niet voldoen ontwikkelt ELSTO in overleg nieuwe constructies of passen bestaande aan. De engineers en productspecialisten werken graag met de klant samen bij de ontwikkeling van specialistische aandrijvingen en besturingen. Daarbij maakt het niet uit of het gaat om een enkel stuk of serieproductie. Vooral met het samenspel tussen de verkoop, eigen engineeringafdeling en de goed uitgeruste werkplaats is ELSTO in staat om bijzondere oplossingen te realiseren. Met de eigen faciliteiten zijn ideeën altijd snel om te zetten in kant-en-klare aandrijfsystemen. Daarnaast zorgt de diepe en brede voorraad componenten van gerenommeerde fabrikanten als Vectron, Trasmital en AEG-Lafert voor een solide basis. Zo is ongeacht volume en complexiteit altijd het gewenste maatwerk te adviseren en te realiseren. <
STOKVIS GROUP
De ELSTO organisatie maakt deel uit van de Stokvis Holding. Stokvis is een organisatie met activiteiten op het gebied van aandrijftechniek, besturingstechniek, lieren, lifttechniek, handling, waterbehandeling, marine services, machinebouw en transportuitrusting. (www.stokvis.eu)