Shuttlelager Teil 4 – Shuttle vs. Regalbediengerät

Im Vergleich zum RBG kann folgendes festgestellt werden: Das untere Anfahrmaß ist im Vergleich zu RBG sehr gering, da eine zentrale Fahrschiene sowie das Fahrwerk entfällt. Bei nachträglichen Erweiterungen erweist sich ein Shuttlelager als flexibler, da keine festinstallierte Gangausrüstung wie bei RBG benötigt wird. Ebenso muss bei Shuttlelagern nicht auf ein vorteilhaftes Längen-/Höhenverhältnis geachtet werden. Wird bei einem klassischen AKL mit RBG die Fahrgasse verlängert, führt dies zu einer Diskrepanz von Hub- und Fahrgeschwindigkeit. Ein RBG ist konstruktionsbedingt auf quaderförmige Bauform angewiesen. Das Shuttlelager hingegen kann sich gegebenen Gebäudestrukturen anpassen.

Ein Shuttlelager eignet sich für Einsätze im Hochleistungsbereich bis 1000 DS/h pro Gasse, wo RBG nicht konkurrenzfähig sind. Außerdem eignet es sich auch im unteren Leistungsbereich, wo ein Regalbediengerät überdimensioniert wäre. In diesem Fall können wenige Shuttlefahrzeuge die geforderte Leistung erfüllen. Shuttlefahrzeuge haben ein vorteilhaftes Verhältnis von Nutz- zu Gesamtlast. Das GEBHARDT StoreBiter OLS Shuttle weist ein Verhältnis von Nutz- zu Gesamtlast von beinahe 1:1 auf. Bezogen auf die Lagerung eines Behälters ergibt sich so ein sehr geringer Energieverbrauch. Auch durch die Notwendigkeit der Vertikalförderer ist der Gesamtenergiebedarf noch als gering zu betrachten. Die Höhe eines Shuttlelagers ist im Gegensatz zu einem Lager mit RBG nicht durch die Toleranzen des Regals begrenzt, da dieses steifer ausgeführt werden kann. Die Regalsteher werden zusätzlich durch die Fahrschienen verbunden, außerdem können in deren Schatten zusätzliche Verstrebungen angebracht werden. Ungenauigkeiten und Toleranzen lassen sich damit ausgleichen. Die Verfügbarkeit eines Shuttlesystems ist durch die Vielzahl paralleler und unabhängiger Bewegungen trotz der größeren Anzahl bewegter Teile höher. Ein Stillstand des Vertikalförderers führt jedoch zu einem Ausfall des gesamten Systems. Da Vertikalfördere in der Regel jedoch zuverlässig arbeiten, ist die Verfügbarkeit eines Shuttlesystems höher als bei Regalbediengeräten. Zudem kann die Ausfallwahrscheinlichkeit durch zusätzliche Vertikalförderer reduziert werden.

Zusammenfassung:

  • Flexibilität durch Skalierbarkeit der Anzahl von Hebern und Shuttles.
  • Im Vergleich zum RBG kann folgendes festgestellt werden: Das untere Anfahrmaß ist im Vergleich zu RBG sehr gering, da eine zentrale Fahrschiene sowie das Fahrwerk entfällt –> Vorteil bei niedrigen Lagern, ggf. höhere Kapazität
  • Bei nachträglichen Erweiterungen erweist sich ein Shuttlelager als flexibler, da keine festinstallierte Gangausrüstung wie bei RBG benötigt wird.
  • Ebenso muss bei Shuttlelagern nicht auf ein vorteilhaftes Längen-/Höhenverhältnis geachtet werden. Wird bei einem klassischen AKL mit RBG die Fahrgasse verlängert, führt dies zu einer Diskrepanz von Hub- und Fahrgeschwindigkeit.
  • Ein RBG ist konstruktionsbedingt auf quaderförmige Bauform angewiesen. Das Shuttlelager hingegen kann sich gegebenen Gebäudestrukturen anpassen.
  • Ein Shuttlelager eignet sich für Einsätze im Hochleistungsbereich bis 1000 DS/h pro Gasse, wo RBG nicht konkurrenzfähig sind. Außerdem eignet es sich auch im unteren Leistungsbereich, wo ein Regalbediengerät überdimensioniert wäre. In diesem Fall können wenige Shuttlefahrzeuge die geforderte Leistung erfüllen.
  • Shuttlefahrzeuge haben ein vorteilhaftes Verhältnis von Nutz- zu Gesamtlast. Der Gebhardt StoreBiter OLS Shuttle weist ein Verhältnis von Nutz- zu Gesamtlast von beinahe 1:1 auf. Bezogen auf die Lagerung eines Behälters ergibt sich so ein sehr geringer Energieverbrauch.
  • Der Gesamtenergiebedarf ist abhängig von der Anzahl der Shuttles und Hebern. Bezogen auf die verfügbare Leistung ist der Energieverbrauch gering, jedoch absolut nicht zwingend niedriger als bei einem RBG
  • Die Höhe eines Shuttlelagers ist im Gegensatz zu einem Lager mit RBG nicht durch die Toleranzen des Regals begrenzt, da dieses steifer ausgeführt werden kann. Die Regalsteher werden zusätzlich durch die Fahrschienen verbunden, außerdem können in deren Schatten zusätzliche Verstrebungen angebracht werden. Ungenauigkeiten und Toleranzen lassen sich damit ausgleichen.

Shuttlelager Teil 3 – Gestaltung von Shuttlelagern

Shuttlefahrzeuge und Schienen sind platzsparend zu konstruieren, um insbesondere ein vorteilhaftes Höhenraster zu erreichen. Die Höhe der Fahrschiene ist entscheidend für die erreichbare Raumnutzung, da diese in jeder Lagerebene anfällt und Behälter mit einem größeren, vertikalen Abstand gelagert werden als eigentlich notwendig.

Die Raumnutzung und die Lagerkapazität sind daher, auch durch die Notwendigkeit der Vertikalförderer, geringer als bei Hubbalken oder Regalbediengeräten. Der Flächenbedarf ist hingegen nahezu gleich. Die Schiene weist in der Regel eine hohe Funktionsintegration auf. Sie übernimmt die Funktionen der Positionierung, Energieübertragung, Tragen und Führen des Shuttles, sowie Sicherheitsfunktionen. Die Datenübertragung erfolgt üblicherweise über WLAN (Wireless Local Area Network) oder Bluetooth. Das Regal muss derart ausgeführt sein, auftretende Kräfte durch die Fahrbewegung, auch im Fehlerfall, aufnehmen zu können. Die Kosten für das Regal sind deshalb höher als bei Systemen, die keine oder nur geringe Kräfte in das Regal einleiten.

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Shuttlelager Teil 2 – Grundlagen (2/2)

Ein Shuttlelager besteht aus den Komponenten:

– Shuttlefahrzeug mit oder ohne Hubfunktion
– Vertikalförderer
– Schienensystem
– Regal
– Fördergut
– Steuerung
– Übergabefördertechnik

Shuttlefahrzeuge, die konstruktiv nicht an eine Gasse gebunden sind, können sich autonom bewegen und somit Aufgaben in verschiedenen Ebenen oder Gassen des Regals übernehmen. Hierzu sind entsprechende Umsetzeinrichtungen notwendig. Shuttlefahrzeuge können auch als Ersatz für automatische Stetigförderer eingesetzt werden, um Transportstrecken außerhalb des Regals zu überbrücken. Entsprechend müssen die Shuttles derart ausgeführt sein, dass sie das Regal verlassen und auf dem Hallenboden oder einem Schienensystem verfahren können.

Shuttlelager Teil 1 – Grundlagen (1/2)

Shuttlelager werden für die Lagerung oder Zwischenpufferung von Behältern, Kartonagen und Tablaren eingesetzt. Als Shuttlelager werden statische Zeilenregallager bezeichnet, in welchen autonome Shuttlefahrzeuge operieren. Die einzelnen Shuttlefahrzeuge bedienen eine oder mehrere Regalebenen, jedoch nicht alle. Shuttle die mehrere Regalebenen bedienen weisen eine Hubfunktion auf. Zur Verbindung der Regalebenen werden Vertikalförderer eingesetzt. Diese können entweder die Shuttlefahrzeuge in eine andere Regalebene umsetzen oder das Fördergut auf das Niveau der Lagervorzone befördern. Shuttlelager werden vorzugsweise für hochdynamische Anwendungen eingesetzt und sind den Automatischen Kleinteilelagern (AKL) zuzuordnen. Sie stellen demnach eine Alternative zu konventionellen Lagersystemen mit Hubbalken- oder Regalbediengeräten dar. Vorteile entstehen durch die Möglichkeit, die Leistung des Systems durch Variation der Shuttleanzahl zu skalieren. Somit kann auf Bedarfsspitzen und schwankende Kapazitätsauslastungen reagiert werden. Die Lastaufnahme erfolgt durch Lastaufnahmemittel (LAM), wie sie aus dem Bereich der Regalbediengeräte bekannt sind. Die LAM sind jedoch auf die Anwendung in Shuttlesystemen hin optimiert. Daher ist die Flexibilität hinsichtlich unterschiedlicher Lagergüter gegeben. Abhängig vom Lastaufnahmemittel sind verschiedene Regaltypen zu verwenden.

Shuttle mit Hub:

Shuttle ohne Hub:

Das ABC der Shuttle-Lager – 10-teilige Serie!

In unserer 10-teiligen Artikelserie stellen wir die Grundlagen der Shuttle-Technik vor, erklären den Unterschied zwischen Shuttles und Regalbediengeräten und gehen auf die Zukunft der beiden, teils rivalisierenden Systeme ein. Gerade die Shuttlesysteme gewinnen zunehmend an Beliebtheit, doch ist ein Einsatz stets sinnvoll? Ist das Regalbediengerät „out of fashion“? Auf diese und viele weitere Fragen gehen wir im Verlauf der Artikelserie näher ein.

Lightweight construction for miniload cranes: Evolution or revolution?

RBG CheetahFor many years, the lightweight construction  for storage and retrieval cranes is driven by the requirements of performance and energy efficiency. There is a trade-off between operations and design in an automatic small parts store. A modern storage and retrieval crane has to provide a better performance without deteriorating the cost advantage and the storage capacity. An increase in the performance requires higher driving dynamics of the storage and retrieval crane, which requires a larger volume and a stiffer supporting structure to give a reduced calming time. This however leads to a deterioration of the approach dimensions and a reduced storage capacity. With the same volume of the supporting structure, the stability without changing the approach dimension can be implemented by an antipedalgear. This however leads to higher acquisition costs and reduced availability caused by an additional technical expense. Similarly the stiffness can be increased due to the lightweight construction with new materials, like Carbon Fibre Reinforced Plastic (CFRP). So the energy consumption as well as the stress of susceptible components will be reduced, what leads to a reduction of the operating costs and the availability. The acquisition costs will be significantly higher  using CFRP. The evolution of familiar concepts , which rely on the use of thin-walled, edged or rolled metal structures, are reaching their limits with an increase of dynamic. This shows, for example when there are problems with the fatigue strength and results in cracks in the metal. This is why GEBHARDT decided to go a revolutionary way and rely on composite materials. The result is the GEBHARDT Cheetah.

Up to now the implementation of a consistently lightweight construction with composite materials failed because of the high material- and manufacturing costs. That’s why the implementation of the Cheetah-mast is made of standard profiles of composite materials. The critical buckling of the large volume mast can be prevented with the use of profiles in the thrust range of the mast. The storage and retrieval crane is made of different materials, mainly steel, aluminum and composite materials. This material mix breaks down the previous problems with composite material concepts in storage technology.  Because the adhesive bonding has proved to be a good joining technology for different materials, a suitable surface pretreatment and  adhesive technique was developed. Equally the adhered materials were checked regarding their aging, to guarantee a permanent bond. Adhesive Bonding is especially advantageous in comparison to welding, because there is nearly no thermal deformation which has to be corrected. Also the adhesive is using the complete contact surface of the joining members – e.g. in comparison to spot-welding. Furthermore the adhesive gives a higher damping to the overall structure, so the storage and retrieval crane gets an improved calming time after slowing down. Besides the development of the new product, Gebhardt also had to implement new technologies for the manufacturing process. Up to now the multi material mix and especially the use of composite materials were used rarely in intralogistics. To check the operational stability and the operational safety of the new storage and retrieval crane, the mast was tested on a servo-hydraulic vibration test rig. It proved it’s stability even after a few millions of load change and showed no damage at all. Testing also included tens of thousands of collisions with the buffer and emergency stops. That’s how the test stand trials and aging test reflect the whole life cycle of the Cheetah.