Darf's auch ein bisschen höher sein?

Flurförderzeuge und Regalbediengeräte für große Einstapelhöhen

Obwohl Lager nicht gerade zur Wertschöpfung eines Produktes beitragen, kann kein Unternehmen auf sie verzichten, weder in der Produktion noch im Vertrieb /1/. Aber schon allein auf Grund der teuren und knappen Gewerbeflächen in wirtschaftlichen Ballungsgebieten wird man Lager so gestalten, dass sie eine möglichst geringe Grundfläche erfordern /2/. Ist in einem Lagersystem ein unmittelbarer Zugriff auf jeden Lagerplatz notwendig, dann kommen Regalzeilenlager zum Einsatz. Da die Gänge zwischen den Regalzeilen jedoch den Flächenbedarf erhöhen, muss man die Gangbreiten minimieren und zum anderen verstärkt in die Höhe bauen. Es werden Lager mit Höhen bis zu 45 m und Gangbreiten mit gerade mal 1,4 m realisiert. Um in schmalen Gängen noch effektiv arbeiten zu können, gibt es spezielle Geräte. Schmalgangstapler und Regalbediengeräte sind prädestiniert den besonderen Anforderungen eines hohen Lagers mit schmalen Gangbreiten zu entsprechen.

Das System ¿Lager¿ besteht aus den Komponenten Regaltechnik, Lagerbedientechnik und Lagerverwaltung. Im Bereich der Regaltechnik stellt die zeilenförmige Lagerung den Standardfall dar. Dabei befindet sich zwischen jeweils zwei Regalzeilen ein Gang zur Regalbedienung, der einen direkten Zugriff auf jeden Lagerplatz ermöglicht. Dabei wird ein erheblicher Teil der Lagergrundfläche für Arbeitsgänge benötigt. Schmalgangstapler und Regalbediengeräte können Ladeeinheiten senkrecht zur Fahrtrichtung ein- und ausstapeln. Der Manövriervorgang, wie er beispielsweise bei Schubmaststaplern und Gegengewichtstaplern notwendig ist, entfällt. Dadurch werden geringe Gangbreiten ab 1,4 m ermöglicht, die bedingt durch einen seitlichen Sicherheitsabstand nur wenig breiter sind als das Fahrzeug selbst.
Sowohl Schmalgangstapler als auch Regalbediengeräte wurden ursprünglich für das Ein- und Ausstapeln von Ladeeinheiten konzipiert. Sie sind aber auch mit einer entsprechenden technischen Ausstattung für Kommissionieraufgaben geeignet. Das gilt gleichermaßen für die Kommissionierprinzipien ¿Ware zum Mann¿ und ¿Mann zur Ware¿.
Schmalgangstapler sind Flurförderzeuge, die im Lagervorfeld frei verfahrbar und im Regalgang leitliniengeführt sind. Für den Schmalgangstapler werden von den Herstellern zahlreiche unterschiedliche Begriffe gleichwertig nebeneinander verwendet. Zu den gängigen Bezeichnungen gehören
n Hochregalstapler,
n Kommissionierstapler,
n Zweiseitenstapler,
n Dreiseitenstapler und
n Very Narrow Aisle Truck.
Sie fahren mit Geschwindigkeiten von bis zu 3 m/s und können bis in Höhen von etwa 15 m einlagern. Der Lastbereich endet in der Regel bei 2500 kg. Sonderkonstruktionen können aber auch mehr als 5000 kg schwere Ladeeinheiten ein- und auslagern.
Regalbediengeräte, kurz RBG, sind auf Schienen verfahrbare Lagerbedientechniken. Sie sind sowohl in großen Palettenlagern als auch in Automatischen Kleinteilelagern, kurz AKL, zu finden. Bei letzteren werden Kleinteile vorwiegend in Lagerkästen eingelagert.
Die unterschiedlichen Einsatzgebiete von Regalbediengeräten spiegeln sich in den Leistungsdaten wider. Die in AKL eingesetzten Regalbediengeräte bestechen durch hohe Fahr- und Hubgeschwindigkeiten. So können beispielsweise bei einer Nutzlast bis zu 100 kg Fahrgeschwindigkeiten bis zu 6 m/s bei einer Fahrbeschleunigung von bis zu 3 m/s2 erreicht werden. In der Vertikalen sind Hubgeschwindigkeiten bis zu 3 m/s bei einer Hubbeschleunigung von bis zu 3 m/s2 realisierbar. In Palettenregallagern kommen im Vergleich zum AKL Regalbediengeräte zum Einsatz, die durch die Punkte Hubhöhe und Traglast bestechen. Dabei können Einstapelhöhen bis zu etwa 45 m erreicht werden.
Bei Lagern mit Regalbediengeräten unterscheidet man ganggebundene, kurvenfahrende und gangumsetzende Systemvarianten. Ein entscheidendes Auswahlkriterium ist die geforderte Umschlagsleistung.

Schienengeführt den Gang entlang

Im Regalgang sind Schmalgangstapler leitliniengeführt, und die Lenkung ist auf eine automatische Geradeausfahrt eingestellt. Ein manueller Eingriff in die Lenkung ist ausgeschlossen. Dadurch muss sich der Bediener nur noch auf die Anfahrt des entsprechenden Lagerplatzes konzentrieren.
Bis zu einer fahrzeug- und lastabhängig definierten Grenzhöhe kann der Schmalgangstapler gleichzeitig fahren und heben. Ab dieser Höhe wird aus Gründen der Standsicherheit entweder die Fahrgeschwindigkeit reduziert oder der Hubvorgang unterbrochen. Es ist im Gang eine begrenzte Diagonalfahrt möglich.
Bei der Leitlinienführung werden die Prinzipien der Zwangsführung und Zwangslenkung unterschieden. Die Zwangsführung des Schmalgangstaplers übernehmen im Regalgang montierte Führungsschienen mit L- oder U-Profil. Das Fahrzeug ist mit horizontalen Rollen ausgestattet, die an den Profilen geführt werden. Die Einfädelung der Fahrzeuge in den Regalgang wird durch einen ¿Trichter¿ an den Führungsschienen unterstützt.
Für die Zwangslenkung ist im Fußboden ein induktiver Leitdraht verlegt und am Fahrzeug befindet sich an Front und Heck je eine Antenne. Mittels der Antennen kann der Stapler dem Leitdraht folgen, Abweichungen feststellen und bei Bedarf Korrekturlenkungen automatisch vornehmen. Diese Führungsart bietet gerade im Hygienebereich erhebliche Vorteile, da der Boden frei von Aufbauten ist und sich leicht reinigen lässt.
Regalbediengeräte werden im Regalgang durch zwei Schienen zwangsgeführt. Auf der unteren am Boden fixierten Schiene verfährt das RBG. Diese Schiene nimmt zum einen die Gewichtskräfte auf und realisiert zum anderen eine seitliche Führung. Eine zweite Schiene ist oberhalb der Regale angeordnet, die das Regalbediengerät oben seitlich führt. Regalbediengeräte können eine vollständige Diagonalfahrt realisieren. Das heißt, das Fahrzeug kann ohne Einschränkungen gleichzeitig fahren und heben. Somit ist jeder Lagerplatz mit der kürzesten Fahrzeit erreichbar.

Bei Bedarf den Gang wechseln

Schmalgangstapler sind im Lagervorfeld frei verfahrbar und bedienen in der Regel mehrere Regalgänge. Dazu muss im Lagervorfeld eine ausreichend große Fläche für den Gangwechsel des Staplers vorgesehen werden. Schmalgangstapler mit Knickgelenk verringern den Wenderadius und tragen somit dazu bei, die Lagervorfeldfläche zu minimieren.
Regalbediengeräte, die mehrere Regalgänge bedienen sollen, werden als gangwechselnde Regalbediengeräte bezeichnet. Sie können Einstapelhöhen bis zu etwa 25 m erreichen. Der Gangwechsel kann durch gangumsetzende und kurvenfahrende Regalbediengeräte erreicht werden.
Gangumsetzende Regalbediengeräte werden von einer schienengeführten Umsetzbrücke aufgenommen, quer zur Gangrichtung verfahren und vor den Regalgängen positioniert. Für den Umsetzvorgang verlassen die Regalbediengeräte beim Ausfahren aus dem Regalgang die obere Führungsschiene. Sie werden in der Umsetzbrücke lediglich im unteren Bereich geführt. Die Umsetzbrücke ist mit oder ohne Fördertechnik ausgebildet. Kurvenfahrende Regalbediengeräte können durch Weichen oder Spurwechseleinrichtungen den Regalgang wechseln.
Sowohl bei den gangumsetzenden als auch bei den kurvenfahrenden Regalbediengeräten können zur Erhöhung der Umschlagsleistung nachträglich zusätzliche Regalbediengeräte dem Lagersystem hinzugefügt werden.

¿man-up¿- oder ¿man-down¿-Geräte

Schmalgangstapler werden nach ihrer Bauform in ¿man-up¿- und ¿man- down¿-Geräte unterschieden. Das ¿man-up¿-Gerät ist mit einem Haupt- und einem Zusatzhubgerüst ausgestattet. Das Zusatzhubgerüst mit dem Lastaufnahmemittel ist direkt an der Bedienerkabine angeordnet. Es hat die Aufgabe der Feinpositionierung, die ohne eine Bewegung der Bedienerkabine realisiert wird. Lediglich bei der Grobpositionierung in der Vertikalen erfolgt ein Heben und Senken der Bedienerkabine. So wird erreicht, dass sich der Bediener stets auf Lasthöhe befindet und er den Lagerplatz ohne Automatikkomponenten manuell ansteuern kann. Diese Geräte sind auch für die Kommissionierung nach dem Prinzip ¿Mann zur Ware¿ geeignet und werden deshalb auch häufig als Kommissionierstapler bezeichnet.
Der Einsatz von ¿man-down¿-Geräten ist hingegen auf die reine Ein- und Auslagerung beschränkt, da lediglich das Lastaufnahmemittel angehoben wird. Dies erfordert zusätzliche Hilfseinrichtungen, wie Kamerasysteme zur Überwachung des Lasttransfers, oder automatische Positionierhilfen, wie eine Hubhöhenvorwahl.
Für Schmalgangstapler besteht darüber hinaus die Möglichkeit des bedienerlosen Betriebs. Dabei wird auf Serienfahrzeuge aufgebaut. Erste Ansätze lieferte das Projekt ¿Automatischer Regalstapler¿, kurz ARS, in den achtziger Jahren /3/. Die Automatisierung von Schmalgangstaplern stellt heute wieder ein aktuelles Thema dar.
Abhängig vom Einsatzfeld der Regalbediengeräte können diese entweder manuell, halbautomatisch oder auch vollautomatisch agieren. Bei der manuellen Betriebsart ist der Bedienerstand stets auf Lasthöhe. Diese Variante kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn für die Kommissionierung das Prinzip ¿Mann zur Ware¿ sinnvoll ist. Die halbautomatische Betriebsart führt den Bediener zu den entsprechenden Lagerplätzen, so dass dieser lediglich den Lasttransfer übernimmt. Am häufigsten ist aber die vollautomatische Betriebsart.

Individualität dank Modulstruktur

Sowohl Schmalgangstapler als auch Regalbediengeräte werden von den Herstellern in modularer Bauweise angeboten. Das bedeutet, dass basierend auf einem Baukastensystem mit definierten seriengefertigten Standardkomponenten, kundenspezifische Konfigurationen zusammengestellt werden können. Die Konfiguration kann dabei rechnergestützt mit Hilfe wissensbasierter Systeme erfolgen /4/.
Die Modulstruktur von Schmalgangstaplern und Regalbediengeräten ermöglicht die umfassende Nutzung von Vorteilen der Serienfertigung, wie Wiederholhäufigkeit, Preisvorteil, kurze Lieferzeit und Ersatzteilgleichheit.
Schieben und Schwenken

Für das Aufnehmen beziehungsweise Abgeben der Ladeeinheit stehen unterschiedliche Lastaufnahmemittel zur Auswahl. Die wohl am häufigsten verwendeten Lastaufnahmemittel bei Schmalgangstaplern sind Teleskop- und Schwenkschubgabeln. Letztere ermöglichen die direkte Aufnahme der Last vom Boden und die Einlagerung der Palette in drei Richtungen, zu beiden Seiten und nach vorne in Relation zur Fahrtrichtung.
Ein automatischer synchroner Schwenkvorgang der Gabel gestattet die Umlagerung einer Palette von einer Regalzeile in die gegenüberliegende Regalzeile, ohne dass das Fahrzeug den Gang verlassen muss. Mit der Schwenkschubgabel lässt sich eine Quereinstapelung der Paletten realisieren, was besonders bei der Kommissionierung auf Grund der geringeren Greiftiefe im Vergleich zur Tiefeneinstapelung von Vorteil ist.
Der wahlfreie Zugriff auf beide Regalzeilen spart Zeit, da kein Drehen und Schwenken der Gabel nötig ist. Aus diesem Grund werden Fahrzeuge mit Teleskopgabeln auch in Lagern mit hohem Umlagerungsanteil eingesetzt. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Baubreite der Teleskopgabel gegenüber der Schwenkschubgabel, so dass geringere Gangbreiten realisiert werden können.
Bei Regalbediengeräten ist die Teleskopgabel das gebräuchlichste Lastaufnahmemittel. Darüber hinaus haben die Lieferanten aber auch Lastaufnahmemittel, wie Schwenkschubgabeln, Fassschwenkeinrichtungen, Backengreifer und Riemenförderer, im Programm. Besonders im AKL ist das Lastaufnahmemittel bestimmend für die Leistungsfähigkeit des Regalbediengerätes. Dabei spielt die einfach- oder mehrfachtiefe Lagerung ebenso eine Rolle wie die Art des Ladegutes beziehungsweise des Ladungsträgers. Zur Erhöhung der Durchsatzleistung kann ein Regalbediengerät auch mit mehreren Lastaufnahmemitteln ausgestattet sein.

Per Leitung oder drahtlos

Sowohl beim Schmalgangstapler
als auch beim Regalbediengerät können die Auftragsdaten per Funk, Datenlichtschranken, Infrarotsender, Schleppleitungen oder aber papiergebunden übertragen werden.
Bei Schmalgangstaplern ist neben der Funkübertragung die Informationsweitergabe per Zettel noch häufig anzutreffen. Durch Funk können die Daten jederzeit, also auch wenn der Stapler im Lagervorfeld den Gang wechselt, an das Fahrzeug übertragen werden. Demgegenüber sind die gängigsten Verfahren bei Regalbediengeräten die Übertragung durch Datenlichtschranke oder Infrarotsender. Dazu muss allerdings eine optische Verbindung zwischen Sende- und Empfangseinheit zur Datenübertragung bestehen.
Energierückgewinnung und Drehstrommotoren

Angetrieben werden Schmalgangstapler durch Elektromotoren, häufig durch Drehstromantriebe. Der Nutzen liegt in einem hohen Wirkungsgrad, geringerem Verschleiß und hohem Drehmoment auch bei niedrigen Drehzahlen.
Durch ein Energierückgewinnungskonzept leistet ein Schmalgangstapler mit Drehstromtechnik mehr Arbeitsspiele pro Batterieladung und benötigt zudem kürzere Ladezeiten. Beim Absenken der Last beziehungsweise Abbremsen des Staplers erfolgt eine Energierückspeisung in die Batterie. Dadurch kann die Einsatzzeit einer Fahrzeugbatterie erheblich gesteigert werden. Schleifleitungen im Gang oder die induktive Energieübertragung stellen weitere Möglichkeiten dar, um ein Aufladen der Batterie während der Fahrt im Schmalgang zu realisieren.
Regalbediengeräte werden ebenfalls über Drehstrommotoren angetrieben. Die permanente Stromversorgung kann dabei entweder über eine Stromschiene und Schleifkontakte oder über eine flexible Leitung in Form von Schleppkabeln oder Leitungstrommeln erfolgen.

Kein Platz für Fußgänger

Die Gänge bei Regalzeilenlagern sind entsprechend den verwendeten Ladeeinheiten und der Regalbedientechnik so schmal wie möglich ausgelegt. Es gelten dabei nicht die sonst für Verkehrswege vorgegebenen Sicherheitsabstände von 0,5 m zwischen der äußeren Fahrzeugkontur und den am weitesten aus den Regalen herausragenden Teilekonturen /3/. Deshalb bedarf der Betrieb eines Schmalgang-lagers zusätzlicher Sicherungseinrichtungen sowie einer Ausnahmegenehmigung des zuständigen Amtes für Arbeitsschutz.
Zum Schutz der Personen vor möglichen Kollisionen des Schmalgangstaplers oder des Regalbediengerätes existieren unterschiedliche Arten von Sicherheitseinrichtungen. So können einerseits bauliche Maßnahmen oder zugangssichernde Warnanlagen, so genannte stationäre Personenschutzsysteme, in Kombination mit Betriebsanweisungen oder andererseits mobile Einrichtungen, die direkt am Fahrzeug angebracht sind, zum Einsatz kommen /6/.
Zu den stationären Einrichtungen zählen zum Beispiel Lichtschranken an den Gangenden. Dieses System basiert auf einer Erkennung von Fahrzeugen und Personen, die sich in den Gang begeben oder ihn verlassen. Wird die Lichtschranke durch eine Person durchschritten, während sich ein Fahrzeug im Gang befindet, dann wird sofort ein opto-akustisches Signal ausgelöst. Dieser Alarm kann nur nach Überprüfung des Sicherheitsbereiches durch eine Aufsichtsperson abgeschaltet werden.
Anstelle von Lichtschranken können auch mechanische Schranken oder optische Signale als Zugangssicherung verwendet werden. Hier wird durch das Schließen einer Schranke oder durch optische und akustische Signale gemeldet, dass sich ein Fahrzeug oder eine Person im Gang befindet. In automatischen Lagern mit Regalbediengeräten stellen bauliche Maßnahmen, wie Zäune etc. einen wirksamen Schutz dar, den unbefugten Zutritt von Personen zu verhindern.
Als mobile Personenerkennungssysteme sind am Fahrzeug Laserscanner installiert. Das sind selbstständig wirkende Schutzeinrichtungen, die die Umgebung abtasten und Personen oder Hindernisse im Gefahrenbereich erkennen. Unabhängig von Licht- oder Temperatureinflüssen lassen sich so Objekte im Sicherungsbereich ausmachen. Zwei unterschiedliche Gefahrenstufen führen in Abhängigkeit zur Entfernung des Hindernisses zunächst zu einer Reduzierung der Geschwindigkeit bis hin zu einem Notstopp.
Um Fehlfunktionen zu vermeiden, werden die mobilen Sicherungssysteme ausschließlich im Regalgang verwendet und bei Einfahrt des Schmalgangstaplers in den Regalgang automatisch aktiviert /7/.

Resümee

In Lagern bis zu einer Höhe von 15 m können Schmalgangstapler flexibel mehrere Gänge bedienen und die Lagerarbeit verrichten. Darüber hinaus eignen sich ¿man-up¿-Geräte zur Unterstützung bei Kommissionieraufträgen. Neuartige Energiekonzepte, wie der Drehstrommotor, ermöglichen überdies lange Betriebszeiten. Hochregallager bis zu 45 m oder aber Kleinteilelager sind die Domänen der Regalbediengeräte. Automatisiert können sie durch vollständige Diagonalfahrt die Lagerplätze in kürzester Fahrzeit erreichen und gewährleisten so einen hohen Durchsatz.
Gerade da, wo Lagerflächen knapp bemessen sind und immer größere Lagerhöhen erreicht werden müssen, sind Regalbediengeräte und Schmalgangstapler somit geeignete Lösungsvarianten zur Lagerbedienung und ermöglichen eine wirtschaftliche Nutzung der Lagerfläche. n