15.04.2021
Sicher auf Spur gebracht
In der Achsmontage eines großen Automobilherstellers findet das innovative fahrerlose Transportfahrzeug (FTS) der Staudinger GmbH Automatisierungstechnik seinen Einsatz. Bei seiner neuesten FTS-Entwicklung setzt das bayrische Unternehmen auf die leistungsstarke Sensorik von Pepperl+Fuchs.
Sie sind kontinuierlich im Einsatz, flexibel, bodenständig und doch auf der Überholspur. Die Spezialisten für eine effiziente, ganzheitliche Intralogistik: Fahrerlose Transportsysteme sind in der modernen Produktion nicht mehr wegzudenken und bereits in zahlreichen Branchen zu Hause. Ihren Ursprung haben die mobilen Allrounder jedoch in der Automobilindustrie. Diese zählt zweifellos zu den Branchen mit dem höchsten Wandlungs- und Automatisierungsgrad. So übernehmen eine Vielzahl fahrerloser Transportsysteme (FTS) unterschiedliche, innerbetriebliche Transportaufgaben und leisten damit einen entscheidenden Beitrag, die Geschwindigkeit, Sicherheit und Kosteneffizienz im laufenden Betrieb zu optimieren. Vor allem im Kontext von Industrie 4.0 erleben FTS einen regelrechten Hype und verhelfen nicht nur Automobilherstellern zu schlanken, agilen Produktionsanlagen. „Um in dieser anspruchsvollen und zukunftsweisenden Industrie Spitzenleistung zu erbringen, bedarf es ebenso vorantreibender Lösungen und einer ständigen Weiterentwicklung“, ist sich Lothar Vohberger, Projektleiter bei Staudinger, bewusst.
Ziel: Das innovative Meisterstück
Staudinger gilt als zertifiziertes Dienstleistungsunternehmen der Automatisierungstechnik, dessen Produktpalette ein breites Spektrum von Anlagen, Steuerungstechnik und Automatisierungslösungen für verschiedene Einsatzbereiche umfasst. Die Entwicklung eines fahrerlosen Transportfahrzeuges (FTF) war jedoch Neuland für den Fachbetrieb mit Sitz im niederbayrischen Loiching. „Mit diesem Projekt haben wir komplett neues Terrain betreten“, so Vohberger, der sich gerade bei seinem Kunden inmitten einer Produktionsanlage eines großen Automobilherstellers befindet. Umgeben ist der erfahrene Projektleiter von zahlreichen eigens entwickelten FTF, die bereits zuverlässig in der Vorderachs- und Hinterachsmontage Einsatz finden.
„Im Bereich der Automobilindustrie und der darin verbauten Anlagentechnik blicken wir bereits auf jahrelange Erfahrung zurück“, erklärt Vohberger und führt fort: „Die Konstruktion eines FTF hingegen war eine völlig neue und spannende Herausforderung.“ Für den speziellen Einsatz beim Endkunden gab es keine passende Standardlösung anderer Hersteller. So wurde in enger Zusammenarbeit zwischen Staudinger und seinem Kunden eine auf dessen Anforderungen maßgeschneiderte FTF-Lösung entwickelt.
Unser Anspruch an die Neuentwicklung war enorm hoch. Unser großes Ziel war es, dem Wettbewerb mit einem innovativen FTF technisch voraus zu sein.
Denn bevor solch eine Entwicklungsphase beginnt, sind diverse Fragen im Vorfeld zu klären: Welche Aufgaben muss das FTF konkret erfüllen? Bestehen besondere Anforderungen an Integrität und Anpassungsfähigkeit? Wie ist die Einsatzumgebung beschaffen und was soll transportiert werden? „Bei all diesen Aspekten kommt der verbauten Sensortechnik eine Schlüsselrolle zu“, weiß Vohberger. „Unser Anspruch an die Neuentwicklung war enorm hoch. Auf eine veraltete Technik wollten wir keinesfalls setzen. Ganz im Gegenteil – unser großes Ziel war es, dem Wettbewerb mit einem innovativen FTF technisch voraus zu sein“, erklärt er und schaut begeistert auf die zahlreichen mobilen Helfer, die ganz selbstverständlich ihren Weg durch die Fertigungslinie des Automobilherstellers nehmen. „Im Bereich der Sensorik vertrauen wir daher auf die Spezialisten von Pepperl+Fuchs.“
Maßgeschneiderte FTF-Lösung für die Automobilindustrie
Ausgestattet mit den Positioniersystemen Position Guided Vision von Pepperl+Fuchs, navigieren die FTF von Staudinger zielgerichtet durch die Produktionsanlage.
Die Informationen werden direkt an die Steuerung weitergegeben. Hier im Bild, die Wege und Stationen, die die FTF in der Anlage zurücklegen.
Aus der Praxis für die Praxis
Rund 100 Arbeitstakte durchläuft das FTF von Staudinger, bis die Vorder- und Hinterachsmontage abgeschlossen sind. Dabei transportiert es die Werkstücke zuverlässig von einer Arbeitsstation zur nächsten. Für eine reibungslose Navigation ist das FTF dabei mit Sensoren von Pepperl+Fuchs ausgestattet. Hauptaugenmerk liegt auf dem Positioniersystem Position Guided Vision, kurz PGV. „Als erstes DataMatrix-Positioniersystem weltweit vereint es eine Farbband-Verfolgung und exakte Positionierung auf DataMatrix-Codes in einem Gerät und ermöglicht so höchste Präzision und effiziente Produktionsabläufe“, so Thomas Menzer, Key Account Manager bei Pepperl+Fuchs. Dabei verfolgt der PGV-Lesekopf, bestehend aus einem 2-D-Kamerasystem mit integrierter Beleuchtungseinheit, zuverlässig die am Boden der Fertigungshalle des Automobilherstellers lackierten Farbspuren. Selbst enge Kurven, reflektierende Untergründe sowie beschädigte oder verschmutzte Spurbänder beeinflussen den Sensor nicht.
Zudem sind Anwender in der Lage, schnell und flexibel auf sich verändernde Bedingungen zu reagieren. „Das PGV-System wurde aus der Praxis für die Praxis von unseren Applikationsexperten entwickelt“, berichtet Menzer. „Damit sind wir bestens mit den speziellen Anforderungen in der Intralogistik vertraut und wissen um die benötigte Adaptionsfähigkeit, die auch Staudinger gefordert hat.“ So lassen sich bei Bedarf mithilfe des PGV neue Streckenverläufe über den Einsatz verschiedenster Farb- und Codebänder schnell und kosteneffizient verändern oder erweitern.
PGV vereint Farbband-Verfolgung und exakte Positionierung auf DataMatrix-Codes und ermöglicht so höchste Präzision und effiziente Produktionsabläufe.
Das DataMatrix-Positioniersystem Position Guided Vision, kurz PGV.
Absolute Sicherheit bei der Spurführung
„Während große Teile der Montagelinie als „Non-Safe“-Bereiche einzustufen sind, gelten in anderen die Einhaltung höchster Sicherheitsrichtlinien nach Sicherheitslevel SIL 3/PL e“, kennt Vohberger die Umgebungsbedingungen in der Fertigungshalle seines Kunden. „So standen wir vor der Herausforderung, die Spurführung des FTF auch in sicherheitskritischen Zonen zu gewährleisten, um Mensch und Maschine optimal zu schützen.“ „Und für diese Safety-Anwendung hatten wir mit unserem Positioniersystem safePGV die ideale Sensorlösung zur Hand“, fügt Menzer an.
Basierend auf einer mehrfach redundanten Technologie ermöglicht der Sensor die sichere Absolutpositionierung nach SIL 3/PL e und liefert zudem alle Werte für die zuverlässige Steuerung der FTS. „Die Ausgabe der Y-Position und des Winkels erlaubt es, Spurabweichungen permanent zu korrigieren. Zudem sind dank der exakten Positionierung auf der X-Achse jederzeit der Sicherheitsabstand zwischen den FTF und damit der Schutz aller daran beschäftigten Personen gewährleistet“, konkretisiert der Key Account Manager das Funktionsprinzip. Die sichere Spurführung erfolgt dabei mithilfe eines am Hallenboden angebrachten, zweifarbigen DataMatrix-Codebands. Der 2-D-Lesekopf des safePGV ist in der Lage, die unterschiedlichen Farbcodes auszulesen. Die gewonnenen Informationen werden von der innovativen Firmware mit einem sicheren Algorithmus bereits im Sensor plausibilisiert und als sichere Daten gemäß SIL 3/PL e an die sichere Steuerung (SSPS) weitergegeben.
Auf diese Weise lässt sich weltweit erstmalig das hohe Sicherheitslevel mit nur einem Sensor erreichen. Denn wo bisher verschiedene redundante Systeme zum Einsatz kommen mussten, ist dies nun mit nur einem einzigen Gerät möglich.
„Auf diese Weise lässt sich weltweit erstmalig das hohe Sicherheitslevel mit nur einem Sensor erreichen“, resümiert Menzer und ergänzt: „Das bringt natürlich enorme Vorteile für Staudinger. Denn wo bisher verschiedene redundante Systeme zum Einsatz kommen mussten, ist dies nun mit nur einem einzigen Gerät möglich. Dies spart nicht nur Aufwand und Kosten, sondern ist zudem auch besonders effizient.“ Neben dem Positioniersystem safePGV sind die FTF von Staudinger zusätzlich mit einem sicheren induktiven Sensor versehen. Dieser dient der Erkennung von Bodenmarkierungen in sicherheitsrelevanten Bereichen.
safePGV ermöglicht die sichere Absolut-Positionierung und Navigation nach SIL 3/PL e mit nur einem einzigen Sensor.
Zuverlässig im Einsatz: Das Positioniersystem PGV (rechts im Bild) für nicht-sicherheitskritische Bereiche und safePGV (links) für die sichere Navigation nach SIL 3/ PL e.
Neben dem Positioniersystem sind die FTF zusätzlich mit einem sicheren induktiven Sensor versehen. Dieser dient der Erkennung von Bodenmarkierungen in sicherheitsrelevanten Bereichen.
Symbiose zweier Expertisen
„Mit dem neu entwickelten FTF können wir unseren Kunden nun eine Komplettlösung aus Steuerungs- und Antriebstechnik sowie dem Fahrzeug selbst aus einer Hand liefern – ganz ohne Zukäufe“, resümiert Vohberger sichtlich zufrieden und ergänzt: „Die Zusammenarbeit mit Pepperl+Fuchs verlief während des gesamten Projekts durchweg professionell und auf Augenhöhe.“
„Das kann ich nur zurückgeben“, stimmt Menzer zu. „Staudinger ist extrem erfahren im Bereich der Automatisierungstechnik, speziell im Automobilumfeld. Wir konnten unsere langjährige Expertise im Bereich leistungsstarker Sensortechnik optimal einbringen. Ich würde daher von einer gelungenen Symbiose beider Expertisen sprechen.“ „Die ideale Voraussetzung für weitere gemeinsame Projekte“, stellt Vohberger abschließend in Aussicht.
