Wie von Geisterhand

Fokus/Intralogistik

Automated Guided Vehicles, kurz AGVs, oder auf Deutsch: fahrerlose Transportsysteme, werden seit den 80er-Jahren partiell im Automobilbau eingesetzt. Während sich diese Technik im Getriebe- und Motorenbau etabliert hat, finden sich im Karosseriebau auch aufgrund der anfangs unzuverlässigen und extrem teuren Technik heute nur vereinzelt Anwendungen.

04. Dezember 2017
Das Einlassen von Führungskabeln ist extrem aufwendig, weshalb heute andere Navigationshilfen bevorzugt werden. Bild: Tünkers
Bild 1: Wie von Geisterhand (Das Einlassen von Führungskabeln ist extrem aufwendig, weshalb heute andere Navigationshilfen bevorzugt werden. Bild: Tünkers)

Die aktuelle Forderung nach mehr Flexibilität mit dem Ziel einer ›frei programmierbaren‹ Fabrik – Software- statt Hardware-Anlagen – machen inzwischen Automated Guided Vehicles (AGVs) auch für den Karosseriebau interessant. Sinkende Preise, robustere Technik und neue Navigationssysteme fördern diesen Trend. Die AGV-getriebenen Fabriklayouts sind eine besondere Herausforderung, weil klassische Förderbänder und Shuttle-Anlagen substituiert werden müssen.

Verschiedene Formate bewegen

Mithilfe fahrerloser Transportsysteme können verschiedene Formate transportiert werden: Kleinteile werden in Boxen, Stapelbehältern, Förderbändern oder Staubändern befördert; Großteile wie Seitenwände oder Bodengruppen können als Einzelteil auf Trägern/Skids oder per direkter Aufnahmetechnik/Spanntechnik (Unterbau) befördert werden. Zu guter Letzt werden auch Kleinstteile in standardisierten Tablets oder auf Europaletten bewegt. Das Maschinenbauunternehmen Tünkers aus Ratingen bietet in Kooperation mit dem Automated-Guided-Vehicle-Spezialisten Sinova aus Brasilien verschiedene Automationslösungen für den europäischen Markt an.

Neben Versorgungs-AGVs zum Transport der Teile zwischen Bestands- und Produktionslinie sowie Transport-AGVs zum sicheren Transport von Teilen durch Gänge und Flure trotz Bewegung von Menschen und anderen Fahrzeugen, installieren die Tünkers-Ingenieure nach Kundenanforderungen auch Prozesslinien-AGVs zur sicheren Bearbeitung und Montage direkt auf dem AGV. Hierzu werden fahrerlose Plattformen mit unterschiedlicher Spann- und Greiftechnik aus dem Tünkers-Baukasten versehen. Neben den Plattformen für Montagelinien umfasst das Programm auch Schlepper, Unterfahrschlepper, Rollenbahnen und Stapler zur Kopplung mit den AGVs.

Das frei navigierbare Stauförder-AGV ist eine Tünkers-Entwicklung, mit der eine freie Gestaltung des Werks- oder Zellenlayouts möglich wird. Jedes AGV wird als zusätzlicher Bauteilpuffer eingesetzt und kann vom Werker, vom Roboter oder auch direkt von einem angekoppelten Stauförderer beladen werden. Die letztgenannte Variante bringt einen enormen Zeitvorteil mit sich, da das Be- und Entladen in nur einem Arbeitsschritt erfolgen kann. Auch größere Entfernungen, eine nicht geradlinige Förderung oder Förderung durch mehrere Gebäudekomplexe stellen für das Stauförder-AGV von Tünkers kein Problem dar.

Dazu ergänzend werden die autonomen Anwendungen durch den Einsatz des eigens von Tünkers entwickelten pneumatischen Feinpositionierungssystems außergewöhnlich präzise. Das Kopplungselement MCP 80 ermöglicht die einzigartige Feinpositionierung von ± 0,1 Millimetern.

Möglichkeiten der Navigation

Das Hirn eines fahrerlosen Transportsystems ist ein Industrie-PC, der die komplette Systemlogik verwaltet. Er ist verbunden mit den Steuerungen, Controllern, Sensoren und Aktoren, die über verschiedene Kommunikationsprotokolle wie Ethernet, Ethercat, RS232 und optional Can-Bus kommunizieren.

Das AGV ist mit einem Kamerasystem ausgestattet, das am Boden des Fahrzeuges platziert ist. Hierüber werden die zur Orientierung notwendigen optischen Signale oder Kontraste identifiziert. Über einen Regelkreis findet eine automatische Fehlerkorrektur statt, die in Bewegungssignale des AGVs umgesetzt wird. Das System erkennt anhand der Streckenauswahl Abzweigungen entsprechend einem programmierten Ziel.

Navigieren auf mehrere Arten

Die Navigation der Systeme kann per Induktion, Optik oder Laser erfolgen. Während bei der Induktionsnavigation eine baulich aufwendige Maßnahme zum Einlassen des Kabels in den Boden notwendig ist, sind bei den anderen beiden Lösungen keine baulichen Anpassungen notwendig. Die optische Navigation erfolgt über eine einfach auf den Boden aufgebrachte Spurführung, die seitens des AGVs durch eine Kamera mit LED-Beleuchtung erkannt wird.

Opto-elektronische Laserscanner werden hingegen am AGV montiert, um die moderne Form der Lasernavigation über strategisch angebrachte Reflexionsspiegel entlang der Route zu ermöglichen. Zur Implementierung der Lasersteuerung wird die Umgebung mit einem Fahrzeug gescannt und eine 2D-Umgebungskarte erzeugt, die auf dem PC bearbeitet werden kann. Hier können Zielpunkte, Lade- und Parkstationen, Einbahnstraßen oder gesperrte Bereiche definiert werden, die dann an alle AGVs übertragen werden.

Als neueste Navigationsmöglichkeit bietet Tünkers die Steuerung über Ultrabreitband (UWB) an: eine neuartige Drahtlostechnik, die im Gegensatz zu bisherigen Technologien an keine Frequenz gebunden und kaum störanfällig ist. Mit UWB können Daten über ein extrem breites Frequenzspektrum übertragen werden – eine optimale Basis also für den sicheren und zuverlässigen Einsatz der Transportsysteme. Damit Mensch und Roboter gefahrlos miteinander arbeiten können, hat das AGV serienmäßig Sicherheitskomponenten zur Geschwindigkeitskontrolle, zur Anti-Kollisionskontrolle, zur Überwachung der Steuerzeiten sowie Not-Aus-Schalter.

Die Umgebung des AGV wird von einem Lasersystem in einem Umkreis bis sieben Meter überwacht. Sobald ein Hindernis erkannt wird oder ein Objekt in den einprogrammierten Sicherheitsbereich eintritt, löst das Lasersystem aus und das AGV wird umgelenkt oder der Betrieb der Maschine sofort gestoppt.

Die Programmierung erfolgt in der Regel auf zwei Ebenen:

• Kontrollierte Geschwindigkeit: Wenn ein Objekt oder eine Person in diesem Bereich erkannt wird, verlangsamt sich das AGV bis zur Freigabe des Bereiches.

• Not-Aus: Sobald ein Objekt in diesem Bereich erkannt wird, wird ein Not-Halt ausgelöst. Das heißt, die Motoren werden stromlos geschaltet oder die elektromagnetische Bremse eingeschaltet. Nach einer erneuten Freigabe nimmt das AGV den Betrieb wieder auf.

Systemausfälle schnell erkennen

Mit dem richtigen Design-Layout erreicht die elektronisch-optische Ausführung eine Sicherheitskategorie von SIL 3, 2 und PLD bei der Objekterkennung. Ferner wird der Zustand des AGV kontinuierlich überwacht und eine schnelle Identifizierung von Systemausfällen sichergestellt. Damit wird das Ausfallrisiko im Vergleich zu herkömmlichen Systemen auf einen Bruchteil reduziert.

Bei aller sicherheitsunterstützenden Technik muss auch das Umfeld der AGVs gewisse Anforderungen erfüllen, damit die Fahrzeuge sicher, korrekt und ohne Unterbrechung in Betrieb sein können. So ist die Strecke immer sauber zu halten, frei von Objekten, schmierigen und öligen Stellen, Flüssigkeiten oder Verunreinigungen, die den Kontakt zwischen den Antriebsrädern des AGV und dem Boden beeinträchtigen. Kisten, Karren, Gabelstapler oder andere Gegenstände sollten nicht auf der Strecke des AGVs stehen. Darüber hinaus ist es sinnvoll, einen Sicherheitsabstand von einem halben Meter von gespeicherten Geräten oder Gegenständen zur Strecke des fahrerlosen Transportsystems einzuhalten.

Zahlen & Fakten

TÜNKERS bietet für die neun gängigsten Funktionen im Umfeld des Roboters einen industrietauglichen Baukasten mit robusten und wartungsfreien Bausteinen für eine effiziente Anlagentechnik.

Das Familienunternehmen hat sich aus dem Maschinenbau zum Global Player für Automationstechnik entwickelt. Tünkers erfindet, konstruiert, produziert und vertreibt seine Produkte komplett selbst. Seit mehr als 40 Jahren fertigt der Hersteller auch Elektromobile für die Rehabilitation und Logistik. Ein bewährtes Produkt in diesem Segment ist der Airport-Scooter, der unter anderem auf den Flughäfen Frankfurt, Düsseldorf, Singapur, Paris und Dubai für den Transport von Gepäckwagen eingesetzt wird.

Das internationale Vertriebsnetz von Tünkers erstreckt sich mit Tochtergesellschaften weltweit über die wichtigsten Länder mit einem hohen Absatzpotenzial für Automationstechnik. Hierzu gehören zum Beispiel die USA, Mexiko, Brasilien, China, das Vereinigte Königreich, Frankreich und Spanien.

Erschienen in Ausgabe: 07/2017