Sensorik : Sicher auf Spur

Sie sind kontinuierlich im Einsatz, flexibel, bodenständig und doch auf der Überholspur: 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. Hier, genauer gesagt in der Achsmontage eines großen Automobilherstellers, findet das innovative fahrerlose Transportfahrzeug der Staudinger Automatisierungstechnik seinen Einsatz. Bei seiner neuesten Entwicklung setzt das Unternehmen auf die Sensorik des niederösterreichischen Spezialisten Pepperl+Fuchs.

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.

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.

„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.

Doch vor Beginn der Entwicklungsphase sind diverse Fragen 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. Im Bereich der Sensorik vertraut das Unternehmen nun auf die Spezialisten von Pepperl+Fuchs.

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.

„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.