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Opto- und Winkelsensorik, RFID- sowie Steuerungstechnik wiesen den Weg

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Bei VDL Weweler bringt ein fahrerloses Transportsystem (FTS) von Movexx Bauteile für Federsysteme zur Lackierung. Ausgestattet ist es mit Automatisierungs- und Sensortechnik von Turck.

Beim Transport von Trägerelementen und Federn für Lkw-Auflieger sahen die Produktionsplaner des niederländischen Lkw- und Automobilzulieferbetriebs VDL Weweler Optimierungsbedarf. Sie wollten daher den Transport-Vorgang, der einerseits kraftaufwändig ist, andererseits aber nicht in geregeltem Takt, sondern auf Zuruf verläuft, automatisieren.

Bis Mitte 2015 wurden die Trägerelemente und Federn noch per Hubwagen zwischen der Rohproduktion und der Lackierung transportiert. An den Aufnahme- und Abnahmestationen wurden die Transportgestelle dabei von Robotern be – und entladen. 36 der 35 Kilogramm schweren Federelemente liegen dabei auf einem Gestell – dadurch wiegt ein vollgeladener Hubwagen inklusive Gestell fast zwei Tonnen.
Der Transport war daher nicht nur körperlich anstrengend: Bei zwei Tonnen Gewicht konnten die Mitarbeiter auch nicht immer so präzise arbeiten wie erforderlich. Die Ständer müssen stets exakt in den Passmarken stehen, damit die Roboter die Träger richtig auflegen oder abheben können. Daher entschieden 2014 die Verantwortlichen, den Transport der Gestelle zu automatisieren. „Die Transportlösung musste aber so flexibel wie möglich sein“, berichtet Bert Eilander, Schichtleiter in der Produktion bei VDL Weweler. Denn das gesuchte Transportsystem kann sich nach keinem fixierten Takt richten. Zudem muss ein volles Gestell mal von der Aufnahmestation A zur Abnahmestation D, mal ein leeres Gestell von der Abnahmestation C zur Aufnahmestation A.
Zur Entwicklung einer automatisierten Transportlösung wandten sich die Verantwortlichen an den niederländischen Spezialisten für Flurförderfahrzeuge Movexx. Dieser hatte schon zuvor fahrerlose Transportsysteme gebaut. „Mehrere Eigenschaften waren hier aber neu: Die bidirektionale Fahrweise, die extrem niedrige Bauweise zum Unterfahren der Gestelle und die hydraulische Schwerlast-Hebeplatte“, erklärt Andreas Versteeg, Produktmanager FTS bei Movexx. Das FTS muss bidirektional fahren, weil man nur rückwärts aus den Zielstationen herausfahren kann. Die hydraulische Hebeplatte hebt Gestelle zwei Zentimeter vom Boden an, um sie zu transportieren.
Bei der Entwicklung des Transportfahrzeugs holte Versteeg schon in der Planungsphase Turck an Bord. Movexx hatte bislang Sensorik und LED-Leuchten der Mülheimer in seinen Produkten eingesetzt. In diesem Projekt war allerdings neben Komponenten auch Lösungskompetenz gefragt. Die größte Herausforderung war die bidirektionale Steuerung des FTS. Turck schlug eine kombinierte RFID-Kontrastband-Steuerung vor. Drei Streifen auf dem Hallenboden (ein weißer in der Mitte und je ein schwarzer Streifen links und rechts) sind quasi die Gleise, auf denen das FTS durch die Fabrikhallen navigiert. Optosensoren vermessen die Streifen und geben über die Steuerung entsprechende Signale an die Aktorik der Lenkachse.
Die optische Linienverfolgung ist kombiniert mit RFID-Datenträgern, die an Schlüsselpunkten auf den Fabrikboden geklebt sind. Anhand der Datenträger an den Weichen erkennt das FTS, ob es weiterfahren soll oder anhalten muss. Auch die Geschwindigkeit wird über diese RFID-Tags geregelt. Der Slow-Modus ist in Kurven und zum Andocken erforderlich, der High-Speed-Modus auf geraden Strecken. Wobei High-Speed in diesem Fall 1 km/h bedeutet. Das ist zwar nicht wirklich schnell, aber vollkommen ausreichend für die Applikation.
Die Intelligenz liegt in der Vernetzung des FTS mit dem übergeordneten IMS (Intergrated Manufacturing System), welches das FTS anweist, zu einem bestimmten Punkt zu fahren. Die Logik des fahrerlosen Transportsystems übersetzt das Ziel in eine Tagnummer und überprüft bei jedem Tag, ob es stoppen, verzögern oder beschleunigen muss. Die Steuerung des FTS erkennt anhand eines RFID-Tags, wann es seine Zielposition erreicht hat. Das FTS setzt dann das Gestell ab und fährt wieder zu einer definierten Position außerhalb der Zelle.
Auf dem FTS arbeitet Turcks HMI-Steuerung VT250. Sie kommuniziert über eine kabellose TCP/IP-Verbindung mit dem IMS und spricht als Profibus-Master mit einem BL20-Gateway, an dessen Ein- und Ausgängen alle Signale des Fahrzeugs aufgelegt sind.
Movexx hat bei der Ausstattung des Transportfahrzeugs aus dem vollen Portfolio der Mülheimer geschöpft: Neben den Lichtleitern samt Basisgeräten des Optosensorik-Partners Banner Engineering kommen kompakte, berührungslose QR14 zur Winkelerfassung an den Lenkachsen zum Einsatz. Optische Sensoren erkennen den Hub der Plattform, eine K50-Kuppelleuchte von Banner signalisiert den Betriebszustand und ein Laser-Safety-Scanner erfasst, ob sich Objekte auf der Fahrstrecke des FTS befinden. RFID-Datenträger sowie die Schreibleseköpfe am Fahrzeug lesen die Position des FTS.
Lösungskompetenz zeigte der Automatisierungslieferant, indem er nicht nur Komponenten lieferte, sondern auch die Programmierung der Steuerung übernahm. Die gesamte Navigation, die Verarbeitung von Sensordaten und die Schnittstellen zu anderen Systemen inklusive der Kommunikation mit dem IMS wurden mit Codesys auf dem VT250 programmiert.
Dass alle Produkte von einem Automationsanbieter stammen, erleichtert Vieles: „Wir hatten schon die programmierbaren BL67- und BL20-Gateways als Steuerung zu Testzwecken und waren sehr zufrieden. Für das Projekt mit VDL Weweler haben wir auch andere Steuerungsanbieter angefragt. Letztendlich war ausschlaggebend, dass Turck eine Komplettlösung zur Automatisierung des FTS anbieten konnte“, erklärt Produktmanager Versteeg und ergänzt: „Außerdem wollte ich ausschließen, dass bei möglichen Fehlern ein Zulieferer den anderen verantwortlich macht.“ ↓
Hans Turck GmbH & Co. KG
www.turck.com; Logimat Halle 6, Stand 6C79
„Für das Projekt haben wir auch andere Steuerungsanbieter angefragt. Letztendlich war ausschlaggebend, dass Turck eine Komplettlösung zur Automatisierung des FTS anbieten konnte.“ Andreas Versteeg, Movexx
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