Fahrloses Transportsystem

Hier kommen die Farbeimer – automatisch!

Autonome Roboter. Insystems hat ein Fahrloses Transportsystem für einen Bettwäschehersteller entwickelt. Hier transportieren die fahrenden Roboter offene Farbfässer.

Transportroboter im Einsatz innerhalb zwischen Farbküche und Druckmaschinen. (Foto: Insystems)

Insystems Automation hat für Deutschlands größten Bettwäschehersteller, die Unternehmensgruppe Bierbaum, ein Fahrloses Transportsystem (FTS) für die Intralogistik entwickelt. Insgesamt sind es vier autonom navigierende Transportroboter der Proant-Plattform 490, die das Traditionsunternehmen aus Westfalen gekauft hat. Ziel bei Bierbaum war es, die Produktion effizienter zu gestalten und die eigenen Mitarbeiter von nicht-wertschöpfenden Tätigkeiten zu entlasten. Das familiengeführte Unternehmen beschäftigt 750 Mitarbeiter.

Der Einsatz der Transportroboter erfolgt innerhalb einer Anlage zwischen der Farbküche und vier Druckmaschinen. Transportiert werden offene Farbfässer mit unterschiedlichen Dimensionen und Gewichten bis 100 Kilogramm, die früher mit einer Sackkarre bewegt wurden. An den Stationen werden die Farbbehälter von angetriebenen Rollenbahnen aufgenommen beziehungsweise abgegeben. Damit die Fahrzeuge zielgenau an die Übergabestation heranfahren können, ist an der Übergabestation ein Referenzblech angebaut. Zusätzlich ist zwischen Übergabestation und Fahrzeug ein „hardware handshake“ implementiert, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug in geeigneter Position vor der Übergabemaschine steht. Erst wenn das Fahrzeug korrekt positioniert steht, werden die Rollenbahnen angetrieben und die Farbfässer übergeben. Mit Referenzblech ist ein Dreieck – ein „Triangle“ – gemeint, an dem sich das FTS bei der Feinpositionierung orientiert. Die FTS leisten bei der üblichen Fahrt eine Genauigkeit von plus/minus fünf Zentimeter am Zielpunkt; dies reicht allerdings nicht bei allen Kunden aus. Um eine genauere Positionierung vor einer Station zu erreichen, können Stationen mit dem Triangle mit einem von Winkel 90 oder 135 Grad ausgestattet werden. Bei einer sogenannten Feinpositionierungsfahrt richten sich die FTS an der Spitze des Triangles aus, so dass die Fahrzeuge nach dieser Fahrt genau im vorgegeben Abstand zur Spitze stehen. Hierbei lässt sich eine Genauigkeit von plus/minus ein Zentimeter und ein Grad erreichen.

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Unter „hardware handshake“ sind sensorische Elemente zu verstehen, die sich an der Übergabestation sowie an den Fahrzeugen befinden. Jeweils drei Sensoren am Fahrzeug und an der Übergabestation funktionieren nach einem „Schlüssel-Schloss-Prinzip“ und kommunizieren miteinander als Sender und Empfänger. Befindet sich das Fahrzeug gegenüber der Übergabestation in der korrekten Position, werden die Rollenbahnen angetrieben und die Farbeimer übergeben.

Die Fahrzeuge bewegen sich vollständig autonom mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich einem Meter pro Sekunde durch die Halle. Zum Vergleich: Das übliche Schritttempo des Menschen liegt bei etwa 1,4 Meter pro Sekunde. Ein in die Fahrzeuge integrierter Sick-Laser scannt vorhandene Räume, Wände und Maschinen ab. Das Fahrzeug kartographiert so die Umgebung und navigiert anschließend innerhalb dieser Karte völlig frei zu den festgelegten Zielpunkten. Die Kommunikation der Fahrzeuge erfolgt über WLAN. Ein Flottenmanager überwacht den Batteriezustand der Fahrzeuge und schickt sie rechtzeitig an die Ladestation, an der sie aufgrund moderner Batterietechnik nur wenige Minuten laden müssen.

Die Proant-Plattform 490 kommuniziert mit dem Flottenmanagement, der Auftragsverwaltung sowie untereinander. Über die Auftragsverwaltung bekommen die FTSs ihre Aufträge, die auf verschiedene Weise – je nach Kundenanforderungen – generiert und übertragen werden. Die Transportaufträge werden aus der hausinternen Produktionssoftware von Bierbaum erzeugt. Hierfür gibt es eine eigens installierte Schnittstelle zwischen der Produktionssoftware und den Fahrzeugen, genannt AIC (AGV Interface Controller). Dieser Controller sammelt und koordiniert die anfallenden Transportaufträge und übermittelt sie an die Fahrzeuge und sorgt zum Beispiel dafür, dass der Transportroboter, der am nächsten an der anfordernden Maschine steht, den Transportauftrag bekommt. Außerdem koordiniert er die Fahrzeuge und vermeidet dadurch Staus und gegenseitige Behinderungen.

Um zu vermeiden, dass eines der schweren Farbfässer herunterfällt und womöglich einen Mitarbeiter gefährdet, seien die Fahrzeuge personensicher konzipiert. Konkret heißt das: Die Fahrzeuge können mit Werkern zusammenarbeiten, ohne dass weitere Sicherheitsvorkehrungen wie Sicherheitszäune oder eine Trennung der Verkehrswege getroffen werden müssten. Tritt ein Hindernis im Sicherheitsfeld auf, verringert das Fahrzeug seine Geschwindigkeit, navigiert um das Hindernis herum oder stoppt. pb


InSystems Automation GmbH erstellt innovative Automatisierungslösungen für Materialfluss, Montage und Qualitätssicherung. Die kundenindividuellen Maschinen und Anlagen werden von InSystems konstruiert, gebaut, programmiert und in die Produktionssteuerung beim Kunden implementiert. Der Hauptsitz des 1999 gegründeten Unternehmens mit aktuell 45 Mitarbeitern ist der Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof. Weitere Niederlassungen sind die eigenständige InSystems Vertriebsgesellschaft mbH in Fürth und die InSystems Automation, Inc. in Washington, North Carolina USA.

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