Drehzahl- und Positionserfassung Erhöhter Einsatz von Sensorik in der mobilen Automation

Nirgendwo anders sind die Anforderungen und der Einsatzort von Sensoren so unterschiedlich wie in der mobilen Automation. Robustheit, Genauigkeit und Langlebigkeit sind Schlagworte, die in diesem Zusammenhang fallen. Kübler hat sich diesen Anforderungen gestellt. Die Kübler Drehgeber basieren alle auf einem robusten mechanischen Aufbau, der sich besonders im Lageraufbau bemerkbar macht. Dadurch sind die Drehgeber besonders widerstandsfähig gegen Installationsfehler, Schock und Vibrationen. Für den Härtefall werden die Drehgeber auch mit besonderer Beschichtung ausgeführt. Für Präzision stehen optische Drehgeber wie auch für eine vollumfängliche Robustheit magnetische Drehgeber bereit.

Die Datenübertragung erfolgt über Analog- oder Feldbus-Schnittstelle. Im Bereich der Kommunalfahrzeuge werden Kübler Drehgeber mit E1-Zulassung eingesetzt. Um den steigenden Sicherheitsanforderungen in der mobilen Automation gerecht zu werden, bietet Kübler zertifizierte inkrementale und absolute Drehgeber bis SIL3/PLe an. Flurförderzeuge oder auch fahrerlose Transportsysteme (FTS) genannt, werden schon seit Jahren in modernen Logistikzentren erfolgreich eingesetzt – Tendenz steigend. Materialien und Waren unterschiedlicher Lasten werden an definierten Plätzen befördert, gestapelt sowie ein- und ausgelagert. Bei Umgebungen mit Personenverkehr erreichen fahrerlose Transportsysteme eine Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde bzw. bei vollautomatisierten Anlagen sogar höhere Geschwindigkeiten.

Positive Produktivitätsbeeinflussen durch Einsatz von FTS

Mit dem Einsatz von FTS wird die Produktivität positiv beeinflusst. Dafür müssen sie aber präzise navigiert, gelenkt und räumliche Hindernisse frühzeitig erkennen, um einen dauerhaften Betrieb zu gewährleistet. In Zeiten vernetzter Kommunikation werden heute schon zum Teil fahrerlose Transportsysteme mit dem Warenwirtschaftssystem verbunden. Dies führt dazu, dass längere Warte- und Stillstandzeiten reduziert werden und sich somit die fahrerlosen Transportsysteme der Dynamik – sprich der Produktionsgeschwindigkeit anpassen. Damit man von erhöhter Effizienz und Produktivität sprechen kann, müssen also diese Systeme permanent und reibungslos laufen.

Denn, bei einem Stillstand solch eines FTS muss heute noch manuell eingegriffen werden. Entscheidend ist daher die Geschwindigkeit solcher Systeme konstant zu halten und die Anzahl der Bremsvorgänge bzw. dem ungewollten Stillstand zu reduzieren. Kübler Drehgeber und Seilzuggeber spielen hierbei eine wichtige Rolle. Diese erfassen und überwachen die Geschwindigkeit, erfassen die Position bzw. den Lenkwinkel und messen die Hubhöhe bei fahrerlosen Transportsystemen mit Hubvorrichtung.

Aufgaben der Sensorik in fahrerlosen Transportsystemen

Nur durch die exakte Steuerung von fahrerlosen Transportsystemen werden Logistikzentren effizienter. Dafür müssen etliche Aufgaben bewältigt werden. Kübler Sensoren wie Drehgeber und Seilzuggeber leisten Ihren Beitrag dafür. Fahrerlose Transportsysteme werden mit elektrischen Antrieben ausgestattet. Für die Überwachung der Fahrgeschwindigkeit werden Drehgeber eingesetzt. Kompaktheit ist auch in diesem Bereich ein großes Thema. Neben gelagerten Drehgebern bietet Kübler auch lagerlose Drehgeber an, die sich mit einer Einbautiefe von lediglich 10 mm auszeichnen. Damit werden redundante Konzepte als Kompakt-Lösung realisierbar.

Für noch mehr Sicherheit werden zertifizierte Drehgeber nach nach EN 61800-5-2 bzw. PLd nach EN ISO 13849-1 eingesetzt. Für die Lenkwinkel- bzw. Positionsüberwachung der einzelnen Räder werden absolute Drehgeber mit Analog- oder Feldbusschnittstelle eingesetzt. Damit kann das fahrerlose Transportsysteme präzise durch die Halle gelenkt werden.

Ungewollte Bremsvorgänge oder kosten- und zeitintensive Kollisionen werden somit vermieden. Bei fahrerlosen Transportsystemen mit Hebevorrichtung werden Seilzuggeber eingesetzt. Diese messen zum die Hubhöhe über den Seilzug, um die beförderte Ware präzise ein- oder auszulagern. Für eine präzise Geschwindigkeitserfassung werden die einzelnen Positionen der eingesetzten Räder mit Hilfe von absoluten Drehgebern ermittelt. Weiterer Einsatz von Kübler Drehgebern und Seilzuggebern finden sich in generellen Automatisierungsfunktionen wie in Pick-and-Place Roboter, Coil-Handler für die Papierindustrie oder fahrerlose Transportsysteme, die ganze Auto Karosserien befördern. Die Anforderungen sind dementsprechend unterschiedlich, sodass Kübler hier sein breites Portfolio an Drehgebern und ein besonders Seilzuggeber einsetzen kann.

Evolution der Schutzeinrichtung in fahrerlosen Transportsystemen

Der Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen erstreckt sich schon seit vielen Jahren, welches auch die Weiterentwicklung und ständige Optimierung am Gesamtsystem widerspiegelt. Zu Beginn dieser Systeme wurden sogenannte elektromechanische Bumper eingesetzt, die bei einer Berührung bzw. Kollision mit einem Gegenstand einen abrupten Bremsvorgang auslösten. Später wurden sichere Laserscanner eingesetzt, die bei der Erkennung eines Gegenstandes das fahrerlose Transportsystem direkt sicher zum Stillstand brachte. Durch den Einsatz sicherer Laserscanner wurden auch Gegenstände erkannt, die nicht zwingend zu einer Kollision führen. Harte Bremsvorgänge, erhöhte mechanische Belastungen wie auch sinkende Effizienz des fahrerlosen Transportsystems waren die Folge.

Der Einsatz von sicheren Laserscannern mit Bereichszonenumschaltung ist heute die Lösung. Dank der unterschiedlichen Warnzonen wird zuerst die Geschwindigkeit reduziert und erst bei erkennen eines Hindernisses im Sicherheitsbereich wird das Fahrzeug gestoppt. Das fahrerlose Transportsystem kann somit besser geregelt werden und passt den Bremsvorgang der Umgebung an. Um eine sichere reduzierte Geschwindigkeit zu überwachen werden redundante inkrementelle Drehgeber oder sicherheitszertifizierte Drehgeber von Kübler direkt am Antriebsmotor eingesetzt.

Laserscanner mit adaptiven Scanbereich als Weiterentwicklung

Bei fest eingestelltem Scanbereich, der auf die maximale Fahrgeschwindigkeit des FTS ausgelegt wird, werden jedoch häufig Gefahren erkannt die bei geringerer Geschwindigkeit noch gar nicht zur Gefährdung geführt hätten. Dadurch wird das Fahrzeug zu oft abgebremst und die Effizienz sinkt. Die Weiterentwicklung sind Laserscanner mit adaptivem Scanbereich, welcher sich aufgrund der Fahrgeschwindigkeit anpasst und somit die optimale Steuerung und Geschwindigkeit des fahrerlosen Transportsystems bewirkt. Dabei muss die Geschwindigkeitsinformation, üblicherweise aus den Kübler Safety Drehgebern, permanent in der Sicherheitssteuerung ausgewertet und an den Laserscanner übermittelt werden.

Damit das fahrerlose Transportsystem sich auch in engsten Gassen störungsfrei fortbewegt, wird das Fahrzeug mit mehreren sicheren Laserscannern überwacht. Dadurch wird eine Rundumüberwachung des Fahrzeugs erreicht. Die Lenkwinkelinformation wird für die Bereichszonenumschaltung verwendet. Hierfür werden ebenfalls Kübler Safety Drehgeber am Lenkmotor eingesetzt.

Messung der Hubhöhe mit Seilzuggebern

Die Messung der Hubhöhe kommt nicht nur bei fahrerlosen Transportsystemen mit Hebevorrichtung vor, sondern auch in weiteren Bereichen der mobilen Automation. Unterschiedliche Anforderungen an Baugröße, Messlänge, Verfahrgeschwindigkeit, Linearität und Kommunikations-Schnittstelle entstehen für die lineare Messtechnik. Kübler bietet das vollumfänglichste Seilzugportfolio auf dem Markt an. Ganz nach dem Motto: Für jede Anwendung die passende Lösung. Die Vielzahl an Seilzuggebern werden in vier Leistungsklassen, Performance-, Compact-, Robust- und Base-Line, eingeordnet.

Der Messbereich erstreckt sich bis 42,5 m. Die Seilzüge können mit den Drehgebern kombiniert werden und lineare sowie rotative Messaufgaben übernehmen. Aufgrund der kompakten Bauform mancher Seilzuggeber können diese auch als redundante Lösung eingesetzt werden. Zu erwähnen sind auch Seilzüge mit Analogausgang und integriertem Neigungssensor. Abgerundet wird diese einzigartige Vielfalt mit verschiedenen Seilarten, die sich in punkto Materialität, Stärke und Dicke unterscheiden sowie verschiedene Befestigungsarten.