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proANT 490 für offene Farbfässer mit 100 kg

Der Transport offener Farbfässer findet bei Deutschlands größtem Bettwäschehersteller, der Bierbaum Unternehmensgruppe, inzwischen vollständig automaton statt. InSystems Automation hat für das Unternehmen ein Fahrloses Transportsystem bestehend aus vier autonom navigierenden Transportrobotern der proANT-Plattform 490 entwickelt. Der Einsatz der Fahrzeuge erfolgt innerhalb einer Anlage zwischen der Farbküche und vier Druckmaschinen. Transportiert werden dabei offene Farbfässer mit unterschiedlichen Dimensionen und Gewichten bis zu 100 kg, die früher mit einer Sackkarre bewegt wurden.

Branche: Textilienhersteller

Aufgabenstellung und Kundennutzen

Die Bierbaum Unternehmensgruppe GmbH stellt Textilien her. Dabei ist das Unternehmen einer der wenigen in der Branche, die trotz des Produktionsstandorts in Deutschland noch profitabel arbeiten. Dies liegt insbesonders an dem hohen Automatisierungsgrad bei der Fertigung der Textilien.

Am Standort in Borken wird unter anderem Bettwäsche mit Motiven bedruckt. Die Druckerei soll im Zuge von Produktionserweiterungen ausgebaut werden. Eines der Bausteine dieses Ausbaus ist der automatische Transport von Farbfässern aus der Farbküche (wo die Farben zusammengemischt werden) zu den Druckmaschinen.

Mit der Einbindung autonomer Transportroboter verfolgt die Firma Bierbaum vorrangig das Ziel, die Produktion effizienter zu gestalten und die eigenen Mitarbeiter von nicht-wertschöpfenden Tätigkeiten zu entbinden.

Ausgangslage

Der Einsatz der Transportroboter soll innerhalb einer Anlage zwischen der Farbküche und vier Druckmaschinen erfolgen. Transportiert werden dabei offene Farbfässer mit unterschiedlichen Dimensionen und Gewichten bis zu 100 kg. Die Fässer sollen sowohl im befüllten als auch im leeren Zustand transportiert werden.

Vor der Einführung des fahrerlosen Transportsystems wurden die Farbfässer manuell mit Sackkarre zwischen Farbküche und Druckmaschinen durch die Mitarbeiter befördert.

Projektbeschreibung

An den Übergabestationen werden die Farbbehälter von angetriebenen Rollenbahnen aufgenommen bzw. 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, eine „Triangle“, gemeint, an der sich das FTS bei der Finepositionierung orientiert. Die FTSs besitzen bei der normalen Fahrt eine Genauigkeit von +/- 5cm an ihrem Zielpunkt. Dies reicht nicht bei allen Kunden aus. Um eine genauere Positionierung vor einer Station zu haben, können Stationen mit einem Dreieck, dem sogenannten „Triangle“, mit einem von Winkel 90° oder 135° ausgestattet werden. Bei einer sogenannten Feinpositionierungsfahrt richten sich die FTSs an der Spitze des Triangles aus, so dass die FTSs nach dieser Fahrt genau im vorgegeben Abstand zur Spitze stehen. Hierbei kann eine Genauigkeit von +/- 1cm und 1° erreicht werden.

Mit „hardware handshake“ sind die sensorischen Elemente gemeint, die sich an der Übergabestation und an den Fahrzeugen befinden. Jeweils drei Sensoren am Fahrzeug und an der Übergabestation funktionieren wie eine Art „Schlüssel-Schloss-Prinzip“ und kommunizieren miteinander (Empfänger-Sender). 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 1 m/s durch die Halle. Zum Vergleich: das normale Schritttempo liegt beim Menschen bei etwa 1,4 m/s. Ein in die Fahrzeuge integrierter SICK Laser scannt die vorhandenen 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.

Das proANT kommuniziert über WLAN mit dem Flottenmanagement, der Auftragsverwaltung und untereinander. Über unsere Auftragsverwaltung bekommen die FTFs ihre Aufträge. Die Aufträge können auf verschiedenste Weise, je nach Kundenanforderungen, generiert und übertragen werden.

Die Transportaufträge werden dabei aus der hausinternen Produktionssoftware von Bierbaum erzeugt. Hierfür gibt es eine extra eingerichtete Schnittstelle zwischen der Produktionssoftware und den proANT Fahrzeugen, genannt AIC (AGV Interface Controller) genannt. Der AIC sammelt und koordiniert die anfallenden Transportaufträge und übermittelt sie an die Fahrzeuge. Er sorgt dabei z.B. 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, sind die Fahrzeuge personensicher konzipiert. Konkret bedeutet dies, dass die Fahrzeuge mit Werkern zusammenarbeiten können, ohne dass weitere Sicherheitsvorkehrungen wie zum Beispiel Sicherheitszäune oder eine Trennung der Verkehrswege getroffen werden müssen. Tritt ein Hindernis im Sicherheitsfeld auf, verringert das Fahrzeug seine Geschwindigkeit, navigiert um das Hindernis herum oder stoppt.

Die Materialflusslösung mit proANT-Transportrobotern von InSystems fügt sich in die bestehende Produktion der Firma Bierbaum ein und konnte ohne baulichen Aufwand in Betrieb genommen werden.

Kundenvorteile:
  • Autonom navigierende Fahrzeuge wickeln vollständig den Materialfluss ab, ohne dass Mitarbeiter für den Transport schwerer Lasten abgezogen werden müssen
  • Die FTFs sind ohne Veränderungen in der Infrastruktur wie Reflektoren installierbar
  • Erhöhung der Produktqualität und Prozesszuverlässigkeit
  • Engpässe in der Prozessversorgung werden minimiert
  • Transportaufträge werden präzise, effizient und sicher abgewickelt
  • Individuelle Einbindung in den Fabrikkontext
  • Die Flotte der Transportroboter ist bei zukünftigen Produktionssteigerungen skalierbar.
  • Alle Materialbewegungen werden protokolliert. Der Materialfluss im Unternehmen wird transparent.