Modular und mobil – mit AGVs unterwegs zu höchster Flexibilität SICK

Was im Straßenverkehr noch eher in den Kinderschuhen steckt, ist in vielen Unternehmen längst Alltag: Fahrerlose Transportsysteme (FTS), auch Automated Guided Vehicles (AGVs) genannt. Sie sorgen für reibungslose Arbeitsabläufe und neue Maßstäbe in puncto Flexibilität. Das ist die Spezialität von Melkus Mechatronic. Das Salzburger Unternehmen setzt dabei auf ein höchst modulares Fahrzeug-Konzept und Sensorik von SICK– das lässt viel Spielraum für kreative Logistik-Lösungen vom Feinsten.

Die AGV Familie von Melkus Mechatronic sorgt unter dem klingenden Namen „Agumos“ für einen flexiblen Transport in der Fertigung und ihrem Umfeld.

Flexibilität wird immer mehr zum entscheidenden Erfolgsfaktor in der Fertigung – der Schlüssel zur wirtschaftlichen Realisierung von Losgröße 1. Andreas Melkus ist Gründer des Elektronikunternehmens Sigmatek und sorgt seit 2014 mit Melkus Mechatronic im Markt für fahrerlose Transportsysteme im wahrsten Sinne des Wortes für Bewegung. Für ihn ist klar: „Zukünftig wird es in vielen Produktionen keine feste Verkettung mehr geben, sondern flexible Fertigungsprozesse, bei denen sich nach Bedarf Arbeitsinseln bilden und wieder auflösen. Diese Vision hat mich fasziniert und zur innerbetrieblichen Logistik geführt“.

Mit Melkus Mechatronic schuf Andreas Melkus die Voraussetzungen für den betrieblichen Einstieg in die Welt der AGVs. Technologie von Sigmatek war natürlich von Beginn an dabei. „Wir hatten Zugriff auf die elektronischen und mechanischen Komponenten von Sigmatek und eine top Entwicklungsabteilung, die bereit war, Lösungen zielgerichtet weiterzuentwickeln – eine perfekte Partnerschaft.“

Kleine Bauform bei geringer Flächenbelastung

Agumos, so heißen die flinken AGVs, mit denen Melkus Mechatronic Bewegung in die Fertigung bringt. Wesentliche Aspekte bei ihrer Konstruktion waren die Wendigkeit, eine kleine Bauform, eine geringe Flächenbelastung und vor allem Modularität, sodass basierend auf einem Konzept unterschiedlichste AGVs realisiert werden können – vom Transport kleiner und großer Kisten bis hin zur vollbeladenen Palette. Die Antriebstechnik verteilt sich auf acht Räder, damit entsteht bei Agumos eine relativ geringe punktuelle Bodenbelastung und durch die drehenden Fahrwerke dreht sich nie ein Rad am Stand.

Auf die „Range“ kommt es an

Die zurückgelegte Strecke bis zum nächsten Aufladen ist bei AGVs ein entscheidender Faktor. Besonderes Augenmerk lag bei der Entwicklung der Transportfahrzeugplattform daher auf geringem Eigengewicht und der Energierückgewinnung, um mit den Akkus eine möglichst hohe Reichweite zu erlangen. Andreas Melkus: „Eine durchgängig durchdachte Konstruktion, die Verwendung von State-of-the-Art Akku-Technik, eine zuverlässige und schnelle W-LAN-Technologie und etliche andere wichtige Entwicklungen, haben derart kompakte AGVs erst möglich gemacht. Mit Agumos haben wir ausgezeichnete Karten. Die Plattform beruht auf einem optimal abgestimmten Paket aus Antriebstechnik, Bauform, Wirkungsgrad und Sicherheitstechnik. Damit können wir bei Anwendungen in unterschiedlichsten Bereichen punkten.“

Safety an Bord

Top Sicherheitstechnik ist unerlässlich bei einem AGV. Ist man früher noch teilweise davon ausgegangen, dass diese Fahrzeuge nur in abgeschotteten Bereichen zum Einsatz kommen, weiß man heute, dass das in der Praxis und auf Dauer unrealistisch ist, denn der Mensch muss hin und wieder Hand anlegen. Andreas Melkus: „Heute würde man kaum in eine Transportlösung investieren, bei der man im Service-Fall die ganze Anlage abschalten muss. Die Fahrzeuge müssen daher einen personensicheren Betrieb garantieren. Da kommt es natürlich auf entsprechend hochkarätige Sensorik an. In SICK haben wir den richtigen Partner dafür gefunden.“

Tempo verlangt nach PL d

Sind Menschen im Spiel, müssen Sensor, Auswerteeinheit und Aktor – also die gesamte Kette innerhalb des Systems – dem anspruchsvollen Performance-Level d entsprechen, sonst heißt es „runter vom Gas“. Andreas Melkus: „Wenn die geforderte Sicherheit nicht gewährleistet ist, muss die Geschwindigkeit der AGVs auf unter 300 mm pro Sekunde reduziert werden. Diese ‚Schleichfahrt‘ ist bei größeren Entfernungen seitens der Betreiber natürlich nicht erwünscht. Also braucht man einen höchst zuverlässigen Sicherheits-Scanner. SICK hat mit dem Sicherheits-Laserscanner S300 Expert die perfekte Lösung für uns – er erlaubt das Erreichen von Performance-Level d nach EN ISO 13849. So kann Agumos ordentlich Tempo machen.“

Sicherheits-Laserscanner mit 48 Schutzfeldern

Die Varianten der Sicherheits-Laserscanner S300 unterscheiden sich in erster Linie durch die Anzahl der zu konfigurierenden Schutzfelder. Das eröffnet unterschiedlichste Anwendungsmöglichkeiten. Werner Zipperer, Market Product Manager Industrial Safety & Motion Control Sensors bei SICK Österreich: „Die Ausprägungen ‚Professional‘ und ‚Expert‘ kommen vor allem in mobilen Anwendungen zum Einsatz, da sie über die höchste Anzahl an frei konfigurierbaren Feldsätzen verfügen, eine Rohdatenschnittstelle haben und auch dynamische Eingänge, über die Encoder-Signale vom Antrieb direkt verarbeitet werden können – ideal für die AGVs von Melkus Mechatronic.“

Rohdaten inklusive

Bei Verletzung des Schutzfeldes durch eine Person wird eine entsprechende Sicherheitsfunktion ausgelöst. Werner Zipperer: „Verlangsamen der Fahrt, akustische und visuelle Warnungen sowie das komplette Anhalten sind – je nach Bedarf – implementiert. Zusätzlich bieten die Sicherheits-Laserscanner auch eine RS422 Schnittstelle, die zur Übertragung von Rohdaten und zur Navigationsunterstützung verwendet wird.“ Andreas Melkus: „Wir haben hier insgesamt 17 sicherheitsgerichtete und acht übergeordnete Prozessoren verbaut, die die einzelnen Fahrwerke, die Fahrwerke zueinander und auch die Kinematik überwachen.“ Bei einer Fahrt im Kreis dreht jedes Rad in einer anderen Geschwindigkeit. Das ergibt einen Einschlag, damit ein Kreis entsteht. „Wenn das in Summe nicht stimmt, greift die Sicherheitssteuerung ein. Das heißt: Wir fahren hier nicht nur mit sicherer Geschwindigkeit, sondern auch mit einer sicheren Richtung“, so Melkus.

Sicherheit kompakt

Der Bauraum ist bei AGVs ein wichtiger Faktor – das gilt nicht nur für den schlanken S300. Besonders wenig Platz ist auch in den für den Palettentransport unerlässlichen Kufen, die bei der Palettenaufnahme präzise unter der Palette einfahren müssen. Dabei kommt es auf jeden Millimeter an. Insbesondere in der Höhe wird’s eng, da die Kufen nirgendwo anstehen dürfen. Also hat sich Melkus auch hier an die Sensorspezialisten von SICK gewandt: „Die Experten haben einen 2D-LiDAR-Sensor für uns so modifiziert, dass wir ihn direkt in die Gabel einbauen können – eine Lösung, die es so bisher nicht gab.“

Feinpositionierung dank 2D-LiDAR-Sensor

Während bei voller Fahrt der S300 Expert für die Sicherheit von Mensch und Maschine sorgt, geht es beim 2D LiDAR (Light detection and ranging) Sensor TiM5 um die exakte Positionierung beim langsamen Einfahren der Kufen unter der Palette. Je Kufen-Spitze ist ein Sensor zur Erfassung verbaut. René Klausrigler, Market Product Manager Identification and Measurement bei SICK Österreich: „Bei der Einfahrt unter die Palette, die im Rückwärtsgang erfolgt, liefert der 2D-LiDAR-Sensor TiM5 die Daten für die Feinpositionierung der AGVs. Die zur Verfügung stehende Einbauhöhe innerhalb der Kufe war eine echte Herausforderung. Dies konnten wir mit einer speziell für diese Anwendung entwickelten Sonderausführung unseres TiM-Sensors realisieren. Dieser wurde in seiner Bauform speziell für die Kufe adaptiert. Da war echtes Teamwork gefragt.“

In der Spitze der beiden Kufen des Agumos G130 ist je ein exklusiv für Melkus Mechatronic modifizierter 2D-LiDAR Sensor TIM5 verbaut.

Flexible Lösung für die Fertigung 4.0

Auch wenn das Ziel bei Melkus Mechatronic die Serienfertigung ist, gibt es hier längst nicht nur AGVs „von der Stange“. Auf Kundenwünsche wird eingegangen. Andreas Melkus: „Wir haben Agumos von Beginn an modular entwickelt. Das ist der Schlüssel zu echter Flexibilität, wie man sie in der Fertigung 4.0 benötigt.“AGVs haben in den letzten Jahren einen großen Sprung in Richtung Zukunft gemacht und werden – da ist sich Andreas Melkus sicher – dank ihrer Flexibilität und sinkenden Anschaffungskosten immer mehr stationäre Fördertechnik ersetzen. Ein wichtiger Baustein zur Realisierung von Industrie 4.0. Volle Fahrt voraus!

Von links: Andreas Melkus, Eigentümer Melkus Mechatronic; René Klausrigler, Market Product Manager Identification and Measurement bei SICK Österreich; Andreas Preuner, Team Leader Sales / Key Account Manager bei SICK Österreich, Patryk Hoffman, Geschäftsführer Melkus Mechatronic; Werner Zipperer, Market Product Manager Industrial Safety and Motion Control Sensors bei SICK Österreich