Use Case Autonom unterwegs im Magnesium-Druckgusswerk

Autor / Redakteur: Dr. André Schmiljun* / Sebastian Human

Für das Magnesium-Druckgusswerk der Firma Stihl hat ASTI Mobile Robotics ein Fahrerloses Transportsystem (FTS) entwickelt. In einer neuen Produktionslinie navigieren insgesamt drei fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) zwischen Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsmaschinen und Reinigungsanlagen.

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Bei den Fahrzeugen handelt es sich um Sonderanfertigungen des Transportrobotermodells Pro Bot L.
Bei den Fahrzeugen handelt es sich um Sonderanfertigungen des Transportrobotermodells Pro Bot L.
(Bild: Stihl)

Die Stihl Gruppe entwickelt, fertigt und vertreibt motorbetriebene Geräte für die Forst- und Landwirtschaft sowie für die Landschaftspflege, die Bauwirtschaft und den Privatanwender. Im Magnesium-Druckgusswerk in Prüm-Weinsheim in der Eifel werden auf 35500 qm hochpräzise Bauteile für STIHL-Sägen und -Geräte, sowie für die Automobil- und Elektroindustrie, bis hin zur Medizintechnik produziert.

Aufgabenstellung und Kundennutzen

Die Aufgabenstellung bestand darin, einen autonomen und zugleich intelligenten Materialfluss der von den Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsmaschinen gefertigten Bauteile zur nachgelagerten Reinigung zu realisieren. Die gefertigten Bauteile, welche mit Kühlschmierstoff und Spänen nach der Bearbeitung behaftet sind, liegen dabei in Kunststoffsonderbehältern, sogenannten Trays. Neben dem Transport der Gebinde aus Trays und bearbeiteten Bauteilen muss eine digitale Ladungsinformation, wie zum Beispiel die Bauteilbezeichnung, weitergegeben werden.

Ein wichtiger Aspekt der Aufgabenstellung bestand darin, den während des Transportes an den Bauteilen herabtropfenden Kühlschmierstoff sicher aufzufangen. Daneben mussten die Komponenten des FTF, welche mit dem Kühlschmierstoff in Kontakt treten, langzeitbeständig sein, insbesondere die der Fördertechnik.

Das FTS steht durch einen Dreischichtbetrieb für 24 Stunden an fünf Tagen in der Woche zur Verfügung. Es bietet neben Prozesssicherheit und Effizienz zusätzlich die Möglichkeit der Auftragsdatenverfolgung und erlaubt, aus den gespeicherten Daten im System Verbesserungen abzuleiten.

Ausgangslage

Die Beauftragung der In Systems Automation mit dem Projekt stand im Zusammenhang mit der Entwicklung einer neuen Produktionslinie. Zur Realisierung der Intralogistik waren von Anfang an autonom navigierende Transportroboter vorgesehen.

Projektbeschreibung

Die vollständige Umsetzung des Materialflusskonzeptes bis zur Abnahme betrug ungefähr ein halbes Jahr. Die FTF transportieren die Gebinde bei Fahrwegbreiten von 1,90 m und 2,35 m auf einer Distanz von 30 m zwischen den Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsmaschinen und den Reinigungsanlagen. Durch das niedrige spezifische Gewicht der Magnesium Gusslegierungen liegt das maximale Gewicht eines Gebindes bei maximal 30 kg.

Die Fahrzeuge kommunizieren mit den Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsmaschinen und Reinigungslagen über OPC-UA-Schnittstellen. OPC-UA (Operation Platform Communications Unified Architecture) ist ein Standardprotokoll für den Datenaustausch zwischen Maschinen. Steht ein Gebinde mit Trays an einer Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsmaschine zur Abholung bereit, gibt diese ein Signal über die OPC-UA-Schnittstelle an die Steuerung des FTS weiter. Daraufhin wird ein Fahrauftrag generiert und eines der FTF an die Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsmaschine delegiert. Die Gebinde befinden sich maschinenseitig auf einem angetriebenen Rollenband, welche vom Pro Bot über ein Lastaufnahmemittel mit aktiven Riemenkufen aufgenommen werden.

Nach abgeschlossener Übergabe navigiert das Fahrzeug automatisch zu einer der Reinigungsanlagen. Jede Reinigungsanlage verfügt über ein Kontingent an Pufferplätzen. Damit es an den Reinigungsanlagen nicht zu einem Materialstau kommt, erhält die FTS-Steuerung von den Reinigungsanlagen ein Signal über die jeweilige Belegung der Pufferplätze. Jedes FTF fährt somit immer nur zu jener Reinigungsanlage mit der geringsten Auslastung.

Die Pro Bot Transportroboter bewegen sich autonom auf den Fahrwegen, welche ebenfalls von den Mitarbeitern genutzt werden. Durch eine ausgefeilte Sicherheitstechnik ist jedes der FTF personen- und objektsicher konzipiert, um Schäden an Mensch und Maschine auszuschließen.

Kundenvorteile auf einen Blick:

  • Die Transportroboter erledigen den Transport der Bauteile vollautomatisch, sodass kein Mitarbeiter in den Transportprozess eingebunden werden muss.
  • Alle Materialbewegungen werden protokolliert. Der Materialfluss im Unternehmen wird transparent.
  • Die Flotte der Transportroboter ist bei zukünftigen Produktionssteigerungen skalierbar.
  • Die Transportroboter verfügen resistent Komponenten gegenüber dem Kühlschmierstoff
  • Das FTF ist, ohne Veränderungen an der Infrastruktur vornehmen zu müssen, installierbar.
  • Erhöhung der Produktqualität und Prozesszuverlässigkeit
  • Transportaufträge werden präzise, effizient und sicher abgewickelt

* Dr. André Schmiljun arbeitet in der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit der ASTI Mobile Robotics GmbH.

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