Gefahrlose Zusammenarbeit
Bild 02: Der mobile Logistik-Roboter Soto von Magazino schließt die Lücke zwischen dem automatisierten Lager und der automatisierten Produktion – hierfür entnimmt er Kleinladungsträger aus passiven Regalen. (Quelle: Magazino)
Bild 03: Fahr-Lenk-System Argodrive von ebm-papst für den Einsatz in fahrerlosen Transportsystemen (Quelle: ebm-papst)
Bild 04: Magnus Eldevik ist Product Marketing Manager bei Magazino. (Quelle: Magazino)
Wo mobile Roboter sich den Platz mit Menschen und anderen Fahrzeugen teilen, spielt Sicherheit eine entscheidende Rolle. Hindernisse gilt es zuverlässig zu erkennen. Bei Schutzfeldverletzungen muss einerseits eine entsprechend hohe Bremsleistung zur Verfügung stehen. Andererseits muss sichergestellt sein, dass der Befehl der Sicherheitssteuerung zum Stopp zuverlässig ausgeführt wird. Hier schätzen die Entwickler des mobilen Roboters, dass bei dem Fahr-Lenk-Antrieb standardmäßig verschiedene Safety-Funktionen für einen sicheren Betrieb fahrerloser Transportfahrzeuge unterstützt werden. Alle für Sicherheitszertifizierungen relevanten Sicherheitskennzahlen wie die mittlere Zeit bis zum gefährlichen Ausfall sowie B10-Werte (nominelle Lebensdauer bei 90 % Überlebenswahrscheinlichkeit) stehen zur Verfügung.
Einfache Integration
Der Logistik-Roboter Soto zeigt, dass die Integration in verschiedenste Steuerungssysteme mit wenig Aufwand zu bewerkstelligen ist. Hierfür sorgen standardisierte Kommunikations- und Safety-Schnittstellen wie CANopen, Ethercat oder Profinet. Die Entwickler von Magazino setzten bei der Sicherheitssteuerung auf eine Lösung von Sick [3] und für die Fahrzeugsteuerung auf einen Industrie-PC. Dieser steuert unter anderem die Argodrives über die Antriebsregler von ebm-papst an. M. Eldevik berichtet: „An dieser Stelle haben wir sehr vom guten Support von ebm papst profitiert. Wir waren als Beta-Tester der Antriebe in regelmäßigem Austausch mit dem Hersteller. Von dieser engen und angenehmen Zusammenarbeit haben beide Seiten sehr profitiert.“
Kollisionsrisiken ausschließen
Die Sicherheit ist beim Betrieb mobiler Roboter beziehungsweise fahrerloser Transportsysteme ein zentrales Thema. Wenn sich die Arbeitsumgebung des Personals mit den Verkehrswegen der FTF überschneiden, müssen Kollisionsrisiken ausgeschlossen werden. Argodrive bietet dafür mehrere Möglichkeiten. Bei einer Schutzfeldverletzung beispielsweise muss das Antriebssystem den Befehl eines sicheren Stopps der Sicherheitssteuerung zuverlässig ausführen. Für die Antriebe muss vor allem eine hohe Bremsleistung zur Verfügung stehen. Die Fahr Lenk-Antriebe erreichen hier unter Nutzung der elektromotorischen Bremsen eine Verzögerung von bis zu 2,5 m/s2, ebenso ist durch Nutzung der zusätzlich integrierten mechanischen Bremse eine Notbremsung möglich. Auch beim Versagen der Stromversorgung des FTF geht die Antriebseinheit in einen sicheren Halt, um unkontrollierte Bewegungen zu vermeiden. Damit unterstützt der Antrieb alle typischen und notwendigen Safety-Anforderungen im Umfeld von Lägern und Produktionen.
Das einzelne Fahr-Lenk-System wird hierzu über zwei externe Regler angesteuert. Auch die Signale für den Lenkwinkel sind redundant ausgelegt und die Position ist jederzeit abfragbar. Die in den Reglern integrierte STO-Funktion (Safe Torque Off) sorgt für einen sicheren Halt (PLe). STO und, falls notwendig, die Notstop-Funktion der mechanischen Bremse lassen sich gemeinsam auslösen. Außerdem überwacht der Antrieb, dass eine definierte Maximalgeschwindigkeit nicht überschritten wird (SLS, Safe Limited Speed) und das Fahrzeug sich nur in die freigegebene Richtung bewegt (SDI, Safe Direction). Dafür haben beide im Argodrive integrierten Motoren standardmäßig zwei unabhängige Feedback-Systeme: die integrierten Hallsensoren zur Kommutierung und der hochauflösende Inkremental-Encoder zur Regelung. Durch den Abgleich beider Signale kann die Elektronik die Drehzahl der Motoren funktional sicher erfassen.
Antriebe für Hubbewegung und Greifer
Ein weiterer Vorteil, der den Antrieb für die Anwendung empfahl, war sein hoher Wirkungsgrad, der ein 5:1-Verhältnis bei Betriebs- zu Ladezeit (also 8 h Betrieb bei circa 1,5 h Laden) ermöglicht. Ebenso die Green-break-Funktion, die durch eine Energieabsenkung beim gelüfteten Zustand der Bremse den Energiebedarf im Vergleich zu anderen Brems-Ansteuerungskonzepten erheblich senkt. M. Eldevik ergänzt: „Und dann war für uns natürlich nützlich, dass ebm-papst über ein großes Antriebsportfolio verfügt, aus dem wir uns zum Beispiel auch bei Eci Motoren für die Aufnahme der KLT, also für die Kipp-Bewegungen im Rucksackregal, bedienen können. Im gesamten mobilen Roboter mit verschiedenen Antrieben desselben Herstellers arbeiten zu können, erleichtert uns natürlich die Schnittstellenthematik deutlich.”
Literatur
- Magazino GmbH, München: www.magazino.eu
- ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG, St. Georgen: www.ebmpapst.com
- Sick AG, Waldkirch: www.sick.com