Mehr Personensicherheit, mehr Produktivität: Safe Motion Control für FTS

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) – im Englischen Automated Guided Vehicles (AGV), die sich im gleichen Umfeld wie Personen bewegen, benötigen zum Schutz vor Unfällen sicherheitszertifizierte Sensorik- und Steuerungskomponenten. Gleichzeitig werden hohe Anforderungen an die Agilität und Verfügbarkeit der Fahrzeuge gestellt, um die Produktivität der Prozesse, in denen sie eingesetzt werden, zu optimieren. Als einziger Hersteller bietet SICK im Bereich Safe Motion Control eine sensor- und steuerungstechnische Sicherheits-Komplett-lösung dieser Art für autonome Flurförderzeuge an, die Personensicherheit und Produktivitätssteigerung optimal miteinander verbindet.

Die Aufgabe von industriell eingesetzten FTS ist es, innerbetriebliche Materialflüsse sowie komplexe Transportprozesse im Produktions- und Logistikumfeld effizient zu vernetzen und so – auch bei wachsenden Flexibilitätsanforderungen – das Ziel optimaler Produktivität zu unterstützen. Freie Fahrt bei freier Strecke, Vorsicht in Kurven und bei Personenverkehr, Geschwindigkeitsbegrenzung bei hoher Zuladung, sicher Anhalten bei Hindernissen und nach deren Entfernen einfach weiterfahren – was für den Straßenverkehr gilt oder empfohlen wird, lässt sich dabei grundsätzlich auch auf den Betrieb von FTS über-tragen. Eine solche Dynamik und Agilität der Fahrzeuge sind die Voraussetzungen, um deren Auslastung und Verfügbarkeit zu optimieren. Sicherheits-technisch zertifizierte Produkte, die systemtechnisch aufeinander abgestimmt sind, unterstützen eine solche Performancesteigerung. Zugleich gewähr-leisten sie – basierend auf der einsatzspezifischen Risikoanalyse und geltenden Typ C-Normen – einen sicheren Betrieb der Fahrzeuge ohne Unfall-gefahren für Personen im Umfeld.

FTS und Umfeld: Mit Safe Motion Control alle Fahrszenarien erfassen

Um einen sicheren Fahrzeugbetrieb zu gewährleisten, müssen u.a. die Geschwindigkeit, der Lenkwinkeleinschlag und das Zuladungsgewicht als sicher-heitskritische Faktoren eines FTS berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist auch die Abhängigkeit der Größen zueinander zu betrachten, denn bei hoher Geschwindigkeit hat eine schnelle und starke Richtungsänderung ganz andere Folgen als bei Schleichfahrt. Mit Safe Motion Control von SICK werden alle Einflussgrößen erfasst, verarbeitet und die daraus situativ richtigen Sicherheitsfunktionen für und rund um das Fahrzeug aktiviert. Die hierfür eingesetzten, smart integrierten und sicherheitszertifizierten SICK-Komponenten sind die Sicherheitssteuerung Flexi Soft mit dem Motion-Control-Modul FX3-MOC, sichere Encoder der Produktfamilie DFS60S Pro sowie Sicherheits-Laserscanner beispielsweise der Produktfamilien microScan3, S300 oder S300 Mini.

Die modulare Flexi Soft von SICK ist eine der am meisten verkauften Sicherheitssteuerungen im Markt der industriellen Sicherheitstechnik. Kompakt in der Bauform und durch verschiedene IO- und Relaismodule sowie Feldbus-Gateways applikationsgerecht konfigurierbar, ermöglicht sie auch für FTS-Anwen-dungen technisch maßgeschneiderte, in der Baugröße platzsparende und wirtschaftlich effiziente Lösungen. Das Motion-Control-Modul FX3-MOC gewähr-leistet als Erweiterungsmodul für die modulare Sicherheitssteuerung FlexiSoft die sichere Antriebsüberwachung von mobilen Maschinen. Das Modul bietet eine Vielzahl von Sicherheitsfunktionen für FTS – von denen u.a. SSM (für: Safe Speed Monitor, sichere Geschwindigkeitsüberwachung), SLS (für: Safely Limited Speed, sicher reduzierte Geschwindigkeit), SLP (für: Safely Limited Position, sicher begrenzte Position), SBC (für Safe Brake Control, sichere Bremsenansteuerung) sowie SS1 (für: Safe Stop 1) und SS2 (für: Safe Stop 2) eine besondere Relevanz für Safe Motion Control besitzen. Der DFS60S Pro von SICK ist ein sicherheitszertifizierter Encoder zur Geschwindigkeitsmessung und Lenkwinkelerfassung im Rahmen der sicherheitsgerichteten Antriebsüberwachung. Wahlweise Vollwellen-, Hohlwellen- oder Flanschausführung ermöglichen einen flexiblen Motoranbau – und dank der Codescheibe aus Nickel sowie des vergrößerten Kugellagerabstands erreicht der Encoder Bestwerte bei Vibrationsfestigkeit, Robustheit und Lebensdauer. Die Sicher-heits-Laserscanner S300 – oder bei besonders beengten Einbauverhältnissen S300 Mini – bieten bei einem Scanwinkel von 270° Schutzfeldreichweiten bis 3 Meter und Warnfeldreichweiten bis 12 Meter.

Diese Felder können frei parametriert und während der Transportfahrt von der Flexi Soft in Abhängigkeit von Geschwindigkeit, Position und Lenkwinkel umgeschaltet werden. Aufgrund ihres Überwachungsradius von 270° ist es möglich, mit zwei Sicherheits-Laserscannern in diagonaler Montage am Fahr-zeug eine vollständige 360°-Rundumüberwachung der FTS einzurichten. Dies gilt auch für die neueste Generation von Sicherheits-Laserscannern, den microScan3, der mit seiner Reichweite von 5,5 Metern und dem Funktionsumfang „Pro“ gerade für den FTS-Einsatz große Vorteile bietet. So können mit den bis zu acht simultan überwachbaren Schutzfeldern und 128 individuellen parametrierbaren Feldern des microScan3 Pro bis zu 128 Überwachungs-szenarien applikationsspezifisch eingerichtet werden. Das Fahrverhalten von FTS lässt sich so in extrem feiner Abstufung überwachen – Transportprozesse sind dadurch in besserer Bewegungskontinuität mit weniger Stopps und somit höherer Produktivität ausführbar. Ein besonderer Zusatznutzen ist die Mög-lichkeit, die extrem präzisen Messdaten des Sicherheits-Laserscanners microScan3 für die Fahrzeugnavigation zu verwenden.

Geschwindigkeit, Lenkwinkel und Fahrwegsituation bestimmen das sichere Fahrverhalten des FTS

Innerhalb der Safe-Motion-Control-Lösung von SICK ist die Sicherheitssteuerung Flexi Soft das zentrale Bindeglied zu allen im Fahrzeug verbauten Sicher-heitssensoren wie beispielsweise zu berührungslosen Endschaltern, zu Not-Aus-Tastern, zu Sicherheits-Laserscanner und zu sicheren Encodern. Während ein DFS60S Pro auf der Motorwelle montiert den elektrischen Fahrantrieb überwacht, misst ein zweiter mit hoher Auflösung den aktuellen Lenkeinschlag. Die Lenkposition wird dabei zusätzlich mit weiteren Parametern referenziert – beispielsweise den Signalen sicherer berührungsloser Endschalter. Die Flexi Soft mit dem Motion-Control-Modul FX3-MOC wertet diese Informationen aus und aktiviert in den Sicherheits-Laserscannern die geschwindigkeits- und situationsgerecht passenden Überwachungsfälle – beispielsweise für gerade Streckenabschnitte, für Kurven oder für enge Fahrwege. Erkennt der Sensor ein Hindernis in seinem Warnfeld, erhält die Fahrzeugsteuerung von der Flexi Soft die Anweisung, die Geschwindigkeit zu reduzieren. Parallel dazu über-wacht das Motion-Control-Modul die Reduzierung der Geschwindigkeit und passt die Warn- und Schutzfelder des S300, S300 Mini oder microScan3 dyna-misch an. Bleibt das Hindernis bestehen, spricht das Schutzfeld an und stoppt das FTS – die Antriebe werden dabei durch das Motion-Control-Modul sicher überwacht. Ist der Fahrweg wieder frei, setzt das FTS seine Fahrt automatisch fort. Das Bremsen wie auch das Anfahren ist ein kontrollierter, elektronisch geregelter Vorgang, der einen effizienten wie auch schonenden Lasttransport ermöglicht und zudem den mechanischen Verschleiß am FTS selbst mini-miert. In Einsatzszenarien, in denen die Fahrzeugsteuerung zusätzlich zu den Sicherheits- auch Navigationsinformationen verarbeitet, können die Fahr-zeuge bestehende Hindernisse auch umfahren oder andere Streckenabschnitte wählen.

Faktor Zuladung kann berücksichtigt werden

Bei bestimmten Fahrzeugkonzepten und Betriebsbedingungen kann zusätzlich zur Geschwindigkeit, zum Lenkwinkel und zur Fahrwegsituation auch der Beladungszustand entscheidend für die sichere Überwachung und Steuerung von FTS sein. Auch hierfür bietet Safe Motion Control eine passende Lösung. Mit dem sicheren analogen Eingangsmodul FX3-ANA0 kann die Flexi Soft auch analoge Signale wie beispielsweise von Wägezellen oder Drucksensoren, die durch das Messen des Hydraulikdrucks einer Hubgabel das Ladungsgewicht erfassen, auswerten. Diese sicherheitsrelevante Analogsignalauswertung ermöglicht es, gewichtsproportionale maximale Geschwindigkeiten vorzugeben und effiziente Warn- und Schutzfeldkonfigurationen zu setzen.

Service und Support begleiten smarte und sichere Automatisierung von FTS

Da beim Einsatz von FTS und anderen, selbstfahrenden und autonom navigierenden Fahrzeugen kaum ein Anwendungs- und Umfeldszenario dem anderen gleicht, bieten die Möglichkeiten im Bereich Safe Motion Control die notwendige Flexibilität, um sich entsprechend sensorisch und steuerungs-technisch anzupassen. Neben der flexiblen, individuellen Ausgestaltung einer Lösung wird mit Safe Motion Control zugleich deren Komplexität minimiert. Hierzu trägt zunächst die Tatsache bei, dass alle Komponenten aufeinander abgestimmt, Schnittstellen harmonisiert und aus einer Hand verfügbar sind – was Integrations- und Funktionsrisiken zuverlässig minimiert. Zum anderen unterstützt SICK FTS-Hersteller und Integratoren vom ersten Fahrzeugentwurf über die Inbetriebnahme und Einbindung in ein kundenspezifisches Steuerungs- oder Cloud-Umfeld bis zur Optimierung, Modernisierung und Nachrüstung mit einem umfangreichen Service- und Support-Portfolio. Damit bietet Safe Motion Control in jeder Hinsicht höchste Wirtschaftlichkeit, Funktions- und Zukunftssicherheit.

Autor

Andreas Rendler, Produktmanager im Global Business Center Industrial Safety der SICK AG, Waldkirch

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Sick AG

Erwin-Sick-Straße 1
79183 Waldkirch

Tel: +49 7681 2020

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