© ebm-papst/Tobias Gerber

Kurze Wege in alle Rich­tungen mit dem FTF Eddy

Eine neue Ferti­gungs­linie bei ebm-papst in Mulfingen erwei­tert die Produk­ti­ons­ka­pa­zi­täten für bestimmte Moto­ren­bau­reihen. Dabei zeichnet sie sich durch eine beson­ders effi­zi­ente Intra­lo­gistik aus, für die vor allem eine Neue­rung verant­wort­lich ist: der Eddy. Das fahrer­lose Trans­port­fahr­zeug (FTF) mit dem Fahr-Lenk-System Argo­Drive von ebm-papst sorgt beim Teile­trans­port zwischen den Arbeits­sta­tionen für mehr Flexi­bi­lität in bestehenden Produk­ti­ons­um­ge­bungen – und das voll­au­to­ma­ti­siert.


Die FTF Eddy orien­tieren sich in der neuen Ferti­gungs­linie nicht nur anhand von Leit­sys­temen am Boden, sondern können entspre­chend ihrer gespei­cherten Hallenkarte frei navi­gieren und dabei auch bei Hinder­nissen stoppen. (Foto | ebm-papst­/­To­bias Gerber, Foto­gloria)

Wett­be­werbs­fä­hig­keit und Nach­hal­tig­keit haben einen gemein­samen Verbün­deten: Effi­zienz. Denn eine effi­zi­ente Produk­tion und Logistik ist schnell und ressour­cen­scho­nend. Beson­ders in Hoch­lohn­län­dern wie Deutsch­land und gene­rell in Zeiten des Perso­nal­man­gels und der Ergo­no­mi­sie­rung der Arbeits­welt kommen Robotik und Auto­ma­ti­sie­rung deshalb beson­dere Bedeu­tung zu: Sie können entschei­dend zur Effi­zi­enz­stei­ge­rung beitragen. Das gilt auch für Fahrer­lose Trans­port­sys­teme (FTS).

Speziell für die neue Venti­la­toren-Ferti­gungs­linie in Mulfingen hat das Unter­nehmen emm! solu­tions im Auftrag von ebm-papst den Eddy entwi­ckelt: ein FTF, das das Poten­zial zu mehr Effi­zienz durch Zeit- und Platz­ersparnis ausschöpft – vor allem dank des darin verbauten Argo­Drive. Die omni­di­rek­tio­nale Antriebs­lö­sung von ebm-papst sorgt für umfas­sende Wendig­keit aus dem Stand in alle Rich­tungen und kommt auch mit Stei­gungen und höheren Gewichten besser zurecht als andere Antriebe im Markt.

Wendiger Gassen­flitzer für Mulfingen 

In der neuen Ferti­gungs­linie in Mulfingen werden verschie­dene Motor­va­ri­anten der Baugröße 90 für Venti­la­toren herge­stellt. Die Produk­tion erfolgt nahezu voll­au­to­ma­tisch. Das ist in dieser Form nur durch den Einsatz des Eddy möglich. Beispiels­weise an zwei Inseln mit jeweils drei Wucht­sta­tionen: Damit sie schnell und ohne Warte­zeit zwischen den einzelnen Stationen wech­seln können, sind die FTF so getaktet, dass sie immer zum rich­tigen Zeit­punkt Bauteile bringen und abholen. Das erfolgt über eine auto­ma­ti­sche Prio­ri­sie­rung der anzu­fah­renden Wucht­ma­schinen durch die Soft­ware EPOS von ebm-papst, mit der die Eddys kompa­tibel sind.

Um die einzelnen Arbeits­platz­typen ergo­no­misch optimal zu halten, haben sie den Aufgaben entspre­chend unter­schied­liche Arbeits­höhen. Darüber hinaus erfolgt an einer Station der Austausch von bestückten Werk­stück­trä­gern gegen leere auf zwei unter­schied­lich hohen Ebenen. Um diesem Aufga­ben­spek­trum gerecht zu werden, verfügt der Eddy über einen Sche­ren­hub­tisch mit ECI63 K5 Motor von ebm-papst, der die Lade­fläche entspre­chend der unter­schied­li­chen Stationen präzise hebt und senkt.

Die ECI63 K4 bzw. K5 Antriebe im Eddy steuern den Sche­ren­hub­tisch, der sich präzise auf die unter­schied­li­chen Stationen einstellen kann. (Foto | ebm-papst­/­To­bias Gerber, Foto­gloria)

Die ECI63 Motoren, die die Sche­ren­hub­ti­sche mit und ohne Förder­bänder steuern, zeichnen sich unter anderem durch einen großen Dreh­zahl­re­gel­be­reich und diverse Schnitt­stellen und Betriebs­modi aus. (Foto | ebm-papst­/­To­bias Gerber, Foto­gloria)

Er zeichnet sich unter anderem durch seine inte­grierte CAN Schnitt­stelle aus, über die die Fahr­zeug­steue­rung ihn direkt steuern und seine Prozess­daten auslesen kann. Darüber hinaus hat er eine Viel­zahl digi­taler Ein- und Ausgänge. Dies ermög­licht, dass er auch den Antrieb für das Förder­band des Eddy mitsteuert – einen ECI63 K4. Die FTF beför­dern die Produkte von Ebene zu Ebene und über­nehmen auch den Rück­trans­port. Wenn die Eddys die fertigen Produkte von der Verede­lung abholen, geht es direkt ins ange­schlos­sene Lager. Auch der Versand und das Eingangs­lager liegen direkt in der Nähe.

Über eine Soft­ware von ebm-papst reagieren die Eddys während des gesamten Prozesses intel­li­gent auf die jewei­ligen Bedarfe und Aufgaben, erzählt Steffen Ley, verant­wort­lich für die Digi­ta­li­sie­rungs­pro­zesse der Produk­tion: „Durch den Einsatz dieser Soft­ware kann ebm-papst alle Vorteile der Matrix-Produk­tion nutzen. Das kompen­siert Schwan­kungen inner­halb der Produkt­fa­mi­lien was Nutzungs­grad und Maschi­nen­aus­las­tung erhöht.“

Erfolg­rei­ches Duo aus Antrieb und Soft­ware

Als Antrieb setzt das Entwick­ler­team des Eddy auf den Argo­Drive von ebm-papst. Die Einheit besteht aus Motoren, spezi­ellem Getriebe, Sensorik sowie allen erfor­der­li­chen Anschlüssen und erlaubt flächen­be­weg­li­ches Navi­gieren. Sprich, ein entschei­dender Vorteil dieser Antriebs­tech­no­logie ist seine Fähig­keit zur Omni­di­rek­tio­na­lität, also zur Bewe­gung in alle Rich­tungen. Die lässt sich bereits mit zwei diagonal ange­ord­neten Antrieben pro FTF errei­chen.

Mit vier Argo­Drive-Antrieben sind die Eddys in Mulfingen maximal wendig und dazu noch kompakt konstru­iert.

Dadurch können die Eddys beispiels­weise die Stationen zum Radschrauben, Wuchten oder die Werk­stück­träger-Rück­gabe auch schräg an- oder abfahren. Das verkürzt die Zeit für das nächste FTF, das nicht auf ein Auspark- oder Wende­ma­növer seines Vorgän­gers warten muss. Dieser Mobi­li­täts­vor­teil gegen­über normalen FTS opti­miert nicht nur die Trans­port- und Über­ga­be­zeiten zwischen verschie­denen Produk­ti­ons­sta­tionen, sondern ermög­licht ein deut­lich kompak­teres Raum­kon­zept.

Der Argo­Drive zeichnet sich dabei durch eine Kombi­na­tion von zwei Motoren aus, die nicht nur für das Fahren, sondern auch für das Lenken verant­wort­lich sind. Die Inte­gra­tion der Motoren und das Über­la­ge­rungs­ge­triebe ermög­li­chen eine präzise Steue­rung und Anpas­sung der Motor­leis­tungen, um eine opti­male Beweg­lich­keit und Effi­zienz der FTFs zu errei­chen.

Der Argo­Drive Antrieb ermög­licht omni­di­rek­tio­nales manö­vrieren von bis zu 500 kg pro Antrieb, je nach verwen­deter Vari­ante. (Foto | ebm-papst)

Die Eddys in Mulfingen können durch den Sche­ren­hub­tisch jeweils bis zu 50 Kilo­gramm Gewicht schul­tern – begrenzt durch die Trag­fä­hig­keit des Hubti­sches. Gene­rell lässt sich die Nutz­last über den Argo­Drive vari­ieren: Je nach Art der Antriebs­lö­sung (Light, Stan­dard und Heavy) sind 500 Kilo­gramm pro Rad möglich. Mit vier Heavy-Vari­anten ist also ein Gesamt­ge­wicht von bis zu zwei Tonnen möglich.

Die von emm! solu­tions entwi­ckelte Soft­ware im Eddy erkennt Hinder­nisse selbst­ständig und bremst das FTF recht­zeitig ab; auch komplexe Routen sind für die FTF kein Problem. Damit all das funk­tio­niert, werden zuerst virtu­elle Lage­pläne der Umge­bung erstellt, indem das Fahr­zeug einmal mit einem Joystick durch die Produk­ti­ons­halle geführt wird. Dabei zeichnet das Fahr­zeug mittels Laser­scanner – ein Prozess, der auch als SLAM Navi­ga­tion oder freie Laser Navi­ga­tion bekannt ist – eine virtu­elle Karte der Umge­bung auf. Diese wird in die Leit­steue­rung inte­griert, was es ermög­licht, sie später schnell auf andere Fahr­zeuge zu über­tragen. 

Diese Karte ermög­licht es dem Fahr­zeug später, sich durch Trian­gu­la­tion zu orien­tieren, indem es die Abstände zu verschie­denen Maschinen und Raum­struk­turen misst. An Andock­sta­tionen unter­stützen V-Bleche die exakte Posi­tio­nie­rung. So kann das Fahr­zeug seine Posi­tion im Raum bestimmen und weiß auch, wenn es sich an einer spezi­fi­schen Stelle wie einer Rück­gabe- oder Monta­ge­sta­tion befindet.

Effi­zient und flexibel

Dank Argo­Drive kann der Eddy die Andock­sta­tionen auch in schräger Ausrich­tung eigen­ständig an- und abfahren. Der Sche­ren­hub­tisch ermög­licht zudem ein flexi­bles Be- und Entladen an Stationen unter­schied­li­cher Höhe.

Diese Methode der Navi­ga­tion und Loka­li­sa­tion ermög­licht eine flexible und effi­zi­ente Bewe­gung der Fahr­zeuge inner­halb der Produk­ti­ons­um­ge­bung, ohne dass physi­sche Leit­li­nien wie Streifen auf dem Boden oder Reflek­toren benö­tigt werden. Zudem bietet das System die Möglich­keit, die virtu­elle Karte zu aktua­li­sieren oder zu erwei­tern, indem neue Stationen oder Routen direkt durch das Fahr­zeug „gelehrt“ werden können.

Ausge­zeich­nete Flotten-Idee

Darüber hinaus sind die Eddys in der Ferti­gung über die ebm-papst Soft­ware mitein­ander verbunden, sodass sie zu jeder Zeit am rich­tigen Ort sind und keine Station auf einen Eddy warten muss. Dieser koope­ra­tive Einsatz der Einheiten ist essen­ziell: Im Voll­ausbau werden konstant 30 FTF im Einsatz sein. Davon 23 aktiv, 5 ladend und 2 als Backup.

Die Steue­rung erfolgt über eine zentrale Leit­stelle. Sie nutzt Infor­ma­tionen wie den Batte­rie­zu­stand der Fahr­zeuge, ihre genaue Posi­tion und ob sie gerade eine Trans­port­auf­gabe haben oder für neue Aufträge bereit sind. Auf dieser Basis entscheidet die Leit­stelle, welches Fahr­zeug am besten für einen bestimmten Trans­port geeignet ist, wobei sie die unter­schied­li­chen Fähig­keiten und Kapa­zi­täten der Fahr­zeuge berück­sich­tigt. Diese Fähig­keiten in Kombi­na­tion mit der Aufga­ben­prio­ri­sie­rung und dem selbst­stän­digen Sicher­heits­stopp bei Hinder­nissen – all das redu­ziert auch den manu­ellen Eingriff deut­lich.

Die FTF können Aufgaben prio­ri­sieren, sodass die Abläufe in der Ferti­gung möglichst effi­zient ablaufen – dazu gehört auch der opti­male Lade­zeit­punkt. (Foto | ebm-papst­/­To­bias Gerber, Foto­gloria)
Steffen Ley (links) und Wyn Alex­ander Warnicki betreuten die Entwick­lung des FTF und sorgen am Standort für das Gelingen der prak­ti­schen „Einlern­phase“. (Foto | ebm-papst­/­To­bias Gerber, Foto­gloria)

Die Entwick­lung dieser Soft­ware war eine große Heraus­for­de­rung, doch die Ferti­gung in Mulfingen beweist eindrück­lich, wie ein effi­zi­entes, hoch­mo­biles und modernes System die Effi­zienz deut­lich stei­gert, erklärt Steffen Ley: „Durch die Eddy-Flotte können wir sowohl feste Routen als auch variable Abläufe ohne Zeit­ein­bußen und Warte­zeiten optimal bespielen. Das hat unsere Takt­zahl deut­lich erhöht.“

Und die Entwick­lung wurde bereits belohnt: mit dem Indus­trie 4.0 Award in der Kate­gorie Winner für das gelun­gene Gesamt­kon­zept der Ferti­gungs­halle aus Auto­ma­ti­sie­rung, Matrix­pro­duk­tion und hoch­ef­fi­zi­enter Ferti­gung bei Losgröße 1.

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