Leichtathletik-Fans kennen das mulmige Gefühl, wenn beim Staffelrennen die Stabübergabe bei der favorisierten Mannschaft erfolgt. Klappt der Wechsel von einem Läufer zum anderen oder ist das Rennen vorzeitig entschieden, weil die Übergabe scheitert?

Weniger spektakulär, dafür aber umso teurer, sind missglückte „Stabübergaben" in der Halle 15 B des Volkswagenwerks Wolfsburg. Auf ihrem Weg von der Lackiererei in die Endmontage müssen frisch lackierte Karosserien vom Schlitten eines Skid-Systems auf ein Power&Free-Dachgehänge wechseln. Dafür übernehmen vier Übergabeheber die Karosse, um sie soweit anzuheben, dass die beiden Greifarme des Transportgehänges von außen in die Fensteröffnungen von Front- und Heckscheibe einfahren können. An diesen Greifarmen, den so genannten Transportklappen, gleiten die Autos weiter zur Endmontage.

Knackpunkt des Systems war die exakte Definition des Übernahmepunktes, an dem die Karosserie sicher aufgenommen werden kann, ohne dass es zu einem Kontakt zwischen Fahrzeug und Klappe kommt. Die Toleranzen innerhalb der Dachgehänge bewegen sich im Bereich von 20 bis 50 mm und auch die Karosserieposition war während der Übergabe in das Transportgehänge nicht genau definierbar. Diese beiden Unsicherheiten sorgten in der Vergangenheit dafür, dass die Karosserien teils aufwendig nachpositioniert werden mussten. 

Die Ursache: Die Übergabeposition der Karossen wurde mittels Endschaltern und Inkrementalgebern unzureichend bestimmt. Da die aktuelle Karosserieposition also nicht exakt zu ermitteln war, erfolgte das Heranfahren der Greifarme an das Fahrzeug auf Verdacht. Oder anders gesagt: Die Karossenaufnahmepunkte verfuhren auf typenzugeordnete Werte, ohne dass sichergestellt war, dass sich die Karosserie tatsächlich an dieser Position befand.

Optmierte Posisitionsbestimmung

Im Modbus-RTU-Protokoll gelangen die Daten der Lichtvorhänge zu Turcks IP67-I/O-System BL67, wo sie von einem programmierbaren Gateway ins Modbus-TCP-Format gewandelt und an die Steuerung weitergeleitet werden. Am Steuerpult werden die aktuellen Messwerte grafisch dargestellt.

Um eine sichere Umsetzung der Fahrzeuge gewährleisten zu können, war ein neues Messverfahren erforderlich. Es muss die Positionen von Transportklappen und Fahrzeug jederzeit erfassen können.

In einem gemeinsamen Projekt kamen die VW-Mitarbeiter der Abteilungen „Instandhaltung" und „Prozessoptimierung Fördertechnik" zu dem Schluss, dass der effizienteste Lösungsansatz für diese Aufgabenstellung der Einsatz von messenden Lichtgittern ist. Nach einer Analyse verschiedener Modelle und Anbieter fiel die Wahl der VW-Spezialisten auf die EZ-Array-Modelle von Banner Engineering - Optik-Partner der Firma Turck.

Mit ihrer Reichweite zwischen Sender und Empfänger von maximal 4 m und einer Auflösung von 5 mm eignen sich diese Lichtgitter gut für die gestellten Aufgaben, vor allem in Kombination mit dem modularen I/O-System BL67 von Turck. Dessen mit Codesys programmierbares Gateway liefert die Daten per Modbus-TCP an die Steuerung, genau wie es die Systemumgebung vorgibt. Mit den messenden Lichtvorhängen, die horizontal im Bereich der Übergabeposition angebracht sind, kann VW die notwendigen Karosserie- und Transportgehängepunkte nun während der Übergabe erfassen.

Die Systemtoleranzen des Dachgehänges spielen jetzt also keine Rolle mehr. Anhand der ermittelten Dachkantenpositionen können die Klappen entsprechend verfahren. Selbst ein Versatz der Karosserien während des Übergabeprozesses lässt sich zuverlässig erkennen, so dass sich die Transportklappen des Dachgehänges automatisch anpassen. Auf diese Weise ist sozusagen ein „sehendes Fahren" und damit eine Karosserie-Übergabe möglich, die Störungen und Karossenbeschädigungen reduziert.

Bereits in den ersten vier Wochen des Musteraufbaus an einem der Übergabeheber konnte Volkswagen eine deutliche Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit feststellen: Gegenüber dem zuvor eingesetzten Weg-Messsystem ließ sich die Zahl der Übergabeprobleme insgesamt halbieren. Auch im Serienbetrieb setzte sich die sukzessive Verbesserung des Übergabesystems fort, das mittlerweile nahezu fehlerfrei arbeitet. Inzwischen sind in der Halle 15 B vier Übergabeheber mit den messenden Lichtgittern ausgerüstet.   

Autor: Toralf Märtin ist Key Account Manager für Volkswagen bei Turck in Mülheim an der Ruhr.

Messende Lichtvorhänge EZ-Array

Messende Lichtvorhänge bestehen aus zahlreichen nebeneinander angeordneten Lichtschranken, die bei Unterbrechung eines Lichtstrahls ein Signal senden. Der Lichtvorhang EZ-Array von Banner Engineering hat eine Auflösung von 5 mm und verfügt über mehrere Schalt- und Analogausgänge. Im Empfängergehäuse ist die gesamte Auswerte-Elektronik integriert, die sich über DIP-Schalter konfigurieren lässt.

Der Lichtvorhang eignet sich für den Einsatz in rauen Umgebungen im Temperaturbereich von -40 bis +70 °C. Ein dreistelliges Display und ein LED-Bargraph zeigen vor Ort den Status und die Ausrichtung von Sender und Empfänger an. Über eine RS485-Schnittstelle kommuniziert das Gerät mit der Steuerung.