Passives 2- und 3-Wege-Ausleitsystem

Die in Abfüllbetrieben zu fördernden Behälter und Gebinde, und zwar auf der Leergut- wie auf der Vollgutseite, haben ihre Eigenarten: Sie sind von höchst unterschiedlichem Gewicht, laufen zum Teil vermischt und können aufgrund der Masseverteilung und Form eine gewisse Labilität aufweisen. Die Transportgeschwindigkeiten können dabei 2 m/s erreichen. Für Leer- und Vollgut-Kästen wurde ein passives 2- und 3-Wege-Ausleitsystem entwickelt, bei dem pneumatisch betätigte Leitpaddel herabfahren und mit höchster Geschwindigkeit auch wieder zurückgezogen werden, sobald ein nachfolgender Kasten ohne Ausleitung passieren soll (siehe Bild 1). Wenn pneumatische Energie ausscheidet oder die Leistungsanforderungen noch höher sind, gibt es dieses System auch mit einer Kaskade von modernen Linearmotoren. Viele große Getränkehersteller und -logistiker verwenden dieses System.

Moderne Weiche für hohe Transportleistungen

Für Verpackungslinien, in denen Vollgut-Behälter bestimmter Anzahl in mehreren Reihen einem Sammelgebinde, zum Beispiel Kasten oder Karton, zugeführt werden sollen, wurde eine moderne Weiche entwickelt, ebenfalls mit Linear-Motoren mit integriertem Absolut-Messsystem, deren Kinematik zur Erzielung hoher Transportleistungen und höchster Funktionssicherheit, gerade für labile Behälter, wie schlanke, hohe Flaschen, frei programmierbar ist. Beim Verteilprozess werden Behältergruppen durch eine Verteilbahn geführt und durch ein Flanken-Rückzugssystem final freigegeben.

Für besonders taumel- oder sturzgefährdete Behälter, wie Mehrweg-Leerflaschen, gibt es aktive Ausleitsysteme, bei denen abzulenkende Behälter transportgeschwindigkeitssynchron sanft zur Seite geschoben werden. Dies erfolgt typischerweise durch eine Vielzahl von Schiebern, die mit einer Kette oder einem Zahnriemen umlaufen. Ein Ausleitsignal löst das Einfahren von Schieber-Stiften in eine schräg verlaufende Nut aus, entlang derer der oder die Schieber ausfahren und über eine Gegen-Nut wieder einfahren. Durch eine besonders schlanke Gestaltung der Schieber können auch sehr kleine Behälterabstände problemlos bewältigt werden. Nachteil solcher Ausleitsysteme sind jedoch der relativ hohe Platzbedarf und die stark beanspruchte Mechanik mit dem entsprechenden Wartungsbedarf.

Ausleiten mit Lineartechnik

Die Frage war nun: Wie kann gerade der Platzbedarf bei sonst ähnlicher Funktionsqualität verringert werden? Und wie kann der Wartungsaufwand und die Geräuschemission minimiert werden? Bekannt sind sogenannte Segmentweichen, die mit zumeist pneumatisch geradlinig oder schwenkend sequenziell ausfahrbaren "Fingern" mit angeschrägtem Ende ein Ausleit-Geländer bilden, an dem die auf einem Transporteur stehenden Gegenstände seitwärts abgelenkt werden. Solche Ausleiter wirken aber passiv, das heißt, die Seitwärtsbewegung entsteht allein aus der Vorwärtsbewegung der Objekte auf dem Transporteur. Ein wesentlicher Faktor ist dabei die Konstanz der Traktion zwischen Behälter und Transportband oder -kette.

Beim Anlegen an das ausgefahrene "Geländer" wirken nämlich abbremsende Reibkräfte, die besonders bei höheren Geschwindigkeiten und labilen Behältern zu Taumelbewegungen und auch Stürzen führen können. Dem kann technisch, wie zuvor beschrieben, durch aktive Ausleit-Systeme begegnet werden. Deren flacher Ablenkwinkel steht aber fest. Es sollte daher ein an Transportgeschwindigkeit, Behältereigenschaften und Ausleitaufgaben hochflexibel automatisch anpassbares System geschaffen werden, das Nachteile herkömmlicher Segmentweichen zumindest teilweise überwindet und langfristig Betriebskostenersparnisse ermöglicht. Wiederum wurde als Basis zu Linearmotoren-Technologie auf neuestem Stand der Technik gegriffen. Syscona hat sich für entsprechende Komponenten der Firma Linmot entschieden und entlang der Entwicklung mit diesem Unternehmen zusammengearbeitet.

Bei einer besonderen, zum Patent angemeldeten Variante kann die gesamte "Finger-Kaskade" servomotorisch geschwenkt werden. Der Ablenkwinkel der Ausleitkurve kann somit eingestellt und somit die Ablenkweite von Objekten geregelt werden. Dadurch kann auf den Einfluss unterschiedlicher Transportgeschwindigkeiten, Objekteigenschaften und Reibungsverhältnisse automatisch und blitzschnell reagiert werden. Neben der Ausgestaltung der einzelnen Finger und der durch sie gebildeten Ausleitkurve wurde besonderer Aufwand in die intelligente Ansteuerung sowohl der Hubantriebe als auch des Stellantriebs für den Schwenkwinkel gesteckt. Was heißt das aber?

Durch die freie Programmierbarkeit der Hubbewegung jedes Ausleit-Elementes, Fingers, wird ermöglicht, dass die einzelnen Hubbewegungen in Abhängigkeit von der Transportband-Geschwindigkeit ausgelöst und auch parametriert werden können. Geschwindigkeitsdaten können die Hubkinematik ebenso wie den Stellwinkel der Finger-Kaskade beeinflussen. Die Bewegung der Objekte sowie die Ablenkweite kann dadurch sehr präzise eingestellt und regelungstechnisch konstant gehalten werden. Die Schwenkbarkeit der Finger-Kaskade kann darüber hinaus der Reduktion von Hubantrieben dienen. In bestimmten Fällen können auch Finger-Hübe "ausgelassen" oder gekoppelt werden, was selbst bei hohen Transportleistungen engste Behälter- oder Objektabstände erlaubt.

Durch das Potenzial der eingesetzten Linearmotoren-Technologie in Verbindung mit einer segmentierten Ablenkkurve ist die erstmalig verwirklichte und zum Patent angemeldete Kombination aus passivem und aktivem Ablenken gelungen: Ein kleiner Hubanteil eines Fingers wird zum aktiven Seitwärtsschieben genutzt, und zwar während des sanften Vorbeigleitens eines Objektes. Der Finger wird dann im Milimeter-Hubmaßstab zum "Schieber". Dazu wird natürlich jeder einlaufende Behälter positionsgenau erfasst. Im System wird dies mit einer speziellen Lichtschranken-Anordnung im Einlauf erreicht. Als Ausleit-Stückleistung sind 50.000 Stück pro Stunde bei typischen 0,33er-Glasflaschen spezifiziert. Der minimale Abstand zwischen Behältern oder Objekten wird mit durchschnittlich 5 Millimeter angegeben.

Sanfte Behälterführung

Die Fähigkeiten des neu entwickelten Syscona-Ausleiters namens "ProfiCurve" offerieren im Transportanlagenbau durchaus neue Perspektiven. Syscona verwendet standardmäßig zirka 25 Millimeter breite Linmot-Hochleistungs-Linearantriebe mit einem Hub von 100 Millimeter. Durch den modularen Konstruktionsaufbau kann die Anzahl aktiver Hubantriebe dem Einzelfall passend zugeordnet werden. Je nach den Anforderungen aus dem Objekt-Spektrum, den Transportleistungen und der intralogistischen Funktion können es zum Beispiel nur fünf oder auch deutlich mehr sein. Die zugehörigen Motor-Regler bieten mannigfaltige programmier- und regelungstechnische Möglichkeiten. Durch eine annähernd tangential ansetzende Ausleitung mit anschließend gekrümmter Bahnkurve erfolgt die Behälterführung sanft. In enger Abfolge können weitere Ausleit-Units sehr platzsparend ein Verteilsystem auf x Bahnen bilden.

Neben dem geringen Platzbedarf von Segmentweichen sind die im Vergleich sehr geringen und kostensparenden Energieverbräuche (Strom statt Druckluft) und die sehr geringen Geräuschemissionen zu nennen. Reduzierte Lautstärke an Arbeitsplätzen ist eine nicht unerhebliche Maßnahme und Investition fortschrittlich operierender Unternehmen, denn durch hohe Mitarbeiterzufriedenheit bleiben Fachkräfte der Firma treu. Nachteilig sind die im Vergleich höheren Investitionskosten, die in Abhängigkeit von der Anzahl eingesetzter Linearantriebe zu Buche schlagen. Es wird aber ohne besondere Anstrengungen ein intralogistischer Funktionsbaustein zu einem Bestandteil von vollständig vernetzten Produktions- und Verpackungslinien für Stückgüter.

Lücken in der Leistungs- und Störungsüberwachung werden so geschlossen. Ein Beitrag zu Industrie 4.0 also. Bei aktuellen Kundenprojekten werden sich die Vorzüge auch in der Praxis erweisen müssen. Anwender erwarten besonders hohe Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Funktionsstabilität ebenso wie minimale Wartungsaufwendungen. Da in dynamischen Wirtschaftlichkeitsrechnungen die geringen Betriebskosten einfließen und hohe Verfügbarkeit (OEE) der Linie unterstützt werden kann, werden trotz etwas höherer Beschaffungskosten vorteilhafte Wirtschaftlichkeits-Kennzahlen erreicht.