Förderbänder transportieren Pakete und Werkstücke automatisch von A nach B und sind für die Effizienz in Logistik und Fertigung von entscheidender Bedeutung. Sie beschleunigen nicht nur Produktions- und Verarbeitungsprozesse, sondern können auch die Genauigkeit und das Produkthandling verbessern und sicherstellen, dass die richtigen Artikel unbeschädigt an ihrem Bestimmungsort ankommen.

In vielen Branchen werden Förderbänder für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Sie automatisieren den Transport und die Verpackung in Lagern und Logistikzentren und sind für die Effizienz von Montagelinien in der Fahrzeugindustrie von herausragender Bedeutung. In der Lebensmittelindustrie kommen sie zum Einsatz, um Pizzen einzufrieren oder Kekse vor dem Verpacken gleichmäßig mit Schokolade zu überziehen.

Bandförderer sind eine der gängigsten Förderanlagen. Dabei handelt es sich um ein langes Band, das um eine angetriebene Rolle geführt wird, wobei eine darunterliegende Auflage die transportierte Last trägt (Abbildung 1). Eine weitere beliebte Option sind Rollenförderer, bei denen angetriebene Rollen für die Vorwärtsbewegung und freilaufende Rollen für Gefällstrecken kombiniert werden. Die zu transportierenden Gegenstände werden häufig in Kisten, Trays oder Behältern gelagert, wobei Barcodes zur Steuerung durch komplexe Fördersysteme verwendet werden.

Die Förderanlage am Laufen halten

Neben einem Motor, der den Förderer antreibt, werden zahlreiche weitere Teile benötigt. Sensoren erkennen die Position, Größe und sogar die Art der beförderten Objekte. Es werden Anzeigen benötigt, um sicherzustellen, dass das Bedienpersonal auf Ausfälle und Probleme reagieren kann, sowie Drucktasten zum Starten und Stoppen des Systems. Zudem sind Not-Aus-Taster erforderlich, da die Sicherheit ein weiterer entscheidender Aspekt jedes automatisierten Systems ist.

Alle diese Elemente müssen miteinander verdrahtet werden. Dabei verlangen industrielle Systeme zuverlässige Steckverbinder, die einem breiten Temperaturbereich, Hochdruckreinigung und den verwendeten Chemikalien standhalten müssen. Außerdem ist für die Steuerung der Bewegung der beförderten Objekte eine entsprechende Rechenleistung erforderlich. Dabei kann es sich um einfache Vorgänge wie das Starten und Stoppen handeln, wenn eine Kiste das Ende eines Förderbandes erreicht, oder um hochkomplexe Vorgänge, die in Sortiersysteme, Sortieranlagen oder sogar einen Cobot/Roboter integriert sind.

Mit dem Logikmodul LOGO! von Siemens kann eine einfache Förderbandsteuerung^{[i][endnoteRef:2]} umgesetzt werden. Bei der LOGO!-Logikmodul-Produktfamilie von Siemens handelt es sich um eine Basis-SPS (speicherprogrammierbare Steuerung). Die Module bieten bis zu 24 digitale Eingänge, 20 digitale Ausgänge, 8 analoge Eingänge und 8 analoge Ausgänge (Abbildung 2). Sie können mit 12–24 V Gleichstrom (DC), 24 V Wechsel-/Gleichstrom (AC/DC) oder 115–230 V Wechsel-/Gleichstrom betrieben werden. Als Ausgänge stehen 0,3-A-Transistor- und 5-A- oder 10-A-Relaisausgänge zur Verfügung.

LOGO! ist für den Einsatz unter verschiedensten Umgebungsbedingungen geeignet, von -20 °C bis +55 °C und bis zu 100 % relativer Luftfeuchtigkeit, einschließlich Kondensation und Frost. Eine Schutzbeschichtung schützt das Gerät außerdem vor chemischen, biologischen und mechanisch aktiven Substanzen sowie vor Salznebel.

Einige Modelle verfügen über ein sechszeiliges LCD-Display mit 16 Zeichen pro Zeile. Ein Ethernet-Anschluss unterstützt die Kommunikation mit anderen LOGO!-Modulen oder SIMATIC-S7-Systemen. Modbus-TCP/IP-Unterstützung ist ebenfalls integriert.

Die Programmierung erfolgt mit LOGO! Soft Comfort^{[i][endnoteRef:3]}, das die Erstellung von Anwendungen per Drag and Drop und einen Simulator zur Anzeige von Funktionsstatus, Parametern und Werten bietet. Mit dem LOGO! Web Editor (LWE) kann der integrierte Webserver auf die Anforderungen Ihrer Anwendung abgestimmt werden, ohne dass Sie HTML oder andere Websprachen erlernen müssen. So können beispielsweise analoge Eingangswerte als Balkendiagramm angezeigt und die Darstellung auf Websites an die Browserdarstellung von Tablets oder Smartphones angepasst werden.

Ortung von Boxen und Trays

Sind die Überlegungen für ein Förderband abgeschlossen, müssen im nächsten Schritt die Erfassungsoptionen festgelegt werden. Dabei hängt es von der Komplexität des Systems und der Art der Verarbeitung der Boxen oder Trays ab, welche Sensoren erforderlich sind. Beispielsweise kann der Ort, an den eine Box befördert wird, durch seine Größe bestimmt werden. Sensoren wie der K50Z Multipoint-Sensor von Banner Engineering eignen sich hierfür hervorragend (Abbildung 3).

Der K50Z arbeitet mit 3D-ToF (Time-of-Flight)-Technologie, d. h., er kann die Entfernung zu Objekten innerhalb eines 8 × 8-Rasters ermitteln. In seinem Erfassungsbereich von 45° × 45° kann er Objekte in einer Entfernung von bis zu 2 m erkennen. Der Erfassungsbereich kann in zwei verschiedene Zonen unterteilt werden, die zwei Ausgängen zugeordnet sind, die unabhängig voneinander arbeiten, ohne dass eine externe Beleuchtung oder ein Controller erforderlich ist. Dadurch eignet er sich zur Füllstandserfassung eines Behälters, in dem Späne oder Pulver gesammelt werden, die sich möglicherweise nicht gleichmäßig verteilen, oder zweier benachbarter Behälter, in denen verschiedene Arten von Verpackungen gesammelt werden, oder sogar zur Überwachung einer Arbeitsfläche, die von menschlichen Bedienern und Cobots als Sammelablage genutzt wird.

Bei der Beförderung unserer Box auf dem Förderband werden weitere Sensoren benötigt, um ihre Position zu bestimmen, sodass sie beispielsweise von einem Stellglied in den entsprechenden Sammelbehälter geschoben werden kann. Fotoelektrische Sensoren eignen sich hierfür ideal, da sie erkennen, wenn sich ein Objekt an der entsprechenden Position befindet (Abbildung 4).

Die kompakten fotoelektrischen Sensoren der Produktreihe E3Z-F von Omron Industrial Automation bieten eine Reihe von Optionen für die Entfernungsmessung mit Streulichtreflexion mit einer Reichweite von 100 mm bis 1 m (Abbildung 5). Hierzu gehört ein rotes Lichtsignal, das einen sichtbaren Punkt auf dem Erfassungsobjekt darstellt und die Installation des Sensors vereinfacht. Alternativ ist eine Reflexionslichtschranke erhältlich, die einen Bereich von bis zu 4 m abdeckt, oder ein Sender-Empfänger-Paar für Einweglichtschranken mit Reichweiten von bis zu 20 m.

Die Sensoren besitzen entweder einen M12-Stecker oder ein vorverdrahtetes Kabel, sind mit NPN- und PNP-Ausgang erhältlich und werden mit einer Gleichstromversorgung von 10 bis 30 V betrieben. Sie sind außerdem nach IP69K (DIN 40050-9) zertifiziert.

Start, Stopp und Betriebsüberwachung

Nachdem die Steuerung und die Sensoren für unser Fördersystem installiert sind, benötigen wir eine Möglichkeit, das System zu starten, zu stoppen und den Betrieb zu überwachen. Für diesen Teil des Systems bieten sich die Drucktaster und Anzeigen der Baureihe Harmony® XB4 von Schneider Electric an (Abbildung 6). Die Konfiguration ist äußerst flexibel, und verschiedene Schalteroptionen können mit unterschiedlichen Drucktastern und Kontrollleuchten kombiniert werden, beispielsweise mit beleuchteten Not-Aus-Schaltern, Wahlschaltern, Drehfeldrichtungsanzeigern und Schlüsselentriegelungen.

Sie sind für den Betrieb bei einer Umgebungstemperatur von -40 °C bis +70 °C ausgelegt, besitzen die Schutzart IP66 und IP69K (IEC 60529) und verfügen über rüttelsichere Anschlussschrauben und einen Stoßschutz bis IK06.

Verbindung aller Elemente

Für den Betrieb unseres Förderbands müssen alle Elemente miteinander verbunden werden. Hierfür können die M5- bis M12-Rundsteckverbinder von Phoenix Contact verwendet werden. Das Sortiment umfasst alle gängigen Kodierungen für Strom-, Daten- und Signalverbindungen, die für Sensoren und Aktoren verwendet werden, sowie hochdichte 12- und 17-polige Optionen (Abbildung 7). Die M12-Steckverbinder haben ein Schnellverriegelungssystem mit Push-Pull-Anschluss für werkzeugloses Anschließen, was die Installation in engen Räumen oder bei hoher Verkabelungsdichte weniger mühsam macht.

Die Netzwerksicherheit ist auch für die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit von entscheidender Bedeutung, daher ist ein Sicherheitsrouter wie der FL mGuard 1102 von Phoenix Contact eine hervorragende Option. Diese industrielle NAT-Firewall schützt vor Angriffen wie IP-Spoofing, Denial-of-Service (DoS) und SYN-Floods, die dazu führen können, dass ein Server auf Bestätigungen von SYN-Paketen eines Angreifers wartet. Der integrierte Firewall-Assistent bietet Unterstützung bei der Erstellung von Regeln, und ein Testmodus hilft bei der Überprüfung des Betriebs ohne Beeinträchtigung der Systemverfügbarkeit.

Bereit für den Transport von Boxen und Trays

Fördersysteme bieten eine Reihe von Vorteilen: Sie automatisieren die Bewegung von Werk- und Packstücken und können sogar dazu beitragen, den verfügbaren Platz in der Werkshalle besser zu nutzen. Durch den Einsatz zusätzlicher vertikaler Bewegungsabschnitte können Boxen, Trays und Packstücke auch hoch über dem Hallenboden bewegt werden. Diese Fördersysteme bieten zwar eine hohe Flexibilität, doch müssen sie entsprechend geplant werden, damit kurzfristige Anforderungen erfüllt werden können und gleichzeitig Raum für künftige Erweiterungen bleibt. Selbstverständlich muss ein Fördersystem nicht unbedingt groß und komplex sein. Manchmal reicht schon eine geringere Länge aus, um dem Bedienpersonal Knochenarbeit zu ersparen oder um einen Prozess zu optimieren. Die hier vorgestellten Produkte eignen sich ideal für ein einfaches Fördersystem, das der Ausgangspunkt für eine weitergehende Automatisierung der Produktion oder Logistik in Ihrem Unternehmen sein kann.

Weitere Informationen