Berechnung der Geschwindigkeit eines Fördersystems

Die Geschwindigkeit einer Förderanlage hängt stark von der Anwendung des Förderers ab. Einige Förderbänder bewegen die durchschnittliche Geschwindigkeit einer gehenden Person, während andere Anwendungen eine viel höhere Geschwindigkeit erfordern; zum Beispiel eine Hochgeschwindigkeits-Abfülllinie.

Abbildung 1. Ein schneller Kübelförderer. Bild mit freundlicher Genehmigung von Bosch Rexroth [PDF]

Typischerweise werden in der Produktion zwei Arten von Band- oder Kettenförderern verwendet:Produktion mit kontinuierlicher Bewegung und Shuttleförderer.

Beide Ausführungen werden der Maschinengeschwindigkeit ausgesetzt, um die Geschwindigkeit des Förderers zusammen mit anderen Faktoren zu bestimmen. Es gibt auch Raupenfördersysteme, die als Stetigfördersystem oder als Shuttle-Fördersystem eingesetzt werden können. Ein Raupenfördersystem hätte die gleichen Herausforderungen wie die typischen Band- oder Kettenförderer.

Bevor wir uns mit der Berechnung der Geschwindigkeit eines Förderbands befassen, schauen wir uns zunächst die Förderbandtypen an. Dadurch erhalten wir ein umfassendes Verständnis dafür, warum wir die Geschwindigkeit des Systems kennen müssen.

Überblick über Fördersysteme

Einige Förderertypen, die wir überprüfen werden, umfassen kontinuierliche Bewegung, Shuttle und Servoantrieb.

Kontinuierliches Förderband

Diese Art von Förderband findet sich typischerweise in Abfüllanlagen oder in der Lebensmittelproduktion. Eine Produktion mit kontinuierlicher Bewegung findet man in jeder Fabrik, in der die Produktherstellung nicht ohne Rückwirkungen gestoppt werden kann. Das Produkt wird ohne Unterbrechung zu und von Prozessmaschinen transportiert. Dieser Förderertyp ist normalerweise sehr schnell und wird nur durch die Geschwindigkeit der Maschinen begrenzt, die die Verarbeitung durchführen.

Abbildung 2. Ein Abfüllförderer. Bild mit freundlicher Genehmigung von Tri-Mach

Shuttleförderer

Ein Pendelförderer besteht typischerweise aus einem kontinuierlich laufenden Band oder einer Kette mit geringer Reibung. Ein Shuttle, in dem Teile oder das Produkt gespannt werden, läuft auf dem Band oder der Kette und rutscht, wenn das Shuttle stoppt. Die Shuttles bewegen sich von Maschinenprozess zu Maschinenprozess und halten an jeder zu bearbeitenden Maschine (Station oder Zelle) an. Die Geschwindigkeit dieses Fördertyps wird typischerweise durch die Gesamttaktzeit der Maschine oder den schnellsten Prozess auf der Montagelinie bestimmt.

Abbildung 3. Video mit freundlicher Genehmigung von ATS Automation

Servobetriebener Förderer

Ein servogetriebener Förderer startet und stoppt wahrscheinlich nach Bedarf und bewegt sich zu einer genauen Position, ähnlich einem Rundschalttisch. Bei einem Servomotor, der das Förderband antreibt, wird die Geschwindigkeit nur durch das Gewicht des Produkts und die Stabilität des Produkts begrenzt. Wenn eine Flüssigkeit bewegt wird, müssen die Beschleunigungs- und Verzögerungswerte abgestimmt werden, damit das Produkt nicht gestört wird.

Nachdem wir nun verstanden haben, warum Geschwindigkeit für diese Förderertypen wichtig ist, lassen Sie uns in die Berechnung der Geschwindigkeit eintauchen.

Berechnung der Fördergeschwindigkeit

Die Förderbandgeschwindigkeit berechnet sich aus dem Umfang der Antriebsrolle mal den Umdrehungen pro Minute (U/min) des Motors. Wenn eine Untersetzung vorhanden ist, vergessen Sie nicht, das Verhältnis auf die Drehzahl anzuwenden, bevor Sie den Umfang multiplizieren.

Förderbandgeschwindigkeit =Antriebsrollenumfang ✕ Motordrehzahl

Ein herkömmlicher Raupenförderer würde dieselbe Formel wie oben verwenden, wenn ein Wechselstrommotor zum Antrieb der Raupe verwendet wird. Bei Verwendung eines servogetriebenen Bandförderers kann die Geschwindigkeit innerhalb der Steuerung des Servomotors berechnet werden. Jeder Servoförderer hängt stark von der Taktzeit des Systems und der Art des transportierten Materials ab, um die Geschwindigkeit zu berechnen.

Bestimmende Faktoren der Fördergeschwindigkeit

Bei der Bestimmung der erforderlichen Fördergeschwindigkeit müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Dies ist eine allgemeine Idee und soll keine umfassende Liste sein. Andere Faktoren können zerbrechliche Produkte und Verpackungsanforderungen sein.

Abbildung 4. Ein reibungsarmer Förderer. Bild mit freundlicher Genehmigung von Dorner

Motordrehzahl: Eine typische Drehzahl eines Wechselstrommotors liegt bei 1750–3500, zu schnell für ein Förderband. Ein Getriebe oder eine Untersetzungsvorrichtung ist erforderlich, um die Gesamtdrehzahl des Motors zu reduzieren. Wenn die Systemzykluszeit und die Größe der Antriebsrolle bekannt sind, können wir die benötigte Drehzahl einfach berechnen.

Produktgewicht :Mit zunehmendem Gewicht des Produkts auf dem Förderband steigt auch die Kraft, die zum Bewegen des Produkts erforderlich ist. Das Produktgewicht kann auch die Bandbeschleunigung und -verzögerung beeinflussen. Ein reibungsarmer Bandförderer, der beim Stoppen an einer Station darauf angewiesen ist, dass Shuttles oder Produkte auf dem Band rutschen, hat eine maximale Nutzlast. Diese Ausführung muss ggf. auf einen Kettenförderer oder Schwerlastrollenförderer umgestellt werden. Ein Servokettenförderer ist anfällig für Nutzlasten, da die Shuttles mit Magnetkraft festgehalten werden.

Maschinenzykluszeit :Die Zykluszeit einer Anlage ist sowohl für den Gerätehersteller als auch für den Kunden, der die Maschine kauft, wichtig. Das bedeutet, dass der Förderer das Produkt mit der vorgesehenen Taktzeit durch das System bewegen muss.

Steuerung :Ein typischer wechselstrommotorbetriebener Bandförderer benötigt nur einen digitalen Ausgang und ein Motorstarter-Schütz. Wenn der Motor häufig gestoppt wird, wäre ein Frequenzumrichter (VFD) eine gute Option, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Servogetriebene Förderbänder, ob Raupen oder Bänder, erfordern einen Servoantrieb und eine Steuerung, typischerweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), um den Servomotor in verschiedene Positionen zu befehlen. Diese Kontrollen können teuer und für die Anwendung zu kompliziert sein.

Als Steuerungstechniker ist es wichtig, die Geschwindigkeit des Förderbands zu kennen, um sicherzustellen, dass jede Station oder Zelle innerhalb des Systems auf die erforderlichen Teile zugreifen kann. Es ist wichtig, eine Station nicht zu verhungern, da dies die Taktzeit Ihres Gesamtsystems verkürzen könnte. Die Geschwindigkeit jedes Förderers kann während der Konstruktionsphase berechnet werden, und in dieser Phase können bei Bedarf leicht Verbesserungen am System vorgenommen werden.