Fördergeschwindigkeit berechnen: Praktischer Leitfaden für Produktionseffizienz

Die Geschwindigkeit eines Fördersystems hängt stark von der Anwendung ab. Manche Förderer bewegen sich mit der durchschnittlichen Gehgeschwindigkeit eines Menschen, andere Anwendungen erfordern deutlich höhere Geschwindigkeiten – beispielsweise Hochgeschwindigkeits-Abfülllinien.

Typischerweise werden zwei Arten von Band- oder Kettenförderern in der Produktion eingesetzt: kontinuierliche Bewegung und Shuttle-Förderer.

Beide Stile unterliegen der Maschinengeschwindigkeit zur Bestimmung der Fördergeschwindigkeit neben anderen Faktoren. Es gibt auch Schienenfördersysteme, die als kontinuierliche oder Shuttle-Förderer genutzt werden können – sie haben dieselben Herausforderungen wie typische Band- oder Kettenförderer.

Bevor wir in die Geschwindigkeitsberechnung eintauchen, betrachten wir zunächst die Förderertypen. Dies gibt ein breites Verständnis, warum wir die Systemgeschwindigkeit kennen müssen.

Überblick über Fördersysteme

Wir betrachten kontinuierliche Bewegung, Shuttle- und servogetriebene Förderer.

Kontinuierlicher Bewegungsförderer

Dieser Förderertyp findet sich typischerweise an Abfülllinien oder in der Lebensmittelproduktion. Man findet kontinuierliche Bewegung in jeder Fabrik, wo die Produktfertigung nicht stoppen darf, ohne Konsequenzen. Das Produkt wird zu und von Prozessmaschinen transferiert, ohne anzuhalten. Dieser Stil ist typischerweise sehr schnell und nur durch die Geschwindigkeit der verarbeitenden Maschinen begrenzt.

Shuttle-Förderer

Ein Shuttle-Förderer besteht typischerweise aus einem niedrigreibenden, kontinuierlich laufenden Band oder einer Kette. Ein Shuttle, an dem Teile oder das Produkt geklemmt sind, fährt auf Band oder Kette und rutscht durch, wenn der Shuttle stoppt. Die Shuttles bewegen sich von Prozessmaschine zu Prozessmaschine und stoppen an jeder Maschine (Station oder Zelle) zur Bearbeitung. Die Geschwindigkeit dieses Förderertyps wird typischerweise durch die Gesamt-Taktzeit der Maschine oder den schnellsten Prozess in der Montagelinie bestimmt.

Servogetriebener Förderer

Ein servogetriebener Förderer startet und stoppt nach Bedarf und fährt auf eine präzise Position – ähnlich einem Indexiertisch. Mit einem Servomotor als Antrieb ist die Geschwindigkeit nur durch das Produktgewicht und die Produktstabilität begrenzt. Werden Flüssigkeiten transportiert, müssen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte so abgestimmt werden, dass das Produkt nicht gestört wird.

Nun, da wir verstehen, warum Geschwindigkeit für diese Förderertypen wichtig ist, widmen wir uns der Berechnung.

Fördergeschwindigkeit berechnen

Die Förderbandgeschwindigkeit berechnet sich als Umfang der Antriebswalze mal Umdrehungen pro Minute (U/min) des Motors. Falls eine Getriebeuntersetzung vorhanden ist, vergessen Sie nicht, das Übersetzungsverhältnis auf die U/min anzuwenden, bevor Sie mit dem Umfang multiplizieren.

Förderbandgeschwindigkeit = Antriebswalzenumfang × Motor-U/min

Ein konventioneller Schienenförderer nutzt dieselbe Formel, wenn ein AC-Motor die Schiene antreibt. Bei einem servogetriebenen Bandförderer kann die Geschwindigkeit im Steuerungssystem des Servomotors berechnet werden. Jeder Servoförderer stützt sich stark auf die Taktzeit des Systems und die Art des transportierten Materials zur Geschwindigkeitsberechnung.

Bestimmende Faktoren der Fördergeschwindigkeit

Bei der Bestimmung der erforderlichen Fördergeschwindigkeit müssen wir einige Faktoren berücksichtigen. Dies ist eine allgemeine Übersicht, keine erschöpfende Liste. Weitere Faktoren könnten fragile Produkte und Verpackungsanforderungen sein.

Motordrehzahl: Ein typischer AC-Motor läuft mit ca. 1.750–3.500 U/min – zu schnell für einen Förderer. Ein Getriebe oder eine Untersetzung ist erforderlich, um die Gesamtdrehzahl zu reduzieren. Sind Systemzykluszeit und Antriebswalzengröße bekannt, lässt sich die erforderliche U/min leicht berechnen.

Produktgewicht: Je schwerer das Produkt auf dem Förderer, desto größer die erforderliche Kraft zum Bewegen. Das Produktgewicht beeinflusst auch Bandbeschleunigung und -verzögerung. Ein niedrigreibender Bandförderer, der auf Shuttles oder Produkte setzt, die beim Stoppen an einer Station auf dem Band rutschen, hat eine maximale Nutzlast. Dieser Typ muss eventuell auf einen Ketten- oder Schwerlastrollenförderer umgestellt werden. Ein Servoschienenförderer ist aufgrund der magnetisch gehaltenen Shuttles nutzlastempfindlich.

Maschinenzyluszeit: Die Zykluszeit eines Systems ist sowohl für den Maschinenbauer als auch für den Kunden wichtig. Der Förderer muss das Produkt mit der konstruierten Zykluszeitrate durch das System bewegen.

Steuerung: Ein typischer AC-Motor-getriebener Bandförderer benötigt lediglich einen digitalen Ausgang und einen Motorschütz. Bei häufigem Stoppen ist ein Frequenzumrichter (VFD) eine gute Option zur Energieeinsparung. Servogetriebene Förderer – ob Schienen oder Bänder – benötigen einen Servoantrieb und -controller, typischerweise eine SPS, um den Servomotor zu verschiedenen Positionen zu kommandieren. Diese Steuerungen können teuer sein und für die Anwendung überkompliziert.

Als Steuerungstechniker ist es wichtig, die Fördergeschwindigkeit zu kennen, um sicherzustellen, dass jede Station oder Zelle im System auf ihre benötigten Teile zugreifen kann. Wichtig ist, keine Station zu „verhungern“ zu lassen, da dies die Gesamttaktzeit des Systems reduzieren könnte. Die Geschwindigkeit jedes Förderers kann in der Designphase berechnet werden – und genau in dieser Phase lassen sich Verbesserungen am System leicht vornehmen, falls erforderlich.