Wie lässt sich die Sortiereffizienz mithilfe von Servosteuerung verbessern?
2026-02-21 10:58:11··#1
Sortierung ist der Prozess des Sammelns, Identifizierens, Zuführens und Trennens von Produkten, die zu einem bestimmten Bestimmungsort transportiert werden müssen. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Sortierung von verpackten Produkten wie Kartons, Kisten und Plastiktüten und lässt die Sortierung von Schüttgut aus, da diese in der Regel mit minimalem Aufwand an Bewegungssteuerung erfolgen kann. Sortiersysteme bestehen typischerweise aus vier Teilsystemen. Jedes Teilsystem führt eine spezifische Operation aus: Sammeln, Zuführen, Sortieren und Nachsortieren. Beim Sammeln werden verpackte Produkte vom Kommissionierbereich auf dem Sammelförderband transportiert, im Zuführbereich für die Präsentation vorsortiert und anschließend mit ausreichendem Abstand zwischen den Produkten auf die Sortieranlage gelegt. Gängige Prüfmethoden sind Sichtprüfung, automatische Identifizierung, Barcodes, Gewicht und Bildverarbeitung. Beim Sortieren werden die Produkte zum Nachsortier-Versand- oder Transportsystem (der Sortieranlage) transportiert. Es ist naheliegend, den gesamten Sortiervorgang mit diesem Schritt gleichzusetzen, aber ohne die vorhergehenden und nachfolgenden Schritte kann der Sortiervorgang lediglich als Trennung oder Transport betrachtet werden. Der letzte Arbeitsgang eines Sortiersystems (Nachsortierung oder Transport) befördert Produkte zum Versand, zur Palettierung, zum segmentierten Transport oder zur weiteren Sortierung. In der Produktaggregation und Sortierung kommen typischerweise Lenkmechanismen zum Einsatz, die eine präzise Bewegungssteuerung erfordern. Diese Mechanismen bewegen Produkte von einem Pfad (oder Förderband) auf einen anderen. Sie müssen sehr schnell reagieren, um den Pfad des ausgewählten Produkts zu ändern, ohne andere Produkte zu beeinträchtigen. Dies lässt sich mit dem Gleiswechsel eines Zuges vergleichen. Während andere Züge auf dem Hauptgleis weiterfahren können, wechseln einige auf die Nebengleise. In Hochgeschwindigkeitssortieranlagen befinden sich die „Züge“ (Produkte) jedoch relativ nah beieinander und bewegen sich mit sehr hohen Geschwindigkeiten. Daher müssen sich die Lenkmechanismen genauso schnell und auf die gleiche Weise bewegen und anschließend in ihre Ausgangsposition zurückkehren, sodass sich nur der Pfad des ausgewählten Produkts ändert. In den meisten Hochgeschwindigkeitssystemen wird die Bewegung des Lenkmechanismus durch Servoantriebe gesteuert, die über Dreieckskurven geregelt werden. Diese Dreieckskurven haben keine Haltezeit. Dies minimiert die Intervalle des Lenkmechanismus im folgenden Prozess: Der Lenkmechanismus dreht sich und kehrt dann in die Ausgangsposition zurück, wo er auf den nächsten Vorgang wartet. Der Importvorgang umfasst auch eine Bewegungssteuerung. Hochgeschwindigkeits-Importsysteme verwenden typischerweise Servoantriebe, um die Produktabstände anzupassen. Stellen Sie sich, analog zu einem Zug, eine Reihe von Zügen (Verpackungskartons) auf einem Hauptgleis vor. Ziel ist es, den führenden Zug auf das Nebengleis zu bewegen, wobei zu berücksichtigen ist, dass sich dort möglicherweise bereits andere Züge befinden (möglicherweise mit Produkten, die auf den Abtransport vom Sortierband warten). Würden wir einen konstanten Abstand zwischen den Zügen auf dem Hauptgleis einhalten, könnten wir den führenden Zug möglicherweise nicht bewegen. Daher reduzieren wir die Geschwindigkeit des führenden Zuges und der nachfolgenden Züge, um den Abstand zwischen den nachfolgenden Zügen zu vergrößern, bis das Nebengleis frei ist. Die in solchen Zeitsteuerungsvorgängen verwendete Bewegungskurve ist typischerweise trapezförmig, da die Anpassung der Produktabstände der Anpassung der Haltezeit der Produkte während ihrer Bewegung mit einer bestimmten Geschwindigkeit entspricht. In vielen Fällen wird eine gewisse S-Kurve integriert, um die Reaktion des Produkts auf Beschleunigung und Verzögerung zu glätten. Die Reduzierung oder Beseitigung der Abruptheit der trapezförmigen Bewegungskurve ist entscheidend für die korrekte Ausrichtung der Produkte und vereinfacht zudem die Maschinen- bzw. Systemmechanik. Eine Herausforderung bei der Entwicklung von Sortiersystemen besteht darin, die geeignete Technologie für jedes Teilsystem auszuwählen. Je nach erforderlicher Geschwindigkeit reichen die Technologien von Drehstrom-Induktionsmotoren über Schritt- und Servomotoren bis hin zu mechanischen Bauteilen (z. B. Kupplungen/Bremsen) und Pneumatikzylindern. Der zunehmende Einsatz von Servomechanismen in Sortierprozessen spiegelt den Trend zu höheren Systemgeschwindigkeiten und dem Bedarf an vollelektrischen Systemen wider, wodurch pneumatische Stromversorgungen und andere Hilfseinrichtungen in der Produktionshalle entfallen. Eine weitere Herausforderung ist die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Produkte auf der Sortierlinie, die unterschiedliche Geschwindigkeiten und Bewegungsprofile erfordern. In vielen Fällen müssen Sortiermaschinen diese sich bewegenden und verändernden Produkte handhaben können. Daher sind elektrische Servo- und Schrittmotorsysteme vorzuziehen, da sie für schnelle und automatisierte Änderungen konfiguriert werden können. Informationen von Sensoren an der Sortieranlage identifizieren Produkte und steuern die Servomotoren und -verstärker. Der Konstrukteur des Sortiersystems optimiert die Leistung, indem er die Geschwindigkeit der jeweiligen Produkte maximiert und gleichzeitig deren korrekte Handhabung gewährleistet. Dies erfordert die Auswahl und Anwendung geeigneter Bewegungsprofile für jedes Teilsystem und das jeweilige Produkt. Der Austausch mechanischer oder pneumatischer Lenkgetriebe durch servogesteuerte Lenksysteme steigert Geschwindigkeit und Durchsatz. Servogesteuerte Lenksysteme eliminieren zudem den Bedarf an pneumatischen Stromversorgungen in der Produktionshalle und bieten eine höhere Flexibilität im Betrieb, beispielsweise durch schnellere Reaktion auf Änderungen im Produktnachschub. Komplexe Bewegungsprofile (wie S-Kurven) ermöglichen einen ruhigeren Systemlauf, maximieren die Systemgeschwindigkeit bei gleichzeitig präziser Produktausrichtung. Dadurch wird nicht nur die Produktbewegung verbessert, sondern auch die Belastung der Maschinenmechanismen reduziert, was die Gesamtzuverlässigkeit des Systems erhöht.