In der Palettieranlage von Kröner Stärke, einem Hersteller von Bio-Stärke-Produkten, müssen Aufgaben wie Identifizieren, Detektieren, Distanz messen und Positionieren zuverlässig ausgeführt werden. Zudem spielt das Thema Sicherheit in den mit Stärkemehl belasteten Umgebungen eine wichtige Rolle. Hier sind Sensoren gefragt, die sich durch eine hohe Leistung und Verfügbarkeit auszeichnen.

 „Alles aus einer Hand zu bekommen, ist mehr als nur Nice-to-have", erklärt Wolfgang Becker, der als Projektleiter beim Industrieanlagenbauer HSK für die Palettieranlage von Kröner Stärke verantwortlich ist. Alle Sensoraufgaben wie Identifizieren, Detektieren, Distanzen messen, Positionieren sowie die Absicherung der Arbeitsräume hat der Hersteller von Bio-Stärke-Produkten mit Sensoren von Leuze Electronic gelöst. „Aus rein technischer Sicht hat die Performance der Sensoren absolute Priorität", betont Wolfgang Becker aus der Elektronikkonstruktion bei HSK. Das gilt umso mehr, wenn es um komplexe Anlagen mit hohem Durchsatz und anspruchsvollen Umgebungsbedingungen geht, wie im Fall einer Palettieranlage für Kröner Stärke. „Die Auswahl der richtigen Sensoren bestimmt maßgeblich die Leistungsfähigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit einer Anlage", so Becker weiter. „Zumal es sich im Anschluss an die Absackung der Produkte um eine mit Stärkemehl belastete Umgebung handelt."
Kröner Stärke produziert in seinem Werk im Teutoburger Wald unter anderem naturbelassenes Stärkemehl aus nachwachsenden Rohstoffen. Im Jahre 1900 gegründet, gilt das Unternehmen heute als Europas größter Produzent für Bio-Stärke-Produkte. Das heißt, es müssen alle Produktionsabläufe ständig optimiert werden, um Produktionsleistungen und Produktqualität weiter zu verbessern. „Aus diesem Grund haben wir auch in ein neues Produktions- und Logistikzentrum mit einer Fläche von rund 8.000 m2 investiert", so Michael Termöllen, Prokurist und Betriebsleiter bei Kröner Stärke. Hier werden die Weizenstärkeprodukte abgesackt, sprich in Säcke von 12 bis 25 kg beziehungswiese in sogenannte Big Bags (Gewebesäcke) verpackt. Die Produktionslinien laufen am Ende auf zwei Förderstrecken zusammen, an denen jeweils ein Palettierroboter die Säcke auf Paletten stapelt. Jeder Roboter hat drei Palettenstellplätze, wo die im Mix ankommenden Säcke nach Produkt und Größe sortiert gestapelt werden. Zusätzlich hat jeder Roboter einen vierten Palettenplatz für Ausschleusungen: Jeder Sack wird auf den Förderstrecken vor den Palettierrobotern nach Gewicht sowie auf Fremdkörper usw. geprüft und gegebenenfalls ausgeschleust.
Zudem wird die Flexibilität der Roboter noch für Umpalettierungen genutzt, wenn bereits palettierte Säcke auf Kundenwunsch individuell etikettiert werden sollen. Die bereits genannten Big Bags werden über Bypasslinien an den Palettierrobotern vorbeigeführt. Die Zuführung der Leerpaletten von einem Portalroboter zu den Palettierrobotern und an die Big-Bag-Linien ist ebenfalls Bestandteil der von HSK realisierten vollautomatischen Palettieranlage.

CRT-Technologie gewährleistet hohe ­Lesesicherheit
Damit diese Prozesse vollautomatisch ablaufen können, ist eine eindeutige Kennzeichnung der Produkte und die damit einhergehende sichere Identifizierung durch die Roboter notwendig. Daher werden mittels Inkjet-Drucker Barcodes auf die Säcke gesprüht. Die Herausforderung liegt hier in der guten Lesbarkeit der gedruckten Codes. Die Säcke aus Papier respektive die Bereiche zum Aufbringen der Barcodes sind nicht immer glatt und während des Druckvorgangs nicht immer im exakten Abstand positioniert. Dies führt zu Kontrastunterschieden und zu mehr oder minder verzerrt gedruckten Barcodes.
Die sichere Identifikation dieser Barcodes übernehmen Barcodeleser der Baureihen BCL 304i und BCL 504i von Leuze Electronic. Denn sie können die aufgesprühten Barcodes in den relativ unterschiedlichen Positionen auf den Stärkemehlsäcken sicher lesen. Unterstützend wirkt hier die Hochleistungsoptik mit einem symmetrisch optischen Öffnungswinkel von ±30° und einer großen Tiefenschärfe.
„Entscheidend für die Lesesicherheit ist allerdings die Code-Fragment-Technologie (CRT)", so der Projektleiter Wolfgang Becker. Die CRT-Technologie gewährleistet hohe Lesesicherheit, indem sie Barcodes selbst unter großer Schräglage zur Mittenachse in einzelnen Fragmenten mehrfach versetzt liest. Diese Fragmente werden anschließend von der Software des Lesegeräts anhand der sich überlappenden Elemente wieder zu einem Gesamtergebnis zusammengefügt. „So lassen sich die auf den meist unebenen Oberflächen der Säcke mit unterschiedlichen Kontrasten und oft verwaschen beziehungsweise gezackt erscheinenden Codes sicher lesen", erklärt Wolfgang Becker.
Den Abtransport der beladenen Paletten sowie die Zuführung von Leerpaletten von beziehungsweise an die Palettierroboter übernehmen sogenannte Umsetzwagen. Diese werden an den frei programmierbaren Umsetzpositionen mittels Laser-Distanzmessgeräten der Produktfamilie AMS 300i millimetergenau positioniert. Die optischen Entfernungs-Messsysteme auf Basis eines Rotlichtlasers sind für Applikationen, in denen Positionsdaten von bewegten Anlagenteilen, in diesem Fall die Umsetzwagen, über größere Entfernungen berechnet werden müssen, konzipiert. Durch den Einsatz moderner Signalprozessoren lassen sich Entfernungen von bis zu 300 Meter millimetergenau und im Millisekunden-Raster berechnen. Die Systeme bestehen aus jeweils einem stationär montierten Laser-Messgerät mit gegenüber an den Umsetzwagen angebrachter Reflektorfolie.
„Die SSI-Schnittstellen der bei Kröner Stärke verwendeten Gerätevariante AMS 304i erlauben die direkte Anbindung an die Antriebsumrichter der Umsetzwagen", erläutert Wolfgang Becker, der so eine leistungsfähige Punkt-zu-Punkt-Positionierung realisiert und gleichzeitig die übergeordnete SPS entlastet hat.

Sicherheitssensorik eliminiert Gefahrenstellen
Die vielfältigen ausschließlich schaltenden Sensoraufgaben im Netz der Förderstrecken sind mit induktiven Sensoren in kubischen und zylindrischen Bauformen oder nach Bedarf mit Lichtschranken beziehungsweise Lichttaster der Baureihe 46B gelöst. Hier sind es vor allem die Reflexions-Lichtschranken PRK 46B sowie die Reflexions-Lichttaster mit Hintergrundausblendung HRTR 46B.
Ein spezieller Bereich, der aufgrund der Komplexität der Palettieranlage anspruchsvolle Lösungen erfordert, ist die Sicherheitssensorik. Hier sind für die unterschiedlichen Anforderungen im Wesentlichen Solid-4 Sicherheits-Lichtvorhänge sowie Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken der Baureihe MLD 500 im Einsatz. Die Sicherheits-Lichtvorhänge Typ 4 dienen vor allem der Zutrittssicherung an den Palettenstellplätzen im Umfeld der Palettierroboter.
Ebenfalls entsprechend den Anforderungen nach Typ 4 gemäß IEC/EN 61496-1 sind die Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken MLD 500 an diversen Gefahrenstellen im Netz der Förderstrecken ausgeführt. In robusten und störsicheren Ausführungen sorgen sie für eine hohe Anlagenverfügbarkeit. „Von Vorteil bei den MDL-Sicherheits-Lichtschranken ist die integrierte Muting-Funktion, die über die Stecker-PIN-Belegung leicht parametrierbar ist", ergänzt Wolfgang Becker.
Zusätzlich zu den Sicherheits-Lichtvorhängen und -Lichtschranken werden an Türen Sicherheits-Zuhaltungen L100 und für deren zusätzliche Überwachung magnetcodierte Sensoren MC 300 verwendet (Bild 10). Die Einbindung der Sicherheitssensorik in die Anlagensteuerung erfolgt über programmierbare Sicherheits-Schaltgeräte aus der Produktfamilie MSI 200. Diese bieten aufgrund der einfachen Handhabung bei der Inbetriebnahme, der flexiblen Konfigurationsmöglichkeiten und der breiten On-Board-Funktionalität eine optimale Systemlösung. „Vorteilhaft ist die modulare Erweiterbarkeit", ergänzt Wolfgang Becker.