Fit fürs arktische Klima

Günter Leuker

Veränderte Lebens- und Ernährungsgewohnheiten haben zu einem stark veränderten Lebensmittelangebot geführt. Statt frisch vom Markt, kommen heute immer mehr Produkte frisch aus dem Tiefkühllager. Folglich nimmt der Pro-Kopf-Verbrauch von Tiefkühlkost, der heute bei etwa 35 bis 40 kg liegt, stetig zu. Dies gilt insbesondere für Fertiggerichte und Fisch, aber auch für tiefgefrorenes Gemüse. Für die sich hinter dieser Entwicklung verbergende Lagerlogistik ist „frisch” im übertragenen Sinne gleichbedeutend mit Betriebstemperaturen von -30 °C. Automatisierungskomponenten müssen daher bei Dauerfrost einsetzbar sein, um eine höchstmögliche Verfügbarkeit des Tiefkühllagers sicherzustellen.

Bei der Auslegung der Anlagenkomponenten eines Tiefkühllagers gilt es zu berücksichtigen, dass Mechanik-, Elektrik- und Steuerungsbaugruppen fit sein müssen für dauerhaften Betrieb bei -28 °C und weniger. So werden beispielsweise die Regalbediengeräte (RBG) für ein Tiefkühl-Hochregallager in der Regel aus kältezähem Spezialstahl gefertigt. Kältetaugliches Öl stellt eine reibungslose Funktion von Getrieben auch bei arktischen Umgebungstemperaturen sicher. Die auf einem RBG mitfahrende Steuerung ist in einer isolierten und beheizten Kabine untergebracht. Alle Antriebe im Tiefkühl-Hochregallager werden mit Heizungen ausgestattet. Gleiches gilt für die Sensoren. In vielen Tiefkühllägern, u.a. bei der Wagner Tiefkühlprodukte GmbH in Otzenhausen oder bei FFI Food GmbH in Remchingen, werden daher Lichtschranken der Baureihe WL 27-2 von Sick mit Erfolg eingesetzt.

Bei der W 27-2 handelt es sich um eine Lichtschranken-Baureihe, bei der der Anwender die Wahl zwischen drei Funktionsprinzipien hat. Beim Reflexions-Lichttaster WT 27-2 wird das ausgesandte Licht vom Tastgut selbst zurückgeworfen, empfangen und anschließend ausgewertet. Die Ge-räte besitzen Tastweiten bis zu 1500 mm. Mit Hilfe der Hintergrundausblendung werden Signale von Objekten, die hinter der eingestellten Tastebene liegen, elektronisch ausgeblendet. Reichweiten bis zu 14 m bieten die Reflexions-Lichtschranken WL 27-2. Das von ihnen ausgesandte Licht wird von einem Reflektor zurückgeworfen und wieder vom Gerät empfangen. Die Unterbrechung des Lichtweges führt zur Ausgabe eines Schaltsignals. Polarisationsfilter verhindern Fehlschaltungen beim Erfassen von glänzenden oder spiegelnden Objektoberflächen wie sie für mit PE-Schutzfolie umwickelten Paletten typisch sind. Bei der Einweg-Lichtschranke WS/WE27-2 schließlich sind Sender und Empfänger getrennt. Durch diesen Aufbau sind besonders hohe Reichweiten bis zu 35 m möglich. Auch hier wird durch Unterbrechung des Lichtweges ein Schaltsignal generiert. Gemeinsames Merkmal aller Sensoren ist nicht nur das schlagfeste, vollverschweißte Kunststoffgehäuse aus ABS, sondern auch die Möglichkeit einer kältetauglichen Ausführung für Umgebungstemperaturen bis -40 °C in Schutzart IP 67. Die integrierte Heizung hält Optik und Elektronik dadurch selbst bei arktischen Temperaturen funktionsfähig.

Für Aufgabenstellungen, bei denen eine Lichtschranke schnellen Temperaturwechseln ausgesetzt sein kann, zum Beispiel im Schleusenbereich eines automatisierten Wareneingangs, steht mit einer anderen Baureihe, der W24-2, eine Lösung zur Verfügung, die kältefest ist und zudem das Beschlagen der Frontoptik sicher verhindert. Erreicht wird dies über ein dynamisches, d. h. temperaturabhängig sich zuschaltendes Heizelement. Es hält die Glasfrontscheibe des Sensors – ähnlich einer Heckscheibenheizung im Auto – beschlagfrei und ermöglicht dadurch eine zuverlässige Objektdetektion.

Durch die tiefkühltaugliche Ausführung der Sensoren und applikationsgerechte Zusatzoptionen wie z. B. Polarisationsfilter gewährleisten alle genannten Sensoren eine hohe Verfügbarkeit und Schaltsicherheit. Ob Pizza oder Paella – auf das Produkt selbst kommt es dabei nicht an.

Ende August 2002 hat Wagner Tiefkühlprodukte in Otzenhausen ihr neues Tiefkühl-Hochregallager in Betrieb genommen. Das von MAN Logistics ausgeführte Lager bietet Platz für ca. 10 400 Holz- und Kunststoffpaletten und damit für fast neun Millionen Pizzen, Flammkuchen und Fingerfood-Snacks. Die fertigen Produkte kommen aus dem Steinofen des etwa einen Kilometer entfernten Produktioswerkes und werden per Tiefkühl-Shuttle-LKW auf sortenreinen Paletten am Wareneingangstor angeliefert. Nach der vollautomatischen Entladung vereinzeln Rollenförderer die Paletten und führen sie einer Konturkontrolle zu. Insgesamt zwölf, an einem Tragrahmen montierte W 27-2-Sensoren erfassen die mit PE-Folie umschrumpften Paletten und prüfen anhand der Außenkonturen die automatische Einlagerfähigkeit. Gerade hier ist der Einsatz von Polarisationsfiltern wichtig, damit die glänzende Folie nicht zu Fehlschaltungen und damit zum Weitertransport einer nicht maßhaltigen Palette führt. Nach der Identifikation nehmen Vertikalumsetzer die Palette auf und heben sie vor die Kälteschleusetür zum eigentlichen Lagerbereich. Diese öffnet und schließt automatisch – getriggert von den Signalen kältefest ausgeführter W27-2- Lichtschranken vor und hinter der Tür. Die Einlagerung im Hochregallager erfolgt über fünf Gassen, in denen je ein Regalbediengerät (RBG) die Paletten von der stationären Fördertechnik aufnimmt. Sowohl die Palettenerfassung entlang der Rollen- und Kettenfördersegmente als auch auf dem Lastaufnahmemittel der RBG wird von den kältefesten Lichtschranken durchgeführt. Die Zuverlässigkeit der Sensorik ist auch dafür verantwortlich, dass Wagner zur termingerechten und vollständigen Kundenbelieferung bis zu 220 Paletten pro Stunde auslagern, kommissionieren und versenden kann.

In dem von Westfalia Systemtechnik errichteten Tiefkühl-Hochregallager von FFI Food in Remchingen kommen ebenfalls W27-2-Sensoren zum Einsatz. Hier werden Schachtelprodukte wie Schnitzel und in Beutel abgefüllte Pfannenprodukte wie Gyros oder Paella gelagert und hergestellt. Abnehmer sind Lebensmittel-Einzelhandels-Discounter und Großverbraucher wie Kantinen, Mensen und Restaurants. Auch das Ausland wird von Remchingen aus beliefert: Paella nach Spanien, Gyros nach Griechenland und Fisch nach Finnland. Insgesamt werden pro Tag je nach Auslastung bis zu 1000 Paletten automatisch bewegt – u. a. über Palettendrehtische. In Ver-bindung mit dem externen Modul LE 20 zur regelmäßigen Testung sichern die Einweg-Lichtschranken WS/WE 27-2 bei -27 °C diese Fördertechnikkomponenten gegen unbefugtes Betreten ab. Über Umlenkspiegel werden zwei Strahlgänge erzeugt: einer etwa in Kniehöhe; ein weiterer 800 bis 1000 mm darüber. Die integrierte Heizung hält Optik und Elektronik auch bei -27 °C warm und beschlagfrei. Durch die zweistrahlige Überwachung und die jederzeit klare Sicht für die Sensoren kann der Bereich nicht unbemerkt betreten werden.

Entsprechend der Risikoanalyse und der darin berücksichtigten Gefährdungshäufigkeit reichte in dieser Applikation Sicherheits-Kategorie 2 aus, denn niemand hält sich bei diesen tiefen Temperaturen oft oder über längere Zeiträume im Lager auf. Aber auch für höhere Sicherheitskategorien stehen optoelektronische Überwachungslösungen in tiefkühltauglicher Ausführung zur Verfügung. Und für eine andere Form der Sicherheit, nämlich die Lese- und Datensicherheit bei der Identifikation von Barcodes, gibt es ebenfalls tieftemperaturfeste Systeme.