13.11.2017
Perfekt positioniert
Aus der Vogelperspektive betrachtet erinnert das Treiben in einem Containerhafen an ein Wimmelbild: Bei Wind und Wetter, Tag und Nacht werden Transportbehälter gelöscht und gestapelt, auf- und abgeladen, verschifft und auf den Weg gebracht. Im Vergleich zu den Containern verschwindend klein, aber für reibungslose Abläufe von großer Bedeutung ist das Weg-Codier-System WCS von Pepperl+Fuchs.
Über 36 Millionen Standardcontainer wurden 2015 in Shanghai, dem größten Hafen der Welt, umgeschlagen – mehr als ein Container pro Sekunde! Um einen solchen Takt zu bewältigen, müssen alle Abläufe reibungslos ineinandergreifen. Sobald ein Ozeanriese mit bis zu 20 000 Containern an Bord anlegt, fahren die Löschkräne auf Schienen am Kai in Position. Auch sie sind wahre Giganten: Über 50 Meter hoch müssen ihre Ausleger auf der Wasserseite die großen Schiffe überspannen, um auch den letzten Transportbehälter aus dem hintersten Winkel der Ladefläche holen zu können. Kaum hat der Frachter festgemacht, beginnen die Containerbrücken ihre Arbeit. Ein Container nach dem anderen wird vom Greifer gepackt, hochgehievt, hängend zur Landseite gefahren und dort abgestellt. Meist dauert es keine Minute, bis ein Hubwagen kommt, der diesen Container auflädt und in den Ladebereich eines mobilen Portalkrans befördert. Diese „Gantry Cranes“ sind zwar etwas kleiner als die Containerbrücken, aber immer noch groß genug, um einen 40-Fuß-Container wie einen Schuhkarton wirken zu lassen. Als „Rubber Tyred Gantry Cranes“ (RTG) auf großen Gummireifen oder auf Schienen bewegen sie sich vor und zurück.
Das Tor zum Welthandel
Im Arbeitsbereich eines solchen, äußerlich an ein riesiges Tor erinnernden RTG können bis zu sechs Container übereinander in bis zu 14 Reihen nebeneinander dicht an dicht gestapelt werden, zügig und platzsparend. Denn Raum und Zeit sind im Hafen knappes Gut – umso mehr, je größer die Schiffe werden. In modernen Großhäfen sind die von Menschen gesteuerten Abläufe bereits heute weitgehend optimiert. Will man noch effizienter werden, erfordert dies einen höheren Grad an Automation – ein Einsatzszenario für die Lösungen von Pepperl+Fuchs.
Entscheidende Positionsbestimmung
So kann zum Beispiel der Portalkran automatisch betrieben werden. „Die entscheidende Voraussetzung dafür ist, dass der Kran seine eigene Position jederzeit genau kennt“, erklärt Armin Hornberger, Leiter des Produktmanagements für Industrial Vision Components bei Pepperl+Fuchs. „Dabei kommt es auf hohe Genauigkeit an. Die Container sollen möglichst eng gestapelt werden; größere Mess- toleranzen würden sich über die langen Wege zu erheblichen Abweichungen summieren. Die neue, für Außenbereiche optimierte Version unseres Weg-Codier-Systems WCS bietet die ideale Sensorik für die millimetergenaue Positionserfassung der Portalkräne.“ Das neue WCS besteht aus einer verschmutzungsresistenten Codierschiene – für den Außeneinsatz aus Edelstahl gefertigt – und U-förmigen Einweg-Lichtschranken mit leistungsstarken Infrarot-LEDs. Die Schiene ist seitlich am Weg des Portalkrans befestigt, der WCS-Lesekopf am Kran selbst. Das Infrarotlicht des Sensors fällt durch die Aussparungen in der Schiene, der Lesekopf erfasst das entstehende Code-Muster und rechnet es in eine absolute Positionsangabe mit einer Genauigkeit von ±0,4 Millimetern um. Selbst bei hoher Verfahrgeschwindigkeit funktioniert das WCS so in Echtzeit und über eine Distanz von bis zu 314 Metern zuverlässig.
Vom Eismeerhafen bis in tropische Hitze
Das Erfassen geschieht berührungslos, der infrarote Spektralbereich schließt jede Fremdlichtirritation aus und auch Temperaturschwankungen spielen keine Rolle. Die gravierende Neuerung in dieser Version des WCS liegt in der doppelten Kapselung des Lesekopfs. „Wir haben das System für den Außeneinsatz mit einem zusätzlichen Gehäuse aus einem hochstabilen Spezialkunststoff versehen, der auch starke mechanische Einwirkungen wie Schläge und Schocks oder einen kräftigen Hagelschauer verträgt“, sagt Hornberger. Der Sensor entspricht der Schutzart IP69, ist hitzeresistent, wasser- und staubdicht, hält eine Dampfstrahlreinigung aus und widersteht sogar aggressiven Stoffen wie Salzwasser, Säuren und Laugen. Gegen Witterungseinflüsse ist er praktisch völlig unempfindlich. Dank der eingebauten Heizung, die sich bei Minusgraden automatisch zuschaltet, sind Temperaturen bis zu –40 °C möglich. „Damit ist diese Geräteversion ideal für Häfen auf der ganzen Welt geeignet – von der Arktis bis zu den heißesten Regionen – und ebenso für weitere Anwendungen unter rauen Bedingungen, etwa in Galvanikanlagen, der chemischen Industrie oder der Müllverbrennung“, erklärt Hornberger.
Ein Klassiker neu aufgelegt
Flexible Anschlussmöglichkeiten erlauben den Einbau auch unter beengten Verhältnissen. Die geringe Gesamtbreite des Systems spart außerdem kostbaren Platz. Zugleich ist die Outdoor-Version des WCS kompatibel zu allen bisherigen WCS-Komponenten und kann an jede Steuerung angeschlossen werden, zu der die Daten über eine serielle RS485- oder SSI-Schnittstelle gelangen. Für die Anbindung an Bussysteme steht eine breite Palette an Interface-Modulen zur Verfügung. „Als erstes absolutes Positioniersystem der Welt kam das WCS bereits 1989 auf den Markt. Seitdem hat es sich in zahllosen Anwendungen in der Intralogistik ebenso bewährt wie in der Aufzugstechnik oder in der Automobilindustrie. Die neue Outdoor-Variante schafft jetzt die Voraussetzungen, um den Betrieb eines Portalkrans oder ähnlicher Großgeräte mit langen Fahrwegen vollständig zu automatisieren – selbst wenn salzhaltige Seeluft und Gischtspritzer das WCS herausfordern“, betont Hornberger.
Weder Hitze, Wasser und Staub noch Schläge oder Schocks können dem WCS Outdoor etwas anhaben. Das Gehäuse ist aus hochstabilem Kunststoff gefertigt und hält so auch starken mechanischen Einwirkungen stand.
Im robusten Gehäuse steckt der Lesekopf des Weg-Codier-Systems WCS. Dank des transluzenten Gehäusematerials sind Anzeige-LEDs und Display trotz der robusten Bauweise gut sichtbar.
