Rollenleisten für Durchlaufregale: Was aktuelle Forschung über Sicherheit und Leistung verrät

Durchlaufregale gehören zu den effizientesten Lagerlösungen in der modernen Intralogistik. Ihr zentrales Funktionselement sind Rollenleisten – geneigte Bahnen mit Rollen, auf denen Paletten oder Kartons allein durch die Schwerkraft von der Belade- zur Entnahmeseite gleiten. Doch wie viel Wissenschaft steckt eigentlich hinter dieser scheinbar einfachen Technik? In diesem Beitrag fassen wir aktuelle Forschungsergebnisse zusammen, die zeigen, warum die Wahl der richtigen Rollenleiste über Sicherheit, Durchsatz und Wirtschaftlichkeit Ihres Lagers entscheidet.

Wie Rollenleisten im Durchlaufregal funktionieren

Ein Schwerkraft-Durchlaufregal besteht aus geneigten Kanälen, die mit Rollenschienen (auch Rollenleisten oder Rollenbahnen genannt) ausgestattet sind. Die Neigung beträgt in der Regel 3 bis 4 % bei Palettenregalen. Wird eine Palette auf der Beladeseite eingesetzt, rollt sie durch ihr Eigengewicht kontrolliert zur Entnahmeseite vor. Sobald die vorderste Palette entnommen wird, rückt die nächste automatisch nach – das klassische FIFO-Prinzip (First In – First Out).

Dieses Funktionsprinzip spart Energie, da kein elektrischer Antrieb erforderlich ist, und reduziert den Staplerverkehr erheblich. Gleichzeitig erfordert es aber präzise abgestimmte Komponenten, damit die Paletten weder zu schnell noch zu langsam laufen. Genau hier setzt die aktuelle Forschung an.

Bremsrollen in Durchlaufregalen – was die Wissenschaft sagt

Die Bremsrolle ist das wichtigste Sicherheitselement eines Paletten-Durchlaufregals. Sie begrenzt die Geschwindigkeit der auf der Rollenleiste gleitenden Palette und verhindert unkontrollierte Beschleunigung. An der Moskauer Staatlichen Technischen Universität Bauman hat ein Forscherteam um Sharifullin, Nosko und Safronov dieses Thema in mehreren Publikationen wissenschaftlich untersucht.

Magnetische Bremsrollen – die vielversprechendste Technologie

In ihrer 2022 in der Fachzeitschrift Acta Mechanica et Automatica veröffentlichten Studie beschreiben die Autoren ein mathematisches Modell der Palettenbewegung auf einer magnetischen Bremsrolle (MBR). Im Gegensatz zu herkömmlichen Zentrifugal-Reibbremsrollen arbeitet die MBR berührungslos – die Bremswirkung entsteht durch Wirbelströme (Eddy Currents), die beim Drehen eines Leiters im Magnetfeld erzeugt werden. Das bedeutet: kein Verschleiß, keine Wartung, keine Reibbeläge, die ausgetauscht werden müssen.

Die Forscher konnten zeigen, dass die entwickelte MBR im Betriebsbereich von 100 bis 1.150 kg Palettengewicht eine zuverlässige Geschwindigkeitskontrolle gewährleistet. Die Abweichung zwischen dem mathematischen Modell und den experimentellen Messergebnissen lag unterhalb der sogenannten „Drag-Peak-Geschwindigkeit“ bei weniger als 7,7 %. Das belegt: Magnetische Bremsrollen können die Sicherheit auf Schwerkraft-Rollenbahnen deutlich erhöhen – insbesondere bei variierenden Palettengewichten.

Wie schnell darf eine Palette auf der Rollenleiste fahren?

In einer früheren Studie (Safronov & Nosko, 2019, Acta Mechanica et Automatica) wurde eine Methode vorgestellt, mit der sich die maximal zulässige Palettengeschwindigkeit in einem Durchlaufregal berechnen lässt. Grundlage ist die Stoßtheorie nach Cox: Die Palette muss so langsam sein, dass der Stopp-Mechanismus am Ende des Kanals sie sicher abfangen kann, ohne selbst beschädigt zu werden. Wird diese Grenzgeschwindigkeit überschritten, drohen Beschädigungen am Regal, an der Ware oder – im schlimmsten Fall – Unfälle.

Für die Praxis bedeutet das: Die Auswahl der passenden Rollenleiste mit Stahlrollen oder Rollenleiste mit Kunststoffrollen muss immer gemeinsam mit den Bremskomponenten und der Kanaltiefe betrachtet werden. Je länger der Kanal und je schwerer die Palette, desto wichtiger ist eine exakte Abstimmung aller Komponenten.

Durchsatz-Optimierung: Durchlaufregale in automatisierten Lagersystemen

Neben der reinen Sicherheitstechnik befasst sich die Forschung intensiv mit der Leistungsfähigkeit von Durchlaufregalen in automatisierten Umgebungen. Metahri und Hachemi von der Universität Oran (Algerien) haben in einer Vergleichsstudie zwei Varianten von automatisierten Durchlaufregal-Systemen (AS/RS) gegenübergestellt: das klassische Flow-Rack-System mit Regalbediengeräten und ein neuartiges Free-Fall-Flow-Rack-System, bei dem die Produkte über Schwerkraft-Rollenbahnen zum Transportband gleiten.

Bis zu 90 % höherer Durchsatz durch Schwerkraftnutzung

Die Simulationsergebnisse von 20 verschiedenen Regalkonfigurationen sind beeindruckend: Die durchschnittliche Entnahmezeit konnte im Free-Fall-System um bis zu 38 % gegenüber dem klassischen System reduziert werden. Noch deutlicher wird der Unterschied beim Gesamtdurchsatz einer Kundenbestellung (10 Artikel): Hier erreichte das schwerkraftbasierte System eine Verbesserung von bis zu 90 %.

Warum so ein enormer Unterschied? Im klassischen System muss ein einzelnes Regalbediengerät jede Position nacheinander anfahren. Im schwerkraftbasierten System können dagegen mehrere Produkte gleichzeitig über die Rollenleisten rutschen und auf dem Transportband gesammelt werden – ein paralleler Prozess, der die Sequenzierung überflüssig macht.

Die Autoren empfehlen das Free-Fall-Durchlaufregal insbesondere für Produkte mit geringem Gewicht und kleinen Abmessungen – etwa in der Pharma-, Lebensmittel-, Textil- und Elektronikindustrie. Für schwere oder empfindliche Güter bleiben konventionelle Paletten-Durchlaufregale mit hochwertigen Rollenleisten und Bremsrollen die bessere Wahl.

Warum Rollenleisten das Herzstück moderner Lagertechnik sind

Die vorgestellten Studien bestätigen, was Lagerplaner aus der Praxis längst wissen: Die Rollenleiste ist weit mehr als ein „passives“ Bauteil. Sie entscheidet über mehrere zentrale Aspekte Ihres Lagerbetriebs.

Sicherheit

Bremsrollen, Palettenseparatoren und Endanschläge bilden zusammen ein System, das nur dann zuverlässig arbeitet, wenn die Rollenleiste selbst die richtige Rollenteilung, den richtigen Rollendurchmesser und die passende Neigung mitbringt. Die Forschung an magnetischen Bremsrollen zeigt, wohin die Entwicklung geht: verschleißfreie, wartungsarme Sicherheitslösungen, die bei variablen Lasten zuverlässig funktionieren.

Energieeffizienz

Schwerkraft-Durchlaufregale benötigen keinen elektrischen Antrieb. Die Palette bewegt sich allein durch ihr Eigengewicht – ein in Zeiten steigender Energiekosten nicht zu unterschätzender Vorteil. Die Studie von Metahri und Hachemi belegt zusätzlich, dass schwerkraftbasierte Systeme auch das teure Regalbediengerät einsparen können – laut Rosenblatt und Roll (1993) macht dieses Gerät rund 40 % der Gesamtinvestitionskosten eines AS/RS aus.

FIFO-Konformität und Bestandskontrolle

Das FIFO-Prinzip ist physikalisch in die Konstruktion eingebaut: Was zuerst eingelagert wird, wird zuerst entnommen. Das ist essenziell für Branchen mit Mindesthaltbarkeitsdaten, Chargenrückverfolgung oder hoher Umschlagfrequenz. Rollenleisten im Durchlaufregal stellen sicher, dass die Rotation nicht vom Personal abhängt, sondern automatisch durch die Schwerkraft erfolgt.

Raumnutzung

Durchlaufregale mit Rollenleisten ermöglichen eine deutlich höhere Lagerdichte als konventionelle Fachbodenregale, da weniger Gänge benötigt werden. Je nach Konfiguration lässt sich die Stellplatzkapazität im gleichen Gebäude um bis zu 60 % steigern – bei gleichzeitig kürzeren Wegen für Staplerfahrer und Kommissionierer.

Welche Rollenleiste für Ihr Durchlaufregal?

Die Wahl der richtigen Rollenleiste hängt von mehreren Faktoren ab: Palettentyp, Gewicht, Kanaltiefe, Umgebungsbedingungen und gewünschter Durchsatz. In unserem Sortiment finden Sie Lösungen für unterschiedliche Anforderungen:

Rollenleiste Typ 720 – Palettenrollenleiste mit robusten Stahlrollen (Ø 50 mm). Ideal für schwere Lasten und intensive Nutzung in Durchlaufregalen mit hoher Umschlagfrequenz.

Rollenleiste Typ 710 – Palettenrollenleiste mit Kunststoffrollen (Ø 50 mm). Leiser Lauf, korrosionsbeständig und leichtgängig – besonders geeignet für Lebensmittel- und Pharmaumgebungen.

Rollenleiste Typ 200V – Kompakte, widerstandsfähige Rollenleiste mit Rollen Ø 30 mm, geeignet für hohe Temperaturen. Ideal für Sonderanwendungen in der Produktion und für Karton-Durchlaufregale.

Fazit: Wissenschaft bestätigt den Praxisnutzen von Rollenleisten

Die aktuelle Forschung unterstreicht, dass Rollenleisten und Durchlaufregale keine veraltete, „Low-Tech“-Lösung sind – im Gegenteil. Ob magnetische Bremsrollen für höhere Sicherheit, mathematische Modelle zur Geschwindigkeitsoptimierung oder Simulationsstudien zum Durchsatzvergleich: Die Wissenschaft liefert fundierte Grundlagen, die direkt in die Praxis einfließen können.

Für Lagerplaner und Entscheider bedeutet das: Wer in hochwertige Rollenleisten investiert, investiert in Sicherheit, Effizienz und Zukunftsfähigkeit seines Lagers.

Quellen und weiterführende Literatur

1. Sharifullin, I. A., Nosko, A. L., Safronov, E. V. (2022): Pallet Motion on a Magnetic Brake Roller. Acta Mechanica et Automatica, 16(1), 35–40. DOI: 10.2478/ama-2022-0005
2. Safronov, E. V., Nosko, A. L. (2019): A Method to Determine Allowable Speed for a Unit Load in a Pallet Flow Rack. Acta Mechanica et Automatica, 13(2), 80–85. DOI: 10.2478/ama-2019-0012
3. Metahri, D., Hachemi, K. (2017): Automated Storage and Retrieval Systems: A Performance Comparison between Free-Fall-Flow-Rack and Classic Flow-Rack. University of Oran 2, Algeria.
4. Sharifullin, I. A., Nosko, A. L., Safronov, E. V., Kirillov, D. (2020): Experimental Study of Eddy Current Braking Applicable to Gravity Roller Conveyor. Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology, 342(4-1), 106–116.
5. Rosenblatt, M. J., Roll, Y., Zyser, D. V. (1993): A Combined Optimization and Simulation Approach for Designing Automated Storage/Retrieval Systems. IIE Transactions, 25(1), 40–50.