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29. April 2011

Kompaktheitim Wash-down-Design

Beitrag aus openautomation 3/2011

Verpackungsmaschinen kommen in vielfältigen Branchen zum Einsatz, unter anderem in der Nahrungs- und Getränkeindustrie. Hier gelten vielfältige und hohe Anforderungen, auch an die verbaute Sensorik. Mit einer neuen Miniatur-Lichtschranke erfüllt Sick unter anderem die Anwenderwünsche hinsichtlich kompakter Bauform und guter Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und aggressive Reinigungsmittel.

Ob in der Nahrungs- und Genussmittel-, der Getränke- oder in der pharmazeutischen Industrie, hier gelten überall hohe Anforderungen bezüglich Reinigbarkeit, Rückverfolgbarkeit, mechanischer Belastbarkeit usw. Entsprechend müssen die Automatisierungskomponenten, die in den jeweiligen Maschinen – oftmals Verpackungsmaschinen – zum Einsatz kommen, die erforderlichen Richtli­nien erfüllen. Dabei werden zusätzlich zu den genannten Anforderungen hohe Präzision und Zuverlässigkeit gepaart mit kompakter Bauform erwartet.

Mit Blick auf die eingesetzte Sensorik stellt Markus Paschmann, Mitglied des Vorstands der Sick AG und für das Segment Fabrikautomation verantwortlich, heraus: „Die Verpackungsindustrie benötigt Sensoren und Sensorlösungen, die auf komplexe, häufig wechselnde Aufgaben zugeschnitten sind. Gleichzeitig müssen sie die immer anspruchsvolleren Vorgaben an Markenschutz, Sicherheit und Dokumentierbarkeit erfüllen.“ In Produkten gesprochen, ist dazu aus seiner Sicht ein Portfolio gefragt, das von robusten, feuchtigkeitsfesten Lichtschranken zur Glaserkennung über intelligente Kamerasensoren zur Positionsüberwachung bis hin zu komplexen Lasersystemen zur Steuerung der Beladeroboter reicht. „Zudem müssen sich die einzelnen Komponenten durch Leistungsfähigkeit, Vernetzbarkeit, Flexibilität und Kompaktheit auszeichnen.“

In der Nahrungsmittel- und Getränke­industrie treffen demnach mehrere anspruchsvolle Aspekte aufeinander. M. Paschmann: „Durch die Reinigungspro­zesse wird die Sensorik hier besonders beansprucht. Deshalb müssen die Produkte eine hohe Dichtigkeit gegen eindringende Flüssigkeiten aufweisen und resistent gegen alle gängigen Reinigungsmittel sein. Zudem führen wir unsere Sensoren für dieses Einsatzgebiet mit widerstandsfähigen Spezialmaterialien aus.“


Breite Sensorkompetenz für Nass- und Reinigungsbereiche

Zu den wesentlichen Automatisierungskomponeten in diesen Branchen zählen Lichtschranken. „Auch wenn sich Aufgabenstellungen und Umfeldbedingungen unterscheiden, bietet unser Sensorportfolio geeignete Sensorlösungen für den Einsatz in Nass- und Reinigungsbereichen“, so M. Paschmann. Viele der Sensoren seien beispielsweise durch Ecolab oder Johnson-Diversey für diese Anwendungsbereiche zertifiziert worden. Als ein Beispiel nennt er die Kompakt-Baureihe W4-3S Inox, der unter anderem ein detektionssicherer Sensor zur Erfassung von Glas und PET angehört. In einer speziellen Variante sind die Sensoren für den Einsatz unter besonderen hygienischen Anforderungen optimiert. Die Geräte der W4 Teflon sind ebenfalls vielerorts in nasser und aggressiver Umgebung anzutreffen. „Wird statt einer kubischen eine zylindrische Bauform bevorzugt, stehen hierfür mit der MH15V und der V18V extrem beständige und wasserdichte Lichtschranken zur Verfügung“, sagt er weiter und weist ferner darauf hin: „Und für den Fall, dass ein optoelektronischer Sensor einmal nicht die beste Wahl sein sollte, bieten wir auch Sensoren anderer Wirkprinzipien, wie induktive Sensoren IMF und Inox, an.“


Die kombinierte Lösung
Aktuell haben die Sensorspezialisten ihre Produktpalette um eine Miniatur-Lichtschranke erweitert, die die vielfältigen Anforderungen aus der Nahrungs- und Getränkeindustrie auf dem neuesten Stand der Technik abdeckt. „Unsere W8 Inox ist im kompakten und korrosionsfesten Gehäuse für Anlagen ausgelegt, die zudem wenig Montageplatz bieten“, stellt Tobias Güttler, Produktmanager Standard Sensors in der Division Indus­trial Sensors der Sick AG, heraus und verdeutlicht: „Aufgrund der Kombination aus einem im Markt erprobten W8-Standard plus einer weiterentwickelten LED-Technologie erfüllt sie auch sensorisch die Erfordernisse, unter anderem der verarbeitenden und verpackenden Lebensmittel- und Getränkeindustrie.“

Die Sensoren der Baureihe W8 Inox sind spezialisiert auf Nahbereichsapplikationen unter erschwerten Montage- und Einsatzbedingungen. So können sie aufgrund ihrer chemischen Materialbeständigkeit und ihrer Dichtigkeit, kombiniert mit den sensorischen Fähigkeiten, sowohl beim Verarbeiten und Verpacken von Lebensmitteln, beim Abfüllen von Getränken sowie in der Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden. „Gleiches gilt auch in den nassen Prozessen von Werkzeugmaschinen, in denen sie unter anderem mit Bohrölen in Kontakt kommen können“, so T. Güttler.


Miniatur-Baureihe mit Lösungen für alle Fälle

Mit Gehäuseabmessungen von 33,3 mm × 11 mm × 21 mm gehört die W8-Inox-Baureihe nach Aussage des ­Experten zu den Kleinsten ihrer Klasse auf dem Markt. Dabei stehen für unterschiedliche Detek­tionsaufgaben verschiedene Gerätetypen zur Verfügung: energetische Lichttaster, Lichttaster mit Hintergrundausblendung wahlweise im Short-Range- oder Longe-Range-Bereich sowie eine Einweg-Lichtschranke und ­eine Reflex­ions-Lichtschranke. Das M3-Befestigungssystem mit 25,4 mm (1 inch) Lochabstand ist sowohl innerhalb der Baureihe kompatibel als auch in vielen Branchen, wie in der Verpackungsindustrie, eingeführt. Ohne Änderungen von Bohrbildern kann immer der am besten geeignete Sensor montiert werden. Der elektrische Anschluss erfolgt wahlweise über M8-Stecker oder über eine 300 mm lange Anschlussleitung mit M12-Stecker.


Hohe Leistungsdichte robust und washdown-geeignet verpackt
„In den Applikationsfeldern, für die die Baureihe W8 Inox konzipiert wurde, kommt es neben kleiner Bauform und hoher Sensorperformance entscheidend auf die Langzeitverfügbarkeit der Sensoren, das heißt ihre Robustheit, an“, erklärt T. Güttler. Diese setze sich, was das Sensorgehäuse betrifft, im Wesentlichen aus zwei Aspekten zusammen: der chemischen Materialverträglichkeit und der Dichtigkeit im Sinn der Schutzart IP69K. „Beides ist gleich wichtig, denn Washdown-Prozesse – also das Reinigen mit Hochdruck unter Verwendung von Reinigungs- und Desinfektions-Chemikalien – erfordern in Anlagen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie eine besondere Standfestigkeit der automatisierungstechnischen Komponenten“, so der Produktmanager. „Die Werkstoffauswahl der W8 Inox berücksichtigt diese Anforderungen.“ Das Sensorgehäuse ist in Edelstahl ausgeführt und erfüllt damit erhöhte Anforderungen an die Korro­sionsbeständigkeit. „Dies gilt auch für die für den Kontakt mit Lebensmitteln geeigneten Kunststoffe, aus denen die Bedienelemente bestehen“, informiert er weiter und benennt diese mit PEEK (Polyetheretherketon) und PES (Polyester). Beide würden gute chemische und thermische Eigenschaften bieten, was beispielsweise die hohe Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien, wie Säure, Lauge, Öl und Alkohol, zeige. „PEEK überzeugt zudem durch eine gute mechanische Festigkeit, die ein robustes Bedien­element ermöglicht“, erklärt T. Güttler.

Für die Funktionssicherheit eines optoelektronischen Sensors im rauen Umfeld ist naturgemäß auch die optische Grenzfläche entscheidend. „Um beste Eigenschaften der Frontscheibe zu gewährleisten, wird bei der Einweglichtschranke, dem energetischen Lichttaster und den Lichttastern mit Hintergrundausblendung der Werkstoff PPSU (Polyphenylensulfid) verwendet. Dieser transparente Kunststoff widersteht auch scharfen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln bei großer Hitze und ist deutlich robuster als das oft verwendete PMMA. Weiterhin überzeugt er durch seine vergleichsweise geringe Wasseraufnahme, sodass sich die Frontscheibe neben ihrer Robustheit durch eine hohe Dichtigkeit auszeichnet“, erklärt der Experte und stellt heraus, dass alle genannten Kunststoffe für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind.

Die Auswahl von Werkstoffen, die für raue Beanspruchungen ausgelegt sind, wird bei der W8 Inox ergänzt durch die Konstruktion des Geräts an sich. Diese bietet eine feste und IP69K-dichte Verbindung zwischen Gehäuse, Deckel, Bedienelementen und Frontscheibe. „Dadurch halten die einzelnen Elemente als einheitliche Komponente zuverlässig der Außenreinigung von gesamten Anlagen stand,“ so T. Güttler. Als Beispiele führt er an: Abfüllanlagen in Brauereien, Molkereien und bei Getränkeherstellern, Zerlege- und Verarbeitungsmaschinen in der Fleischindustrie oder Produktions- und Verpackungsanlagen für Nudeln, Gebäck und andere Lebensmittel.

Eigenschaften, wie der Druck, die Dauer, die Temperatur oder der Abstand eines Hochdruckstrahls, würden die Funktion und langfristige Verfügbarkeit der W8 Inox auch dann nicht beeinträchtigen, wenn die Reinigung wegen einer schnellen Maschinenumrüstung, kurzen Reinigungszyklen oder dem bevorstehenden Arbeitsende einmal intensiver ausfalle, als es im Zusammenhang mit der Schutzart IP69K definiert sei.

„Mit unserer W8 Inox haben wir eine neue Miniatur-Lichtschranke auf den Markt gebracht, die die vielfältigen aktuellen Anforderungen in der Nahrungsmittel-, der Getränke und der Verpackungsindustrie optimal abdeckt“, fasst T. Güttler abschließend zusammen.

Dirk S. Heyden
Dirk S. Heyden, freier Fachjournalist für Sensorik, Automation, IT und Logistik, TOP Media PR in Weinheim.

Weitere Informationen per E-Mail unter kundenservice@sick.de.

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