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Automatisierung

Schleifringe in der Verpackungstechnik

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Anlagen- und Maschinenhersteller streben stets nach höchster Effizienz. Das Maximum zu erreichen und dabei Ressourcen zu schonen und die Produktionszeiten durch immer effizientere Prozesse zu verkürzen und Stillstandzeiten zu vermeiden, sind hohe Ansprüche an die Gesamtanlage. Die Datenübertragung spielt hierbei eine große Rolle. Rotierende Plattformen wie Rundtakttische kommen aufgrund ihres vergleichsweise geringen Platzbedarfs häufig dort zum Einsatz, wo es bei Prozessen mit hoher Ausbringung und Effizienz um eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche geht. Die Vielzahl an Betriebsdaten einer Anlage müssen sicher und zuverlässig an die Anlagensteuerung übertragen werden. Neben reinen Betriebsdaten werden immer häufiger auch Umweltdaten wie Temperatur, Feuchte oder aber auch Schock und Vibrationen erfasst, übertragen und verarbeitet. Die Gesamtheit dieser Informationen ermöglicht eine Zustandsüberwachung der Anlage, welche die Anlagenverfügbarkeit des Endanwenders positiv beeinflusst.

Schleifringe für Industrie 4.0

Noch nie wurden so viele Daten in Anlagen und Maschinen übertragen. Dadurch steigen auch die Anforderungen an Schleifringe, die als Bindeglied zwischen stationären und rotierenden Anlagenteilen gelten. Durch Abschirmtechnologie gelingt es Kübler neben einer Leistungsübertragung bis 120 A, parallel mehrere Feldbus- und Ethernet-Kanäle störungsfrei und somit zuverlässig zu übertragen. Datenraten von 100 MB pro Sekunde bis hin zu 1 Gigabit pro Sekunde sind möglich. Um die Zustandsüberwachung im Sinne von Condition Monitoring zu erfüllen, werden die Schleifringe optional mit integrierter Sensorik ausgestattet, die unterschiedliche Messwerte wie die Lebensdauer der schleifenden Kontakte erfassen. Dies wird heute je nach Applikation schon teilweise per LED als Erkennung in der Gesamtanlage umgesetzt. Zukünftig sollen die Schleifringe nicht nur als passive Komponente agieren, sondern auch durch Elektronik den Gerätezustand erfassen, auswerten und an die Anlagensteuerung übertragen. Dadurch können Betreiber planmäßige Wartungsintervalle durchführen, welche unerwartete Stillstandszeiten reduzieren.

Zugeschnittene Lösungen

Mit der 20-jährigen Erfahrung im Bereich der Übertragungstechnik hat sich Kübler auf einige Technologien spezialisiert und diese in einem Baukasten zusammengefasst. Von kontaktierender Übertragung mit Golddraht bis hin zu Metall-Graphit-Bürsten, über kontaktlose kapazitive, induktive oder optische Übertragung, bis hin zu integrierter Sensorik oder Medien-Durchführungen für Flüssigkeiten und Gase. Das Design jedes Schleifrings wird auf den einzelnen Einsatz angepasst. Dies betrifft die Auswahl geeigneter Kontaktwerkstoffe ebenso wie die Bauform.

Einsatz in Abfüllanlagen

Seit Beginn an ist Kübler in der Verpackungsindustrie ein Partner bei den Herstellern von Flow-Pack-Maschinen, Abfüllanlagen und Stretch-Verpackungsmaschinen. Der Schleifring SR060E, der speziell für Flow-Pack-Maschinen konzipiert wurde, stellt sein Können in diesen Applikationen unter Beweis: Lange Lebensdauer, einfache Reinigung und Schutzart IP64 sind wesentliche Kennzeichen des Schleifrings. Für Abfüllanlagen stellt Kübler unterschiedliche Lösungen vor, die sich in den verschiedenen Produktionsschritten einer automatisierten Abfüllanlage bewährt haben. Zum Streckblasen, Abfüllen, Verschließen und Etikettieren kommen die Schleifringe SR120, SR160 oder SR250H, welcher bis zu 120 A Strom übertragen kann, zum Einsatz. Optional können Betreiber all diese Schleifringe mit Drehdurchführung zum Übertragen flüssiger und gasförmiger Medien kombinieren. Aufgrund der hohen Komplexität solcher Abfüllanlagen sind Datenübertragungsraten bis ein Gigabit pro Sekunde erforderlich. Das Aluminium- oder Edelstahlgehäuse, die hochwertigen Dichtungen sowie die hohe Schutzart bis IP67 tragen den hohen hygienischen Ansprüchen in diesen Produktionsanlagen Rechnung. Durch das modulare Baukastensystem entsteht für jeden Prozessschritt der passende Schleifring, der sich schnell und einfach installieren lässt und für einen langen und wartungsfreien Einsatz steht.

Einsatz in Converting-Anlagen

Converting-Anlagen sind hochdynamische Anlagen, die hohe Ansprüche an Präzision, Leistung und Datenübertragung haben. Hier werden Trägermaterialien aus Folie, Karton oder Papier verarbeitet, die in diversen Branchen zum Einsatz kommen. Je nach Komplexität der Anlagen kommen zahlreiche elektrisch angetriebene Walzen zur Einsatz; die Positions- und Drehzahlerfassung erfolgt hierbei über einen Drehgeber. Die Leistung und Datenübertragung der Wicklereinheiten übernehmen Schleifringe. Durch die hohe Dynamik der Anlage entstehen Vibrationen und Schocks, die für alle Anlagenteile eine Herausforderung darstellen – auch für die Schleifringe. In Zusammenarbeit mit einem Leitkunden hat Kübler hierfür Lösungen entwickelt, die eine besonders hohe EMV-Beständigkeit aufweisen und parallel zahlreiche unterschiedliche Feldbus- und Ethernet-Protokolle übertragen, beispielsweise Profinet und Drivecliq. Die Antriebe in solchen Wicklern müssen mit elektrischen Strömen bis 120 A versorgt werden.

Für Anlagenbauer und Endanwender ist nicht zuletzt die hohe Anlagenverfügbarkeit enorm wichtig. Integrierte Sensoren sind als Option im Schleifring verbaut, um Umgebungsparameter wie die Temperatur zu erfassen und an die Anlagensteuerung weiterzugeben. Auch die Integration von Drehgebern ist möglich. Dadurch werden Informationen wie die Position des Rollenwechslers erfasst und übertragen.

Über den Autor
Autorenbild
Dr. Reinhold Weiland, Leiter Geschäftsbereich Übertragungstechnik, Kübler

Über die Firma
Kübler Gruppe, Fritz Kübler GmbH
Villingen-Schwenningen
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