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Ionisierer für Produktionsprozesse Wie ein Ionisierer von SMC Produktionsprozesse noch effizienter macht

Ob Ein- oder Mehrwegflasche: Vor dem Abfüllen müssen Getränkeproduzenten sicherstellen, dass keinerlei Verunreinigungen im Gefäßinneren verbleiben. Bisher werden hierfür Ionisierer eingesetzt. Nachteil: Bauraum und Energieverbrauch sind hoch. SMC hat eine effiziente Lösung entwickelt.

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(Bild: SMC Deutschland )

Über vier Millionen Tonnen an Kunststoffverpackungen wurden 2019 laut Statista allein in Deutschland produziert – davon 663.000 Tonnen an Flaschen. Ob Ein- oder Mehrwegflasche: Vor dem Abfüllen müssen Getränkeproduzenten sicherstellen, dass keinerlei Verunreinigungen im Gefäßinneren verbleiben. Erreichen lässt sich das am besten mit Ionisierern. Mit einer Druckluftunterstützung bauen diese die statische Aufladung an der Materialoberfläche im Innenraum der Flasche ab. Partikel wie Staub können somit nicht mehr an ihr haften. In anderen Fällen schützt das Verfahren elektrische Bauteile wie Microchips vor Defekten durch elektrostatische Ladungen. Um unnötige Kosten zu vermeiden, muss der Ionisierer in der Ausführung gut geplant sein. Die Serie IZN10E des Automatisierungs- und Pneumatik-Spezialisten SMC nutzt zur Lösung verschiedene Ansätze.

Ionisierer mit nur 80 g Eigengewicht

Die Anwendungsfälle, bei denen statische Elektrizität abgebaut werden muss, sind so vielzählig wie ihre Produktionsumgebungen. Deshalb sollten Ionisierer exakt zu ihrer Aufgabe und Umgebung passen. Dazu zählt etwa eine Bauweise, die den Einsatz in engen Räumen erlaubt. SMC hat dazu die eigenen Ionisierer der Serie IZN10E so entwickelt, dass diese nur 16 mm in der Breite, 100 mm in der Länge und 46 mm in der Höhe aufweisen. Sie lassen sich damit nicht nur einfacher verbauen, sondern sind mit einem Eigengewicht von 80 g auch besonders leicht – verglichen zum Vorgänger wurde das Gewicht um ein Drittel (33 %) reduziert. Dadurch kann eine Montage an Roboterarmen leicht realisiert werden.

Entscheidend für den Abbau der statischen Elektrizität ist die Düse. Welche Variante zuzüglich verschiedener Anbauteile wird eingesetzt? Ein normaler oder energiesparender Durchfluss der Druckluft beeinflusst das Design der Düse. Wird die statische Elektrizität großflächig (beispielsweise bei der Partikelentfernung bei Kunststoffflaschen) oder punktuell (etwa bei der Entladung von elektronischen Bauteilen) abgebaut?

SMC bietet hierfür zum einen die Düsenausführung, die sich durch eine normale und eine energiesparende Düse unterschiedet. Zum anderen gibt es Varianten mit einem Gewinde zur individuellen Gestaltung oder einer beweglichen 90° Düse.

Wann wird welche Düse eingesetzt? Die energiesparende Düse arbeitet nach dem Venturiprinzip und „saugt“ Umgebungsluft an. Dies führt zu einer deutlichen Leistungssteigerung im Vergleich zu der eingesetzten Energie. Hier wird eine Offsetspannung von +-10 V erreicht und eine Abbauzeit von deutlich unter 1 Sekunde (abhängig von Abstand und Druck).

In der Pharma-, der Lebensmittel- und der Halbleiterindustrie beispielsweise ist die Nutzung der Umgebungsluft nicht erwünscht. Hier wird die Standardausführung genutzt. Der angelegte Luftstrom wird 1:1 umgesetzt. Die Abbauzeit wird dadurch noch etwas schneller.

Die dritte Variante hat ein Gewinde in das kundenspezifische Düsen bzw. Verlängerungen eingeschraubt werden können. Distanzen von bis zu 500 mm können somit zwischen Produkt und Gerät überwunden werden. Neben SMC-eigenen Düsen und Verlängerungen sind auch kundenspezifische Düsen denkbar.

Feedbacksensor erkennt Ende des Abbaus

Ausfälle im Produktionsprozess führen bereits nach kurzer Zeit zu hohen Schadenssummen. So spielen Überwachung und Wartung bei der Entwicklung von Ionisierern eine große Rolle. Dadurch werden etwa Fehler bei der Emission von Ionen oder überhöhte Spannung registriert.

So stoppt eine externe Schalteingangsfunktion den Betrieb des IZN10E, wenn ein angeschlossener Druckschalter einen Druckabfall des Versorgungsdrucks erkennt. Ein Feedbacksensor enkennt, wann der Abbau statischer Elektrizität abgeschlossen ist. Die Emission von Ionen wird damit abgebrochen. Ein unnötiger Energieverbrauch wird verhindert und Kosten gespart.

Eine integrierte Hochspannungsversorgung im Ionisierer machen ein externes Hochspannungs-Netzgerät noch ein Hochspannungskabel oder Hochspannungskabel unnötig.

Einfache Wartung der Elektronadel

Drei LEDs an der Kassette zeigen auf einen Blick den Betriebszustand des Ionisierers hinsichtlich Stromversorgung, überhöhter Spannung sowie den Zeitpunkt der Wartung an, wenn die Wolfram-Elektronadel verschmutzt sein sollte. Das Gerät lässt sich ohne Werkzeug einfach in drei Teile zerlegen. Die Wartung der Elektronadel ist damit einfach.

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