Circa 300 Bauern beliefern den Kartoffelverarbeiter Schaap im niederländischen Biddinghuizen, der Pro Jahr 45.000 t Kartoffeln liefert er an Handel und Gastronomie liefert. Der Betrieb bietet Kartoffeln in zwei Verarbeitungsformen an: gesäuberte Kartoffeln mit Schale oder geschälte, gekühlte Kartoffeln. Beide Produktgruppen unterteilen sich wieder in verschiedene Kartoffelsorten, Formen und Verpackungsgrößen. Dementsprechend gliedert sich auch der Betrieb in zwei Hauptbereiche. Einen hygienischen Bereich für die geschälten Kartoffeln und einen Bereich, in dem die ungeschälten Kartoffeln gewaschen, sortiert und verpackt werden.

Bis zu 500 kg Kartoffeln puffern die beiden Bänder.

Bis zu 500 kg Kartoffeln puffern die beiden Bänder. Turck

Das Sortieren der Kartoffeln sowie das Waschen und Schälen läuft größtenteils automatisch ab. Eine durchgehende Förderstrecke führt die Erdäpfel von der Wäsche bis in den Kühltunnel. Doch mit der vollständigen Kopplung des gesamten Prozesses kamen auch neue Probleme. Wenn beispielsweise die Verpackungsmaschine am Ende der Produktion unplanmäßig stoppt, steht die gesamte Linie. Um das zu vermeiden, setzt Schaap Pufferbänder vor der Waage der Verpackungsmaschine ein.

Die Federmontage dieses Drehgebers war mechanisch anfällig. Eine robustere Lösung musste her.

Die Federmontage dieses Drehgebers war mechanisch anfällig. Eine robustere Lösung musste her. Turck

Wenn Verpackungsmaterial nachgelegt werden muss, stoppt nicht der gesamte Prozess, da das Pufferband seine Geschwindigkeit verringert und die Verzögerung abfängt. So lassen sich bis zu 500 kg Kartoffeln im Prozess puffern. Die Bewegung des Motors, der das Band antreibt, erfasst dabei ein berührungslos arbeitender induktiver Drehgeber QR24 von Turck. „Wir messen mit Lasersensoren die Höhe der Kartoffeln auf dem Band, damit wir wissen, wie viele Kartoffeln darauf sind. Jeden Zentimeter brauchen wir einen Impuls von dem Encoder, um die Geschwindigkeit anpassen zu können“, sagt Henk van Raalte, Leiter Technik und Wartung bei Schaap.

Auf die aufwendige Montage mit Achse und doppelten Lagern möchten die Schaap-Techniker in Zukunft gern verzichten

Auf die aufwendige Montage mit Achse und doppelten Lagern möchten die Schaap-Techniker in Zukunft gern verzichten Turck

Hohe mechanische Beanspruchung

Da die Welle des Motors sich langsam dreht, ist der Drehgeber auf zwölf Impulse pro Umdrehung parametriert. Die Linearbewegung des Kühlbands muss der Drehgeber lediglich mit einem Impuls pro 5 cm erfassen. Allerdings ist die mechanische Belastung hoch. Der zuvor verwendete Inkremental-Encoder mit optischem Messprinzip musste mit zwei kleinen Federplatten am Gehäuse um die Welle montiert werden. „Die Stabilität und Präzision dieser Encoder war kein Thema, aber mechanisch brachte die vorherige Lösung Probleme mit sich“, erklärt van Raalte. „Die Feder bewegt sich durch die Vibration des Motors immer, sodass sie nach zwei Jahren nicht mehr funktionierte.“

"Die Stabilität und Präzision dieser Encoder war kein Thema, aber mechanisch brachte die vorherige Lösung Probleme mit sich." Henk van Raalte, Schaap Holland

„Die Stabilität und Präzision dieser Encoder war kein Thema, aber mechanisch brachte die vorherige Lösung Probleme mit sich.“ Henk van Raalte, Schaap Holland Turck

Mit dem berührungslosen Turck-Encoder ist das kein Problem mehr. Federkupplungen sind nicht mehr nötig, da keine mechanische Verbindung zwischen Welle und Sensoreinheit besteht. Lediglich das Positionselement wird direkt an der Welle befestigt. „Wir haben jahrelang nach einem solchen Encoder gesucht“, sagt van Raalte.

Bei allen QR24-Modellen sind Sensor und Positionsgeber komplett vergossen und als zwei unabhängige, dichte Einheiten konstruiert, denen Vibrationen oder Schläge der Welle nichts anhaben können. Verschleißanfällige Kugellager oder Dichtungen, die Maschinenstillstände oder lange Wartungszeiten verursachen könnten, sind nicht erforderlich.

Der Drehgeber erfasst die Drehzahl des Motors für das Pufferband, das die Kartoffelhälften zur Waage befördert.

Der Drehgeber erfasst die Drehzahl des Motors für das Pufferband, das die Kartoffelhälften zur Waage befördert. Turck

Das Ausgangssignal des Drehgebers legt van Raalte auf einen Standardeingang der SPS, einer Siemens S7 1500. Parametriert hat er den Drehgeber über das Parametrierprogramm Pactware am PC. Über Turcks Easy-Teach-Aadapter können zwar auch an der Anlage neun voreingestellte Werte ausgewählt werden, allerdings liegen diese häufig verwendeten Werte zwischen 360 und 5.000 Impulsen pro Umdrehung. Per Pactware können Anwender die Impulszahl frei von 1 bis 5.000 pro Umdrehung auswählen. Die Ausgabe von zwölf Impulsen pro Umdrehung wählte Schaap, weil das folgende Förderband mit sechs Impulsen pro Umdrehung erfasst wird – so lässt es sich leichter umrechnen.

Der Drehgeber ist unter einer Schutzabdeckung aus Metall am Motor angebracht. Mit dem QR24 in Edelstahl bietet Turck auch eine robustere Variante an, die sich in der Lebensmittelindustrie ohne Schutzmaßnahmen verbauen lässt. In der Kartoffelproduktion sprühen die Schaap-Mitarbeiter jede Woche die gesamte Anlage mit einem Reinigungsschaum ein, den sie nach einer Einwirkzeit von 20 min mit 15 bar Druck abspritzen. Anschließend wird die gesamte Anlage zusätzlich desinfiziert.

Doppelte Sicherheit: Die Edelstahlhaube deckt den gesamten Motor samt Drehgeber im Betrieb ab.

Doppelte Sicherheit: Die Edelstahlhaube deckt den gesamten Motor samt Drehgeber im Betrieb ab. Turck

Drehgeberverschleiß vermeiden

Auch in dem Anlagenbereich, wo die ungeschälten Kartoffeln verarbeitet werden, sind Drehgeber im Einsatz. Probleme mit Vibrationen oder aufwendige Montagekonstruktionen sind auch dort ein Thema. An einem Rollentrockner erfasst zum Beispiel ein optischer Drehgeber mit 4.096 Impulsen die Linearbewegung des Bands. Wenn es zum Chargenwechsel entleert werden soll, fährt ein Rechen darüber und schiebt alle Kartoffeln hinunter. Der Absolutgeber ist hier ebenfalls mit verschleißanfälligen Federelementen und einer Kupplung moniert. Die Folge: Auch der Drehgeber müssen die Techniker wegen mechanischer Defekte regelmäßig austauschen oder reparieren. Auch an einem weiteren stark vibrierenden Förderband erfasst ein optischer Inkremental-Drehgeber die Linearbewegung des Bands. Um die Vibrationen zu verringern, montierten die Techniker bislang eine doppelt gelagerte Achse. Auch diese zeitaufwendige Konstruktion kann entfallen, wenn hier in Kürze der QR24 zum Einsatz kommt.

Hannover Messe 2015
Halle 9, Stand H55