Wago I/O-System im Sondermaschinenbau Qualität, die beim Kunden ankommt

Die Wurzeln der GM Getränketechnik und Maschinenbau GmbH (GM) reichen bis ins Jahr 1841 zurück, als Moritz Jahr die erste Maschinenbauanstalt in der Region Gera gründete. In den 50er-Jahren begann dort die Entwicklung und Fertigung von Flaschenreinigungsmaschinen. Seitdem verließen ca. 4.000 Flaschenreinigungs- und Kastenwaschmaschinen den Betrieb in Gera. Unter dem heutigen Namen firmiert das Unternehmen seit 1997 und beschäftigt rund 50 Mitarbeiter. Die speziell ausgebildeten Fachkräfte entwickeln und produzieren Maschinen für die Getränkeindustrie, die in verschiedene Länder auf vier Kontinenten geliefert werden. Eine dieser Maschinen ist die Arcade GEK, eine Flaschenreinigungsmaschine, die bis zu 18.000 Flaschen pro Stunde reinigt. Solche Sondermaschinen werden bei GM für unterschiedliche Leistungsklassen und Kundenanforderungen hergestellt. Sie können bei einem Gewicht zwischen 10 und 70t die Größer einer geräumigen Doppelgarage annehmen. \“Wir produzieren eine Maschine in ca. 4 Monaten. Es sind quasi Einzelanfertigungen, die nur wenige Synergien aus anderen Projekten nutzen können. Daher sind wir immer auf der Suche nach Vereinfachungen im Produktionsablauf, ohne bei der Qualität Abstriche zu machen\“, berichtet Frank Gniechwitz, Geschäftsführer der GM Gera GmbH. Individuell gefertigt Auch wenn im Produktportfolio fünf verschiedene Typenreihen zur Flaschenreinigung mit einem Durchsatz von 2.500 bis 100.000 Flaschen pro Stunde stehen, ist GM die enge Zusammenarbeit mit dem Kunden wichtig. In den meisten Fällen entsteht auf Basis eines Maschinentyps eine individuelle Maschine mit oftmals ungewöhnlichen Lösungen. \“Eine fürstliche Brauerei in Bayern hatte nur beengte Platzverhältnisse für die Anlage und hauptsächlich Bügelverschlussflaschen im Sortiment. Dieser Kunde erhielt auf Basis einer Arcade GEL eine auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Flaschenreinigungsmaschine\“, erzählt Frank Gniechwitz über eine erfolgreiche Zusammenarbeit. Die meisten Maschinenkomponenten werden im eigenen Haus gefertigt, die restlichen kommen von ausgesuchten, namhaften Lieferanten. Früher wurden die Maschinen konventionell mit Schützen gesteuert, was eine aufwändige Verdrahtung erforderte. Vor einigen Jahren stellte GM seine Maschinen auf eine zentrale Steuerung mit Bedienpanel und Visualisierung um. Zur Aufnahme der Prozesswerte setzten sie das Wago-I/O-System mit Profibus-Feldbuskoppler und diversen I/O-Modulen ein. \“Das Wago-I/O-System mit seiner großen Flexibilität vereinfacht die individuellen Anpassungen. Je nach Maschinenvariante können wir die Prozessdaten über verschiedene digitale und analoge I/O-Module mit 2, 4 oder 8 Kanälen pro Modul erfassen. Da die Kontaktierung der Signalleitungen über Federklemmanschlüsse erfolgt, bleiben die Leitungen auch während des Transports da, wo sie hin gehören\“, berichtet Frank Gniechwitz. Auf dem zum Teil langen Transport über Straßen oder zu Wasser treten Temperaturschwankungen, Erschütterungen und Vibrationen auf. Daher sind die elektrischen Anschlüsse weitgehend mit Reihenklemmen und Rangierverteilern in Federklemmtechnik realisiert. Pro Jahr produziert das Unternehmen etwa 10 Maschinen, die in europäische Länder transportiert aber auch nach Thailand, China oder Georgien verschifft werden. Eine \“Waschstraße\“ für 100.000 Flaschen pro Stunde Die \“Waschstraße\“ für Flaschen ist wesentlich kleiner, als die für Autos, trotzdem muss sie viel leisten: bis zu 100.000 Flaschen werden pro Stunde in einem komplexen Reinigungsprozess gewaschen. Schon ein ungleichmäßiger Transport der Flaschen durch die Maschine kann Qualitätsverlust bedeuten. Daher wird bei den Maschinen aus Gera die Transportkette über Einzelwellen und Getriebemotoren angetrieben und ggf. mit Frequenzumrichtern einzeln angesteuert. Je nach Maschinentyp setzt GM pro Maschine zwei oder drei Antriebswellen ein. Während des Reinigungsprozesses überwachen Sensoren die Kettenspannung, die bei Lockerung automatisch nachgespannt wird. Ein Transportband führt das Leergut dem Drängeltisch zu, wo jede Flasche von drehbaren Einschubfingern aus Edelstahl in die Flaschenkörbe eingebracht wird. Eine Lichtschranke registriert Unregelmäßigkeiten, worauf die Steuerung das Einschubsystem im Störfall abschalten kann. Dazu erhält sie verschiedene Signale über die Eingangsklemmen am Profibus-Feldbuskoppler. Durchdachter Prozess Der Reinigungsprozess ist in drei Zonen unterteilt: Aufwärmzone, Laugenzone und Rückkühlzone. In der Aufwärmzone wird im Vorweichbad bei 43°C zunächst der grobe Schmutz (Pilze, Zigarettenkippen) gelöst. Anschließend spült eine Drehrohrspritzung die Flaschen bei 55°C gezielt von innen aus und sorgt gleichzeitig für einen Selbstreinigungseffekt der Maschine. Bei allen Spritzungen setzt GM eine patentierte Drehrohrspritzung mit speziell geneigten Düsenkanälen ein. Dadurch entsteht eine oszillierende Strömung in der Flasche, die ein besseres Reinigungsergebnis erzielt. Für diese verschiedenen Reinigungsvorgänge werden Laugen- und Wasserbäder auf die erforderlichen Temperaturen gebracht und durch nachheizen konstant gehalten. Widerstandsthermometern (PT100) und Füllstandsmesser (Liquiphanten) nehmen Temperaturwerte und Füllstände auf und geben die Messwerte über analoge I/O-Module am Profibus-Feldbuskoppler an die Steuerung weiter. Um die Flaschen von den Etiketten zu befreien, werden sie in der Laugenzone einem dreistufigen Verfahren unterzogen. Zunächst weichen sie einige Minuten in einer 1,6-prozentigen Natronlauge bei 80°C ein. Anschließend erhalten die Flaschen eine Unterlaugenschwallung, die die Etiketten durch die Strömung löst und austrägt. Sobald die Flaschen das Laugenweichbad verlassen haben, werden sie durch eine Vorlaufwelle bewegt und gleichzeitig von einem schwenkenden Rohr mit Lauge überschüttet. Ein quer zur Förderrichtung laufendes Siebband fängt die Etiketten auf. Die letzte Spritzung in dieser Zone erfolgt mit 75°C heißem Wasser. Auf dem Weg durch die Maschine registrieren Sensoren den Flaschendurchlauf, sodass ein vollautomatischer Transport sichergestellt ist. In der Rückkühlzone erhalten die Flaschen verschiedene Spülgänge mit Wassertemperaturen von 65°C, 45°C und 30°C. Die letzte Spülung erfolgt mit Trinkwasser. Konzept erleichtert die Wartung und schont Umwelt GM legt sehr viel Wert auf eine wartungsfreundliche Konstruktion, beispielsweise durch einen guten Zugang zu Behältern und Bädern und durch geneigte Böden. Bereiche in der Maschine, die schlecht zugänglich sind, haben eine Selbstreinigungsfunktion, wie beispielsweise die integrierte Kopfteildesinfektion. Zudem haben die Maschinen einen niedrigen Energie- und Medienverbrauch. So wird das angewärmte Abwasser des letzten Spülgangs zur Vorwäsche wiederverwendet. Die Reinigungslauge verbleibt in der Anlage, nur abgesetzte Schwebestoffe werden entsorgt. Außerdem wird die Wärme aus der Rückkühlzone über 3-Stufige Plattenwärmetauscher zurückgewonnen. Die Steuerung einschließlich Wago-I/O-System sorgt für ein optimales Zusammenspiel von Flaschentransport, Reinigungsvorgang sowie Energie- und Medienverbrauch. Damit haben die Maschinen niedrige Betriebskosten und leisten einen Beitrag zum Umweltschutz.