Enorme Energieeinsparung durch die richtige Wahl der Vakuumerzeugung

Das dänische Unternehmen Tvilum ist einer der größten Hersteller von Plattenmöbeln zur Selbstmontage und verkauft über verschiedene Möbelhandelsketten jährlich acht Millionen Möbelstücke in die ganze Welt.

(industrietreff) - In seinen hochautomatisierten Produktionswerken legt Tvilum einen großen Stellenwert auf die Prozesssicherheit und die Wirtschaftlichkeit. Dies ist ein Grund dafür, dass Tvilum in seinem Hauptwerk die Vakuumversorgung für zwei seiner Palettierroboter auf die MINK Klauen-Vakuumtechnologie von Busch umgestellt hat. Das Palettieren von Flachkartons erfolgt nun völlig störungsfrei und die Betriebskosten konnten drastisch gesenkt werden.
Tvilum ist 1965 als Familienunternehmen gegründet worden. Nach verschiedenen Fusionen gehört es heute zu einer dänischen Investorengruppe. Tvilum fertigt heute Plattenmöbel in verschiedenen Stilrichtungen und Designs und vertreibt diese über verschiedene Möbelhandelsketten weltweit. Hauptsitz und Hauptwerk von Tvilum ist im dänischen Faarvang, wo 450 Mitarbeiter beschäftigt sind. Die restlichen der insgesamt 720 Mitarbeiter arbeiten in zwei weiteren Fertigungswerken in Dänemark und Polen.
Im Hauptwerk in Faarvang werden die in Flachkartons verpackten Möbelteile mit zwei Robotern vollautomatisch palettiert und für den Versand vorbereitet. Mit beiden Robotern werden die Flachkartons über Saugnäpfe durch Vakuum gehalten und auf Paletten gestapelt. Zur Erzeugung der notwendigen Haltekraft waren an jedem der beiden identischen Roboter je eine trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpe mit einem Saugvermögen von jeweils 140 Kubikmeter pro Stunde angebracht. Diese erbrachten allerdings nicht die notwendige Haltekraft, so dass mehrmals täglich Kartons herunterfielen, was zu einem Stillstand der Anlage führte und ein manuelles Eingreifen des Personals erforderte. Außerdem entstand dabei oftmals Sachschaden.
Die Instandhaltungsabteilung versuchte den automatisierten Handlingsprozess sicherer zu machen und schaltete an beiden Robotern je eine weitere Drehschieber-Vakuumpumpe hinzu. Diese hatten jeweils ein Saugvermögen von 70 Kubikmetern pro Stunde. Damit wurde die Betriebssicherheit der Anlage erhöht und die Anzahl herunterfallender Möbelkartons verringerte sich.

Ein weiteres Problem stellte jedoch die Lautstärke der Drehschieber-Vakuumpumpen dar. Die Vakuumpumpen waren direkt neben den Robotern aufgestellt und deren Geräuschpegel beeinflusste die Arbeitsplätze in der Nähe negativ. Der Versuch, die Vakuumpumpen einzuhausen, bewährte sich nicht, weil es innerhalb der Einhausung durch die Wärmeabstrahlung der Vakuumpumpen zu einem Hitzestau kam.
Danach wurden die Vakuumpumpen in einen separaten Raum aufgestellt und über eine Rohrleitung mit den Robotern verbunden. Somit war das Problem mit der Geräuschentwicklung und der Wärmeabstrahlung im Verpackungsraum gelöst, oder doch zumindest ausgelagert. Was blieb, waren die aufwändigen und kostspieligen Servicearbeiten. Zweimal im Jahr wurde an den Vakuumpumpen eine Wartung durchgeführt, bei der auch die Kohleschieber ausgewechselt werden mussten.
Die eingesetzten Drehschieber-Vakuumpumpen waren sogenannte Trockenläufer. Bei dieser Art von Vakuumpumpen sind die Kohleschieber im Pumpengehäuse einem hohen Verschleiß ausgesetzt, weil sie direkt an der Gehäuseinnenwand entlang schleifen. Die graphithaltigen Schieber verfügen zwar über eine gewisse Eigenschmierfähigkeit, diese verlangsamt den Verschleiß etwas, kann ihn aber nicht verhindern. Mit der Abnutzung dieser Schieber geht auch ein Leistungsverlust im Hinblick auf das Saugvermögen und der Vakuumleistung einher.
Der Kontakt zu Busch Vacuum Solutions kam auf einer Messe zustande, bei der Busch eine MINK Klauen-Vakuumpumpe vorstellte, die über einen Frequenzumrichter regelbar ist. Daraufhin befasste sich der verantwortliche Techniker Peder Larsen intensiv mit dieser Art der Vakuumtechnik. Für ihn hatte sie vor allem folgende Vorteile: MINK Vakuumpumpen verdichten die angesaugte Luft völlig berührungslos. Das heißt, die sich bewegenden Teile im Pumpeninnern berühren sich nicht. Das bedeutet, dass keinerlei Verschleiß entsteht, der sich negativ auf die Leistung auswirken kann. Das berührungsfreie Verdichtungsprinzip hat zudem den Vorteil, dass es äußerst energieeffizient ist und verglichen mit einer trockenlaufenden Drehschieber-Vakuumpumpe eine geringere Antriebsleistung benötigt. Einen weiteren Vorteil sah Peder Larsen darin, dass MINK Klauen-Vakuumpumpen über einen Frequenzumrichter im Bereich zwischen 10 und 60 Hertz stufenlos regelbar sind. Dadurch lässt sich ein voreingestelltes Vakuumniveau akkurat einhalten. Dies garantiert eine gleichbleibend hohe Haltekraft unabhängig von der Größe oder des Gewichts des Kartons oder ob durch Undichtheiten am Sauger mehr oder weniger viel „Falschluft“ angesaugt wird.
Peder Larsen hat sich von der MINK Klauen-Vakuumtechnologie überzeugt und hat sich bei den Vakuumexperten von Busch Vacuum Solution beraten lassen. Diese empfahlen ihm ein Vakuumsystem, bestehend aus zwei MINK Klauen-Vakuumpumpen mit je einem Saugvermögen von 140 Kubikmeter pro Stunde, die parallel geschaltet sind und über eine bedarfsabhängige Steuerung verfügen. Sie wurden im Januar 2019 in einem separaten Raum installiert und mit den beiden Robotern über eine Rohrleitung verbunden. Sofort nach der Inbetriebnahme konnte Peder Larsen feststellen, dass MINK Klauen-Vakuumpumpen wesentlich leiser als trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpen laufen. Nach einem Jahr in Betrieb [Januar 2020] kann er zudem beruhigt feststellen, dass in dieser Zeit kein einziger Karton durch eine zu geringe Haltekraft zu Boden fiel. Außerdem ist der Wartungsaufwand im Vergleich zu den Drehschieber-Vakuumpumpen minimal. Nur einmal pro Jahr wird vorsorglich das Getriebeöl gewechselt. Da MINK Klauen-Vakuumpumpen keine Verschleißteile haben, entfallen die Kosten für deren Austausch beziehungsweise Anschaffung komplett.
Ein weiterer positiver Effekt war die Energieeinsparung. Peder Larsen schätzt diese auf über 50 Prozent. Waren zuvor vier Drehschieber-Vakuumpumpen mit zwei 4-KW-Motoren und zwei 2,4-kW-Motoren installiert, benötigen die beiden MINK Klauen-Vakuumpumpen je 3,5 kW Antriebsleistung bei 50-Hz-Betrieb. Da sie bedarfsabhängig gesteuert sind, wird meist nicht die volle Leistung abverlangt, so dass der Energieverbrauch noch geringer ist als in der Berechnung.
Deshalb hatte Peder Larsen eine weitere Idee zur Energieeinsparung. An vier Einlegevorrichtungen für Kartonaufrichter waren Ejektoren zur Vakuumerzeugung eingesetzt. Diese Vorrichtungen legen die einzelnen Kartonbogen in die Kartonaufrichter ein. Die Ejektoren wurden entfernt und alle vier Kartonaufrichter ebenfalls an das Vakuumsystem von Busch angeschlossen. Dieses hat genug Reserven, so dass es die Kartonaufrichter zusätzlich mit Vakuum versorgen kann. Der Betrieb des bisher eingesetzten Kompressors ist nicht mehr nötig, was die Energiebilanz nochmals positiv beeinflusst. Angespornt durch diese Erfolge bei der Optimierung der Prozesssicherheit beim Verpacken und der enormen Energieeinsparung ist sich Peder Larsen sicher, in seinem Betrieb noch weitere Optimierungsmaßnahmen mit der MINK Klauen-Vakuumtechnologie durchführen zu können.

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Datum: 22.07.2020 - 09:42 Uhr
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