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Toner "on demand": Sauber abgefüllt

In fast jedem Büro wird er benötigt, gewechselt wird er aber nur ungern: Toner für den Digitaldruck. So vielfältig wie das Farbenspektrum sind auch die Toner-Spezifikationen, die zu produzieren sind. Die Abnehmer von Toner haben unterschiedlichen Bedarf, was Farbe und Menge betrifft. Ziel des Tonerherstellers ist es, die unterschiedlichen Tonerspezifikationen schnell und kostengünstig und für ein möglichst breites Farbspektrum zu produzieren. Um die individuellen Anforderungen der Kunden erfüllen zu können, muss die aufwendige Toner-Herstellung zu einem hohen Grad automatisiert werden. Eine komplexe Aufgabenstellung, die die Ludwigshafener Verfahrenstechniker der J. Engelsmann AG mit der Konzeption einer automatischen Anlage zur Entleerung unterschiedlicher Big Bags in Angriff nahm.

Der Tonerhersteller, der die J. Engelsmann mit der kniffligen Aufgabe betraut hatte, produziert und liefert kundenspezifische Farbtoner, die auf Anfrage, also „on demand“, in der jeweiligen Firmenfarbe und Bedarfsmenge herstellgestellt werden. Um eine gleichbleibende Qualität der kundenspezifischen Tonerspezifikationen zu gewährleisten, ist bei deren Produktion beim Dosieren und Auswiegen der Einzelkomponenten absolute Konstanz und Präzision gefragt. Auch die geforderten Sicherheitsstandards haben wegen des explosiven Tonergemischs hohe Priorität. Vielfältige Anforderungen, die hier an den Anlagenbau und die Engelsmann-Ingenieure gestellt wurden. Außergewöhnlich war dann auch die Anlagen-Lösung, die von den Ludwigshafenern konzipiert, gebaut und sechs Monate später in Betrieb genommen wurde.

Automatisiert und doch individuell

Ausgestattet mit zehn Big Bag-Entleerstationen deckt die Anlage den kompletten Prozess von der Mischung des Farbtons bis zur anwendergerechten Abfüllung in Einzelgebinde ab. Die Anlage ermöglicht die Produktion kundenspezifischer Unternehmensfarben mit hoher Genauigkeit in einer sehr kurzen Zeit. Eine durchgängige Farbkonsistenz ist dabei sichergestellt.

Jede der zehn Big Bag-Entleerstationen verfügt über einen eigenen Kettenzug, um die Big Bags aufzunehmen. Der Auslaufrüssel des eingebrachten Big Bags wird staubdicht an den Entleertrichter angeschlossen. Jeder Trichter ist mit einer Doppeldosierschnecke zur Grobstrom- und Feinstrom-Dosierung ausgestattet. Die einzelnen Farben werden rezepturgesteuert von einer fahrbaren Waage, auf die ein Fass aufgestellt wird, direkt an den Big Bag-Entleerstationen abgeholt.

An jeder Station wird das Fass automatisch mit dem Auslauf der Dosierschnecke staubdicht verbunden und der Dosiervorgang gestartet. Er endet, wenn das vorgegebene Gewicht erreicht ist. Um ein Nachrieseln von Produkt zu vermeiden, werden die Schneckenausläufe pneumatisch verschlossen. Nachdem die einzelnen Farben in das Fass eindosiert sind, erfolgt eine hocheffiziente aber schonende Mischung in einem Rhönradmischer. Nach einer vorgegebenen Mischzeit wird das Fass entnommen und die Druckfarbe in die entsprechenden Verkaufsgebinde abgefüllt.

Safety First

In Punkto Sicherheit erarbeiteten die Engelsmann-Ingenieure ein Konzept auf Grundlage der vorgegebenen ATEX-Zonen. Neben der Installation einer anspruchsvollen Steuerungselektronik, die zu einer redundanten Auslegung aller mechanischen Funktionen führt, kennzeichnen ein einfaches verwechslungssicheres Handling, glatte Oberflächen und eine staubdichte Auslegung den hohen Sicherheitsstandard der automatisierten Abfüllanlage.

Insbesondere der staubdichte Anschluss der Big Bags an den Entleerstationen ist ein wichtiger Sicherheitsfaktor, um Mensch und Umwelt vor dem Tonergemisch zu schützen. Ein Unterfangen, was sich durch den Einsatz unterschiedlicher Big Bags als schwierig und vor allem zeitraubend herausstellte, da die in die Station einzubringenden Big Bags über unterschiedlich lange Auslaufstutzen verfügten. Die Folge war ein hoher manueller Handlingsaufwand bis die Big Bags mit den Entleertrichtern verbunden waren. Eine alles andere als wirtschaftliche und sichere Lösung.

Anschluss-System für unterschiedliche Big Bags bringt Zeit- und Kostenersparnis

Wirtschaftliches Andocken erfordert betriebssichere und bedienerfreundliche Lösungen, die anpassungsfähig sind. Mit JELSafeConnect haben die Engelsmann-Ingenieure ein Anschluss-System entwickelt, mit dem handelsübliche Big Bags mit unterschiedlichen Längen und Durchmesser des Ein- und Auslaufstutzens (250 bis 400 mm) schnell und staubdicht angeschlossen werden können. Aufwändige Anpassungen werden dadurch vermieden. Ein problemloses Anbinden ist innerhalb einer Toleranz von 50 mm möglich.

Des weiteren können mit dem Einsatz des JEL SafeConnect-Systems aufwändige Umrüstungsarbeiten vermieden werden, wenn z. B. ein neuer Kunde Big Bags mit einem größeren Durchmesser des Einlaufstutzens benötigt und der Hersteller hierfür den Befüllkopf seiner Abfülleinheit umrüsten muss. Mit der Verwendung von JEL SafeConnect können Toleranzen im Durchmesser der Ein- und Auslaufstutzen ausgeglichen werden, so dass unterschiedliche Kundenanforderungen ohne aufwändige Anpassungen an der Abfülleinheit erfüllt werden können.

Die geringe Bauhöhe des JEL SafeConnect-Systems kann insbesondere beim Einsatz in Bereichen mit beengten Raumverhältnissen Aufwand und Kosten sparen, wenn beispielsweise eine Big Bag-Entleerstation an einen anderen Aufstellort mit geringerer Raumhöhe versetzt werden muss. Alternativ zu einer kostspieligen Verkürzung der kompletten Entleereinheit ist die Verwendung des JEL SafeConnect-Systems die weitaus günstigere Lösung.

Systemvarianten ermöglichen breites Einsatzspektrum

Das Anschluss-System JEL SafeConnect gibt es in zwei Varianten: Die Standardvariante gewährleistet mittels einer pneumatischen Dichtung ein staubdichtes Andocken von Big Bags. Dabei wird der Stutzen des Big Bag um einen flexiblen Adapterring gestülpt, in das Gehäuse des JEL SafeConnect-Anschlusses eingesetzt und mit diesem verbunden. Durch die Zufuhr von Druckluft dehnt sich die integrierte, pneumatische Dichtung aus und fixiert den Big Bag-Stutzen. Eine zusätzlich lieferbare Absaugvorrichtung und Absperrarmatur verhindert eine Verunreinigung der Umwelt und schützt dank entsprechender Steuerungstechnik den Bediener vor eventuellen Gefahren.

Eine weiterentwickelte Ausführung des Standardsystems zeichnet sich durch ihren erweiterten Einsatzbereich aus. Ermöglicht wird dies durch eine mechanische Verbindungstechnik, die den Ein- oder Auslaufstutzen des Big Bag mit dem System fest verbindet. Dabei ersetzt eine Verschlussvorrichtung die pneumatische Dichtung des Standard-Systems. Dies macht das Anschluss-System für alle Anwender und Bereiche, die über keinen Druckluftanschluss verfügen, interessant.

Zur Vermeidung des großen manuellen Aufwands beim Anschliessen der unterschiedlichen Big Bags an die Entleertrichter entschied sich der Tonerhersteller, das JEL SafeConnect-System auch in der Abfüllanlage einzusetzen. So konnte er die Umrüstzeiten beim Big Bag-Wechsel signifikant verkürzen und die Produktivität der Anlage steigern.

Komponenten der Abfüllanlage

  • 10 Big Bag-Entleerstationen mit Doppeldosierschnecken
  • Aspirationsanlage für die Entstaubung
  • Steuerungselektronik mit Rezeptureingabe
  • Fahrwagen mit Wiegeanlage
  • Rhönradmischer zur Homogenisierung der Farbkomponenten