Wie Wägezellen und Wägeelektroniken Behälter in eine Waage verwandeln

Auf, zu. Auf, zu. Immer wieder öffnen sich die kleinen Klappen der tonnenschweren Behälter für wenige Sekunden. Leise rieseln feine Pulvermengen in schmale Gläser. Ein Glas nach dem anderen füllt sich, alles in Hochgeschwindigkeit. In der Produktionshalle herrscht eine Atmosphäre von Präzision und Perfektion. Ein Mitarbeiter im Laborkittel bewegt sich durch die Gänge, der Blick fest auf den Bildschirm der Steuerung gerichtet. Auf diesem kann er die automatisierten Abfüll- und Dosiervorgänge sicher nachvollziehen. Die Halle ist gespickt mit beeindruckenden Produktionsanlagen.

Unscheinbare Wägezelle mit smarter Elektronik

Und doch ist es ein unscheinbares Element, das diesen hochpräzisen Produktionsprozess ermöglicht: die Wägezelle in Kombination mit ihrer smarten Elektronik. Unter den riesigen Behältern verbirgt sich diese kleine, aber feine Technik, die nicht nur in den Produktionshallen der Pharmaindustrie eine entscheidende Rolle spielt. Auch in der Lebensmittel-, Kunststoff- und Kosmetikindustrie, wo es bei der Dosierung von Inhaltsstoffen ebenso auf Präzision ankommt wie bei der Herstellung von Medikamenten, haben sie ihren festen Platz. Von der Abfüllung edler Gewürze bis zur Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln: Wägezellen sind unverzichtbare Helfer, welche die Qualität der hergestellten Produkte sichern.

Wie erfolgreich die Wägetechnik von Minebea Intec arbeitet, zeigt ein Beispiel aus der Pharmaindustrie: Die Syntegon-Tochter Pharmatec aus Dresden, Hersteller von Reinstmediensystemen und Prozessanlagen, beauftragte den Anbieter mit der Implementierung von sechs Behälterwaagen. Aus Tanks mit mehreren Tonnen Fassungsvermögen sollten beim Kunden von Pharmatec flüssige Arzneimittel grammgenau dosiert und die Wägeergebnisse zuverlässig und reproduzierbar erfasst werden. Neben den Prozessanforderungen stellten auch die örtlichen Gegebenheiten eine erweiterte Aufgabenstellung an die Applikation und erforderten allein für die konstruktive Planung mehrere Besuche des Fachpersonals von Minebea Intec.

Der Auftraggeber profitierte hier von ausgeklügelten Technologien: Das Wägemodul Novego bietet eine integrierte, stufenlose Höhenverstellung bis 8 cm und ermöglicht dadurch unterschiedliche Einbauhöhen. „Der schwierigste Teil des Wägezelleneinbaus ist die Montage der Wägezellen in der richtigen Position und dem damit verbundenen Schutz vor äußeren Kräften, wie Horizontalkräften und den daraus resultierenden Abhebekräften“, sagt Yannick Salzmann, Global Product Manager. „In erster Linie geht es darum, die Systemgenauigkeit durch unsere Einbausätze und unser Know-How so hoch wie möglich zu gestalten. Zudem kann der Behälter ohne sichere Montagesätze kippen oder gar herunterfallen. In vielen Fällen bieten Einbausätze auch einen Überlastschutz für die Wägezelle.“ Für Pharmatec wählten die Spezialistinnen und Spezialisten von Minebea Intec das Wägemodul Novego mit integriertem Einbausatz: 360°-Fesselung, Abhebesicherung und Kippschutz machen zeitintensive Lenkerausrichtungen überflüssig.

Weitere Auswahlkriterien waren die besondere Querkraftunempfindlichkeit sowie das für die Pharmaindustrie so wichtige Hygienic Design des Wägemoduls. Bei einer Produktionsanlage in der Pharmaindustrie muss für maximale Keimfreiheit eine einfache und rückstandslose Reinigung gewährleistet sein. Die Wägemodule werden aus Edelstahl 1.4418 gefertigt und weisen daher eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Das macht die Wägemodule unempfindlich gegen Schmutz, Wasser und sogar aggressive Reinigungsmittel.  

Füllstand unter Kontrolle

Das zweite Anwendungsfeld von Wägezellen in der Behälterverwiegung ist die Füllstandskontrolle. Die Wahl der richtigen Technologie für diese Applikation ist von entscheidender Bedeutung, da sie direkten Einfluss auf die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen hat. Im Vergleich zu anderen Technologien wie beispielsweise Ultraschall und freiabstrahlende Radargeräte bieten Wägezellen mehrere entscheidende Vorteile. Zum einen liefern Wägezellen unabhängig vom Material sehr genaue Gewichts- und Füllstandsmessungen, was insbesondere in Industrien mit strengen Qualitätsstandards von großer Bedeutung ist. Zum anderen sind sie sehr robust, was zu einer langen Lebensdauer und damit zu einer hohen Investitionssicherheit führt. Ein weiterer Vorteil ist die Montage der Wägezellen unterhalb des Behälters, wodurch eine Perforation des Behälters vermieden wird und somit die Hygiene deutlich verbessert wird.

Um die Gewichtswerte schließlich auch effizient in den Produktionsprozessen nutzen zu können, müssen die Signale der analogen Wägezellen ermittelt und an die Produktionssteuerung weitergegeben werden. Diese Aufgaben übernehmen Wägetransmitter. „Mit dem Wägetransmitter Link E bietet Minebea Intec eine einfache Prozessintegration, intuitive Bedienung und Präzision zu einem erschwinglichen Preis“, sagt Yannick Salzmann. „Diese Wägeelektronik ist derzeit das einzige Produkt auf dem Markt, das über ein kontrastreiches Touch-Display verfügt, auf dem der Status und alle Funktionen direkt abgelesen werden können.“ Über einen Standard-Webbrowser kann der Link E durch Eingabe der IP-Adresse einfach und ohne zusätzliche Softwareinstallation konfiguriert werden. „Zur Sicherheit sind diese Daten passwortgeschützt und können zusätzlich auf dem PC gespeichert werden. Die bekannte ‚Smart Calibration‘ ermöglicht zudem eine Justierung komplett ohne Gewichte“, so Yannick Salzmann. Mit diesen Funktionen werden Installations- und Zugriffszeiten auf ein Minimum reduziert und mechanische Fehler erkannt.

Der Wägetransmitter Link E überzeugt auch durch seine Schnittstellenvielfalt. Neun gängige Schnittstellen und Feldbusse – darunter Profibus, Profinet oder Ethernet/IP – stehen für die einfache Integration in Automatisierungssysteme zur Auswahl, so dass weltweit jeder Anwender die passende Anbindung für seine Produktionsprozesse findet. Für Integratoren und Anlagenbauer hat dies den Vorteil, dass sie nicht den Hersteller wechseln und sich in andere Wägesysteme einarbeiten müssen. Dies gewährleistet eine schnelle und direkte Integration in übergeordnete Systeme und vermeidet Fehler. Für einfache Steuerungsaufgaben stehen drei digitale Ein- und Ausgänge zur Verfügung.

Der Wägezellen-Hersteller bietet ein komplettes Spektrum an Komponenten für die Verwiegung unterschiedlichster Behälter- und Silotypen, angefangen bei sehr kleinen Prozessbehältern bis hin zu sehr großen Außensilos. Von Einstiegsprodukten wie der Wägezelle Pancake für die Behälterverwiegung als Alternative zu Füllstandsensoren bis hin zu Premiumlösungen wie dem hochgenauen Wägemodul Novego bietet das Unternehmen je nach Anforderung unterschiedliche Lösungen. Das Unternehmen ist außerdem für seine Kundinnen und Kunden auch ein kompetenter Partner während des gesamten Planungsprozesses: von der ersten Beratung über die Inbetriebnahme bis hin zur Wartung. Dieser ganzheitliche Ansatz stellt sicher, dass sie die bestmögliche Lösung für ihre individuellen Anforderungen erhalten und damit ihre Effizienz steigern und die Qualität ihrer Produkte sichern können – seien es Kosmetika, Lebensmittel oder eben Medikamente.