piCOMPACT® ger den vakuumkapacitet som behövs hos Nipro i produktionen av läkemedelsförpackningar i glas

Piabs piCOMPACT®-ejektorer och sugkoppsbälgar i silikon håller produktionen igång på Nipro PharmaPackaging Gemany. Med 32 500 cykler per dag, dygnet runt, veckans alla dagar är denna tillämpning en av de högsta när det gäller antalet cykler per tidsenhet – det ultimata funktions- och servicelivstestet för vilken vakuumejektor som helst.

Precis som alltid inom läkemedelsbranschen, är tillförlitlighet och effektivitet av största vikt. Detta gäller även för tillverkare av glassprutor med kanyler för engångsbruk, som exempelvis kan användas för insulin- och trombosinjektioner i hemmet.

Företaget Nipro i Münnerstadt i Tyskland bytte ut sina enstegsejektorer på två produktionslinjer mot piCOMPACT®-vakuumpumpar. Pumparna baseras på Piabs COAX® flerstegsvakuumteknik, som minimerar energiförbrukningen och ger en säker och snabb fasthållning tack vare ett högt initialt vakuumflöde. På det sättet garanterar de fyra piCOMPACT®-vakuumpumparna per system som Nipro använder, och som har varit i kontinuerlig drift sedan februari 2020, en betydligt högre processtabilitet, mindre avfall och mindre stillestånd genom maskinstopp för byte av pumpar.

I en flerstegsejektor leds luften som tas in i pumpen genom en serie av ejektormunstycken och kammare av olika storlekar som fungerar som en tryckförstärkare. Vakuumtrycket (undertrycket) genereras i öppningen på varje kammare på grund av ejektormunstyckenas olika diametrar. De har också en gemensam kammare där vakuumtrycket är högre genom att trycken i de övriga kamrarna adderas. Luft med atmosfärstryck utanför pumpen sugs in för att tryckjämvikt ska uppstå, vilket genererar ett vakuumflöde.

Det högre vakuumtrycket i den gemensamma kammaren gör att gummimembranventiler stängs över kamrarnas öppningar. Den enda kammare som inte avtätas är den första vakuumkammaren där den högsta vakuumnivån uppstår. Blandningen av tryckluft som har använts för att generera det lägre trycket och vakuumflödet lämnar ejektorn via utblåset. Detta förlopp upprepas inom millisekunder kontinuerligt medan vakuumnivån ökar och minskar.

Flerstegsejektorer nyttjar den lagrade energin i tryckluften optimalt genom speciellt utvecklade luftmunstycken och en serie av ejektorer av progressivt ökande storlek som låter tryckluften expandera i kontrollerade steg. Resultatet blir ett typiskt flödesförhållande mellan tryckluft och vakuum på 1:3. Det betyder att varje liter tryckluft genererar tre liter vakuum. 

Vilken ejektor man väljer har stor betydelse för varje robotsystem då systemets prestanda, hastighet och tillgänglighet påverkas väsentligt. En av ejektorpumpens viktigaste egenskaper är verkningsgraden. Hastigheten (cykeltiden) bestäms i mycket hög grad av hur snabbt ejektorn kan generera en säker vakuumnivå. Om läckande material som varierar hanteras (t.ex. välvda eller böjda ytor som injektionssprutor) är flödeskapaciteten vid högra vakuumnivå lika viktigt som en hög tillförlitlighet. Initialflödet är speciellt viktigt för maskiner med hög arbetstakt för att snabbt säkra ett stadigt grepp med en bälgsugkopp. Flerstegsejektorer har 30–50 % högre verkningsgrad än motsvarande enstegsejektorer med samma energiförbrukning. Den enda ”nackdelen” med flerstegsejektorer är den något längre ejektormodulen. Med en enstegsejektor måste kompensering göras med ett större ejektormunstycke för att samma kapacitet ska uppnås. Det betyder högre kostnader i form av energiförbrukning och större ventiler. Dessutom tillkommer en högre ljudnivå och större värmealstring under processen.

I tillämpningar med hög arbetstakt, med cykeltider på exempelvis 50–100 ms har ventilernas hastighet stor betydelse för den totala cykeltiden. Direktverkande ventiler eliminerar behovet av att fylla på luft för att trigga funktionen. Direktverkande ventiler ger en mindre felfrekvens eftersom ventilens konstruktion har färre rörliga delar. Ventilens effekt bestämmer också hastigheten.

De flesta ventiler som används på ejektorer av kompakt utförande med integrerad styrning är avsedda för strömförsörjning med 24 V DC med relativt snäv spänningstolerans. Det är inte ovanligt att slutanvändare har dålig kontroll över den använda strömförsörjningens belastning. Både spänningen och tryckluftsflödet avviker ibland från specifikationen. För att minimera stopptiderna behöver maskinbyggare och robotintegratörer vara särskilt uppmärksamma på spänningens toleransområde vid val av enhet eller ta reda på om andra funktioner som byggs in tillåter variationer i strömförsörjningen. Så kallad ”adaptiv PWM” är en metod som möjliggör spänningsvariationer i strömförsörjningen.

”piCOMPACT® har dessutom ett betydligt större arbetsintervall och är mycket mindre känsliga för variationer i tryckluften än de enstegsejektorer vi har använt hittills”, tillägger Daniel Schmitt, projekt- och anläggningstekniker på tyska Nipro PharmaPackaging. ”Detta är otroligt viktigt eftersom vår produktion är tidsbaserad och inte körs kontinuerligt. Piabs piCOMPACT® vakuumejektorer har använts i nästan ett halvår, förutom under semesterperioderna, och har fungerat under fem miljoner cykler utan några som helst problem under den här tiden”.

COAX®-ejektorerna är dessutom dubbelt så snabba som andra ejektorer och levererar tre gånger bättre flöde än vanliga vakuumejektorer med samma tryckluftsförbrukning. Pumpenheten kan leverera hög prestanda även när tryckluften är lågt eller varierar. Detta har visas sig i oberoende jämförelsetester på Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU i Dresden, Tyskland. Dessa testar har visat att Piabs ejektorer kräver betydligt mindre tryckluft för att kunna uppnå samma prestanda som ejektorer från andra tillverkare. Följaktligen minskar också kostnaden för tryckluftgenereringen.

Med den senaste varianten av piCOMPACT®23 SMART stänger basenergifunktionen automatiskt av energiförsörjningen när inget vakuum längre behövs i ett tätat eller semitätat system. Avstängningsnivån och hysteresen (hur mycket vakuumnivån kan sjunka före omstart) är helt justerbar. Funktionen kan spara upp till 90–95 % av tryckluftsanvändningen för en lyftcykel. Det energibesparande systemet har en automatisk nivåbestämning, en funktion som automatiskt ställer in optimal avstängningsnivå för energibesparing i varje cykel, baserat på faktiska förhållanden. Den adaptiva pulsviddsmoduleringen minskar energin till ventiler när de är i hållposition och tillåter full effekt när ventilerna slår, för att ge en så snabb respons som möjligt. Den adaptiva delen tillåter varierande spänning utan att funktionen påverkas. Den adaptiva pulsbreddsmoduleringen ger på så sätt en betydligt mindre energiförbrukning, mindre värmegenerering och ökar installationens funktionssäkerhet, vilket också leder till ökad livslängd för gripenheterna.

”Vi är väldigt nöjda med bytet till piCOMPACT® vakuumpumpar från Piab. Om man tittar på den totala ägandekostnaden och tar med den betydligt högre livslängden, minskade driftsstopp, minskad avfallsmängd på grund av fallande sprutor och den minskade tryckluftsåtgången i beräkningen är användningen under livslängden mer kostnadseffektiv än den tidigare lösningen”, säger Schmitt för att sammanfatta fördelarna ur ekonomisk synvinkel.

Vill du veta mer? Kontakta oss!

Om Nipro Europe Group

Företagen i Nipro Europe Group tillhör Nipro Corporation Japan, ett ledande globalt hälsovårdsföretag grundat 1954. Nipro har över 29 000 medarbetare världen över och tillhandahåller produkter till branscherna inom medicinsk teknologi, läkemedel och läkemedelsförpackningar.

www.nipro-group.com