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Linearmotor Verschließprozesse mit Hub-Dreh-Motoren flexibel gestalten

| Autor/ Redakteur: Franz Rossmann * / M.A. Bernhard Richter

Verschließprozesse sind mit Hub-Dreh-Motoren wesentlich anpassungsfähiger als mit konventioneller Kurvenscheibentechnik. Tölke, Spezialist für Verpackungsmaschinen, hat deshalb eine neue Hochleistungsanlage für das Füllen- und Verschließen mit Hub-Dreh-Motoren von Linmot ausgestattet.

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Die Monoblock-Anlage bietet Platz für 16 Verschließstationen. Hub-Dreh-Motoren erlauben schnelle Produktwechsel und vergrößern das Einsatzspektrum der Füll- und Verschließmaschine.
Die Monoblock-Anlage bietet Platz für 16 Verschließstationen. Hub-Dreh-Motoren erlauben schnelle Produktwechsel und vergrößern das Einsatzspektrum der Füll- und Verschließmaschine.
(Bild: Toelke)

Mechanische Kurvenscheiben haben sich bei Hubprozessen seit Jahrzehnten bewährt und werden auch zukünftig in vielen Füll- und Verschließmaschinen im unteren und mittleren Leistungssegment zu finden sein“, sagt Franz-Josef Patzelt, einer der Geschäftsführer der Franz Tölke GmbH „Mit ihren elektronischen Pendants kann der Verschließvorgang aber wesentlich leichter an individuelle Produktanforderungen angepasst und ein Produktwechsel beschleunigt durchgeführt werden, wie dies immer mehr Anwendern fordern.“

Dabei hat das Unternehmen in der Vergangenheit schon Einiges getan, um Füll- und Verschließmaschinen, die mit konventioneller Hubkurventechnik arbeiten, deutlich flexibler zu gestalten: Durch die Verwendung von Transportbechern mit gleicher Außenkontur und individueller Innenkontur müssen bei einem Produktwechsel oft nur die Becher getauscht werden. Ist ein Austausch aller Formatteile einer Maschine unumgänglich, hat Tölke zudem dafür gesorgt, dass dies werkzeuglos und damit schnell von der Hand geht.

Flexibler Rundläufer mit 16 Hub-Dreh-Motoren

Muss allerdings bei einem Produktwechsel der Verschließprozess selbst modifiziert werden, ist in der Regel ein Wechsel der an der Hubbewegung des Schraubprozesses beteiligten mechanischen Hubkurven unumgänglich. Da dieser Vorgang zeit- und kostenaufwändig ist, hat Tölke jetzt für eine Anwendung mit häufigen Produktwechseln eine Rundläufermaschine mit 16 Verschließstationen gebaut, bei denen der komplette Schraubprozess jeweils über einen Hub-Dreh-Motor von Typ PR01-84 abgebildet wird.

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Dieser speziell für Verschließ- und Schraubprozesse entwickelte Elektromotor aus der PR01-Serie von Linmot vereint in einem kompakten Gehäuse sowohl einen linearen als auch einen rotativen Direktantrieb, die jeweils getrennt angesteuert werden. Damit lassen sich beliebige Kombinationen aus Linear- und Rotationsbewegung realisieren.

„Für den Drehanteil des Verschraubprozesses nutzen wir schon seit Längerem anstelle eines Pneumatikmotors einen rotativen Servomotor, wenn die Anwendung beim Verschrauben einen definierten Drehwinkel und ein definiertes Drehmoment erfordert bzw. ein Produktwechsel auf Knopfdruck gewünscht ist“, erläutert Franz-Josef Patzelt.

Mit elektronischer Hubachse

Neu dagegen ist die Verwendung einer elektronischen Hubachse im Verschließer. „Der Verschluss muss aufgenommen, auf die Flasche aufgesetzt und dann so geführt werden, dass die Drehbewegung optimal unterstützt wird“, konkretisiert Markus Kröger, verantwortlicher Projektmanager bei Tölke die Aufgabe. „Wird diese Hubbewegung über eine Hubkurve gesteuert, sind die Höhen, an denen die Kappe aufgenommen und abgesetzt wird, so wie der gesamte Bewegungsablauf fest definiert.“

Sind wegen eines Produktwechsels Modifikationen am Bewegungsablauf erforderlich, müssen deshalb bei der mechanischen Lösung andere Verschlussköpfe oder sogar andere Kurvenscheiben installiert oder verschiebbare Kurvenscheiben vom Maschinenbauer integriert werden. Zur Entlastung des Kopfgewichtes muss zudem in einigen Fällen jeweils eine Feder eingebaut werden.

„Mit einem Direktantrieb und einer elektronischen Hubkurve ist das alles nicht mehr erforderlich“, erläutert Markus Kröger. „Über eine entsprechende Parametrierung des programmierten Bewegungsablaufs oder den Aufruf eines vorbereiteten Rezepts kann die Hubbewegung des Linearmotors beliebig gestaltet und optimal an die individuellen Anforderungen der Anwendung angepasst werden.“

Damit können auch unterschiedliche Verschlussarten wie Aufschraub- und Aufprellkappen auf einer Maschine verarbeitet werden. Selbst unterschiedliche Prellkräfte bzw. Gewindesteigungen, wie sie Behälter mit und ohne Sicherheitsverschluss aufweisen, lassen sich mit einem Linearantrieb ohne Umbauten bewältigen.

Frei programmierbare Bewegungsabläufe

Darüber hinaus kann bei einem Hub-Dreh-Motor wie dem PR01 mit seinen beiden unabhängig voneinander arbeitenden Achsen losgelöst von der Position des Rundtellers schon während der Hubbewegung mit der Drehbewegung begonnen werden. Der Maschinenbauer erhält so zusätzliche Freiheiten bei der Gestaltung der Maschine, die ihm beispielsweise eine Verkürzung der Taktzeit erlauben.

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