La torsione con la chiusura per il lupo
27. Maggio 2021
I processi di chiusura possono essere progettati in modo molto più flessibile con i motori rotativi rispetto alla tecnologia convenzionale a camme e dischi. Tölke, azienda specializzata in macchine per l'imballaggio, ha quindi dotato un nuovo sistema di riempimento e sigillatura ad alte prestazioni di motori rotativi LinMot.
L'operatore dell'impianto beneficia di tempi di cambio formato più brevi, minori tempi di inattività e una gamma più ampia di applicazioni per la macchina. Relazione applicativa sul tema delle chiusure.
“I dischi a camme meccanici hanno dimostrato il loro valore nei processi di sollevamento per decenni e continueranno a essere presenti in molte macchine di riempimento e chiusura nei segmenti di prestazioni inferiori e medie”, afferma Franz-Josef Patzelt, uno degli amministratori delegati di Franz Tölke GmbH
"Tuttavia, grazie alle loro controparti elettroniche, il processo di sigillatura può essere adattato molto più facilmente alle esigenze individuali del prodotto e le modifiche al prodotto possono essere effettuate più rapidamente, come sempre più richiesto dagli utenti."
In passato, l'azienda ha già fatto molto per rendere significativamente più flessibili le macchine di riempimento e chiusura che utilizzano la tecnologia convenzionale a camme di sollevamento:
Utilizzando contenitori per il trasporto con lo stesso profilo esterno e un profilo interno personalizzato, spesso è sufficiente sostituire solo i contenitori quando si cambia prodotto.
Qualora la sostituzione di tutti i componenti di formattazione di una macchina sia inevitabile, Tölke ha previsto che questa operazione possa essere eseguita senza attrezzi e quindi in tempi rapidi.
Tavola rotante flessibile con 16 motori di sollevamento e rotazione
Tuttavia, ciò è necessario quando si cambiano i prodotti. il processo di chiusura stesso può essere modificatoDi solito, una modifica delle curve di corsa meccanica coinvolte nel movimento di avvitatura è inevitabile.
Poiché questo processo è lungo e costoso, Tölke ha ora realizzato una macchina rotativa con 16 stazioni di chiusura per applicazioni con frequenti cambi di prodotto, in cui l'intero processo di avvitatura è rappresentato da un motore rotativo di tipo PR01-84.
Questo motore elettrico della serie PR01 di LinMot, specificamente progettato per processi di chiusura e avvitatura, combina un azionamento diretto lineare e uno rotativo in un alloggiamento compatto, ciascuno controllabile separatamente. Ciò consente qualsiasi combinazione di movimento lineare e rotativo.
"Per la parte rotatoria del processo di avvitatura, da tempo utilizziamo un servomotore rotativo al posto di un motore pneumatico, quando l'applicazione richiede un angolo di rotazione e una coppia definiti durante l'avvitamento, oppure quando si desidera cambiare prodotto premendo un pulsante", spiega Franz-Josef Patzelt.
Sigillatrice con asse di sollevamento elettronico
La novità, tuttavia, consiste nell'utilizzo di un asse di sollevamento elettronico nel meccanismo di chiusura.
"Il tappo deve essere sollevato, posizionato sulla bottiglia e poi guidato in modo tale da supportare al meglio il movimento di rotazione", spiega Markus Kröger, responsabile del progetto presso Tölke, descrivendo l'operazione.
"Se questo movimento di sollevamento è controllato tramite una curva di sollevamento, le altezze a cui il tappo viene sollevato e riposizionato, così come l'intera sequenza del movimento, sono fisse."
Se, a causa di un cambio di prodotto, si rendono necessarie modifiche alla sequenza di movimento, nella soluzione meccanica devono essere installate teste di bloccaggio diverse o addirittura dischi a camme diversi, oppure il costruttore della macchina deve integrare dischi a camme mobili.
In alcuni casi, è necessario installare anche una molla per alleggerire il peso della testa.
"Con la trasmissione diretta e la curva di sollevamento elettronica, tutto questo non è più necessario", spiega Markus Kröger.
"Parametrizzando opportunamente la sequenza di movimento programmata o richiamando una ricetta predefinita, il movimento del motore lineare può essere progettato a piacimento e adattato in modo ottimale alle esigenze specifiche dell'applicazione."
Grazie all'utilizzo degli attuatori rotativi di LinMot, Tölke è riuscita a disaccoppiare il processo di chiusura dal movimento della tavola rotante. Ciò consente di sostituire una stazione di chiusura molto più rapidamente in caso di danneggiamento, riducendo al minimo i tempi di fermo. (Foto: Roßmann)
Grazie all'utilizzo degli attuatori rotativi di LinMot, Tölke è riuscita a disaccoppiare il processo di chiusura dal movimento del tavolo rotante.
Ciò consente di sostituire una stazione di sigillatura molto più rapidamente in caso di danneggiamento, riducendo al minimo i tempi di inattività. (Foto: Rossmann)
Sequenze di movimento liberamente programmabili
Ciò consente di lavorare su un'unica macchina diversi tipi di chiusura, come tappi a vite e a scatto. Anche forze d'impatto o passi di filettatura variabili, come quelli presenti nei contenitori con e senza chiusure di sicurezza, possono essere gestiti con un azionamento lineare senza alcuna modifica.
Inoltre, con un motore di sollevamento rotativo come il PR01, dotato di due assi a funzionamento indipendente, il movimento rotatorio può iniziare anche durante la fase di sollevamento, indipendentemente dalla posizione della tavola rotante. Ciò offre al costruttore di macchine una maggiore libertà di progettazione, consentendo, ad esempio, una riduzione dei tempi di ciclo.
Sostituzione semplice della stazione di avvitatura
Gli ingegneri di Tölke hanno inoltre utilizzato il disaccoppiamento meccanico del processo di chiusura dal carosello o dalla tavola rotante per promuovere la modularizzazione della macchina.
Se una stazione di avvitatura si danneggia, ora può essere sostituita rapidamente, in modo che la macchina possa riprendere il lavoro molto più velocemente dopo una collisione, ad esempio.
Inoltre, lo sgancio prima di un arresto programmato della macchina consente di completare il processo di sigillatura di tutti i contenitori presenti nel sistema.
Per ridurre ulteriormente i tempi di inattività e monitorare il processo di avvitatura, è possibile valutare le informazioni fornite dall'azionamento a corsa rotativa (coppia, velocità, angolo, posizione verticale, velocità vettoriale e forza) per ogni singola operazione di avvitatura.
"Grazie ai dati forniti dall'azionamento, è possibile determinare il numero di giri effettivamente effettuati, rendendo superflua una valutazione separata dell'altezza del contenitore sigillato per monitorare il processo di avvitatura", spiega Franz-Josef Patzelt a titolo di esempio pratico.
Anche in caso di impatti, i dati di guida possono essere utilizzati efficacemente per il monitoraggio.
Pronti per l'Industria 4.0
Tuttavia, l'utilizzo di motori lineari offre ulteriori vantaggi che supportano in modo ottimale i moderni concetti di "Industria 4.0":
Le informazioni fornite dal servocontrollore, come la temperatura attuale del motore o il profilo di accelerazione, possono essere utilizzate per monitorare il processo di riempimento al fine di rilevare tempestivamente problemi meccanici (monitoraggio delle condizioni) o collisioni.
Tra le macchine recentemente equipaggiate con la nuova tecnologia di Tölke, si annovera una macchina per il riempimento e la chiusura di blocchi con 36 stazioni di riempimento e 16 stazioni di chiusura, in cui il movimento della corsa dell'ago di riempimento è realizzato da motori lineari LinMot (statori della serie PS01-48 con rotori della serie PL01-27).
Motore rotativo LinMot: compatto e robusto
Grazie a questi numerosi vantaggi, Tölke aveva già sviluppato una soluzione prima dell'utilizzo del motore di sollevamento rotativo PR01, in cui il movimento di sollevamento veniva generato da un servomotore in combinazione con un mandrino a vite a ricircolo di sfere (azionamento a vite a ricircolo di sfere).
Tuttavia, a differenza del motore rotativo completamente assemblato, la vite a ricircolo di sfere doveva essere protetta dalla polvere e richiedeva un ulteriore sforzo progettuale da parte del produttore della macchina.
"L'attuatore rotativo LinMot è notevolmente più facile da gestire come unità integrata e occupa meno spazio", riassume Markus Kröger.
"Il PR01 rappresenta quindi la soluzione ideale per sistemi come le nostre tappatrici ad alte prestazioni, dove il processo di avvitatura deve essere il più flessibile ed efficiente possibile."
