Elektrische Servotechnik ersetzt auch im Verpackungsmaschinenbau bislang pneumatisch angetriebene Bewegungsführungen. Sie lasse sich besser regeln, reduziere die Geräuschentwicklung und ermögliche höhere Taktzahlen, sagt der Verpackungsmaschinenbauer Multivac. Mit den Antriebslösungen von Kollmorgen lässt sich darüber hinaus auch der Energieverbrauch senken.
DER AUTOR Dr. Petr Osipov ist zuständig für das Produktmanagement Motoren bei der Kollmorgen Europe GmbH in Ratingen.
Zum sicheren Verpacken gehört für die Verpackungsspezialisten bei Multivac neben der Maschinen- und Bedienersicherheit vor allem ein sicherer Verpackungsprozess. Dazu ersetzt elektrische Servotechnik auch im Verpackungsmaschinenbau bislang pneumatisch angetriebene Bewegungsführungen. In den Hochleistungs-Tiefziehmaschinen, die für das automatische Verpacken mittlerer und großer Chargen konzipiert sind, findet sich beispielsweise Servotechnik von Kollmorgen. Diese optimiert aufgrund der guten Rückführmöglichkeiten und Regelungseigenschaften das Versiegeln von Tiefziehverpackungen.
„Servotechnik lässt sich insgesamt besser regeln und trägt zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung bei“, erläutert Guido Spix, CTO bei Multivac. „Außerdem können wir mit diesen Systemen höhere Taktzahlen erzielen.“ Im Vergleich zu bisher meist pneumatisch angetriebenen Hubwerkstationen arbeiten die Maschinenserien R2XX bis R5XX nun mit Motor-Getriebe-Kombinationen beim Tiefziehen und Versiegeln der Folie. Diese Einheiten heben über eine Kniehebelkinematik die teilweise mehrere hundert Kilogramm schweren Formwerkzeuge an; danach halten sie den hohen Anpressdruck von bis zu 20 t – und ermöglichen auf diese Weise ein sicheres Versiegeln von Unter- und Oberfolie.
Als strategischer Motion-Control-Partner realisierte Kollmorgen dazu die Hubachse als kompakte Einheit auf Basis eines Synchron-Servomotors der Reihe AKM und eines Zykloidgetriebes. Berechnung und Auswahl der optimalen Motorgrößen sowie Getriebetypen erfolgten in enger Zusammenarbeit mit den Entwicklungsabteilungen von Multivac.
Zwei wichtige Aspekte bei der Auslegung der Antriebseinheit waren Baulänge und Überlastfähigkeit. Beim 6-Punkt-Hubwerk des Typs HKS03 kommt der Servo-Getriebemotor mit Bremse mit einer Gesamtlänge von 307 mm aus, bei einem Beschleunigungsdrehmoment von 1400 Nm. Verantwortlich dafür sind die hohe Leistungsdichte der AKM-Motoren, die optimalen Baulängenvoraussetzungen der Zykloidgetriebe sowie der Verzicht auf Motorglocken und Kupplungen. Die Umwandlung der rotatorischen in eine lineare Bewegung für den Hub setzte Multivac schließlich mit Pleuelstangen um. Diese Lösung hat in der Praxis drei Vorteile.
- Der Verzicht auf Pneumatik als Druck erzeugende Kraftquelle für das Siegeln und Tiefziehen verbessert die Energieeffizienz der Maschine.
- Gleichzeitig sorgt die Geometrie der Pleuel für eine extreme Schließkraft am Ende der Strecke.
- Dieser Effekt wirkt sich – als dritter Vorteil – auf die Lebensmittelsicherheit aus, weil die Versiegelung prozesssicher mit hohem Schließmoment erfolgt.
Washdown-Schicht statt Edelstahl
Damit sich diese Vorteile nicht unverhältnismäßig in den Kosten widerspiegeln, steckte Kollmorgen die AKM-Getriebemotoren in ein lebensmitteltaugliches Hygienegewand. Dabei macht es die besondere Zweikomponenten-Beschichtung des speziellen ‚Hygienic Designs‘ möglich, Leistungsdichte und Flexibilität der AKM-Motoren mit maximaler Hygiene zu kombinieren – ohne die sonst üblichen Einbußen, die Edelstahlgehäuse mit sich bringen. Zu nennen sind hier höhere Materialpreise, schwerere Antriebseinheiten sowie Einbußen bei der Leistungsdichte, weil Edelstahl nicht so gut die Verlustwärme abführt.
Damit Maschinenbediener beim Säubern Schmutz und Biofilme besser erkennen können, liefert Kollmorgen die Washdown-Food-Getriebemotoren serienmäßig in weiß aus. Alternativ ist auch eine edelstahlfarbene Washdown-Beschichtung möglich. Die Oberfläche weist bei beiden Tönen hydrophobe Eigenschaften auf. Damit rinnen wässrige Flüssigkeiten besser ab – was die Rückstandsbildung auf der Oberfläche weiter verringert.
Vom Co-Engineering in die Serie
Multivac bietet innerhalb seines weltweiten Vertriebsnetzes mit über 60 Tochtergesellschaften eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bei den Maschinenausprägungen an. Um diese Varianz mit einer weitgehenden Standardisierung beherrschbar zu halten, sind strategische Partner gefragt, die mit ihren Technologien eine große Bandbreite an Maschinenbauapplikationen abdecken können. Die Washdown-Getriebemotoren-Lösung von Kollmorgen zeigt hier exemplarisch, wie aus einer projektbezogenen Einzelentwicklung ein standardisiertes, einbaufertiges Modul werden kann. co
PRAXIS PLUS
Mit den AKM-Servomotoren Washdown + Food ist es Kollmorgen gelungen, die meisten Transport- und Drehapplikationen in der Fleischverarbeitung und der nachgelagerten Verpackung mit zwei standardisierten Antriebslösungen zu realisieren – auch in Einkabel-Technik. Die Zweikomponenten-Beschichtung des speziellen ‚Hygienic Designs‘ ist FDA-konform gemäß 21 CFR 175.300 und zeigt sich resistent gegenüber Säuren, Laugen und etablierten Reinigungsmitteln in einem pH-Wert-Bereich von 2 bis 12. Serienmäßig werden die Washdown-Food-Getriebemotoren in weiß geliefert, damit die Maschinenbediener beim Säubern Schmutz und Biofilme auf den Oberflächen besser erkennen können. In einem Langzeittest wurde diese Beschichtung zudem im Labor des Unternehmens Ecolab einem Langzeittest unterzogen, der mehr als 2000 Waschzyklen inklusive Desinfektionsanwendungen entspricht. Kollmorgen bietet die AKM-Motoren in der Ausführung ‚Washdown-Food‘ in den Baugrößen 2 bis 6 an. Die Reihe deckt damit Stillstandsmomente zwischen 0,5 und 25 Nm bei Versorgungsspannungen von 75 bis 480 V ab.
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