Systemy zamykania mogą zostać zaprojektowane w sposób o wiele bardziej elastyczny niż konwencjonalne technologie krzywki. Świetnie sprawdzają się w tym silniki liniowo-obrotowe, po które sięgnęła firma Tölke – specjalista w branży maszyn pakujących. Ich wysokowydajna maszyna do napełniania i zamykania została zaopatrzona w silniki liniowo-obrotowe firmy LinMot. Operator systemu korzysta dzięki temu z krótkich czasów ustawiania, krótszych przestojów i szerszej gamy zastosowań dla maszyn.
“Mechaniczne krzywki tarczowe już nie raz udowodniły swoją wartość przy wdrażaniu procesów ruchu liniowego. Dlatego też nadal będą stosowane w wielu maszynach do napełniania i zamykania o niskich i średnich wydajnościach”, mówi Franz-Josef Patzelt, jeden z dyrektorów zarządzających firmy Franz Tölke GmbH. “Dzięki użyciu napędu elektrycznego, z punktu widzenia dostosowania się do indywidualnych wymagań produktowych, proces napełniania jest znacznie łatwiejszy, a zmiana typu produktu może być dokonana szybciej”.
Firma z roku na rok zwiększa elastyczność swoich maszyn do napełniania i zamykania, wykorzystując konwencjonalną technologię krzywek skokowych. Przy kubkach transportowych o identycznym kształcie zewnętrznym i zindywidualizowanych konturach wewnętrznych, w wielu przypadkach jedynie same kubki musiały być zamieniane przy zmianie produktu. Jeśli konieczne było wymienianie wszystkich charakterystycznych dla danej części elementów, wówczas firma Tölke miała pewność, że może szybko wykonać to ręcznie, bez użycia jakichkolwiek narzędzi.dywidualnych wymagań produktowych, proces napełniania jest znacznie łatwiejszy, a zmiana typu produktu może być dokonana szybciej”.
Elastyczna karuzela z 16 liniowo-obrotowymi silnikami
Jeśli sam proces zamykania musi zostać modyfikowany przy zmianie produktu, to zazwyczaj konieczna jest zmiana krzywek mechanicznych, biorących udział w ruchu liniowym procesu zakręcania. Ponieważ jest to czasochłonny i kosztowny proces, Tölke zbudowała maszynę karuzelową z 16 stacjami zamykania, dla zastosowań z częstą zmianą produktów. Cały proces zakręcania obsługiwany jest przez jeden liniowo-obrotowy silnik na każdej stacji: model LinMot PR01-84.
Zamykarka z elektroniczną osią liniową
Nowością stało się użycie elektrycznej osi liniowej w zamykarce. “Nakrętka musi być podniesiona, umieszczona na butelce, a następnie prowadzona tak, aby zapewnić optymalne wsparcie dla ruchu obrotowego”, mówi Markus Kröger, kierownik projektu w Tölke, odpowiedzialny za to zadanie. “Gdyby ten ruch liniowy był kontrolowany przez krzywki, wówczas wysokość, na którą podnoszona, a następnie opuszczana jest nakrętka, byłaby z góry ustalona. Przez to również na sztywno określona zostałaby cała sekwencja ruchu”.
Gdyby zmiana produktu wymagała zmian w sekwencji ruchu, wówczas konieczne byłoby zainstalowanie różnych głowic zamykających lub nawet różnych krzywek. W innym przypadku konstruktor maszyny musiałby zastosować krzywki nadające się do regulacji lub – by zrównoważyć ciężar głowicy – zainstalować sprężynę.
“Takie zabiegi nie są konieczne w przypadku napędu bezpośredniego i implementacji elektronicznej krzywki”, wyjaśnia Markus Kröger. “Ruch silnika liniowego może być zaprojektowany w zależności od potrzeb i w sposób optymalny, dostosowany do indywidualnych wymagań danego zastosowania. Wystarczy zastosować odpowiednie ustawienia parametrów dla zaprogramowanej sekwencji ruchu lub wywołać wcześniej zdefiniowane receptury”.
Dowolnie programowalne sekwencje ruchu
Oznacza to, że wszelkie typy zamknięć – w tym nakrętki zakręcane lub wciskane – mogą być wykonywane na tej samej maszynie. Nawet różne siły zaciskania gwintów – takie, jakie znaleźć można na pojemnikach z nasadkami zabezpieczającymi lub bez nich – mogą być obsługiwane za pomocą napędu liniowego bez żadnej rekonfiguracji mechanicznej.
Co więcej, silniki liniowo-obrotowe, takie jak PR01, ze swoimi dwiema niezależnie sterowanymi osiami, mogą rozpocząć ruch obrotowy podczas skoku liniowego, niezależnie od położenia obrotnicy. Pozwala to konstruktorowi na większą swobodę przy projektowaniu maszyny, skracając czas cyklu.
Prosta modyfikacja stacji zakręcania
W celu zwiększenia modularyzacji maszyny, inżynierowie z firmy Tölke mechanicznie oddzielili proces zamykania od pracy karuzeli lub stolika obrotowego. Dzięki temu w sytuacji, gdy stacja zakręcania zostanie uszkodzona, może ona zostać w krótkim czasie wymieniona, co pozwala na szybkie wznowienie pracy całej maszyny. Ten rozdział pozwala również na zakończenie procesu zamykania wszystkich opakowań na linii, przed planowanym wyłączeniem maszyny.
Warto analizować informacje dotyczące każdego pojedynczego procesu zamykania, dostarczone przez napęd liniowo-obrotowy: moment obrotowy, prędkość, kąt, pozycja pionowa, prędkość i siła. Pozwoli to na zredukowanie czasu przestoju i dokładne monitorowanie procesu zakręcania.
“Możemy wykorzystać dane dostarczone przez napęd, by określić liczbę faktycznie wykonanych obrotów. Eliminujemy tym samym konieczność osobnego sprawdzanie wysokości zamkniętego pojemnika, w celu monitorowania procesu zakręcania,” dodaje Franz-Josef Patze. Dane przekazane przez napęd, odnoszące się do zakręconych nakrętek, również z powodzeniem można wykorzystać do monitorowania procesu zakręcania. Możliwe jest również wygenerowanie komunikatu o błędzie, jeśli ustalona wartość siły zakręcania została przekroczona z powodu zakłóceń punktu wtrysku.
Silniki liniowo-obrotowe LinMot: kompaktowe i odporne
W poszukiwaniu licznych korzyści, Tölke opracowała podobne rozwiązanie jeszcze przed wykorzystaniem silników PR01. W tamtej aplikacji ruch liniowy generowany był przez siłownik połączony z wrzecionem śruby kulowej. Śruby muszą jednak być chronione przed pyłem, co wymaga dodatkowych zabiegów konstrukcyjnych. Nie jest to natomiast konieczne w przypadku kompaktowego, kompletnego silnika liniowo-obrotowego. “Silnik liniowo-obrotowy LinMot, jako jednostka zintegrowana, jest znacznie prostszy w użyciu i zajmuje mniej miejsca”, mówi Markus Kröger. “Silnik PR01 jest więc idealnym rozwiązaniem dla linii takich jak nasze wysokowydajne maszyn zamykające, gdzie proces zakręcania musi być jak najbardziej elastyczny i efektywny”.
