Con los motores rotolineales, los procesos de cierre y llenado pueden realizarse de forma especialmente dinámica y flexible. Por ello, el prestigioso fabricante de máquinas de envasado OPTIMA las utiliza en las unidades de cierre de sus máquinas monobloque y autónomas. Otra razón importante: los motores proporcionan datos directos sobre las carreras y los pares reales aplicados para el control de calidad continuo o el análisis posterior del proceso. Por lo tanto, este tipo de accionamiento es compatible con los modernos conceptos de la Industria 4.0 en toda su extensión.
«Nuestros clientes de las industrias alimentaria, cosmética y química tienen que adaptarse a la disminución del tamaño de los lotes y a los frecuentes cambios de producto asociados. Por ejemplo, actualmente estamos trabajando en un proyecto en el que un sistema de llenado y envasado debe cambiar a un nuevo producto cada 30 minutos», afirma Andreas Seitz, director de ingeniería de proyectos de soluciones alimentarias y químicas de OPTIMA consumer GmbH. «No hace mucho tiempo un lote duraba una o dos semanas; ahora no es raro que dure media hora».
Las empresas medianas de los sectores mencionados, en particular, están impulsando este desarrollo. Entre ellos se encuentra un fabricante alemán que produce una amplia cartera para tiendas de descuento y droguerías, desde quitamanchas para el cuidado de la madera y abrillantadores para el cuero hasta productos para el cuidado del interior del automóvil.
Con sus modernas tapadoras rotativas, OPTIMA apuesta por los accionamientos directos de elevación y giro en las unidades de tapado y consigue así un rendimiento de hasta 600 envases por minuto.
Cambios frecuentes de producto – tiempos de preparación cortos
«No estamos hablando de cantidades de millones, como es habitual en el sector de los detergentes textiles, por ejemplo», explica Andreas Seitz. «Al contrario. Los lotes constan de unos cuantos miles de piezas, el espectro de productos es gigantesco, con una variedad casi inabarcable de tipos y geometrías de envases. En este caso, la producción por encargo es realmente inevitable por razones logísticas».
Las exigencias que las empresas afectadas plantean actualmente a la flexibilidad, los tiempos de preparación y la fiabilidad del proceso de las líneas de llenado y envasado son correspondientemente altas. OPTIMA detectó esta tendencia en una fase temprana y adaptó sus líneas de envasado a las nuevas condiciones del mercado. La modularización consecuente y el uso intensivo de la servotecnología son la base para ello.
Por lo tanto, en 2016 la empresa también convirtió las unidades de tapado de las líneas de envasado de la gama de medio y alto rendimiento a la tecnología de accionamiento directo. Aquí, los hasta 16 husillos de tapado montados verticalmente en una mesa giratoria son accionados individualmente por un motor rotatolineales de la familia de productos PR01 de LinMot.
La serie PR01 de motores rotolineales de LinMot se mantiene deliberadamente compacta y combina un motor directo rotativo y otro lineal en una sola carcasa, que pueden controlarse independientemente el uno del otro.
Los motores rotolineales proporcionan flexibilidad en el proceso de producción
Los motores eléctricos altamente dinámicos desarrollados especialmente para los procesos de tapado y atornillado combinan un accionamiento directo lineal y otro rotativo en una carcasa compacta con clase de protección IP 64, cada uno de los cuales se controla por separado.
«Esta solución no sólo garantiza a nuestros usuarios una alta dinámica en el proceso de atornillado y, actualmente, hasta 600 procesos de cierre por minuto, sino que también les permite ajustar los parámetros decisivos, como la carrera, la fuerza de rebote, el ángulo de giro y el par de giro, a través de la interfaz del operador de la envasadora», enumera Andreas Seitz las importantes ventajas de la nueva tecnología de cierre. «No es necesario convertir las curvas de carrera ni ajustar manualmente los embragues de deslizamiento, y los tiempos de preparación son mucho más cortos que con los sistemas convencionales».
Accionamientos directos eficientes y sostenibles
El mantenimiento también es más fácil, ya que la rotación de la carrera se realiza mediante accionamientos directos lineales y rotativos que no emiten suciedad ni polvo ni son sensibles a ellos. En caso de que se produzca un defecto, el husillo afectado también puede pararse hasta que se repare y continuar la producción, aunque con un rendimiento reducido. En caso de una parada programada de la máquina, también es posible terminar la producción de los envases en la taponadora. Esto, junto con el hecho de que los parámetros seleccionados se alcanzan de nuevo cuando se reanuda la producción, incluso después de una pausa más larga desde una parada, contribuye a la alta eficiencia de la solución.
Los muelles magnéticos (a la derecha del disipador de calor negro en la imagen) compensan el peso muerto de los husillos de tapado y los mantienen en una posición segura incluso si se interrumpe la alimentación.
Diseño compacto y alta conectividad
«El uso de motores rotolineales en la tecnología de taponado se presenta como un paso lógico en el desarrollo de lotes cada vez más pequeños», afirma el ingeniero Markus Dierolf, que como ingeniero de diseño de OPTIMA ha desempeñado un papel clave en el diseño de la nueva torre de taponado. «Nos decidimos por la solución LinMot porque la venimos utilizando desde 2011, por ejemplo en aplicaciones de manipulación, y hemos tenido muy buena experiencia con ella. En el caso de la tapadora, sin embargo, era especialmente importante que los motores fueran muy compactos y que los servoaccionamientos ofrecieran numerosas interfaces para una amplia gama de sistemas de control.
Pero la tecnología servo utilizada, la eliminación de las curvas de elevación y el desacoplamiento mecánico asociado también tienen un efecto positivo en caso de cambio de formato: Todos los husillos pueden desplazarse hacia arriba al mismo tiempo durante un ajuste geométrico para la conversión de los nidos de transporte y los cabezales de tapado para mejorar la accesibilidad. En esta posición, cada uno de ellos está sujeto por un «muelle magnético» incluso cuando la máquina está sin tensión. Esta tecnología, desarrollada por LinMot y ofrecida bajo el nombre de MagSpring, proporciona, a diferencia de un muelle mecánico, una fuerza constante en todo el rango de trabajo, lo que resulta óptimo para la compensación de fuerzas de peso. Dado que el principio de funcionamiento se basa en la fuerza de atracción de los imanes permanentes, no es necesario el suministro de energía, por lo que MagSpring también puede utilizarse en funciones de seguridad sin ningún problema.
Markus Dierolf, ingeniero de diseño de OPTIMA consumer GmbH.
Motores rotolineales como fuente de datos
Otro punto a favor de los motores rotolineales, que apoyan de forma óptima la transformación digital y la trazabilidad, así como las medidas de garantía de calidad en particular: Los motores proporcionan los parámetros como el par aplicado y las carreras recorridas «automáticamente» para cada operación de atornillado. «Nuestras máquinas llevan mucho tiempo registrando y utilizando estos datos, pero ahora podemos prescindir por completo de la tecnología de sensores externos que antes era necesaria para ello, como las células de par y la tecnología de cámaras para el control de la altura», explica Markus Dierolf. Esto reduce los costes de cableado y material y simplifica el suministro de datos a los sistemas de nivel superior.
Por ello, las nuevas unidades de sellado OPTIMA han sido bien recibidas por el cliente. «El cliente de la primera línea de envasado equipada con tecnología LinMot ya ha encargado una segunda para sustituir los sistemas existentes. Creo que eso habla por sí mismo.
Andreas Seitz, Director de Ingeniería de Proyectos de Soluciones Químicas y Alimentarias de OPTIMA consumer GmbH.
En la actualidad, el proyecto está en marcha: Motores rotolineales en estaciones de servicio
Pero OPTIMA aún no está satisfecha con eso. A continuación, la empresa tiene previsto equipar las estaciones de servicio con los motores rotolineales, como anuncia Andreas Seitz: «Ya existen conceptos correspondientes. Los argumentos son los mismos que para la taponadora, salvo que aquí se trata de un control individual, dependiente de los parámetros, del movimiento de la aguja de llenado en cada punto de llenado. Esto significa que incluso los productos extremadamente sensibles que se segregan fácilmente o tienen una fuerte tendencia a la espuma pueden ser llenados de manera óptima». La empresa ya ha podido demostrarlo en extensas pruebas de llenado con la nueva tecnología.
A largo plazo, el especialista en máquinas de envasado quiere ampliar la nueva tecnología de sellado y llenado a otros sectores y aplicaciones. Pero LinMot todavía tiene que hacer algunos deberes, como señala Seitz a sus responsables: «Además de los motores lineales ATEX existentes de LinMot, queremos soluciones que también permitan el uso de los motores rotolineales y los controladores en un entorno ATEX. También sería muy útil que los motores y la electrónica de control estuvieran alojados en una única caja». LinMot ha seguido esta petición y ya ha presentado las primeras aproximaciones a una solución en SPS/IPC/DRIVES 2017.
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