Relleno flexible y rápido
7. julio 2021
La máquina de llenado rotativa combina las ventajas de la dosificación por pistón y por flujo: Muchos usuarios desean combinar los beneficios de la dosificación por flujo con los de la dosificación por pistón en una máquina de llenado rotativa. Tölke, especialista en maquinaria de envasado, ha logrado esta hazaña con el uso de motores lineales LinMot. El operario se beneficia de tiempos de cambio más cortos, menos desperdicio, menor tiempo de inactividad y una máquina más flexible. Una solución de llenado flexible y rápida.
"Los discos de leva mecánicos han demostrado su valía en los procesos de elevación durante décadas. y seguirán encontrándose en muchas máquinas de llenado y sellado en los segmentos de rendimiento bajo y medio en el futuro”, dice Franz-Josef Patzelt, uno de los directores generales de Franz Tölke GmbH
"Sin embargo, gracias a sus contrapartes electrónicas, el proceso de sellado se puede adaptar mucho más fácilmente a los requisitos individuales del producto y los cambios en el producto se pueden realizar con mayor rapidez., tal como lo exigen cada vez más usuarios.”
En el pasado, la empresa ya ha hecho mucho para que las máquinas de llenado y cierre que utilizan la tecnología de leva de elevación convencional sean significativamente más flexibles:
Al utilizar vasos de transporte con el mismo contorno exterior y un contorno interior individual, a menudo solo es necesario reemplazar los vasos al cambiar de producto.
Si resulta inevitable sustituir todas las piezas de formato de una máquina, Tölke también se ha asegurado de que esto se pueda hacer sin herramientas y, por lo tanto, de forma rápida.
Métodos de dosificación competitivos
Actualmente, las máquinas de llenado rotativas más sencillas suelen utilizar un pistón para la dosificación, cuyo recorrido está controlado por una leva mecánica. La ventaja del llenado con pistón es que la cantidad de producto dispensado se conoce en todo momento durante el proceso. Esto resulta útil, por ejemplo, al llenar medios que tienden a formar espuma, ya que permite elevar la aguja de llenado de forma sincronizada con el nivel de llenado mediante la leva, evitando que se sumerja en el producto. A pesar de esta importante ventaja, la tecnología de pistón también presenta algunos inconvenientes. Por ejemplo, el pistón es difícil de limpiar debido al sello necesario y solo es parcialmente apto para procesos CIP/SIP (limpieza in situ/limpieza in situ). Además, la fuerza mecánica ejercida por el pistón puede alterar algunos productos. Otra desventaja es que los grandes volúmenes de llenado requieren pistones de gran tamaño, lo que dificulta el ajuste de la cantidad de dosificación sin una modificación compleja de la máquina. Como alternativa a la dosificación con pistón, la cantidad de llenado se determina midiendo el caudal volumétrico bombeado. La ventaja de este método es que la cantidad de llenado se puede modificar fácilmente al cambiar de producto. Además, sobre el medio actúan fuerzas mecánicas mínimas y no hay piezas mecánicas que requieran mantenimiento. La limpieza CIP/SIP es fácilmente posible.
Desacoplamiento de secuencias de movimiento
«En una máquina de llenado rotativa que utiliza la medición de caudal para la dosificación, la velocidad de llenado se desacopla del movimiento de la aguja de llenado, controlado por la curva de carrera», señala Franz-Josef Patzelt. Esto significa que si la máquina funciona a una velocidad inferior o superior a la nominal, los envases se llenarán antes o después, respectivamente. «Dependiendo de la velocidad, la máquina podría requerir, por ejemplo, 270° o solo 30° de rotación de la mesa giratoria», explica el director general de Tölke con más detalle. «Esto provoca que la aguja de llenado se sumerja en el producto durante el proceso de llenado, o que la altura de caída hasta el nivel de llenado sea excesiva, lo que conlleva el riesgo de que el sistema se contamine con residuos de producto que gotean o que queden burbujas de aire atrapadas en el producto».
En el pasado, los embotelladores de productos propensos a la formación de espuma solían recurrir a máquinas de llenado lineal. Con estos sistemas, las agujas de llenado se acoplan mecánicamente y se elevan de forma relativamente sencilla a medida que sube el nivel de llenado mediante un motor eléctrico. Sin embargo, debido a su diseño, las máquinas de llenado lineal solo son adecuadas para capacidades de llenado pequeñas o medianas, de varios miles de botellas por hora. Para capacidades de llenado superiores a 10 000 botellas por hora, solo son adecuadas las máquinas de llenado rotativas. En este caso, sin embargo, cada aguja debe elevarse individualmente en el momento preciso para evitar que se sumerja a diferentes velocidades de la máquina o para minimizar la altura de caída. Por lo tanto, es fundamental un posicionamiento preciso de los ejes. Tölke lo ha logrado gracias al uso de motores lineales de alto rendimiento de LinMot.
Mediante el uso de motores lineales de LinMot, Tölke logró desacoplar el proceso de llenado del movimiento de la mesa giratoria y avanzar en la modularización. Esto permite reemplazar una estación de llenado mucho más rápidamente en caso de daños. (Foto: Rossmann)
Fácil sustitución de la estación de atornillado
Los usuarios de una máquina de llenado rotativa con aguja de llenado de accionamiento eléctrico se benefician de una amplia gama de ventajas adicionales. Los cambios de producto, que solo requieren modificar la carrera de las agujas de llenado, se pueden realizar con solo pulsar un botón. Esto elimina la reconfiguración, que consume mucho tiempo y dinero, de las curvas de carrera mecánicas. Además, se pueden implementar diversos perfiles de recorrido, lo que permite, por ejemplo, el llenado de botellas de diferentes formas sin tener que ajustar todo el sistema. Gracias al preciso sistema de medición de posición de los motores lineales, el movimiento de la aguja de llenado se puede lograr con una precisión de décimas de milímetro por encima del nivel de llenado. Los valores de aceleración durante el descenso y ascenso de la aguja de llenado también se pueden ajustar individualmente según sea necesario para reducir la tensión en la mecánica y optimizar el manejo del medio de llenado. «Incluso es posible un levantamiento de aguja altamente dinámico con motores lineales porque, a diferencia de las curvas de carrera mecánicas, no actúan fuerzas destructivas sobre los ejes de los cojinetes», explica Markus Kröger, jefe de proyecto responsable en Tölke.
Reanudación rápida de la producción tras el defecto.
Tölke ha aprovechado el desacoplamiento mecánico del recorrido de las agujas de llenado con respecto al movimiento del carrusel o la mesa giratoria, una característica introducida con los motores LinMot, para impulsar aún más la modularización de la máquina. Cada módulo de llenado ahora constituye una unidad autónoma que incluye un caudalímetro, un motor lineal, un servocontrolador y una válvula de llenado. Si una estación de llenado se daña, ahora se puede reemplazar rápidamente, lo que permite que la máquina reanude su funcionamiento mucho más rápido, por ejemplo, después de una colisión. Este desacoplamiento también permite completar el proceso de llenado de todos los envases del sistema antes de una parada programada de la máquina, garantizando así su seguridad. Además, la tecnología permite configurar el sistema de control de la máquina de manera que, en caso de fallo de alguna estación de llenado, los cabezales afectados se desplacen a una posición segura y se retiren del proceso de llenado activo. Esto minimiza el tiempo de inactividad de la máquina.
Preparados para la Industria 4.0
Sin embargo, el uso de motores lineales ofrece ventajas adicionales que se adaptan perfectamente a los conceptos modernos de la "Industria 4.0": la información proporcionada por el servocontrolador, como la temperatura actual del motor o el perfil de aceleración, se puede utilizar para supervisar el proceso de llenado, lo que permite la detección temprana de problemas mecánicos (monitorización de estado) o colisiones. Entre las máquinas equipadas recientemente con esta nueva tecnología por Tölke se encuentra una máquina modular de llenado y taponado con 36 estaciones de llenado y 16 estaciones de taponado, donde el recorrido de la aguja de llenado es accionado por motores lineales de LinMot (estatores de la serie PS01-48 con rotores de la serie PL01-27).
Preparados para la Industria 4.0
Sin embargo, el uso de motores lineales ofrece ventajas adicionales que se adaptan perfectamente a los conceptos modernos de la "Industria 4.0": la información proporcionada por el servocontrolador, como la temperatura actual del motor o el perfil de aceleración, se puede utilizar para supervisar el proceso de llenado, lo que permite la detección temprana de problemas mecánicos (monitorización de estado) o colisiones. Entre las máquinas equipadas recientemente con esta nueva tecnología por Tölke se encuentra una máquina modular de llenado y taponado con 36 estaciones de llenado y 16 estaciones de taponado, donde el recorrido de la aguja de llenado es accionado por motores lineales de LinMot (estatores de la serie PS01-48 con rotores de la serie PL01-27).