Dinámica de la industria de máquinas llenadoras y taponadoras. Desde 2002, Zellwag AG confía en los motores lineales para realizar sus máquinas de llenado y sellado totalmente automáticas para productos farmacéuticos y cosméticos. Hacen que las máquinas sean especialmente productivas, flexibles y económicas. Esta es una de las razones por las que la empresa ha podido colocar con éxito sus máquinas en muchas aplicaciones en las que los productos se llenan o sellan de forma semiautomática o totalmente automática. Ahora, el fabricante de instalaciones ha completado su cartera con la plataforma de máquinas modular Z-110g para grandes lotes, confiando de nuevo en las ventajas de los motores lineales dinámicos y compactos de LinMot.
Máquina lineal Z-201 S(Foto: Zellwag)
«Cuando en 2002 sustituimos los accionamientos neumáticos por motores lineales en puntos clave de nuestra plataforma de máquinas llenadoras y taponadoras Z-201, fue por razones de peso», afirma el director general de Zellwag AG, que explica la transición hacia los accionamientos directos en una época en la que sólo empresas muy innovadoras se atrevían a abordar la nueva tecnología de accionamiento. «Sólo con motores lineales podíamos elevar la flexibilidad y el rendimiento de las máquinas a lo que nosotros y los usuarios teníamos en mente». Los factores decisivos en este caso son la mayor velocidad de desplazamiento en comparación con los cilindros neumáticos, la mayor precisión y las mejores posibilidades de control y sincronización de los motores lineales. «Los cilindros accionados por aire comprimido también tienen la desventaja de que se comportan de forma diferente en función de la temperatura ambiente, por lo que difícilmente se puede conseguir con ellos la repetibilidad requerida.» Los cilindros neumáticos también requieren mantenimiento, mientras que los motores lineales prácticamente no lo necesitan.
Cambio de producto con sólo pulsar un botón
La posibilidad de cambiar los parámetros de control de los accionamientos directos eléctricos a través del software influye aún más en la productividad, especialmente con lotes pequeños. Zellwag AG ha aprovechado esta circunstancia y ha diseñado sus máquinas para procesar distintos tipos y tamaños de envases. Esto permite cambiar de producto con sólo pulsar un botón, sin necesidad de realizar conversiones o ajustes que requieren mucho tiempo. Desde hace algunos años, sin embargo, otra característica de los motores lineales se está introduciendo inexorablemente en el campo de visión de los usuarios: la excelente eficiencia energética de los motores lineales. «El consumo de aire comprimido de los actuadores neumáticos es elevado, incluso extremadamente elevado en los procesos de atornillado», señala el director gerente de Zellwag. Dado que el aire comprimido debe generarse con un elevado aporte de energía, pero sólo una pequeña parte «llega» al actuador en forma de trabajo debido a la escasa eficiencia del sistema de aire comprimido, el uso de los accionamientos eléctricos con una eficiencia superior al 90% ofrece al usuario la oportunidad de reducir los costes de funcionamiento y mejorar el equilibrio ecológico.
La nueva plataforma de máquina modular Z-110 de Zellwag está diseñada para grandes lotes. Permite la realización de soluciones de llenado y taponado para el llenado de productos farmacéuticos y cosméticos líquidos y en polvo. Al utilizar motores lineales en lugar de cilindros neumáticos, es especialmente flexible y productiva. (Foto: Zellwag)
Las ventajas de los actuadores lineales eléctricos frente a los cilindros neumáticos
Zellwag vuelve a elegir LinMot
Una reciente evaluación interna de las tecnologías disponibles antes del lanzamiento de la nueva plataforma de máquinas Z-110 ha confirmado, como era de esperar, una vez más las ventajosas propiedades técnicas, económicas y ecológicas de los motores lineales LinMot. Esto y el hecho de que se hayan vendido más de 100 sistemas Z-201, con unos 500 ejes lineales instalados y sin fallos dignos de mención, han convencido a los responsables de Zellwag AG para utilizar también motores lineales LinMot en los pasos de procesamiento decisivos de la nueva plataforma de máquinas. Estos incluyen el llenado (moviendo las unidades de dosificación), el agarre y la colocación del tapón y la tapa roscada, y el centrado del tubo ascendente en caso de que se utilicen cabezales de pulverización de la bomba como cierres. La Z-110 resultante presenta un diseño modular coherente y una gran flexibilidad de uso gracias a los accionamientos directos y las numerosas opciones. Está diseñada para el llenado de líquidos de diferentes viscosidades hasta polvos, por lo que se pueden procesar ampollas y botellas de vidrio con un diámetro de entre 15 y 40 mm y una altura de entre 24 y 100 mm. Dependiendo del equipo, el sistema puede manejar hasta 7.200 unidades por hora.
Eje lineal de e-p-s con motor lineal LinMot y eje giratorio montado adicionalmente para sujetar, colocar y atornillar cabezales de pulverización de bombas o tapas giratorias.(Foto: Zellwag)
Potente y compacta: ejes lineales con accionamientos LinMot
No obstante, la máquina sólo ocupa un espacio de 3.350 x 2.280 mm, y ello a pesar de que Zellwag no ha hecho concesiones en cuanto a ergonomía y accesibilidad. El diseño muy compacto de las soluciones LinMot, que permitió a e-p-s (proveedor de los ejes helicoidales para la Z-110 e integrador de sistemas de LinMot en Alemania) combinar un alto rendimiento con un tamaño mínimo, desempeñó un papel fundamental en la buena accesibilidad. Los ejes lineales del tipo EDM30-300 EL, que se instalan varias veces, sólo tienen 58 mm de ancho, pero pueden soportar pares de 40 Nm cada uno en las direcciones X e Y y de 30 Nm en la dirección Z en la brida de la pinza. En toda la carrera de 300 mm, proporcionan una fuerza constante de más de 250 N (cuando están alimentados por un controlador de 15 A). Dado que la máquina puede constar de hasta 16 accionamientos directos gracias a las hasta cuatro estaciones de bombeo móviles independientes y un máximo de cuatro ejes pick-and-place con servomotores eléctricos montados como ejes giratorios (además de las opciones adicionales), el diseño compacto de los ejes lineales fue especialmente importante en el diseño de la Z-110.
«Los usuarios exigen máquinas móviles, por lo que integramos el armario de control directamente en el cuerpo de la máquina», añade el director general de Zellwag. «Por tanto, aquí también teníamos que ahorrar espacio». También en este caso, LinMot tenía la solución adecuada en su gama: los servocontroladores de la serie E1130 de la empresa sólo miden 40 mm de ancho, 250 mm de alto y 180 mm de fondo, aunque pueden proporcionar una corriente de pico de 15 A en la variante HC. Desde entonces, estos potentes controladores se encargan de controlar tanto los motores lineales como los servomotores rotativos de la Z-110 y se comunican con el control de la máquina a través de la interfaz Profibus (DP) opcional.
Los servomotores y motores lineales de la Z-110 están controlados por servocontroladores especialmente compactos de LinMot con interfaz Profibus (DP) y corriente máxima de 15 A (Foto: Zellwag)
El muelle magnético alivia el motor lineal
Los ejes del motor lineal instalados verticalmente en la Z-110 están soportados mecánicamente por MagSprings. Este «muelle magnético» de LinMot proporciona una fuerza constante en todo el rango de carrera, que es independiente de la posición, la velocidad o la posición de instalación y compensa así la fuerza del peso del eje lineal. El motor sólo tiene que aplicar las fuerzas dinámicas y, en consecuencia, puede actuar más rápido y tener unas dimensiones más reducidas. Si la fuerza del MagSpring se selecciona para que sea superior a la fuerza de peso de la masa de carga, ésta puede colocarse en una posición segura en caso de interrupción del suministro eléctrico. Además, los MagSpring no requieren mantenimiento, son insensibles al desgaste y ocupan muy poco espacio. «El paquete global de LinMot o e-p-s es extraordinario», concluye el director general. «Ya había muchos competidores que querían echarnos el guante. Sin embargo, en el transcurso del proyecto quedó claro que no podían o no querían asumir la tarea. Esto confirma nuestra convicción de que fue y es una decisión acertada confiar en e-p-s y LinMot.
Más información sobre MagSpring
Un «muelle magnético» compensa el peso muerto de los ejes verticales y descarga el motor lineal para que pueda reaccionar de forma más precisa y dinámica. Al mismo tiempo, se reduce el consumo de energía. (Foto: Zellwag)
