Procesos de cierre perfectos para Tölke
27 de mayo de 2021
Los procesos de cierre se pueden diseñar de forma mucho más flexible con motores rotativos que con la tecnología convencional de discos de leva. Por ello, Tölke, especialista en máquinas de envasado, ha equipado un nuevo sistema de llenado y sellado de alto rendimiento con motores rotativos de LinMot.
El operador de la planta se beneficia de tiempos de cambio más cortos, menor tiempo de inactividad y una gama más amplia de aplicaciones para la máquina. Un informe de aplicación sobre el tema de los cierres.
“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 cierre en los segmentos de rendimiento bajo y medio”, dice Franz-Josef Patzelt, uno de los directores generales de Franz Tölke GmbH
"Sin embargo, gracias a sus versiones electrónicas, el proceso de sellado se puede adaptar mucho más fácilmente a los requisitos individuales de cada producto y los cambios en el producto se pueden realizar con mayor rapidez, tal como lo exigen cada vez más los 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.
Mesa giratoria flexible con 16 motores de elevación y rotación.
Sin embargo, esto es necesario al cambiar de producto. El propio proceso de cierre puede modificarse.Por lo general, es inevitable un cambio en las curvas de carrera mecánicas involucradas en el movimiento de carrera del proceso de atornillado.
Dado que este proceso es lento y costoso, Tölke ha construido una máquina rotativa con 16 estaciones de cierre para una aplicación con cambios frecuentes de producto, en la que todo el proceso de atornillado está representado por un motor rotativo tipo PR01-84.
Este motor eléctrico de la serie PR01 de LinMot, diseñado específicamente para procesos de cierre y atornillado, combina un accionamiento directo lineal y otro rotativo en una carcasa compacta, cada uno controlado de forma independiente. Esto permite cualquier combinación de movimiento lineal y rotativo.
“Para la parte rotacional del proceso de atornillado, llevamos tiempo utilizando un servomotor rotativo en lugar de un motor neumático, cuando la aplicación requiere un ángulo de rotación y un par definidos durante el atornillado, o cuando se desea cambiar de producto con solo pulsar un botón”, explica Franz-Josef Patzelt.
Selladora con eje elevador electrónico
Sin embargo, la novedad reside en el uso de un eje elevador electrónico en el mecanismo de cierre.
“Hay que coger el tapón, colocarlo en la botella y guiarlo de forma que el movimiento de rotación se vea favorecido de forma óptima”, explica Markus Kröger, jefe de proyecto responsable en Tölke, al detallar la tarea.
"Si este movimiento de elevación se controla mediante una curva de elevación, las alturas a las que se recoge y se deposita la tapa, así como toda la secuencia del movimiento, quedan fijas."
Si se requieren modificaciones en la secuencia de movimiento debido a un cambio de producto, se deben instalar cabezales de bloqueo diferentes o incluso discos de leva diferentes en la solución mecánica, o bien el fabricante de la máquina debe integrar discos de leva móviles.
En algunos casos, también es necesario instalar un resorte para aliviar el peso de la cabeza.
“Con un accionamiento directo y una curva de elevación electrónica, todo esto ya no es necesario”, explica Markus Kröger.
"Mediante la parametrización adecuada de la secuencia de movimiento programada o la selección de una receta predefinida, el movimiento de carrera del motor lineal puede diseñarse según se desee y adaptarse de forma óptima a los requisitos específicos de la aplicación."
Gracias a los actuadores rotativos de LinMot, Tölke logró desacoplar el proceso de cierre del movimiento de la mesa giratoria. Esto permite reemplazar la estación de cierre mucho más rápido en caso de daños, minimizando así el tiempo de inactividad. (Foto: Roßmann)
Mediante el uso de los actuadores rotativos de LinMot, Tölke pudo desacoplar el proceso de cierre del movimiento de la mesa giratoria.
Esto permite reemplazar una estación de sellado mucho más rápido en caso de daños, minimizando el tiempo de inactividad. (Foto: Rossmann)
Secuencias de movimiento programables libremente
Esto permite procesar distintos tipos de cierres, como tapas de rosca y de presión, en una sola máquina. Incluso las diferentes fuerzas de impacto o pasos de rosca, como los que se encuentran en envases con y sin cierres de seguridad, pueden manejarse con un accionamiento lineal sin necesidad de modificaciones.
Además, con un motor de elevación rotativa como el PR01, que cuenta con dos ejes de funcionamiento independiente, el movimiento rotatorio puede iniciarse incluso durante la elevación, independientemente de la posición de la mesa giratoria. Esto ofrece al fabricante de la máquina mayor libertad de diseño, permitiendo, por ejemplo, una reducción del tiempo de ciclo.
Fácil sustitución de la estación de atornillado
Los ingenieros de Tölke también utilizaron el desacoplamiento mecánico del proceso de cierre del carrusel o la mesa giratoria para impulsar la modularización de la máquina.
Si una estación de atornillado resulta dañada, ahora se puede reemplazar rápidamente, de modo que la máquina pueda reanudar su trabajo mucho más rápido después de una colisión, por ejemplo.
Además, el desacoplamiento previo a una parada programada de la máquina permite completar el proceso de sellado de todos los contenedores del sistema.
Para reducir aún más el tiempo de inactividad y supervisar el proceso de atornillado, se puede evaluar la información proporcionada por el accionamiento de carrera rotativa (par, velocidad, ángulo, posición vertical, velocidad y fuerza) para cada proceso de atornillado individual.
“Con estos datos proporcionados por el accionamiento, es posible determinar el número de revoluciones realizadas realmente, de modo que una evaluación de la altura del contenedor sellado para controlar el proceso de atornillado puede resultar innecesaria”, explica Franz-Josef Patzelt a modo de ejemplo práctico.
Incluso durante impactos, los datos de la unidad de control pueden utilizarse eficazmente para la monitorización.
Preparados para la Industria 4.0
Sin embargo, el uso de motores lineales ofrece ventajas adicionales que se adaptan de forma óptima 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, puede utilizarse para supervisar el proceso de llenado con el fin de detectar problemas mecánicos (monitorización del estado) o colisiones en una fase temprana.
Entre las máquinas equipadas recientemente con la nueva tecnología de Tölke se encuentra una máquina de llenado y cierre de bloques con 36 estaciones de llenado y 16 estaciones de cierre, en la que el movimiento de la aguja de llenado está representado por motores lineales de LinMot (estatores de la serie PS01-48 con rotores de la serie PL01-27).
Motor rotativo LinMot: compacto y robusto.
Debido a estas numerosas ventajas, Tölke ya había desarrollado una solución antes de utilizar el motor de elevación rotativo PR01, en la que el movimiento de elevación se generaba con un servomotor junto con un husillo de bolas (accionamiento por husillo de bolas).
Sin embargo, a diferencia del motor rotativo completamente ensamblado, el husillo de bolas debía protegerse del polvo y requería un esfuerzo de diseño adicional por parte del fabricante de la máquina.
“El actuador rotativo LinMot es mucho más fácil de manejar como unidad integrada y ocupa menos espacio”, resume Markus Kröger.
"Por lo tanto, el PR01 es la solución ideal para sistemas como nuestras máquinas taponadoras de alto rendimiento, donde el proceso de torneado debe ser lo más flexible y eficiente posible."
