I processi di chiusura possono essere progettati in modo molto più flessibile con i motori lineari rotativi alla tecnologia a camme convenzionale. Tölke, specialista in macchine per l’imballaggio, ha quindi equipaggiato una nuova linea ad alte prestazioni per il riempimento e la tappatura con motori lineari rotativi di LinMot. L’operatore dell’impianto beneficia quindi di tempi di cambio più brevi, di tempi di inattività inferiori e di una gamma estesa di applicazioni per la macchina. Un rapporto di applicazione sul tema del capping.
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“I dischi a camme meccanici hanno dato prova di sé nei processi di sollevamento per decenni e anche in futuro si troveranno in molte macchine di riempimento e chiusura nei segmenti di prestazioni inferiori e medie”, afferma Franz-Josef Patzelt, uno degli amministratori delegati della Franz Tölke GmbH “Tuttavia, con le loro controparti elettroniche, il processo di chiusura può essere adattato molto più facilmente alle esigenze individuali del prodotto e un cambio di prodotto può essere effettuato più rapidamente, come sempre più utenti richiedono.” L’azienda ha già fatto molto in passato per rendere molto più flessibili le macchine di riempimento e chiusura che lavorano con la tecnologia convenzionale delle camme di sollevamento: Usando tazze da trasporto con lo stesso contorno esterno e un contorno interno individuale, spesso solo le tazze devono essere cambiate quando si cambia prodotto. Se è necessario sostituire tutte le parti di formato di una macchina, Tölke ha anche assicurato che questo può essere fatto rapidamente e senza attrezzi.
Macchina rotativa flessibile con 16 motori lineari rotativi
Tuttavia, se il processo di tappatura stesso deve essere modificato quando si cambia il prodotto, di solito è inevitabile cambiare le camme meccaniche di sollevamento coinvolte nel movimento di sollevamento del processo di avvitamento. Dato che questo processo richiede tempo e denaro, la Tölke ha costruito una macchina rotativa con 16 stazioni di chiusura per un’applicazione con frequenti cambi di prodotto, in cui il processo completo di avvitamento viene riprodotto in ogni caso da un motore lineari rotativi del tipo PR01-84. Questo motore elettrico della serie PR01 di LinMot, sviluppato appositamente per i processi di tappatura e avvitatura, combina un azionamento diretto lineare e uno rotativo in un alloggiamento compatto, ognuno dei quali è controllato separatamente. Questo permette di realizzare qualsiasi combinazione di movimento lineare e rotativo. “Per la parte rotativa del processo di avvitatura, da qualche tempo utilizziamo un servomotore rotativo invece di un motore pneumatico, se l’applicazione richiede un angolo di rotazione definito e una coppia definita durante il processo di avvitatura o se si desidera cambiare il prodotto premendo un pulsante”, spiega Franz-Josef Patzelt.
Riempitrice e tappatrice flessibile della Tölke per una produzione fino a 300 bottiglie/min con un volume di riempimento fino a 250 ml. (Rendering: Tölke))
Tappatore con asse di sollevamento elettronico
Ciò che è nuovo, tuttavia, è l’uso di un asse di sollevamento elettronico nel tappatore. “Il tappo deve essere preso, posizionato sulla bottiglia e poi guidato in modo tale che il movimento rotatorio sia supportato in modo ottimale”, specifica Markus Kröger, responsabile del progetto alla Tölke. “Se questo movimento di sollevamento è controllato tramite una camma di sollevamento, le altezze alle quali il tappo viene preso e deposto sono fisse, così come l’intera sequenza del movimento”. Se sono necessarie delle modifiche alla sequenza di movimento a causa di un cambio di prodotto, nella soluzione meccanica devono quindi essere installate altre teste o anche altri dischi a camme oppure i dischi a camme mobili devono essere integrati dal costruttore della macchina. Inoltre, in alcuni casi è necessario installare una molla per alleviare il peso della testa.
“Con un azionamento diretto e una curva di corsa elettronica, tutto questo non è più necessario”, spiega Markus Kröger. “Attraverso una corrispondente parametrizzazione della sequenza di movimento programmata o il richiamo di una ricetta preparata, il movimento della corsa del motore lineare può essere progettato come desiderato e adattato in modo ottimale alle esigenze individuali dell’applicazione”.
Utilizzando i motori lineari rotativi di LinMot, Tölke ha potuto disaccoppiare il processo di chiusura dal movimento della tavola rotante. Ciò significa che una stazione di chiusura può essere sostituita molto più rapidamente in caso di danni e i tempi di inattività possono essere ridotti al minimo. (Foto: Roßmann)
Sequenze di movimento liberamente programmabili
Questo significa che diversi tipi di chiusure, come i tappi a vite e a rimbalzo, possono essere lavorati su una sola macchina. Anche forze di rimbalzo o passi di filettatura diversi, come quelli sperimentati dai contenitori con e senza chiusure di sicurezza, possono essere gestiti con un azionamento lineare senza alcuna conversione.
Inoltre, con un motore lineari rotativi come il PR01 con i suoi due assi a funzionamento indipendente, il movimento rotativo può essere avviato già durante il movimento alternativo, indipendentemente dalla posizione della tavola rotante. Questo dà al costruttore della macchina un’ulteriore libertà nella progettazione della macchina, permettendogli, per esempio, di ridurre il tempo di ciclo.
Cambio semplice della stazione di avvitamento
Gli ingegneri della Tölke hanno anche utilizzato il disaccoppiamento meccanico del processo di chiusura dal carosello o dalla tavola rotante per far progredire la modularizzazione della macchina. Se una stazione di avvitamento è danneggiata, può essere sostituita in breve tempo, in modo che la macchina possa riprendere il lavoro molto più rapidamente dopo una collisione, per esempio. Inoltre, il disaccoppiamento permette di completare il processo di tappatura di tutti i contenitori nel sistema prima di un arresto programmato della macchina.
Per un’ulteriore riduzione dei tempi morti e per il monitoraggio del processo di avvitamento, le informazioni fornite dall’azionamento dell’elevatore rotativo (coppia, velocità, angolo, posizione verticale, velocità e forza) possono essere valutate per ogni singolo processo di avvitamento.
“Con questi dati forniti dall’azionamento, è possibile determinare il numero di giri effettivamente eseguiti, in modo che una valutazione separata dell’altezza del contenitore chiuso per il monitoraggio del processo di avvitamento può essere omessa se necessario”, Franz-Josef Patzelt cita come esempio pratico. I dati dell’unità possono anche essere utilizzati in modo vantaggioso per il monitoraggio durante il rimbalzo.
La macchina monoblocco offre spazio per 16 stazioni di tappatura. I motori lineari rotativi permettono un cambio rapido del prodotto e aumentano la gamma di applicazioni della macchina di riempimento e chiusura. (Foto: Tölke)
Pronto per l’industria 4.0
Ma l’uso di motori lineari offre ancora più vantaggi che supportano in modo ottimale i moderni concetti di ‘Industria 4.0’: Le informazioni fornite dal servocontrollore, come la temperatura attuale del motore o l’andamento dell’accelerazione, possono essere utilizzate per monitorare il processo di riempimento al fine di rilevare problemi meccanici (condition monitoring) o collisioni in una fase iniziale, per esempio. Le macchine recentemente equipaggiate con la nuova tecnologia di Tölke comprendono una riempitrice e tappatrice bloccata con 36 stazioni di riempimento e 16 stazioni di tappatura, dove il movimento della corsa dell’ago di riempimento è mappato in ogni caso con motori lineari di LinMot (statori della serie PS01-48 con rotori della serie PL01-27).
Motore lineari rotativo di sollevamento di LinMot: compatto e robusto
A causa di questi numerosi vantaggi, Tölke aveva già sviluppato una soluzione prima di usare il motore lineari rotativi PR01, in cui il movimento di sollevamento veniva generato con un servomotore in combinazione con una vite a sfera (azionamento con vite a sfera). Tuttavia, la vite a ricircolo di sfere doveva essere protetta dalla polvere, a differenza del motore rotativo di sollevamento già assemblato, e richiedeva un ulteriore sforzo di progettazione da parte del costruttore della macchina. “Il motore rotativo di sollevamento di LinMot è molto più facile da gestire come unità integrata e occupa meno spazio”, riassume Markus Kröger. “Il PR01 è quindi la soluzione ideale per sistemi come le nostre tappatrici ad alte prestazioni, dove il processo di avvitamento deve essere il più flessibile ed efficiente possibile”.
Maggiori informazioni sui nostri motori lineari rotativi
I motori elettrici della serie PR01 di LinMot, sviluppati appositamente per i processi di tappatura e avvitamento, combinano sia un azionamento diretto lineare che rotativo in un alloggiamento compatto. (Foto: LinMot)
