Riempimento flessibile e rapido
7. Luglio 2021
La riempitrice rotativa combina i vantaggi del dosaggio a pistone e a flusso: molti utenti desiderano unire i benefici del dosaggio a flusso con quelli del dosaggio a pistone in una riempitrice rotativa. Tölke, azienda specializzata in macchine per l'imballaggio, ha ora raggiunto questo obiettivo grazie all'utilizzo dei motori lineari LinMot. L'operatore beneficia di tempi di cambio formato più brevi, meno sprechi, tempi di inattività ridotti e una macchina più flessibile. Una soluzione di riempimento flessibile e veloce.
"I dischi a camme meccanici hanno dimostrato la loro validità nei processi di sollevamento per decenni. e continueranno a essere presenti in molte macchine riempitrici e sigillatrici nei segmenti di prestazioni inferiori e medie in futuro", afferma Franz-Josef Patzelt, uno dei direttori generali di Franz Tölke GmbH
"Tuttavia, grazie alle loro controparti elettroniche, il processo di sigillatura può essere adattato molto più facilmente alle esigenze individuali del prodotto e le modifiche al prodotto possono essere effettuate più rapidamente., come richiesto da un numero sempre maggiore di utenti."
In passato, l'azienda ha già fatto molto per rendere significativamente più flessibili le macchine di riempimento e chiusura che utilizzano la tecnologia convenzionale a camme di sollevamento:
Utilizzando contenitori per il trasporto con lo stesso profilo esterno e un profilo interno personalizzato, spesso è sufficiente sostituire solo i contenitori quando si cambia prodotto.
Qualora la sostituzione di tutti i componenti di formattazione di una macchina sia inevitabile, Tölke ha previsto che questa operazione possa essere eseguita senza attrezzi e quindi in tempi rapidi.
Metodi di dosaggio concorrenti
Attualmente, le macchine riempitrici rotative più semplici utilizzano in genere un pistone per il dosaggio, la cui corsa è controllata da una camma meccanica. Il vantaggio del riempimento a pistone è che la quantità di prodotto già erogata è sempre nota durante il processo di riempimento. Ciò è utile, ad esempio, quando si riempiono materiali che tendono a schiumare, per sollevare l'ago di riempimento in modo sincrono con il livello di riempimento tramite la camma, impedendogli di immergersi nel prodotto. Nonostante questo vantaggio significativo, la tecnologia a pistone presenta anche alcuni svantaggi. Ad esempio, il pistone è difficile da pulire a causa della guarnizione necessaria ed è solo parzialmente adatto ai processi CIP/SIP (pulizia in loco/pulizia in loco). Inoltre, la forza meccanica esercitata dal pistone può alterare alcuni prodotti. Un altro svantaggio è che grandi volumi di riempimento richiedono pistoni di grandi dimensioni, il che rende difficile regolare la quantità di dosaggio senza una complessa modifica della macchina. In alternativa al dosaggio a pistone, la quantità di riempimento viene determinata misurando la portata volumetrica pompata. Il vantaggio di questo metodo è che la quantità di riempimento può essere facilmente modificata quando si cambia prodotto. Inoltre, sul mezzo agiscono solo forze meccaniche minime e non vi sono parti meccaniche che richiedono manutenzione. La pulizia CIP/SIP è facilmente realizzabile.
Disaccoppiamento delle sequenze di movimento
“Con una riempitrice rotativa che utilizza la misurazione del flusso per il dosaggio quantitativo, la velocità di riempimento è disaccoppiata dal movimento dell'ago di riempimento controllato dalla curva di corsa”, sottolinea Franz-Josef Patzelt. Ciò significa che se la macchina funziona a una velocità inferiore o superiore a quella nominale, i contenitori verranno riempiti rispettivamente prima o dopo. “A seconda della velocità, la macchina potrebbe quindi richiedere, ad esempio, 270° o solo 30° di rotazione del piatto rotante”, spiega più dettagliatamente l'amministratore delegato di Tölke. “Questo comporta che l'ago di riempimento penetri nel prodotto durante il processo di riempimento, oppure che l'altezza di caduta fino al livello di riempimento sia eccessiva, creando il rischio di contaminazione del sistema con residui di prodotto gocciolanti o bolle d'aria intrappolate nel prodotto.”
In passato, gli imbottigliatori di prodotti soggetti a formazione di schiuma dovevano spesso ricorrere a riempitrici lineari. Con questi sistemi, gli aghi di riempimento possono essere accoppiati meccanicamente e, in modo relativamente semplice, sollevati simultaneamente al livello di riempimento tramite un motore elettrico. Tuttavia, a causa della loro struttura, le riempitrici lineari sono adatte solo a capacità di riempimento medio-basse, dell'ordine di poche migliaia di bottiglie all'ora. Per capacità di riempimento orarie superiori a 10.000 bottiglie, sono adatte solo le riempitrici rotative. In questo caso, però, ogni ago deve essere sollevato individualmente al momento preciso per evitare che si abbassi a velocità di rotazione diverse o per ridurre al minimo l'altezza di caduta. Il posizionamento preciso degli assi è quindi essenziale. Tölke ha ora raggiunto questo obiettivo grazie all'utilizzo di motori lineari ad alte prestazioni di LinMot.
Grazie all'utilizzo di motori lineari LinMot, Tölke è riuscita a disaccoppiare il processo di riempimento dal movimento della tavola rotante e a promuovere la modularizzazione. Ciò consente di sostituire una stazione di riempimento molto più rapidamente in caso di guasto. (Foto: Rossmann)
Sostituzione semplice della stazione di avvitatura
Gli utilizzatori di una riempitrice rotativa con ago di riempimento a comando elettrico beneficiano di una serie di vantaggi aggiuntivi. I cambi di prodotto, che richiedono solo una modifica della corsa dell'ago di riempimento, possono essere effettuati con la semplice pressione di un pulsante. Ciò elimina la necessità di riconfigurare, con tempi lunghi e costi elevati, le curve di corsa meccaniche. Inoltre, è possibile implementare un'ampia varietà di profili di corsa, consentendo, ad esempio, il riempimento di bottiglie di forme diverse senza dover regolare l'intero sistema. Grazie al preciso sistema di misurazione della posizione dei motori lineari, il movimento dell'ago di riempimento può essere ottenuto con una precisione di decimi di millimetro rispetto al livello di riempimento. I valori di accelerazione durante l'abbassamento e il sollevamento dell'ago di riempimento possono essere regolati individualmente in base alle esigenze per ridurre le sollecitazioni sulla meccanica e ottimizzare la gestione del fluido di riempimento. "Anche un sollevamento dell'ago altamente dinamico è possibile con i motori lineari perché, a differenza delle curve di corsa meccaniche, non agiscono forze distruttive sugli alberi dei cuscinetti", spiega Markus Kröger, responsabile del progetto presso Tölke.
Ripresa rapida della produzione dopo il guasto
Tölke ha sfruttato il disaccoppiamento meccanico della corsa degli aghi di riempimento dal movimento del carosello o della tavola rotante, una caratteristica introdotta con i motori LinMot, per migliorare ulteriormente la modularizzazione della macchina. Ogni modulo di riempimento costituisce ora un'unità autonoma composta da un flussometro, un motore lineare, un servocontrollore e una valvola di riempimento. In caso di danneggiamento di una stazione di riempimento, questa può essere sostituita rapidamente, consentendo alla macchina di riprendere il funzionamento molto più velocemente, ad esempio, dopo una collisione. Questo disaccoppiamento permette inoltre di completare il processo di riempimento di tutti i contenitori del sistema prima di un arresto programmato della macchina, garantendo così la sicurezza dell'impianto. Inoltre, la tecnologia consente di configurare il sistema di controllo della macchina in modo che, in caso di guasto di singole stazioni di riempimento, le teste di riempimento interessate si spostino in una posizione sicura e vengano rimosse dal processo di riempimento attivo. Ciò riduce al minimo i tempi di fermo macchina.
Pronti per l'Industria 4.0
Tuttavia, l'utilizzo di motori lineari offre ulteriori 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 il profilo di accelerazione, possono essere utilizzate per monitorare il processo di riempimento, consentendo l'individuazione precoce di problemi meccanici (monitoraggio delle condizioni) o collisioni. Tra le macchine recentemente equipaggiate con questa nuova tecnologia da Tölke, si annovera una macchina modulare di riempimento e tappatura con 36 stazioni di riempimento e 16 stazioni di tappatura, in cui la corsa dell'ago di riempimento è azionata da motori lineari LinMot (statori serie PS01-48 con rotori serie PL01-27).
Pronti per l'Industria 4.0
Tuttavia, l'utilizzo di motori lineari offre ulteriori 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 il profilo di accelerazione, possono essere utilizzate per monitorare il processo di riempimento, consentendo l'individuazione precoce di problemi meccanici (monitoraggio delle condizioni) o collisioni. Tra le macchine recentemente equipaggiate con questa nuova tecnologia da Tölke, si annovera una macchina modulare di riempimento e tappatura con 36 stazioni di riempimento e 16 stazioni di tappatura, in cui la corsa dell'ago di riempimento è azionata da motori lineari LinMot (statori serie PS01-48 con rotori serie PL01-27).