Verso le stelle e oltre – Le macchine di riempimento e sigillatura di Zellwag AG

Dinamiche nel settore delle macchine di riempimento e tappatura. Dal 2002, Zellwag AG si affida ai motori lineari per realizzare le sue macchine di riempimento e chiusura completamente automatiche per prodotti farmaceutici e cosmetici. Rendono le macchine particolarmente produttive, flessibili ed economiche. Questo è uno dei motivi per cui l’azienda è riuscita a collocare con successo le sue macchine in molte applicazioni in cui i prodotti vengono riempiti o sigillati in modo semi o completamente automatico. Ora il produttore di impianti ha completato il suo portafoglio con la piattaforma modulare Z-110g per grandi lotti, affidandosi nuovamente ai vantaggi dei motori lineari dinamici e compatti di LinMot.

Macchina lineare Z-201 S (Foto: Zellwag)

“Quando nel 2002 abbiamo sostituito gli azionamenti pneumatici con motori lineari ersenei punti chiave della nostra piattaforma di riempimento e tappatura Z-201, è stato per motivi importanti”, afferma l’amministratore delegato di Zellwag AG, , spiegando la transizione verso gli azionamenti diretti in un periodo in cui solo le aziende molto innovative osavano avvicinarsi alla nuova tecnologia di azionamento. “Solo con i motori lineari potevamo elevare la flessibilità e le prestazioni delle macchine a ciò che noi e gli utenti avevamo in mente”. I fattori decisivi sono la maggiore velocità di traslazione rispetto ai cilindri pneumatici, la maggiore precisione e le migliori possibilità di controllo e sincronizzazione dei motori lineari. “I cilindri ad aria compressa hanno anche lo svantaggio di comportarsi in modo diverso a seconda della temperatura ambiente e quindi è difficile ottenere la ripetibilità richiesta”. Anche i cilindri pneumatici richiedono manutenzione, mentre i motori lineari sono praticamente esenti da manutenzione.

Cambio prodotto con la semplice pressione di un pulsante
La possibilità di modificare i parametri di controllo degli azionamenti diretti elettrici tramite il software ha un’influenza ancora maggiore sulla produttività, soprattutto con lotti di piccole dimensioni. Zellwag AG ne ha approfittato e ha progettato le sue macchine per lavorare diversi tipi e dimensioni di contenitori. In questo modo è possibile cambiare i prodotti premendo un solo pulsante, senza dover effettuare conversioni o regolazioni che richiedono molto tempo. Da qualche anno, tuttavia, un’altra caratteristica dei motori lineari sta entrando inesorabilmente nel campo visivo degli utenti: l’eccellente efficienza energetica dei motori lineari. “Il consumo di aria compressa degli attuatori pneumatici è elevato, persino estremamente elevato nei processi di avvitamento”, osserva l’amministratore delegato di Zellwag. Poiché l’aria compressa deve essere generata con un elevato input di energia, ma solo una piccola parte di essa “arriva” all’attuatore sotto forma di lavoro in uscita a causa della scarsa efficienza del sistema di aria compressa, l’uso degli azionamenti elettrici con un’efficienza superiore al 90% offre all’utente l’opportunità di ridurre i costi operativi e migliorare l’ecobilancio.

La nuova piattaforma modulare Z-110 di Zellwag è progettata per lotti di grandi dimensioni. Consente di realizzare soluzioni di riempimento e tappatura per il riempimento di prodotti farmaceutici e cosmetici liquidi e in polvere. Utilizzando motori lineari invece di cilindri pneumatici, è particolarmente flessibile e produttivo. (Foto: Zellwag)

I vantaggi degli attuatori lineari elettrici rispetto ai cilindri pneumatici

Zellwag sceglie nuovamente LinMot
Una recente valutazione interna delle tecnologie disponibili prima del lancio della nuova piattaforma di macchine Z-110 ha confermato, come previsto, ancora una volta le vantaggiose proprietà tecniche, economiche ed ecologiche dei motori lineari LinMot. Questo e il fatto che siano stati venduti più di 100 sistemi Z-201, con circa 500 assi lineari installati e nessun guasto degno di nota, hanno convinto i responsabili di Zellwag AG a utilizzare i motori lineari LinMot anche per le fasi di lavorazione decisive della nuova piattaforma macchina. Tra questi, il riempimento (spostando i dosatori), la presa e il posizionamento del tappo e della vite e il centraggio del tubo di risalita nel caso in cui si utilizzino le teste di spruzzo della pompa come chiusure. Lo Z-110 è caratterizzato da un design costantemente modulare e da un’elevata flessibilità d’uso grazie agli azionamenti diretti e alle numerose opzioni. È progettata per il riempimento di liquidi di diversa viscosità fino alle polveri, per cui è possibile lavorare ampolle e bottiglie di vetro con un diametro compreso tra 15 e 40 mm e un’altezza compresa tra 24 e 100 mm. A seconda delle attrezzature, il sistema può gestire fino a 7.200 unità all’ora.

Asse lineare di e-p-s con motore lineare LinMot e asse rotativo montato in aggiunta per la presa, il posizionamento e l’avvitamento di teste di pompaggio o tappi rotanti.(Foto: Zellwag)

Potente e compatta: assi lineari con azionamenti LinMot
La macchina occupa comunque un ingombro di soli 3350 x 2280 mm, nonostante Zellwag non sia scesa a compromessi in termini di ergonomia e accessibilità. Il design molto compatto delle soluzioni LinMot, che ha permesso a e-p-s (fornitore degli assi a vite per lo Z-110 e integratore di sistema di LinMot in Germania) di combinare prestazioni elevate e dimensioni minime, ha giocato un ruolo importante nella buona accessibilità. Gli assi lineari del tipo EDM30-300 EL, che vengono installati più volte, sono larghi solo 58 mm, ma possono sopportare coppie di 40 Nm ciascuna nelle direzioni X e Y e di 30 Nm nella direzione Z sulla flangia di presa. Sull’intera corsa di 300 mm, forniscono una forza costante di oltre 250 N (se alimentati da un controller da 15 A). Poiché la macchina può comprendere fino a 16 azionamenti diretti grazie a un massimo di quattro stazioni di pompaggio spostabili in modo indipendente e un massimo di quattro assi pick-and-place con servomotori elettrici montati come assi rotanti (oltre alle opzioni aggiuntive), il design compatto degli assi lineari è stato particolarmente importante nella progettazione dello Z-110.

“Gli utenti chiedono macchine mobili, quindi abbiamo costruito l’armadio elettrico direttamente nel corpo macchina”, aggiunge l’amministratore delegato di Zellwag. “Per questo motivo, dovevamo anche essere parsimoniosi con lo spazio a disposizione”. Anche in questo caso, LinMot aveva la soluzione giusta nella sua gamma: i servocontrollori della serie E1130 dell’azienda sono larghi solo 40 mm, alti 250 mm e profondi 180 mm, sebbene possano fornire una corrente di picco di 15 A nella variante HC. Questi potenti controllori hanno assunto il controllo dei motori lineari e dei servomotori rotativi dello Z-110 e comunicano con il controllo della macchina tramite l’interfaccia Profibus (DP) opzionale.

I motori lineari e i servomotori dello Z-110 sono controllati da servocontrollori particolarmente compatti di LinMot con interfaccia Profibus (DP) e corrente massima di 15 A (Foto: Zellwag)

Le molle magnetiche sollevano il motore lineare
Gli assi del motore lineare installati verticalmente nello Z-110 sono supportati meccanicamente da MagSprings. Diese „magnetische Feder“ von LinMot liefert über den ganzen Hubbereich eine konstante Kraft, die unabhängig von Position, Geschwindigkeit oder Einbaulage ist und kompensiert so die Gewichtskraft der Linearachse. Der Motor muss nur noch die dynamischen Kräfte aufbringen und kann entsprechend schneller agieren und kleiner dimensioniert werden. Wird die Kraft der MagSpring größer gewählt als die Gewichtskraft der Lastmasse ist, kann die Last bei einer Stromunterbrechung in eine sichere Position gebracht werden. MagSprings sind zudem wartungsfrei, unempfindlich gegenüber Verschleiß und nehmen nur wenig Platz in Anspruch. „Das Gesamtpaket von LinMot bzw. e-p-s ist herausragend“, urteilt der Geschäftsführer abschließend. „Es hat zwar schon viele Wettbewerber gegeben, die bei uns zum Zuge kommen wollten. Es zeigte sich dann aber im weiteren Verlauf, dass sie sich der Aufgabe letztlich nicht stellen konnten oder wollten. Das bestätigt uns in der Überzeugung, dass es richtig war und ist, auf e-p-s und LinMot zu setzen.“

Per saperne di più su MagSpring

Una “molla magnetica” compensa il peso morto degli assi verticali e alleggerisce il motore lineare in modo che possa reagire in modo più preciso e dinamico. Allo stesso tempo, il consumo energetico è ridotto. (Foto: Zellwag)