Ein Mountainbike-Fahrer kämpft sich den Bergpass hinauf. Endlich oben angekommen, freut er sich auf die verdiente Erfrischung und zieht eine mitgebrachte Getränkeflasche aus seinem Rucksack. Doch die PET-Flasche mit dem erhofften Durstlöscher lässt sich nicht öffnen – sie wurde bei der Abfüllung zu fest verschlossen.
Dieses Negativerlebnis fällt in erster Linie auf die Getränkemarke zurück. Daher ist es wichtig, dass die Verschließköpfe in den Abfüllanlagen präzise und mit hoher Wiederholgenauigkeit arbeiten. Mit der Roba-contitorque-Verschließkupplung, die im Roba-capping-head zum Einsatz kommt, hat Mayr Antriebstechnik ein Produkt entwickelt, das speziell auf die Anforderungen in PET-Abfüllanlagen zugeschnitten ist und Schraubverschlüsse aus Kunststoff mit vorgeformtem Gewinde akkurat auf die Plastikflaschen aufbringt – so, dass sie dicht verschlossen, aber später auch wieder einfach zu öffnen sind.
Berührungslose Technologie
Beim Hysterese-Verschließkopf Roba-capping-head wird mit der Roba-contitorque eine
Magnetkupplung verwendet, die nach dem Hysterese-Prinzip arbeitet. Sie überträgt im Normalbetrieb das eingestellte Drehmoment synchron von einem Antriebs- auf ein Abtriebselement. Das Drehmoment entsteht
dabei durch Magnetkräfte, die von Dauermagneten erzeugt werden und die ein Hysteresematerial magnetisieren. Die Drehmomentübertragung erfolgt berührungslos.
Zunächst wird also der Verschluss auf die Mündung der PET-Flasche aufgedreht. Die Magnetkupplung weist dabei einen synchronen Lauf auf, d. h. keinen Schlupf. Erst am Ende des Verschließvorgangs, also wenn der Verschluss bis zur Endlage aufgeschraubt wurde, schlupft die Kupplung exakt bei dem eingestellten Grenzdrehmoment durch. Das bedeutet, Antriebs- und Abtriebsseite drehen sich mit einer Relativdrehzahl, der sogenannten Schlupfdrehzahl, zueinander. Dabei wird das Hysteresematerial ständig ummagnetisiert, die Drehmomentübertragung erfolgt dabei asynchron.
Das Drehmoment der Magnetkupplung bleibt in diesem Fall auf einem konstanten und von der Schlupfdrehzahl unabhängigen Wert erhalten. Nach Abschluss des Verschließvorgangs geht die Relativdrehzahl wieder auf null zurück und das Drehmoment wird synchron zwischen Antriebs- und Abtriebsseite übertragen.
Hohe Wiederholgenauigkeit
Beim Roba-capping-head sorgt die Hysterese-Technologie also für eine berührungslose und damit verschleißfreie Drehmomentübertragung: Es entsteht keine Verschmutzung durch Abrieb – daher ist die Technologie für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie geeignet. Zudem sind die Kupplungen durch eine hohe Drehmoment-Wiederholgenauigkeit von ± 2 % gekennzeichnet.
„Die Hysterese-Verschließköpfe erreichen durch ein spezielles berührungsloses Dichtungslabyrinth eine hohe Drehmomentkonstanz und -wiederholgenauigkeit“, erklärt
Oskar Fleischmann aus der Forschung und Entwicklung bei Mayr Antriebstechnik. „Dadurch heben sie sich deutlich von Wettbewerbsprodukten ab, die hierfür auf handelsübliche, das heißt schleifende Dichtungssysteme zurückgreifen. Diese Dichtungssysteme beeinflussen das Verschließmoment sowohl bei Drehzahl- und Temperaturschwankungen als auch durch Reibwertveränderungen bei Alterung und Verschleiß der Dichtelemente.“
Konstantes Verschließmoment
In PET-Abfüllanlagen sind neben Hysterese-Kupplungen auch häufig noch Permanentmagnetkupplungen im Einsatz. Diese generieren im Schlupfbetrieb ein pulsierendes Drehmoment, das ein Rattern am Verschluss verursacht und die Schraubverschlüsse zum Teil auf die PET-Flaschen „festklopft“. Was in Anlagen für Mehrweg-Glasflaschen durchaus erwünscht ist, um die Flaschen dicht zu verschließen, führt hingegen bei PET-Flaschen oft dazu, dass die Flaschen später nur schwer zu öffnen sind.
Die Roba-contitorque-Hysterese-Kupplungen erzeugen dagegen ein konstantes und stoßfreies Verschließmoment im Schlupfbetrieb und eignen sich damit besser für das Verschließen von PET-Flaschen. „Durch die patentierte magnetische Hysterese-Technologie haben unsere Verschließkupplungen einen deutlich weicheren Drehmomentaufbau als handelsübliche Produkte“, beschreibt Oskar Fleischmann. „Dadurch sorgen sie nicht nur für ein besseres Verschließergebnis, sondern reduzieren zudem auch die Vibrationen im gesamten Antriebsstrang, was sich positiv auf die Anlagenlebensdauer auswirkt.“
Nahezu verschleißfrei
Mayr Antriebstechnik hat die Roba-capping-head-Hysterese-Verschließköpfe mit einer wartungs- und reinigungsfreundlichen Konstruktion ausgestattet. So reduziert die sehr verschleißresistente und auf Lebensdauer
geschmierte Kunststoff/Edelstahl-Linearführung den nötigen Service- und Wartungsaufwand auf ein Minimum. Eine einfache Sichtprüfung einmal im Jahr genügt.
Für die Inspektion ist im Gegensatz zu anderen marktüblichen Verschließköpfen kein Servicepersonal des Herstellers nötig. Mitarbeiter vor Ort können die Überprüfung selbst durchführen, das Verschließkopfoberteil lässt sich einfach, schnell und ohne Werkzeug demontieren. Dies sorgt für deutlich reduzierte Stillstandzeiten und damit für eine hohe Anlagenverfügbarkeit und Produktivität.
Bei der Hysteresekupplung des Roba-capping head lässt sich das Grenzdrehmoment einfach und stufenlos einstellen und ist über eine
Skala direkt ablesbar. Die Kupplung ist in einer rostfreien Edelstahlausführung erhältlich, die aufgrund der speziellen Konstruktion zuverlässigen Schutz gegen Verschmutzung bietet. Reinigungsmittel und andere Flüssigkeiten können erst gar nicht in die Kupplung eindringen bzw. laufen sofort ab. Rillenkugellager aus Edelstahl mit lebensmittelverträglichem Schmierstoff, gekapselte Dauermagnete und beschichtetes Hysteresematerial sorgen für weiteren Schutz gegen Korrosion.
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