Präzise Getriebe

Die Servoschneckengetriebe der Baureihe V-Drive+ mit lebensmitteltauglicher Schmierung haben es Wolfgang Beckmann, Leiter Konstruktion Verpackungstechnik bei Sema, besonders angetan: „In meinen mehr als 15 Jahren Berufserfahrung im Maschinenbau hat sich dieser Getriebetyp als äußerst zuverlässig erwiesen. Zudem überzeugt er aufgrund seiner besonderen Verzahnungstechnologie durch einen hohen Wirkungsgrad, hervorragende Leistungsdaten, eine hohe Überlastsicherheit sowie die sehr niedrigen Laufgeräusche.“ Weitere Servoapplikationen löst Sema ebenfalls mit zuverlässigen und hochpräzisen Getriebelösungen von Wittenstein alpha – und dies nicht nur in der Manschettierungsanlage für Yeo Valley. „Für uns als Maschinenbauer, aber auch für die Endkunden, ist es generell sehr praktisch, die gesamte Getriebetechnologie nicht nur für eine Maschine, sondern auch für das gesamte Verpackungsmaschinenprogramm aus einer Hand beziehen zu können“, weist Beckmann auf Vorteile in der Applikationsberatung, in der Beschaffung und im Service hin.

Das Unternehmen Sema Systemtechnik in Hüllhorst bei Bielefeld kommt aus dem Sondermaschinenbau für Richt-, Prüf- und Automatisierungsanlagen. „Seit etwa vier Jahren ist Sema zudem im Geschäftsfeld Verpackungstechnik aktiv“, berichtet Beckmann. „Wir entwickeln und vertreiben Lösungen für das Verpacken, Transportieren, Palettieren, Aufrichten und Konfektionieren von Produkten, die bereits in Bechern, Gläsern, Dosen oder Schalen primär verpackt sind. Unsere Tray Former, Manschettierer, Top-Loader, Case- und Repacker sowie Karton-Sleever sind insbesondere in der Molkerei- und Lebensmittelindustrie sehr gefragt.“ Technologisch geht Sema in der Verpackungstechnik einen anderen Weg als viele andere Anbieter. So sind die Maschinen durch zahlreiche konstruktive Merkmale konsequent im Clean Design ausgeführt, das eine optimale und rückstandsfreie Schaum- und Druckstrahlreinigung der Anlagen ermöglicht. „Wittenstein alpha hat dementsprechend die Getriebe – beispielsweise die Abdichtung betreffend – so modifiziert, dass sie optimal in unser Clean-Design-Konzept hineinpassen“, sagt Beckmann. Bei der Grundkonzeption des Maschinendesigns hat Sema trotz vieler neuer Ansätze einige Punkte grundsätzlich festgelegt, u. a. den Einsatz von Wittenstein-Getrieben. „Diese Entscheidung war umso eindeutiger, als das Unternehmen bei unseren Endkunden einen sehr guten Ruf besitzt. Auch beim Unternehmen Yeo Valley, das als Marktführer pro Woche mehr als 2000 t Joghurt sowie weitere Molkereiprodukte herstellt, ist das so“, führt Beckmann aus. Entsprechend leistungsfähig und zuverlässig müssen daher die Verpackungslösungen von Sema sein: Der Manschettierer für Yeo Valley ist auf eine Durchsatzleistung von 34 000 Bechern pro Stunde rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche ausgelegt. „Da müssen die Maschinen und ihre Komponenten kompromisslos Performance, Präzision und Verfügbarkeit bieten“, fasst Wolfgang Beckmann zusammen.

Die für Yeo Valley konzipierte Manschettierungsanlage für Molkereiprodukte wird dreifach beschickt: Die Becher werden per Förderband zugeführt, die Manschetten-Zuschnitte aus seitlichen Magazinen automatisch entnommen und vorgeformt, und die Trays kommen bereits aufgefaltet vom vorgelagerten Sema-Trayaufrichter. Eine spezielle Separiermechanik gewährleistet die exakte Positionierung und Distanzierung der Trays vor dem Einsetzen der fertig manschettierten Produkte. Gleichzeitig sorgen Förderschnecken auf der gegenüber liegenden Seite der Maschine für eine präzise Vereinzelung und Positionierung der Becher in vier Linien. Zweiachsige Robotmodule entnehmen jeweils vier Doppel-Becher und setzen sie in die vierbahnig eingetakteten Manschetten-Zuschnitte ein. Im folgenden Verschließer werden die Manschetten an ihren Laschen mit Heißleim verklebt – ein Prozess, der ebenfalls ein sehr präzises Handling erfordert. Schließlich werden pro Takt gleichzeitig 16 Gebinde, in denen sich jetzt jeweils 2 x 2 gestapelte Becher befinden, von einem weiteren Robotmodul in vier vorpositionierte Trays eingesetzt und abtransportiert. „Auf diese Weise erzeugt der Manschettierer bei einer Zykluszeit von 3,4 s bis zu 17 000 einlagige Multipacks pro Stunde“, verdeutlicht Beckmann die Leistungsfähigkeit der Maschine.

In den verschiedenen frei programmierbaren Roboteinheiten der Manschettierungsanlage kommen insgesamt etwa ein Dutzend Servoschneckengetriebe der Baureihe V-Drive+ zum Einsatz. Sowohl am Hauptantrieb der Maschine als auch beim Zuführen der Manschetten, beim Greifen der Becher, dem Verleimen der Manschetten und beim Einsetzen der Gebinde in die Trays überzeugen die Getriebe durch hohe Genauigkeit bei der dynamischen Positionierung. Von ihrem Aufbau her vereinen diese Getriebe ein globoidisches Schneckenrad mit einer zylindrischen Schneckenwelle. „Diese Kombination gewährleistet hohe übertragbare Drehmomente. Sie eignet sich für wechselnde Belastungen und Drehzahlen und minimiert durch die großen Zahneingriffsflächen den mechanischen Verschleiß“, erklärt Karl Schmitt, Produktmanager bei der Wittenstein alpha. Dafür, dass die Präzision in solch hochgenauen Servoanwendungen auch dauerhaft gewährleistet ist, sorgt die besondere Verzahnungsgeometrie der V-Drive+-Getriebe. „Wir haben uns, anders als die meisten Anbieter, für die Geometrie der Hohlflankenverzahnung entschieden, weil bei der Auswahl des Drehmomentes auf T2Servo-Werte die sonst übliche Zunahme des Verdrehspiels während der Einsatzdauer nahezu ausgeschlossen ist und dadurch dauerhaft eine gleichbleibend hohe Präzision beim Positionieren gewährleistet wird“, führt Schmitt aus. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der besonderen Verzahnungsgeometrie der V-Drive+-Getriebe ergeben, ist ihr höherer Wirkungsgrad. Er resultiert aus dem besseren Aufbau des nötigen Ölschmierfilms in den Berührungslinien zwischen Schneckenrad und Schneckenwelle. Gleichzeitig vermeidet die bessere Schmierung bei der Hohlflankenverzahnung den sogenannten Stick-Slip- bzw. Haftgleit-Effekt. „Dieses sehr unerwünschte Ruckgleit-Verhalten, das zu einem unkontrollierten Bewegungsablauf führt, ist bei anderen Verzahnungsgeomtrien häufig dann zu beobachten, wenn noch kein Ölschmierfilm zwischen den Verzahnungsteilen aufgebaut wurde, also bei hohen Übersetzungen und geringer Drehzahl“, erläutert Schmitt den technischen Zusammenhang.

Neben den Servoschneckengetrieben der Baureihe V-Drive+, die sich bei Sema am Hauptantrieb sowie in den Robotmodulen bewähren, kommen für verschiedene Funktionen hochpräzise Winkel- und Planetengetriebe zum Einsatz. Ein Beispiel ist die Sema-Magazin-Lösung für Kartonzuschnitte. „Sie ermöglicht es den Maschinenbedienern, neue Kartonstapel ohne Steighilfen in das Magazin der Maschine einzulegen“, erläutert Beckmann. Die Mechanik, die die Zuschnitte übernimmt und positioniert, wird per Zahnriemen angetrieben. Hier sorgen Winkelgetriebe der Hypoidbaureihe HG+ für höchstmögliche Präzision und Wiederholgenauigkeit beim Abheben der Zuschnitte vom Stapel. In einer anderen Applikation innerhalb der Maschine für Yeo Valley gewährleisten spielarme Planetengetriebe der Baureihe LPB+-Generation 3 an Förderschnecken eine exakte Positionierung der verschlossenen Becher – und damit ein präzises Anfahren der Greifer beim Stapeln in den Robotmodulen.

www.prozesstechnik-online.deSuchwort: dei0216wittenstein

Leiter Technisches Vertriebsbüro Nord, Wittenstein alpha