Zwei Spindelhubgetriebe und zentrales Kegelradgetriebe für kombinierte Hub-/Pressbewegung

Antriebstechnik auf Rekordjagd

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Aus 2 kg Röstkaffee werden mithilfe von Nozag-Antriebstechnik in der wohl größten Espressomaschine der Welt innerhalb einer Minute 333 Tassen Espresso – das ist ein im Guinness-Buch eingetragener Weltrekord.

Der Autor: Andreas Merz, Vertriebsingenieur, Nozag GmbH, Zuzenhausen

Das Unternehmen SK tec SA, Mendrisio, Schweiz, ist seit mehr als 30 Jahren im Bereich Anlagen und Maschinen zum Rösten und Abpacken von Kaffee tätig. Zum weiteren Produktions- und Verkaufsprogramm zählen auch spezielle Kaffeemaschinen, wobei es sich hier nicht um solche aus dem Konsumgütersektor, sondern um jene zur Herstellung von Großmengen für Großverbraucher handelt. Das Unternehmen entwickelt diese Sonderkaffeemaschinen selbst und realisiert sie dann in Zusammenarbeit mit einem Partnerunternehmen. Als nun die Aufgabe anstand, für verschiedene Großabnehmer eine Mega-Espressomaschine zu entwickeln, die in der Lage ist, große Mengen an Espresso in gleichbleibender Spitzenqualität zu produzieren, setzten sich die Entwickler, Konstrukteure und Maschinenbauer zusammen, um den Swiss Espresso Extractor auf die Beine zu stellen.
Die Aufgabe: Aus 2 kg Kaffee in einer Minute 333 Tassen Espresso machen
Die Mega-Espressomaschine sollte in der Lage sein, innerhalb sehr kurzer Zeit eine große Menge an erstklassigem Espresso zu produzieren, weshalb die Maschine darauf ausgelegt wurde, in einem integrierten Mahlwerk bis zu 2 kg Kaffee verarbeiten und daraus dann im nächsten Schritt in einer Minute etwa 10 l Espresso brauen zu können. Eine weitere Anforderung bestand darin, die Dichte des Espressos nach gewünschter Menge zu variieren und ansonsten den Brau- und Extraktionsprozess – bestehend aus den Parametern Zeit, Temperatur, Druck und Kaffeevolumen – analog zur traditionellen Espressoherstellung zu gestalten.
Darüber hinaus sollte die Espressomaschine vollautomatisch arbeiten und von nur einer Person zu bedienen sein, weshalb die meisten Funktionen automatisiert sind und gesteuert werden. Blieb noch die Herausforderung, die Maschine entsprechend den einschlägigen Vorgaben zur Produktion hygienisch einwandfreier Lebensmittel zu konzipieren, geeignete Edelstahlmaterialien und Maschinenelemente auszuwählen und das Ganze zu einer zuverlässigen, auf Dauer funktionsfähigen Einheit zusammenzufügen.
Die Herausforderung: Reproduzierbar exakte Hub-/Kraftbewegungen
Bekanntlich lautet das Geheimnis beim Brauen von Espresso „Extraktion unter Druck“ oder „Von der Bohne direkt zum Espresso“. Demnach wurden neben dem erwähnten Mahlwerk auch kraftproduzierende Maschinenelemente benötigt und diese fanden sich dann im umfassenden Portfolio des Antriebsspezialisten Nozag, Pfäffikon, Schweiz, – nämlich in den Standardprogrammen an Normteilen sowie Spindelhub- und Kegelradgetrieben.
Außerdem erfuhren die Konstrukteure von der Nozag-Anwendungstechnik wirkungsvolle Unterstützung bei der Realisierung der nicht alltäglichen Presskraftlösungen. Am Ende fiel die Wahl dann auf zwei Standardspindelhub- und ein Standardkegelradgetriebe des Schweizer Antriebsspezialisten.
Die Lösung: Standardspindelhub- und -kegelradgetriebe
Während die beiden Spindelhubgetriebe für die kombinierte Hub-/Pressbewegung zum Extrahieren des zuvor gemahlenen Kaffees zuständig sind, stellt das Kegelradgetriebe die Verbindung zwischen dem Elektromotor und den beiden Spindelhubgetrieben dar. Wegen des hohen und vor allen Dingen gleichmäßig einzubringenden Hubs und Pressdrucks sind die beiden Spindelhubgetriebe (Ausführung rotierende Spindel) mit einer zweigängigen Trapezgewindespindel und für den sicheren Betrieb mit einer Duplexmutter ausgerüstet. Die maximale Hub-/Presskraft ist hier pro Spindelhubgetriebe 30 kN, also stehen insgesamt 2 x 30 kN zur Verfügung, die für einen vollflächigen, gleichmäßigen Press-/Extraktionsdruck des Kaffeepulvers sorgen. Die Antriebstechnikkonstruktion selbst ist ähnlich einem T aufgebaut, also sind die beiden Spindelhubgetriebe oben links und rechts auf dem T angeordnet und das Kegelradgetriebe stellt am unteren Ende des Ts die mittig angeordnete, zentrale Verbindung zum Elektromotor her.
Die Verbindung erfolgt über eine steife Verbindungswelle. Für die schnelle Wartung ist ein Schmierstoffgeber installiert. Ansonsten zeichnet sich das komplette Antriebssystem durch sprichwörtliche Anspruchslosigkeit aus. Dass diese Lösung zeitoptimiert aus dem Baukasten zustande kam, und demnach auch keine Kosten über Gebühr verursachte, wird seitens des Maschinenherstellers SK tec wie des Konstruktionspartners genauso löblich erwähnt, wie die kompetente und flexible Zusammenarbeit mit Nozag in allen Projektphasen. I

Info & Kontakt
Nozag
Andreas Merz, Vertriebsingenieur
Tel.: 06226 7857340
Detaillierte Informationen zu den Getrieben
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