Einsatz von Kupplungen in verschiedensten Verpackungsmaschinen

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Auf Verpackungsmaschinen abgestimmte Kupplungssysteme müssen präzise arbeiten und eine hohe Torsionssteifigkeit aufweisen. Um dem Wunsch nach einer gesteigerten Produktivität gerecht zu werden, arbeiten Anlagen und Maschinen der Verpackungstechnik häufig mit höheren Antriebsdrehzahlen. Der Anspruch an die einzusetzenden Wellenkupplungen ist hier entsprechend hoch.

Exklusiv in kem Die Autoren: Jörg Melnicky, Marketing, und Andreas Bartels, technischer Vertrieb, Orbit Antriebstechnik GmbH, Wolfenbüttel

Egal ob befüllt, etikettiert, palettiert, verschlossen, transportiert oder geformt wird – Präzision hat bei Verpackungsmaschinen höchste Priorität. Das exakte Dosieren und Befüllen von Schlauchbeuteln mit meist pulvrigen Endprodukten erfolgt häufig über Dosierschnecken. In vertikalen Dosierschneckenantrieben sorgen die spielfreien „Zero-Max“-CD-Kupplungen mit Aluminiumklemmnaben für die exakte und maßgenaue Befüllung der Beutel. Das Funktionselement der CD-Kupplung ist ein speziell geformtes Lamellenpaket aus einem Faserverbundwerkstoff. Dieses verbindet eine hohe Torsionssteife und Verlagerungskapazität.
Massenträgheitsmoment der Kupplung minimiert
Durch einen dynamischen Arbeitsprozess im rapiden Start-Stopp-Betrieb steht bei der Kupplung ein minimiertes Massenträgheitsmoment an vorderster Stelle der Anwendung. Dies erfüllt die Ausstattung der Kupplung mit leichten Aluminiumklemmnaben. Diese Klemmnabenausführungen sind bei den Aluminiumversionen in einem Außendurchmesserbereich von 47 bis 152 mm erhältlich und decken einen Nenndrehmomentbereich von 20 bis 718 Nm ab. In doppelkardanischer Ausführung kompensieren die spielfreien Kupplungen radiale Verlagerungen ja nach Baugröße bis zu 1,8 mm und verfügen über eine angulare Verlagerungskapazität von 3°.
In Schlauchbeutelmaschinen gewährleisten ebenfalls CD-Kupplungen den präzisen Filmvorzug zur Gestaltung der Endverpackung. Kartonverpackungsmaschinen, auch als sogenannte „Wraparound Packer“ bekannt, findet man meist am Ende eines gesamten Verpackungsprozesses. Nachdem beispielsweise flüssige oder pulvrige Produkte über verschiedenste Dosier- und Abfüllstationen in Schlauchbeuteln oder Flaschen abgepackt oder abgefüllt sind, werden diese anschließend meist zum Schutz vor eventuellen Schäden auf Transportwegen in Kartons verpackt. Die Befüllung der Kartons erfolgt dabei durch diese Maschinen automatisch. Zum präzisen Antrieb der Vakuumgreifer, die für die Positionierung der Produkte zuständig sind, kommen unter anderem die Lamellenkupplungen der Baureihe „Servoclass“ zum Einsatz. Das Kupplungsprogramm steht dem Konstrukteur als Standard mit Außendurchmessern bis 80 mm zur Verfügung. In doppelkardanischer Ausführung kompensieren die speziell für Servoantriebe konzipierten, spielfreien Antriebselemente durch zwei Lamellenpakete aus rostfreiem Stahl parallele Fluchtungsfehler je nach Kupplungsgröße bis zu 0,52 mm.
Die Klemmnaben sowie die Zwischenstücke sind aus hochfestem Aluminium gefertigt. Dadurch besitzen die drehsteifen Kupplungen ein geringes Massenträgheitsmoment, was sich vorteilhaft auf den dynamischen Befüllungsprozess der Kartons auswirkt. Die Kupplungsreihe deckt einen Nenndrehmomentbereich bis 100 Nm ab und ist für Drehzahlen bis zu 10 000 min-1 prädestiniert. Optional sind weitere Kupplungsgrößen bis 250 Nm verfügbar.
Präzise Gelenkwellenkupplungen für Mehrachssysteme
Das Befüllen und Abfüllen geschieht häufig durch Mehrachssysteme. Hier steht die Synchronisation der Achsen an vorderster Stelle. CD-Kupplungen mit Zwischenwelle gewährleisten die präzise Überbrückung der anwenderspezifischen Wellenabstände dieser Anlagen. Je nach Einsatzbedingungen erfolgt eine Modifikation und Adaption dieser langbauenden Kupplungsvarianten an die jeweiligen Anwendungsanforderungen.
Das Abfüllen in der Lebensmittelindustrie mit entsprechenden Anforderungen an die Hygiene erfüllen die Kupplungen mit Naben und Zwischenwelle aus Edelstahl. In einer Getränkeabfüllanlage beispielsweise kam eine Zwischenwellenkupplung des Typs CD 6F45 in Klemmnabenausführung zum Einsatz. Klemmnaben, Buchsen, Schraubensätze sowie die 1800 mm lange Zwischenwelle der im Außendurchmesser 114 mm betragenden Kupplung bestehen aus Edelstahl. Ebenfalls sind spezielle Oberflächenbeschichtungen möglich für Anlagen, die häufigen Reinigungsprozessen unterliegen.
Anwendungen im hohen Drehzahlbereich
Die möglichen Drehzahlen bei Zwischenwellenkupplungen hängen unter anderem von der Länge der Zwischenwelle ab. Das heißt je nach Länge dieser Zwischenwelle existieren Empfehlungen für einen Drehzahlbereich, bei denen die Kupplungen keine dynamische Unwucht erzeugen. Die CD-Zwischenwellenkupplung ist aufgrund enger Toleranzen und Maßhaltigkeit in Verbindung mit den Lamellenpaketen aus dem Faserverbundwerkstoff bereits in Standardausführung für hohe Drehzahlen prädestiniert. Liegen die Drehzahlen über den biegekritischen Drehzahlen einer Zwischenwellenkupplung, stehen gewuchtete Ausführungen zur Verfügung.
So beispielsweise für eine Anwendung mit einem Drehzahlbereich bis über 5000 min-1. Die eingesetzte Kupplung in Gelenkwellenausführung wurde mit einem speziell geformten Zwischenstück aus Aluminium mit speziellen, verstärkten Lamellenpaketen ausgestattet. Durch die Kombination aus leichter Aluminiumhülse und in der Steifigkeit angepassten Lamellenpaketen sowie entsprechende zusätzliche an den angebrachte Naben Wuchtbohrungen, erfüllt die Gelenkwellenkupplung die Wuchtgüteklasse G6,3.
Wirtschaftliche Verbindung bei exakt fluchtenden Wellen
Ventilsäcke, Kreuzbodensäcke oder Seitenfaltsäcke werden als Verpackung für diverse Baustoffsubstanzen wie Mörtel oder Estrich benötigt. Bei der Produktion solcher Behältnisse standen exakt fluchtende Wellen zur Verfügung, mit der Forderung einer wirtschaftlichen Lösung zur Übertragung hoher Drehmomente. Schalenkupplungen aus Stahl mit 40 mm Bohrungsdurchmesser erfüllten diese Forderung. Um die Gesamtleistung der starren Kupplungen zu optimieren, sind deren Bohrungen in einem abschließenden Verfahren präzise gehont. Eine spezielle Schraubensicherung sorgt dafür, dass die Schrauben auch bei Vibrationen permanent ihre Klemmkraft behalten und damit die Kupplungen das Drehmoment dauerhaft und sicher übertragen.
Durch die zweiteilige Ausführung ist eine radiale Montierbarkeit gewährleistet. Ähnliche Anforderungen herrschten bei Maschinen zur Herstellung von Lebensmittelverpackungen wie Bechermaschinen. Entsprechend den Hygieneanforderungen wurden die Schalenkupplungen in Edelstahl ausgeführt.
Orbit; Telefon: 05331 9552-530; E-Mail: info@orbit-antriebstechnik.de

Navigationsebene Branchen erleichtert Suche
Spezifische Antriebskomponenten im web
Die Realisierung von branchenspezifischen Aufgabenstellungen ist häufig zentraler Anlaufpunkt bei der Suche nach geeigneten Produkten. Hierfür hat Orbit Antriebstechnik aktuell eine zusätzliche Navigationsebene „Branchen“ auf der Webseite www.orbit-antriebstechnik.de eingerichtet. Neben den in diesem Beitrag beschriebenen Verpackungsmaschinen hat der technische Anwender somit die Möglichkeit, nach Branchen – wie Lebensmittelindustrie, Druckmaschinen, Pick-and-Place-Aufgaben, Vakuumtechnik und vieles mehr – vorzugehen. Es werden exemplarisch angepasste Kupplungen und weitere Antriebskomponenten aufgezeigt.
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