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Rundlauf mit hoher Leistung und geringem Verschleiß

Die Konstrukteure der Rink GmbH & Co. KG wählen alle beweglichen Maschinenkomponenten mit großer Sorgfalt aus. Die Lager- und Antriebselemente werden hart beansprucht. Denn Rink baut Maschinen zum vollautomatisierten Entkorken oder Abschrauben der Verschlüsse von Pfandflaschen, die mit einem Tempo von bis zu 60.000 Flaschen pro Stunde arbeiten. Unter diesen Bedingungen bewähren sich iglidur Kunststoffgleitlager von igus – unter anderem bei den neuen Rundläufermaschinen mit gesteigerter Durchsatzleistung.
 
Die Rink GmbH & Co. KG in Kreuztal/ Siegerland ist ein gutes Beispiel für die Leistungsfähigkeit des hoch spezialisierten deutschen Maschinenbaus. Das vor über 50 Jahren gegründete und heute in dritter Generation familiengeführte Unternehmen konzentriert sich auf die Entwicklung und Produktion von Anlagen, die Mehrwegflaschen für die Wiederverwendung vorbereiten. Das heißt: Die Maschinen entfernen Kronenkorken von Bier-, Wasser-, oder anderen Getränkeflaschen oder schrauben die Verschlüsse von Mehrwegflaschen ab, und das mit enormer Geschwindigkeit. Mehr als 50 Prozent der Anlagen, die Rink ausliefert, entfernen die Korken und Verschlüsse gleich kastenweise mit zu bis zu 12 Kästen pro Takt und erreichen typische Leistungen von 50.000 bis 60.000 Flaschen pro Stunde.

Ein Rotationsentkorker RK 940 der Firma Rink GmbH & Co. KG (Foto: Rink GmbH & Co. KG)

Ein Rotationsentkorker RK 940 der Firma Rink GmbH & Co. KG

 

„Die Zusammenarbeit mit igus hat uns weit gebracht. Wir können kontinuierlich unsere Technik verbessern und zugleich die Kosten optimieren.“

Olaf Staave, Konstruktionsleiter bei der

Problem

Die Lagerstellen sind hoch beansprucht bei Taktzahlen von bis zu 60.000 Flaschen pro Stunde. Darum war die Firma Rink auf der Suche nach besonders verschleißfesten Linearführungen und Kolbenringen. Zudem sind in dieser Anwendung hohe Standzeiten von besonderer Bedeutung, um Unterbrechungen während der Produktion zu vermeiden.  

Lösung

Mit Linearführungen und Kolbenringen aus den Werkstoffen iglidur J und E7 hat die Firma Rink Werkstoffe gefunden, die sich durch besonders geringe Reibwerte auszeichnen. Durch die Materialvielfalt wurde für jeden Anwendungsbereich das richtige Material gefunden. Eine weitere positive Eigenschaft ist die Wartungs- und Schmierfreiheit, die es erlaubt, die Lager leicht zu reinigen und Verschmutzungen an den Lagerstellen zu verhindern.

Eine Million Flaschen in zweieinhalb Schichten entkorkt

Innerhalb von nur zweieinhalb Acht-Stunden-Schichten kann eine Maschine somit eine Million Mehrwegflaschen entkorken, und das auf sehr kompaktem Bauraum. Alle bewegten Teile erreichen innerhalb kürzester Zeit sehr hohe Zykluszahlen und werden entsprechend hoch beansprucht.
 
Neben diesen Anlagen baut Rink „Entkorker“ für kleinere Leistungen, die ebenfalls kastenweise arbeiten oder aber die Flaschen einzeln öffnen. Für große Leistungen sind diese Maschinen als Rotationsentkorker ausgeführt. Dann nutzen sie ein von Rink entwickeltes walzenförmiges Werkzeug, das sich durch eine kontinuierliche Arbeitsweise beim Flaschenöffnen auszeichnet. Diese Maschinen entkorken bei einer Gesamtlänge von nur 2,4 Metern bis zu 4500 Kästen pro Stunde. Zum Rink-Programm gehören außerdem Spezialmaschinen, die z. B. Weinflaschen verschließen oder Bier- und Wasserflaschen bei einer Fehlbefüllung oder -etikettierung automatisiert entleeren.
 

iglidur gehört zum Konstruktionsbaukasten

Aktuell besonders gefragt sind Rundläufermaschinen, die Einzelflaschen entschrauben. Konstruktionsleiter Dipl.-Ing. (FH) Olaf Staave: „Diese Maschinen brauchen in der Gesamtanlage zwar mehr Platz, der Anwender ist aber flexibler.“ Weil diese Anforderung zunehmend auch bei höheren Durchsätzen gilt, hat Rink das Programm der vor acht Jahren erstmals vorgestellten Rundläufer nun erweitert und einen neuen Maschinentyp für das Entschrauben von bis zu 30.000 Einzelflaschen pro Stunde entwickelt.
 
Dass bei der Konstruktion dieser Maschine Gleitlager aus dem Programm des motion plastics Spezialisten verwendet wurden, ist für die Rink-Ingenieure selbstverständlich. igus Gleitlager bieten sehr gute Gleiteigenschaften bei hoher Lebensdauer und eignen sich auch deshalb bestens für den Einsatz in der Getränkeindustrie, weil sie wartungsfrei sind und ohne Schmierstoffe auskommen.
 

Suche nach der idealen Werkstoffpaarung

Die Konstrukteure von Rink setzen ganz unterschiedliche igus Lager in nahezu allen Maschinentypen ein und verwenden dabei auch unterschiedliche iglidur Werkstoffe. Deshalb kennen sie sich gut im breiten igus Produktprogramm aus, nutzen aber dennoch gern auch die Beratung. Olaf Staave: „Wir suchen dann gemeinsam mit igus nach den am besten passenden Lösungen für unsere Anwendungen.“
 
Für die neuen Rundläufer wurde unter anderem eine Linearlagerung des Werkzeugkopfes benötigt, der den Rundlaufabschrauber wellenförmig auf und ab bewegt. Bei den kleineren Maschinen dieser Art kommen an dieser stark beanspruchten Lagerstelle Gleitlager aus dem Allround-Werkstoff iglidur J zur Anwendung. Bei den neuen Modellen prüften die Konstrukteure auch Alternativen wie iglidur J200 und iglidur E7 und sowohl Aluminium- als auch Edelstahlwellen zur Optimierung der Laufleistung.
 

Lebensdauer um den Faktor Drei gesteigert

Als ideale Werkstoffpaarung erwies sich in diesem Fall eine Edelstahlwelle in Kombination mit einem Lager aus iglidur E7. „Die Lebensdauerberechnung hat gezeigt, dass die Umstellung von iglidur J auf iglidur E7 die Lebensdauer verdreifacht“, erklärt Olaf Staave. „Das passt genau zu unserer neuen Maschine, die im Vergleich zum Ausgangsmodell eine zwei- bis dreifach höhere Leistung erbringt.“
 
igus liefert das Linearlager drylin RJUM komplett mit Lineargleitfolie JUM-01, und einer Präzisions-Edelstahlwelle vom Typ AWMP. Das ist aus Sicht von igus eine ganz „klassische“ Materialpaarung, die nicht nur in Bezug auf Lebensdauer und Verfügbarkeit überzeugt. „Die Berechnung hat auch einen sehr günstigen Reibkoeffizienten ergeben“, erinnert sich Olaf Staave. „Das können wir bestätigen: Die Stromaufnahme der Antriebe ist in der Tat sehr niedrig.“ In der gleichen Baugruppe kommt auch ein Linearlager mit Edelstahlwelle zur Anwendung, bei dem sich Rink ebenfalls für einen Wechsel von iglidur J auf iglidur E7 entschied.
 

Erfolgreiche Lageroptimierung

In einem anderen Projekt optimierten die Entwickler bei Rink ebenfalls die Lagerstelle. Hier handelt es sich um einen neuen und sehr kompakten Abschraubkopf, der in Kästen mit kleiner Teilung für Kleingebinde eintaucht. In der Lineareinheit für die Eintauchbewegung kommen nun Gleitlager aus dem Hochleistungspolymer iglidur Z zum Einsatz, nachdem die ersten Abschraubköpfe noch mit Lagern aus iglidur J und iglidur W300 ausgestattet waren. Es galt, die Performance deutlich zu verbessern aufgrund der höheren Anforderungen. Das Ergebnis beschreibt Olaf Staave: „Die Kopflagerung ist außerordentlich verschleißfest, und die Anwender sind sehr zufrieden.“
 

iglidur Buchse ersetzt Kolbenführungsring

In einem dritten Anwendungsbeispiel für die Optimierung von Lagerungen befassten sich die Konstrukteure mit einem Ventil, das in den Anlagen zur Entleerung von Flaschen zum Einsatz kommt. Der Maschinenkopf mit den Ventilen fährt in den Kasten ein, die Ventile dichten ab, bauen Druck auf und pressen die Flüssigkeit heraus. Dadurch wird – im Vergleich zum Absaugen – Schaumbildung vermieden.
 
Aufgrund der Höhenanpassung ist eine vertikale Bewegung der Ventile mit entsprechender Abdichtung erforderlich. Ursprünglich verwendete Rink für diese Aufgabe klassische Kolbenführungsringe für die Hydraulikzylinder, die oftmals nicht die gewünschte Standfestigkeit aufbrachten. Jetzt kommt ein Kolbenring aus iglidur J zum Einsatz – aus gutem Grund: Das Hochleistungspolymer ist chemikalienbeständig und zeichnet sich durch geringe Feuchtigkeitsaufnahme aus. „Außerdem lässt sich der Kolbenring aus iglidur J einfach montieren und ist rückwärtskompatibel einsetzbar“, erklärt Olaf Staave. „Wir mussten also die Umgebungskonstruktion nicht ändern und können auch vorhandene Anlagen nachrüsten. Diese Lager sind nun seit zwei Jahren unser Standard – zumal sie als Katalogteile kostengünstig und schnell verfügbar sind. Das sind für einen Sondermaschinenbauer, wie wir es sind, ebenso wichtige Faktoren wie die technischen Aspekte.“ Als Fazit stellt Olaf Staave fest: „Die Zusammenarbeit mit igus hat uns weit gebracht. Wir können kontinuierlich unsere Technik verbessern und zugleich die Kosten optimieren.“
 

Kopflagerung mit Hilfe von drylin Lineartechnik

In den neuen Einzelflaschen-Entschraubern wird die hoch beanspruchte Kopflagerung mit Linearlagern aus dem drylin Programm von igus realisiert.

 
Abschraubkopf für Kleingebinde mit Linearlager von igus

Bei einem neuen Abschraubkopf für Kleingebinde verwendet Rink nun igus Linearlager aus dem Werkstoff iglidur E7.

 
Kolben mit Kolbenring aus iglidur J

Optimierung bei laufender Serie: Eine konventionelle Kolbenstangendichtung wurde durch einen Kolbenring aus iglidur J ersetzt.

 
Olaf Staave, Konstruktionsleiter bei Rink (rechts) mit Florian Berg, Technischer Verkaufsberater (links) und Bastian Mehr, Branchenmanager Verpackungstechnik (beide igus).

Olaf Staave, Konstruktionsleiter bei Rink (rechts) mit Florian Berg, Technischer Verkaufsberater (links) und Bastian Mehr, Branchenmanager Verpackungstechnik (beide igus).

 
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