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Sonderlösung erhöht Standzeiten in der Getränkeabfüllung

Neues Zweikomponenten-Kunststoffrollen für Klammersterne in Getränkeabfüllmaschinen

Die Nachfrage nach verpackten Getränken steigt. Damit das Handling bei den unterschiedlich großen Glas- und PET-Flaschen schnell und zuverlässig geschieht, spielen in den komplexen Getränkeabfülllinien sogenannte Klammersterne eine wesentliche Rolle. Vor allem im oberen Leistungsbereich sind sie sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Seit sie mit Zweikomponenten-Kunststoffrollen ausgerüstet worden sind, hat sich ihre Standzeit nahezu verdoppelt.

„Sudhaus, Filtration, Abfüllung, Logistik – wir realisieren nicht nur komplette Brauereien, sondern sind weltweit in der Getränkebranche zu Hause“, erzählt Jürgen Steimmer, Gruppenleiter Etikettiertechnik, Behältergarnituren und Sondersterne der Krones AG, Neutraubling, einem weltweit führenden Anbieter von Getränkeabfüll- und Verpackungstechnik. „Die Nachfrage nach Komplettlösungen steigt. Wir bedienen dabei die gesamte Wertschöpfungskette unserer Kunden von der Getränkeproduktion bis hin zur Warenverteilung.“ Krones plant, entwickelt und fertigt Maschinen und komplette Anlagen für die Bereiche Prozess-, Abfüll- und Verpackungstechnik sowie Intralogistik. Täglich werden Millionen von Flaschen, Dosen und Formbehältern mit Krones Anlagen "verarbeitet"; vor allem in Brauereien, der Soft-Drink-Branche sowie bei Wein-, Sekt- und Spirituosenherstellern, aber auch in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie sowie der chemischen, pharmazeutischen und kosmetischen Industrie.

Klemmstern der Krones AG Der Klammerstern der Krones AG, Neutraubling, kann Glas- und PET-Flaschen bis zu einer Größendifferenz von 20 mm problemlos greifen. Auf einem Karussell werden die Flaschen in rasanter Geschwindigkeit an nachfolgende Maschinen übergeben.

Problem

Für eine Getränkeabfüllmaschine war die Krones AG auf der Suche nach Kunststoffrollen, die dauerhaft in der Anwendung funktioniert. Durch die hohen Taktzahlen und die Nutzung im Drei-Schicht-Betrieb müssen die Rollen für dauerhaften Gebrauch geeignet sein. 

Lösung

In dieser Anwendung kommt der Werkstoff iglidur J mit einem Außenmantel aus TPU zum Einsatz. Das Material iglidur zeichnet sich vor allem durch seine Verschleißfestigkeit aus. Der Außenmantel sorgt für guten Grip zum Äußeren Bauteil, damit die Rolle immer mitgenommen wird. Dem entsprechend verschleißt nur die innere Rolle aus iglidur J. Die Standzeit konnte mit den iglidur Rollen nahezu verdoppelt werden. 


„Speziell die Rollen sind früher zu schnell verschlissen, so dass die Kunden den Klammerstern relativ häufig überholen mussten [...] Hier gab es dringenden Handlungsbedarf. Diesen Schwachpunkt haben wir nun beseitigt.“

Jürgen Steimmer, Gruppenleiter Etikettiertechnik, Krones AG


 


Klammersterne für Flaschen-Inspektion

Krones hat sich seit seiner Gründung 1951 über den klassischen Maschinen- und Anlagenbau weit hinaus entwickelt. Das Unternehmen ist zum „Rund-um-Partner“ für seine Kunden geworden. Maschinenbau, Anlagen-Know-how, Verfahrenstechnik, Mikrobiologie und Informationstechnik wurden dabei harmonisch miteinander verbunden und optimiert. Heute ist Krones das Synonym für „Systemtechnik“.

Krones ist in diesem Umfeld ein Global Player. „Weltweit bieten unsere Maschinen und Anlagen den Kunden wirtschaftlichen Mehrwert“, so Jürgen Steimmer. „Wir sind bestrebt, für jede Anforderung die passende Lösung zu finden.“ Beispiel: Inspektions-, Füll- und Etikettiertechnik von Glas- und PET-Flaschen. Hier beweisen sogenannte Klammersterne ihre Leistungsfähigkeit. Ihr Einsatzgebiet ist vor allem die Inspektionstechnik. Auf einem Karussell werden die Flaschen in rasanter Geschwindigkeit an Kameras vorbeigeführt. Diese prüfen nicht nur Zustand und Art der Einzelflasche, sondern erkennen auch, ob sich noch Verschmutzungen wie z.B. Strohhalme oder Zigarettenstummel darin befinden. Anschließend werden die Flaschen über einen Klammerstern an andere Bereiche weitergegeben, beispielsweise an die Etikettierung. Solche Klammersterne gibt es in vier unterschiedlichen Sternteilkreisdurchmessern.

Klammerpaket – hier für die Inspektionstechnik In jedem Klammerpaket – hier für die Inspektionstechnik – sind acht schmier- und wartungsfreie iglidur Rollen verbaut.

Innen Spezialkunststoff, außen TPU

Sie sind z.B. in Anlagen für große Brauereien oder Mineralwasserabfüller interessant, die viele unterschiedliche Flaschengrößen handhaben müssen. Da ein Klammerstern eine Durchmessertoleranz von 20 mm ausgleicht, greift er nicht allein eine bestimmte Flaschengröße. Er muss also nicht gewechselt werden und spart so den Abfüllbetrieben Umrüstzeiten und damit Kosten. „Die Sterne sind in den Maschinen permanent im Einsatz. Ihre Standzeit war aber früher begrenzt“, blickt Jürgen Steimmer zurück. „Deshalb mussten wir hier dringend Abhilfe schaffen.“

Gemeinsam wurde für den Klammerstern eine Lösung erarbeitet, um dessen Standzeit deutlich zu verlängern. Dazu kommen jetzt seit rund zwei Jahren in den Federklammern Zwei-Komponentenrollen zum Einsatz. Für die innen liegende Rolle wurde der Polymerwerkstoff iglidur J gewählt, der sich seit Jahren in allen industriellen Bereichen der Verpackungs- und Abfülltechnik bewährt. Diese neue Zwei-Komponenten-Variante hat sich für die Anforderungen vor Ort als ideale Lösung herausgestellt. Sie minimiert den Verschleiß und sorgt für noch längere Maschinenlaufzeiten.

Ein Klammerstern kann je nach Durchmesser aus vier, acht, zwölf, achtzehn bis hin zu 24 Teilen bestehen. Zwischen den Klammerpaketen geht eine PEEK-Drehachse durch, die – über einen Steuerbolzen angesteuert – für das Öffnen und Schließen der Klammer sorgt. „Speziell die Rollen sind früher zu schnell verschlissen, so dass die Kunden den Klammerstern relativ häufig überholen mussten“, berichtet Jürgen Steimmer. Ihre Abfüllanlagen standen dann still, die Anzahl der Reklamationen häuften sich. Oft hatten sich die Kunden dann einen zweiten Stern auf Lager gelegt, um ihn im Notfall schnell auszuwechseln. Das war natürlich mit Mehrkosten verbunden, die sie nicht übernehmen wollten. „Hier gab es dringenden Handlungsbedarf. Diesen Schwachpunkt haben wir nun beseitigt.“

Zweikomponenten-Lager Das neue Zweikomponenten-Rollen, für Krones entwickelt, ist eine Variante aus iglidur Kunststoffrolle und TPU Außenmantel. Sie gewährleistet leichtgängige und verschleißfreie Bewegungen an der teuren PEEK-Drehachse.

Hoch belastet in Brauereien

Der Klammerstern wird im Betriebsalltag von Brauereien hoch belastet. Im oberen Leistungsbereich werden in großen Brauereien bis zu 66.000 Flaschen pro Stunde durchgeschleust, was bedeutet, es kommt stündlich zu 66.000 Öffnungs- und Schließvorgängen. Um die Lebensdauer der Rollen zu erhöhen, wurden daher zahlreiche Versuche mit einer Reihe von Materialien durchgeführt. „Wir hatten zunächst verschiedene Kunststofflieferanten kontaktiert“, blickt Jürgen Steimmer zurück. „Aber die Ergebnisse waren nicht zufriedenstellend. Entweder verschlissen die Rollen noch stärker oder die Drehachse. Erst als wir igus ins Boot holten, kamen wir allmählich der Problemlösung näher.“ Dazu erklärt Bernhard Hofstetter, zuständiger technische Verkaufsberater: „Wir waren bis zum damaligen Zeitpunkt im Hause Krones als Spezialist für Kunststofflager bekannt, nicht aber als Rollenspezialist. Die vorliegende Anwendung war eine großartige Chance, auch andere Bereiche unseres Portfolios nun ins Blickfeld zu bringen.“

Neue Variante: Kunststoffrolle mit Außenmantel

Nach umfangreichen Tests, wurde Krones eine Variante aus Kunststoffrolle und TPU Außenmantel präsentiert. Erste Versuche mit Rollen aus iglidur J Material ergaben zunächst, dass der Reibwertunterschied von innen nach außen nicht groß genug war, um dauerhaft für verschleißfreie Bewegungen an der teuren PEEK-Drehachse zu sorgen. Erst die neue Zweikomponenten-Variante mit einem guten Reibwert innen und einem schlechten Reibwert außen führte zum Ergebnis. Die iglidur J Rolle mit TPU Außenmantel dreht sich heute leichtgängig und vor allem verschleißfrei an der Achse und sorgt für reibungslosen Betrieb. „Wir haben nun keinerlei Reklamationen mehr“, bestätigt Jürgen Steimmer, „die Lebensdauer ist deutlich verlängert.“

Tribo-optimierten Polymerwerkstoff „iglidur J“ Die Rolleist aus dem tribo-optimierten Polymerwerkstoff iglidur J gefertigt, der Außenmantel besteht aus TPU.

Tribologisch optimiert

Das Zweikomponenten-Rollen wurde nahezu ein Jahr lang getestet, ehe es in die ersten Anlagen von Krones eingebaut wurde. Während für den TPU-Außenmantel anfangs die Farbe orange gewählt wurde, wird dieser heute in der Hausfarbe blau geliefert. „Hier konnten wir zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen“, so Jürgen Steimmer. „Erstens passt blau besser zu unseren Maschinen und zweitens hat die blaue Farbe die RoHS-Zulassung, weshalb diese Rollen nun seit Sommer 2009 verbaut werden.“ Geliefert werden die tribooptimierten Kunststoffrollen in sechs unterschiedlichen Baugrößen. Das hat etwas mit der Größe der Flaschen und damit dem Öffnungswinkel der Klammern zu tun. Die Rollen gibt es für Flaschendurchmesser von 50 mm bis 110 mm. „Der Öffnungswinkel für eine 3 Liter Colaflasche etwa, die auf dem amerikanischen Markt üblich ist, muss für ein effektives Handling entsprechend groß sein“, erklärt Steimmer. Aufgrund der Größe und Schwere der Flaschen können in diesen Abfüllanlagen stündlich „nur“ 20.000 Flaschen über den Multifunktionsstern geschleust werden.


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