Wartungsfreie Entkeimungsmaschine

Schmierfreie Lineartechnik und Polymer-Rundtischlager in Entkeimungsmaschinen

Es gibt immer mehr Konstrukteure, die auf schmier- und wartungsfreie Gleitlager aus Kunststoff setzen. Von einfachen bis hin zu den komplexesten Aufgaben stehen maßgeschneiderte oder Kataloglösungen zur Verfügung. Das zeigt sich auch bei der Konstruktion einer Entkeimungsmaschine der Firma OPTIMA consumer GmbH als Bestandteil einer Verpackungslinie. Chemische Beständigkeit, Gewichtsersparnis und Schmiermittelfreiheit: so lauteten die wichtigsten Anforderungskriterien.

Steckbrief

  • Was wurde benötigt: drylin W-Profilschienenführungen, drylin R-Linearwellen, Polymer-Rundtischlager, xiros Kunststoff-Kugellager
  • Anforderungen: Die Lager arbeiten wie die Maschine an fünf Tagen in der Woche und müssen dabei eine hohe Lebensdauer haben. Sie müssen unter Einsatz von aggressiven Chemikalien zuverlässig funktionieren und besonders leichtgewichtig sein.
  • Branche: Verpackungsindustrie
  • Erfolg für den Kunden: Die schmierfreien Lager aus Kunststoff garantieren durch geringe Verschleiß- und Reibwerte eine lange Lebensdauer. Sie sind unter anderem leicht, korrosionsbeständig und ihr Spiel ist einstellbar.
Entkeimungsmaschine Gesamtblick auf die Entkeimungsmaschine.

Problem

Die OPTIMA consumer GmbH ist ein Anbieter von Abfüll-, Verschließ- und Verpackungsmaschinen. Das weltweit aufgestellte Unternehmen bietet alles, was das Dosieren, Abfüllen, Verpacken und Verschließen von Lebensmitteln, chemischen und kosmetischen Produkten einfacher, sicherer und wirtschaftlicher macht. Es handelt sich in der Regel um Sondermaschinen.
Für einen Kunden hat der Maschinenbauer eine Entkeimungsmaschine zum Reinigen des Innenraums von Kanistern entwickelt. Verfüllt werden lebende Kulturen, die als Zusatz für Lebensmittel dienen. Absolute Keimfreiheit beim Abfüllen muss garantiert sein. Nachdem zunächst eine Anlage für Flaschen mit einem Inhalt von einem Liter beziehungsweise 250 Millilitern, konstuiert wurde, kam es später zur Entwicklung einer zweiten Anlage für fünf Liter- beziehungsweise 25 Liter-Kanister.
Am Anfang der Verpackungslinie, die an fünf Tagen in der Woche in Betrieb ist, steht die Entkeimungsmaschine. Ihr Herzstück ist ein Drehwerkzeug. Darin werden die Kanister geklemmt, hochgenommen und um 180 Grad gedreht. Anschließend fahren sie über die Entkeimungsdüsen, werden besprüht, zurückgedreht und auf ein Band abgesetzt. An dieser Stelle muss das Entkeimungsmittel einige Sekunden wirken, was durch den Abfüllprozess bzw. die Taktzeiten realisiert wird. Pro Minute werden zwei 25 Liter-Kanister gehandhabt.
Um eventuell vorhandene Bakterien in den Kanistern abzutöten, wird zum Entkeimen flüssiges Chlordioxid eingesetzt, das äußerst aggressiv ist. Aus diesem Grund kommt es auf die chemische Beständigkeit der Komponenten an. Aber es geht auch um das Thema Energieeffizienz. So spielen das Gesamtgewicht und die Leichtgängigkeit des Systems eine wichtige Rolle. Je schwerer die Anlage ist, desto träger ist der gesamte Bewegungsablauf. Daher werden Motoren und Antriebe kleiner ausgelegt werden, wenn weniger Gewicht bewegt werden muss. Für den Konstrukteur ist deshalb klar: Bei dem komplexen Anforderungsprofil kommt für die schmierfreien Lager als Werkstoff nur Kunststoff in Frage.
 

Lösung

Unsere schmierfreien Lager aus Kunststoff garantieren durch geringe Verschleiß- und Reibwerte eine lange Lebensdauer. Sie sind unter anderem leicht, korrosionsbeständig und ihr Spiel ist einstellbar. Darüber hinaus stehen Werkstoffe zur Verfügung, die Anwendungen unter Wasser, bei hohen Temperaturen, im Lebensmittelbereich und/oder in aggressiver Umgebung ermöglichen.
So setzt auch die OPTIMA consumer GmbH bei Gleitlagern grundsätzlich auf eben diese tribo-optimierte Polymertechnik. Eingeführt auf dem Markt unter dem Namen ‚iglidur’, werden sie seit 30 Jahren intensiv erforscht und verbessert.
Im Drehwerkzeug des Entkeimers besteht die Aufhängung der gesamten Einheit aus einer robusten drylin W-Lineargleitführung als Doppelprofil und Handklemmung für höhere Haltekräfte zum Fixieren der Position. Durch den Verzicht auf Schmierung ist das System äußerst schmutzunempfindlich.  Bei der Linearführung handelt es sich um ein Sonderteil, das zum sparen von Gewicht ausgefräst und mit Aussparungen nach Kundenwunsch versehen wurde. Als Lagerung beweist ein Gehäuselager mit einstellbarem Spiel seine Leistungsfähigkeit.
Als Gegenlager zum Drehzylinder, der die einzelnen Kanister dreht, kommt ein Polymer-Rundtischlager (PRT) zum Einsatz. Besonders ist der platzsparende, quadratische Flansch, der eine direkte Montage auf ebenen Flächen ermöglicht. Als Gegenstütze zeigt ein besonders leichtes drylin R-Präzisionsaluminiumrohr seine Stärke. Linearlagergehäuse wie Wellenböcke und Loslager sorgen in Kombination dafür, dass sich das Rohr nicht frei drehen kann. Als Werkstoff in allen Gleitelemente kommt der chemikalienbeständige und verschleißarme Werkstoff iglidur J zum Einsatz.
Bei einer Vielzahl seiner Projektierungen setzt der Konstrukteur auch auf den Werkstoff ‚iglidur X’. Er weist eine äußerst hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit von bis zu 250 Grad Celsius auf.
„Zum einen sind sie ausgereift und für uns in der Beschaffung kostengünstiger als Edelstahllager. Und unsere Kunden müssen weder teure Schmier- oder auch Reinigungsmittel bereithalten. Außerdem entfallen keine Entsorgungskosten, die sich auf Dauer summieren.“

Thomas Franke, Konstrukteur bei der OPTIMA consumer GmbH zu den igus-Polymergleitlagern
drylin W Linearlager Die drylin W-Linearführung mit Gehäuselager ist als Sonderteil nach Kundenzeichnung gefertigt worden.
drylin R Loslager Zwei drylin R-Loslager in Kombination mit harteloxierten Aluminiumwellen dienen als Drehmomentstütze.
Lagerung Drehwerkzeug Zur Lagerung des Drehwerkzeuges kommt ein Polymerrundtischlager (PRT) mit quadratischer Anbindung zum Einsatz.
Polymerkugellager Die Polymerkugellager kommen ebenfalls in einer Reihe von Verpackungsmaschinen zum Einsatz. Sie sind robust, leichtgängig und ersetzen häufig teurere metallische Wälzlager.