Dop erop – flexibele speciaalmachine sluit flacons

Tijdens de coronapandemie slaagde Metallatelier GmbH uit het Duitse Deggenhausen erin om een kleine serie speciale machines voor het automatisch afsluiten van schroefdoppen van diverse formaten flacons met desinfectiemiddel binnen korte tijd te optimaliseren. Het Duitse ACE Stoßdämpfer leverde met een aantal machineonderdelen een bijdrage aan deze doorontwikkeling.

Met een speciale machine zorgden David Fuchs, oprichter van Metallatelier, en zijn team voor een producent van schoonmaakmiddelen al in 2006 voor tot dan toe ongekende flexibiliteit en betrouwbaarheid bij het automatisch afsluiten van flessen. Toen in 2020 de coronapandemie uitbrak en desinfectiemiddelen niet snel genoeg geproduceerd konden worden, vroeg het bedrijf Bilgram Chemie aan Metallatelier of het op korte termijn een nieuwe serie van deze machine kon bestellen. "In 2006 was het doel nog de handling te versnellen en het personeel te ontlasten. In 2020 stond enerzijds de verhoging van de productiesnelheid centraal; anderzijds moest de hele machine nóg flexibeler worden gemaakt en nóg sneller aan nieuwe doppen en flaconformaten kunnen worden aangepast. Dit omdat onze nieuwe klant met de drie nieuwe machines vooral kleine flesjes met handdesinfectiemiddel wilde vullen", aldus Fuchs.

Snellere productie

Om dit voor elkaar te krijgen, werd het nieuwe ontwerp gebaseerd op het basisprincipe van zijn voorganger: de flessen worden op hun plaats gehouden door twee klemmen die bekleed zijn met EPDM (ethyleen-propyleen-dieen-monomeer), recht onder het schroefmechanisme. Vier grijprollen grijpen de dop vast en schroeven deze vast totdat de gedefinieerde koppel is bereikt. Door middel van kleine stootdempers wordt niet alleen de pneumatische slede afgeremd, maar wordt ook de eindpositie van het grijpmechanisme bepaald door de stand van de demper. Zo kan de machine dus worden aangepast om schroefdoppen van verschillende afmetingen af te sluiten. In de regel beweegt de slede niet naar de eindpositie, maar wordt deze eerder al gestopt door twee kleine stootdempers aan de onderkant. Een kleine stootdemper bovenaan zorgt ervoor dat de slede zich niet telkens naar zijn eindpositie hoeft te verplaatsen, maar al gestopt is wanneer de grijpwielen voldoende geopend zijn om de schroefdop zo snel mogelijk verder te transporteren.

Nieuwe dempingsoplossing

Naast andere innovaties waren er ook nieuwe ontwerpen nodig voor het afremmen van de slede in de eindposities. Terwijl in het vorige model in de bovenste en onderste eindposities kleine stootdempers van het type MC150EUMH van ACE werden gebruikt, overdachten David Fuchs en zijn team de demping van het systeem uit 2020: "Terwijl we in de bovenste eindpositie blijven werken met het zelfinstellende type MC150EUMH, gebruiken we onderaan nu twee hydraulische dempers van het type MC150EUM. Het verschil is dat de bovenste demper bedoeld is voor grotere effectieve massa's van 8,6 kg tot 86 kg, terwijl de dempers onderin geschikt zijn voor de opname van massakrachten van 0,9 kg tot 10 kg. Ook blijft er aan de andere kant nu ruimte voor een eindpositiesensor. De symmetrisch geplaatste dempers hebben als extra voordeel dat de slede bij onjuiste bediening, stroomuitval of andere storingen niet ongecontroleerd ergens opbotst en vastloopt", aldus de eigenaar van Metallatelier.

Cyclus na cyclus

De aandrijving van de slede is een ander kernelement, legt David Fuchs uit. Hij wijst erop hoe nauwkeurig de pneumatische eenheid werkt en zo de bovenste kleine stootdemper precies loodrecht raakt. Zo wordt de zuigerstang optimaal belast en kan dit machineonderdeel zijn maximale levensduur van 25 miljoen slagen volledig benutten. De exacte gradatie van het hardheidsbereik en een energieopname van 20 Nm/slag zijn andere belangrijke waarden die in continu bedrijf tot 34.000 Nm/u absorberen. Hierdoor kan de nieuwe machine, samen met de geïntegreerde vaste aanslag van de dempers, cyclus na cyclus onder volle belasting werken.

Verschillende formaten flacons

Een ander aandachtspunt bij de optimalisatie was het verkorten van de omschakeltijden wanneer de machine wordt ingesteld voor verschillende formaten flacons. Omdat de belangrijkste beperkende factor bij de handling van de machine het gewicht is, zocht het team van Metallatelier naar een energiebesparende en stroomonafhankelijke oplossing voor het instellen van de hoogte en het regelen van de snelheid.
Hierbij dacht het bedrijf aan industriële gasveren van ACE. Een bijzondere uitdaging voor de integratie van deze componenten is het compacte ontwerp van de machine. Vanwege de beperkte ruimte koos het engineersteam, na een testberekening op de homepage van ACE en overleg met de dempingsspecialisten uit Langenfeld, voor industriële gasdrukveren van het type GZ-28-250-DD-330N. In tegenstelling tot de bekendere industriële gasveren hebben deze varianten minder ruimte nodig, omdat de zuigerstang naar binnen wordt getrokken.

Exacte omschakeling

Na de berekening van dit type werden de instellingen gesimuleerd met een gewicht dat exact overeenkwam met dat van de schroefeenheid. De ingenieurs tapten vervolgens via een daarvoor bestemd ventiel zoveel stikstof af totdat maximaal comfort en de beste fixatie waren bereikt. Na succesvolle tests werd de aangepaste gasveer geïntegreerd in de constructie. Dankzij het meegeleverde montagetoebehoren was dit in zeer korte tijd mogelijk. Inmiddels doen de gastrekveren betrouwbaar hun werk en zorgen ervoor dat de eenheid in korte tijd omhoog of omlaag gebracht kan worden. Zo kan de exacte omschakeling van kleine naar grote flessen en weer terug eenvoudig worden gemaakt, zodat de productiecapaciteit optimaal kan worden benut.

Aanslagdempers beschermkap

Om onnodige stilstand door schade of letsel te voorkomen, zijn naast kleine stootdempers en gastrekveren ook structuurdempers van ACE gemonteerd. De kleine dempers dienen als aanslagdempers aan de bovenkant van de beschermkap van de schroefeenheid. De machineonderdelen, vanwege hun vorm TUBUS genoemd, zijn voordelige alternatieven voor hydraulische dempers wanneer bewegende massa's niet met uiterste precisie hoeven te worden afgeremd.