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Linearführungen für Lebensmittel- und Verpackungsmaschinen

Mrz 16, 2020 | Konstruktion und Planung

Wartungsfreier Langzeitbetrieb von Lineareinheiten in Maschinen der Nahrungsmittelproduktion und -verpackung: Dieses Anwendungsprofil ist anspruchsvoll. Realisieren lässt es sich mit Schmiereinheiten, die den Schmierstoff über einen langen Zeitraum kontinuierlich abgeben. Eine neue Schmiereinheit erfüllt diese Anforderungen nochmals besser als das bewährte Vorgängermodell.

Lineareinheiten müssen wirkungsvoll und dauerhaft geschmiert werden, wenn ihre Funktion und Leistungsfähigkeit über längere Zeiträume gewährleistet sein soll. Bei „klassischen“ Anwendungen lässt sich das relativ einfach durch regelmäßiges Nachschmieren erreichen. Wenn die Lineareinheiten aber in Maschinen zum Verarbeiten und Verpacken von Lebensmitteln eingesetzt werden, sind die Möglichkeiten begrenzt. Denn es darf kein Schmierstoff an die Umgebung abgegeben werden, und es müssen alle Anforderungen der Hygiene erfüllt werden. Daraus ergibt sich als weitere Anforderung, dass die Antriebskomponenten häufig intensiv gereinigt werden und der Schmierstoff dabei nicht ausgewaschen werden darf.

Für exakt dieses Einsatzprofil hat NSK die K1-Schmiereinheit entwickelt, die sich seit Jahren weltweit in Anlagen der Nahrungsmittelproduktion und -verpackung bewährt. Die kompakte Einheit, die am Schlitten montiert wird, enthält einen Vorrat an Schmierstoff, der nach FDA-Richtlinien freigegeben ist. Er ist in eine polyolefine Trägersubstanz integriert und wird langsam abgegeben. Somit ist eine dauerhaft gleichmäßige Schmierung gewährleistet, ohne dass der Anwender nachschmieren muss. Außerdem sorgt eine sorgfältige Abdichtung dafür, dass keine Verunreinigungen auf die Lauffläche gelangen können. In der Praxis führt das zu einer deutlich verlängerten Lebensdauer der Lineareinheiten. Zugleich wird weniger Schmierstoff an die Umgebung abgebeben als bei konventioneller Schmierung.

Neuentwicklung: Von K1 zu K1-L Einige Hersteller und Anwender dieser Einheit äußerten den Wunsch nach nochmals längerer Lebensdauer der Lineareinheiten unter widrigen Umgebungsbedingungen. Vor diesem Hintergrund hat NSK die neue Schmiereinheit K1-L entwickelt, die jetzt am Markt eingeführt wird. Im Vergleich zur K1-Einheit enthält sie einen größeren Vorrat an Schmierstoff. Ermöglicht wird das durch ein neues Trägermaterial, das die Speicherung eines doppelt so großen Ölvorrates erlaubt. Das verlängert die Wartungszeiten und erhöht aus Anwendersicht die Verfügbarkeit und Produktivität der Maschine oder Anlage, in der das Linearsystem eingesetzt wird.

Reduzierte Reibung, verbesserte Dichtwirkung Ein weiterer Vorteil ist die optimierte Formgebung der K1-L. Sie schafft die Voraussetzung für eine um rund 20% reduzierte Reibung bei der Linearbewegung des Führungswagens auf der Schiene. Ein ebenfalls neu konstruiertes Gehäuse steigert die Steifigkeit der Schmiereinheit und trägt dazu bei, dass Verunreinigungen wirksam am Eindringen in den Führungswagen gehindert werden.

Im ersten Schritt steht die K1-L für das NSK-Standardprogramm der Linearführungen, d.h. für die Baureihen NH und NS, zur Verfügung. Ausführungen für andere Baureihen sind in Vorbereitung.

Praxisbeispiele zeigen Wirksamkeit der Langzeitschmierung Noch liegen für die neuen K1-L keine Langzeiterfahrungen aus Einsatzbeispielen vor. Die Erfahrungen mit der K1 zeigen aber den großen Nutzen des Wirkprinzips der inkorporierten Schmierung. Besonders aussagekräftig sind diese Einsatzfälle, wenn ein Maschinenanwender konventionelle Lineareinheiten gegen solche mit K1-Schmiereinheit ausgetauscht hat. Diese Umstellung führte zum Beispiel ein Müsli-Hersteller durch, nachdem es an den vier Beutelabfüllmaschinen der Verpackungslinie immer wieder – im Schnitt einmal pro Monat – zu ungeplanten Stillständen gekommen war.

Die Verantwortlichen baten die Experten von NSK um eine Vor-Ort-Analyse der Ausfallursachen im Rahmen des AIP-Programms („Added Value Programme“). NSK-Ingenieure untersuchten die Anwendung und stellten fest: Die Ausfälle waren auf Staub der Müsli-Bestandteile (Getreide, Nüsse…) zurückzuführen, die beim Abfüllen entstehen. Der Staub drang in den Führungswagen der Lineareinheit ein und verunreinigte den Schmierstoff. Das war letztlich die Ausfallursache, die hohe Kosten sowohl durch den Maschinenstillstand als auch durch den Reparaturaufwand verursachte.

Ausfälle an Beutelabfüllanlagen gestoppt – mehr als 64.000 Euro gespart NSK empfahl daraufhin den Einsatz der K1-Schmiereinheiten an den (ebenfalls erneuerten) Linearführungen und errechnete für sie eine Lebensdauer von mehr als zwölf Monaten. Diese Empfehlung setzte der Müslihersteller zunächst testweise an einer der vier Maschinen um. Das Ergebnis: Nach einem Jahr des wartungsfreien Betriebs war an dieser Maschine noch kein Ausfall aufgetreten. Inzwischen hat der Müslihersteller die K1-Schmiereinheit an den Linearführungen aller vier Beutelabfüllmaschinen nachgerüstet. Dadurch spart er pro Jahr 64.625 € allein an Wartungskosten.

Großbäckerei: Edelstahl-Linearführungen mit K1-Schmiereinheit Bei einem zweiten Anwendungsbeispiel kam es in einer Großbäckerei regelmäßig zu Ausfällen bei den Linearführungen der Schneidvorrichtungen. Die vorhandenen Linearführungen waren mit Armoloy beschichtet, außerdem kam ein lebensmitteltaugliches Schmierfett zum Einsatz. Doch den geforderten Anforderungen konnten sie nicht gerecht werden.

Die Bäckerei suchte nach einer Linearführung, die höhere zulässige Geschwindigkeiten und eine höhere Lebensdauer aufweisen sollte – auch vor dem Hintergrund, dass eine Produktionssteigerung von 250 auf über 300 Zyklen pro Minute geplant war.

Kosteneinsparungen von knapp 224.000 Euro im Jahr Nach einer Untersuchung der ausgefallenen Lineareinheiten empfahl NSK den Einsatz von Linearführungen aus Edelstahl für hohe Geschwindigkeiten in Kombination mit einer lebensmitteltauglichen K1-Langzeitschmiereinheit.

Im ersten Schritt wurde – genau wie beim Müslihersteller – ein Probelauf mit einem Satz NSK Linearführungen vereinbart, der erfolgreich verlief. Die Großbäckerei rüstete daraufhin sämtliche Schneidanlagen auf Edelstahl-Linearführungen der NH/NS-Serie mit K1-Schmiereinheiten um. Seitdem muss er im Schnitt erst nach 32 Wochen eine Wartung an allen Maschinen durchführen statt wie zuvor nach drei Wochen die Lineareinheiten austauschen. Das entspricht einer Lebensdauerverlängerung um mehr als das Zehnfache. Die Amortisationsberechnung ergibt (trotz der in etwa verdoppelten Kosten für die Lineareinheiten) eine jährliche Einsparung von knapp 224.000 Euro durch verringerte Ersatzteil-, Wartungs- und Stillstandskosten). Die Beispiele zeigen: Das Prinzip der integrierten Schmierung bringt klare Vorteile bei Linearantrieben, die in der Lebensmittel- und Verpackungstechnik eingesetzt werden. Und mit der neuentwickelten K1-L kann die Lebensdauer von Linearführungen, die unter ungünstigen Umgebungsbedingungen arbeiten, nochmals gesteigert werden. www.nsk.com

www.nsk.com
Autor: NSK Deutschland GmbH
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