BESONDERE ANFORDERUNGEN IM DOPPELTEN SINNE - KUPPLUNGEN IM LEBENSMITTELBEREICH UND DEREN VERPACKUNGSMASCHINEN

Die Präzisions-  und Schwerlastkupplungen der R+W Antriebselemente GmbH kommen in einer Reihe von Branchen zum Einsatz. Dabei hat jede Industrie ihre Besonderheiten.  Neben Bereichen wie beispielsweise dem Werkzeugmaschinenbau oder der Servoantriebstechnik gibt es auch in der Lebensmittelverarbeitung sehr spezielle Ansprüche. Der Klingenberger Kupplungsspezialist bietet hierfür den Konstrukteuren ein breites Spektrum von Standardprodukten sowie Sonderlösungen für individuelle Einbausituationen an. 

Neben den üblichen Anforderungen, wie Drehmomentübertragung, Ausgleich von Fluchtungsfehlern oder der Begrenzung des Drehmoments zum Schutz vor einer Überlast, sind in der Lebensmittelverarbeitung und deren Verpackung zusätzliche Eigenschaften gefragt. Die Anforderungen an die eingesetzten Kupplungen unterscheiden sich hierbei erheblich von jenen, die beispielsweise in der metallverarbeitenden Industrie gefordert werden. Grund dafür sind strenge Vorgaben in Hinblick auf Sauberkeit und Hygiene. Im Bereich der Lebensmittelbe- und verarbeitung sowie bei deren Verpackung, werden diese im doppelten Sinne besonderen Anforderungen deutlich: Es geht um Funktion und um die Lebensmittelsicherheit. 


Lösungen entlang der gesamten Prozesskette

Betrachtet man beispielsweise die Prozesskette der Herstellung und Befüllung von Karton-Getränkeverpackungen lassen sich die geforderten Charakteristika gut feststellen. Wie für die meisten anderen innerhalb der Verpackungsmaschinen verbauten Komponenten gilt auch für Kupplungen: Sie müssen gegen aggressive Reinigungsmittel sowie gegen flüssige, teilweise säurehaltigen Medien resistent und geschützt sein. 

Entlang einer Verpackungs- und Befüllungslinie sind Kupplungen von R+W, sowohl aus dem Standardprogramm als auch Sonderlösungen, an diversen Stellen eingebaut. Für unterschiedliche Arbeitsschritte bietet das Unternehmen hierbei Kupplungslösungen an. Dazu zählen beispielsweise Sicherheitskupplungen für das Schneidwerkzeug des Kartons, der die Basis für die Verpackung bildet, oder Kupplungen für die Füllmaschine, die Milch, Saft oder ähnliches einfüllt. Beim Schneiden des Kartons kann es jederzeit zu einer Überlast durch verkantete Schneidwerkzeuge kommen. In diesem Falle trennen mechanische Sicherheitskupplungen innerhalb von 3 bis 5 Millisekunden Motor- und Werkzeugseite voneinander, sodass weder das Messer noch der Motor Schaden nehmen. Auch beim Falzen in die typische Getränketüten-Form sorgen die Kupplungen für sichere Abläufe und effiziente Prozesse.

Entlang der Prozesskette gibt es weitere Schritte, bei denen Kupplungslösungen eine wichtige Rolle spielen. Zum Beispiel beim Anbringen der Verschlusskappe oder des Strohhalms, bei dem die Maschine zwei kleine Klebepunkte an der Milchpackung anbringt und in einem zweiten Schritt den Strohalm anklebt.

Ist die Getränkeverpackung fertig produziert und befüllt, bringt der Hersteller sie auf den Versandweg. Dazu werden mehrere Verpackungen zusammengestellt, in Chargen verpackt und auf Paletten verschickt. Auch bei diesen Arbeitsschritten übertragen oder begrenzen Kupplungen das Drehmoment zuverlässig und schützen vor Überlasten bzw. vor damit verbundenen Schäden an den Anlagen. Denkt man im Produktlebenszyklus einer Verpackung noch weiter, so wird deutlich, dass verschiedenste Kupplungen diesen umfassend begleiten – sogar nachdem die Verpackung im Müll entsorgt wird. Denn auch in der Recyclingtechnik spielen Kupplungen in diversen Arbeitsschritten eine entscheidende Rolle. 


Edelstahl für Sauberkeit und Hygiene

Wichtig für die Tauglichkeit in der Lebensmittelverarbeitung ist grundsätzlich der verwendete Werkstoff. R+W bietet daher das komplette Programm der relevanten Kupplungstypen in rostfreiem Edelstahl an, welches die dortigen Anforderungen, u. a. an Korrosionsbeständigkeit oder einer leichten Reinigungsmöglichkeit, erfüllt und somit den hohen Voraussetzungen an Sauberkeit und Hygiene Rechnung trägt. Bei Applikationen, in denen kein Edelstahlmaterial erforderlich ist, können die Kupplungskomponenten zudem oberflächenveredelt, wie z. B. eloxiert oder oxidiert, werden. Weitere Oberflächenbehandlungen sind zudem auf Anfrage möglich. Je nach Anforderung gibt es verschiedene Kupplungstypen, welche die notwendigen Eigenschaften mitbringen.


Abdichtung bei gleicher Baugröße

Aufgrund der strengen Hygienevorschriften ist bei vielen Applikationen, in denen Sicherheitskupplungen eingesetzt werden, eine Kupplungslösung gefordert, bei der weder Stoffe aus- noch eintreten können. Die Sicherheitskupplung muss so konzipiert sein, dass keinerlei Stoffe, wie z. B. Schmiermittel an die Lebensmittel gelangen können. Für bestimmte Märkte werden sogar antiseptische Verpackungen hergestellt, die noch höhere Hygieneanforderungen an die Maschinen und somit an die Kupplungen stellen.

Die Option einer kompletten Abdichtung der R+W Sicherheitskupplungen verhindert hier ein Entweichen von Schmierfett und gleichzeitig ein Eindringen von kupplungsschädigenden Stoffen. Bei dieser Lösung sind alle Dichtungselemente in einem Bauteil integriert. Ein O-Ring wird in den Grundköper der Kupplung eingebracht und durch einen verlängerten Schaltring abgedeckt.  Ein wichtiger Vorteil dieser Bauweise ist, dass die Außenabmessungen der Kupplung und damit der benötigte Bauraum unverändert gering bleibt – anders als bei Produkten, bei denen mit einem aufwendigen Gehäuse die Kupplung abgedichtet wird. 


Torsionssteife Übertragung des Drehmoments

Ist eine torsionssteife Übertragung des Drehmoments von An- zur Abtriebsseite gefordert, kommen oftmals Metallbalgkupplungen zum Einsatz. Muss darüber hinaus noch ein sicherer Einsatz bei sehr hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und im Umfeld aggressiver Medien garantiert werden - welcher regelmäßig im Bereich der Lebensmittelbe- und verarbeitenden Industrie gefordert wird - kann R+W  mit seinem Modell BKS selbst aus dem Standardprogramm eine geeignete Kupplung anbieten. Diese ist komplett aus Edelstahl gefertigt und mit montagefreundlichen Klemmnaben sowie einer geschweißten Balg-Nabenverbindung ausgeführt. Bedingt durch den Metallbalg als Ausgleichselement kann die Kupplung ferner axiale, laterale und angulare Wellenverlagerungen ausgleichen. Aber auch alle anderen Modelle der R+W Metallbalgkupplungen, von 0,1 bis 100.000 Nm, sind in entsprechender Ausführung erhältlich. Sonderlösungen ermöglichen die Übertragung noch höherer Drehmomente. 


Schwingungsdämpfende Ausführung mit Elastomerkranz

In manchen Einsatzgebieten, wo Schwingungen und Stöße auftreten, sind dämpfende Eigenschaften gefordert. Für diese Anwendungsfälle eignen sich die Elastomerkupplungen der Modellreihe EK. Durch ein Verbindungelement aus TPU, dem sogenannten Elastomerkranz, ermöglicht die Kupplung genau diese Eigenschaft. Je nach Anforderung kann hierbei aus verschiedenen Shorehärten, also Härtegraden, ausgewählt werden. Die Kupplungen sind, je nach Ausführung u. a. mit (geteilter) Klemmnabe, Konusklemmring oder Passfederverbindung erhältlich und können für Drehmomente bis 25.000 Nm bezogen werden.


Weiterentwicklung durch kontinuierlichen Dialog

Im engen Kontakt mit den Konstrukteuren aus den Anwenderunternehmen entwickelt R+W seine Kupplungen kontinuierlich weiter, um auf die jeweiligen Anforderungen gezielte Lösungen anbieten zu können. Allein die Prozesskette „Verpackungs- und Befüllungsanlage“ zeigt, wie viele unterschiedliche Einflussfaktoren der Kupplungshersteller berücksichtigen muss, um den Kunden das passende Produkt zu empfehlen – mit Blick auf die Funktionen, die Ausstattung und den Werkstoff. 

Autor: Dirk Hasenstab


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