Hohe Produktivität durch servomotorisch gesteuerte Ausschraubeinheiten

Jun 21, 2023

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Der Hersteller von Kunststoffprodukten Röchling Medical setzt servomotorisch gesteuerte Abschraubeinheiten von Servomold in 8- und 16-fach-Spritzgusswerkzeugen für pharmazeutische Verschlusskappen ein. Das patentierte Design des Abschraubsystems sorgt für lange Standzeiten, minimiert den Verschleiß und garantiert so eine hohe Zuverlässigkeit und Effizienz.

Die Röchling-Gruppe entwickelt und produziert seit rund 200 Jahren Kunststoffprodukte für verschiedene Branchen. Dazu gehört neben Industrie und Automotive auch der Medizinbereich. Hier werden hochwertige, maßgeschneiderte Komponenten und Baugruppen bis hin zu kompletten OEM-Produkten für die Marktsegmente Diagnostik, Flüssigkeitsmanagement, Chirurgie und Intervention sowie Pharma gefertigt.

Servomold liefert die servomotorisch gesteuerten Ausschraubeinheiten, die Röchling Medical in einem 16-fach- und zwei 8-fach-Spritzgießwerkzeugen zur Herstellung von Pharma-Verschlusskappen aus Polypropylen (PP) einsetzt. Aufgrund der langjährigen Zusammenarbeit hatte der Medizintechnikhersteller den Erbacher Experten für servoelektrische Automatisierungskonzepte frühzeitig in die Entwicklung eingebunden. Dadurch konnte das gesamte Projekt zügig gestartet und umgesetzt werden.

Lucas Meister, Projektleiter bei Servomold, erklärt: „Ausgangspunkt dieser erfolgreichen Zusammenarbeit waren einfache Handskizzen mit den gewünschten Maßen. Für ein Einkavitäten-Prototypenwerkzeug hatten wir auch bereits die Ausschraubeinheit geliefert. Dieses ähnelte im Aufbau den späteren Serienwerkzeugen und war durch austauschbare Gewindekernhülsen und Standkerne für drei verschiedene Schraubverschlussgrößen geeignet.“

Aus den gewonnenen Erfahrungen konnten direkt die möglichen Anlagengrößen und der grundsätzliche Aufbau der Ausschraubeinheiten abgeleitet werden. Für die Angebotserstellung berechnete Servomold auf dieser Grundlage die zu erwartenden Losbrechmomente zu Beginn des Abschraubens. Lucas Meister fährt fort: „Wir haben Einflussparameter wie die mechanischen, tribologischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften des zu verarbeitenden PP sowie die Geometrie der Kavitäten berücksichtigt.“ Diese und das gewählte Werkzeugkonzept waren dann unsere Grundlage zur Ermittlung der erforderlichen Drehmomente als Grundlage für die Getriebeauslegung. Erst dann wählten wir den passenden Servoantrieb, bestehend aus Servomotor und Planetengetriebe, aus, der den Anforderungen des Kunden hinsichtlich Funktions- und Prozesssicherheit gerecht werden konnte. Der letzte Schritt der Angebotserstellung war die Abstimmung des passenden Servoreglers und Servoverstärkers.“

Die kurz darauf erfolgte Auftragserteilung war der Startschuss für die intensive Zusammenarbeit zwischen den Konstruktionsteams von Servomold und Röchling. Dadurch war sichergestellt, dass die drei geplanten Spritzgussformen nahezu gleichzeitig fertiggestellt werden konnten. Nachdem Röchling den Entwurf genehmigt hatte, wurden die Komponenten bereits zwei Monate nach dem Erstkontakt gefertigt. Parallel dazu koordinierten die Beteiligten die Schnittstelle zwischen der Steuerung und der Spritzgießmaschine. Aufgrund der universellen Einsetzbarkeit der bei Röchling bereits vorhandenen Servomold-Steuerungen lag der Schwerpunkt im Wesentlichen auf der Erstellung des Ablaufprogramms. Dank ihrer langjährigen Erfahrung mit diesen Steuergeräten waren die Mitarbeiter von Röchling letztlich in der Lage, die Inbetriebnahme selbst durchzuführen.

Thomas Meister, Geschäftsführer von Servomold, kommentiert: „Unsere Kunden sind immer wieder erstaunt darüber, wie viel Vorarbeit wir in die Angebotserstellung investieren. Dieses gründliche Vorgehen braucht Zeit, zahlt sich aber im Laufe des Projekts mehr als aus. Unsere Erfahrung und die unserer Kunden zeigen, dass es Überraschungen bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb erspart.“

Und Christopher Heyd, Leiter Werkzeugbau bei Röchling Medical, bestätigt: „Diese Betriebs- und Funktionssicherheit zeichnet sich in unserem Unternehmen seit dem ersten Einsatz einer Servomold-Ausschraubeinheit vor neun Jahren ab.“ Aus diesem Grund haben wir heute bereits insgesamt 15 solcher Anlagen im Einsatz. Neben dem Abschrauben von Kappen werden sie auch zur Durchführung von Schiebebewegungen oder zum Drehen von Indexplatten eingesetzt. In keinem Fall ist die prognostizierte Leistung von der tatsächlichen Leistung abgewichen.“

Servomold-Ausschraubeinheiten basieren auf einem patentierten System, bei dem der Antriebsstrang vom Gewindekern getrennt wird. Dadurch werden Antriebseinflüsse auf den Gewindekern vermieden und Montage und Wartung vereinfacht. Radialkräfte des Antriebsstrangs werden durch dünne Ringlager aufgenommen. Dadurch haben sie keinen Einfluss auf den Gewindekern, der sich – angetrieben über ein Keilwellenprofil und optimal konzentrisch geführt durch vorgespannte Kugelkäfige – durch eine Führungsmutter aus Messing hin und her bewegt. „Dank dieser patentierten Konstruktion des Abschraubsystems“, sagt Thomas Meister, „erzielen wir sehr hohe Standzeiten, minimieren den Verschleiß und sorgen so für eine hohe Zuverlässigkeit und Effizienz.“

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Hierzu tragen auch weitere konstruktive Weiterentwicklungen bei, etwa hochpräzise gefertigte Getriebekomponenten mit sehr engen Zahnbreitentoleranzen und optimierter Profilkorrektur. Meister weiter: „Das Ergebnis dieser Vielzahl konstruktiver Maßnahmen ist ein sehr hoher Anlagenwirkungsgrad durch die Vermeidung von Reibung, die neben Drehmomentverlusten im schlimmsten Fall zu Schäden an den Gewindekernoberflächen führen könnte.“ Darüber hinaus werden die Werkzeugstandzeit sowie die Konsistenz und Reproduzierbarkeit des Prozessablaufs erhöht.“

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