Optimierung des Aktuatordesigns

Gerard Bush erklärt die wichtigsten Überlegungen beim Aktuatordesign für die Lebensmittel- und Getränkeproduktion

Lebensmittel- und Getränkehersteller fordern von ihren OEM-Maschinenbauern sauberere und sicherere Maschinenkonstruktionen. Als Linearantrieb in vielen Produktionsanwendungen ist es von entscheidender Bedeutung, dass Aktuatoren so konstruiert sind, dass sie optimale Hygiene gewährleisten, die Bildung von Bakterien verhindern und aggressiven Abwaschungen standhalten. Bei der Spezifikation eines elektrischen Stellantriebs ist es außerdem wichtig, dass dieser eine dauerhafte Nutzung ohne aufwändige und zeitaufwändige Wartung gewährleistet.

Wenn in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion lineare Bewegungen erforderlich sind, sind häufig Aktoren vorhanden. Daher werden Linearaktuatoren in Anwendungen eingesetzt, die vom Verpacken bis zur Handhabung des Produkts selbst reichen, beispielsweise bei Prozessen wie Formen, Schneiden und Schneiden. Der Trend der Hersteller, von ihren OEM-Maschinenbauern zunehmend sauberere und sicherere Konstruktionen zu fordern, insbesondere in risikoreicheren Verarbeitungsumgebungen wie Fleisch, Käse, Milchprodukten, Meeresfrüchten und Geflügel, treibt diese Nachfrage wiederum an die Hersteller von Maschinenkomponenten. Für Aktuatordesigns bedeutet das, dass sie für den hygienischen Einsatz optimiert sein müssen und gleichzeitig genaue Leistung, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer gewährleisten müssen.

Der Design-Eintragsmaßstab soll die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sicherstellen. Abhängig von den geografischen Märkten und der Endverwendung umfasst dies in der Regel die Einhaltung der European Hygienic Engineering Design Group (EHEDG) sowie der 3A-Hygienestandards, die das US-Landwirtschaftsministerium (USDA) und die Food & Drug Administration (FDA) repräsentieren ).

Bevor wir uns jedoch mit den Besonderheiten des Aktuatordesigns befassen, müssen wir zunächst überlegen, wie sich der Aktuator in die größere Maschine integrieren lässt, um die Hygiene zu optimieren. Die Maschinenarchitektur mit offenem Rahmen ermöglicht die Optimierung der Clean-in-Place-Prinzipien (CIP) und gewährleistet die Sichtbarkeit für eine effektive Reinigung sowie die Möglichkeit, alle erforderlichen Bereiche zu reinigen, insbesondere diejenigen, die mit dem Produkt in Kontakt kommen oder sich in dessen Nähe befinden.

Passend zum offenen Maschinendesign erfordert der Aktuator eine Edelstahlkonstruktion, wobei Edelstahl 316 aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit als „lebensmitteltauglich“ gilt. Aktuatoren wie das RSH-Design von Tolomatic können regelmäßigem Waschen mit aggressiven Chemikalien standhalten, ohne Korrosionsflecken zu entwickeln, die Bakterien beherbergen könnten. Darüber hinaus muss die Designform Spalten und spitzere Winkel vermeiden, in denen sich Bakterien und Schmutz ansammeln können. Stattdessen verhindern abgerundete Kanten, dass sich Speisereste ansammeln und ansammeln, während Sanitärlösungen nach dem Abwaschen leicht abfließen können.

In Kombination mit der Edelstahlkonstruktion sind robuste Dichtungen erforderlich, um sicherzustellen, dass ein Stellantrieb die Schutzart IP69K erreicht, was Schutz vor dem Eindringen von Staub und Wasser bedeutet, einschließlich Hochdruckwasserstrahlen, die beim Abwaschen verwendet werden. Dichtungen rund um die Schubstange des Stellantriebs verhindern das Eindringen, das andernfalls zu Korrosion und Bakterien führen würde. Um wartungsbedingte Ausfallzeiten zu minimieren und eine lange Lebensdauer des Stellantriebs zu gewährleisten, müssen die Dichtungen außerdem langlebig sein, um den Waschbedingungen standzuhalten. Polyurethan-Dichtungen sind für die meisten Anwendungen geeignet und weisen eine hohe Toleranz gegenüber abrasiven Stoffen wie Salz und Zucker auf. Für den Einsatz mit den stärksten ätzenden Chemikalien sollte jedoch Polyurethan mit UHMWPE verwendet werden. Zur Vereinfachung der Wartung ermöglicht ein Kartuschendesign, wie es beim RSH-Antrieb von Tolomatic verwendet wird, einen schnellen Dichtungsaustausch ohne Spezialwerkzeuge, während das Doppeldichtungssystem den Schutz erhöht.

Um einen effektiven Betrieb und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, muss ein Aktuator für den Einsatz in Lebensmittel- und Getränkeanwendungen auch schwankenden Temperaturen standhalten. Ein vielseitiger Aktuator für die Lebensmittel- und Getränkeproduktion sollte bei potenziellen Gefrierbedingungen bis hin zu extremen Temperaturen einen Temperaturbereich von -10 °C bis 40 °C bewältigen können.

Darüber hinaus ist eine wichtige Designüberlegung die Frage, ob der Motor integriert oder ein traditionellerer Ansatz mit einem separaten Gerät verwendet werden soll. Der Vorteil eines integrierten Systems ist eine versiegelte Einheit, die potenzielle Eintrittspunkte reduziert und weniger Punkte für die Ansammlung von Bakterien bietet. Dieses Design erhöht auch den Schutz der Einheit, reduziert den Wartungsaufwand und erhöht die Lebensdauer des Stellantriebs.

Nach dem Maschinendesign und der eventuellen Installation sollte auch auf eine angemessene laufende Wartung geachtet werden, um optimale Hygiene und einen dauerhaften Betrieb zu gewährleisten. Typischerweise werden Stellantriebe im Werk vor der Installation geschmiert. Allerdings muss die Innenschraube in festgelegten Abständen nachgeschmiert werden. Aktuatoren mit Schmieranschlüssen, wie die Edelstahlkonstruktionen von Tolomatic, tragen dazu bei, optimale Betriebsbedingungen sicherzustellen, indem sie eine schnelle und einfache Schmierung ohne Demontage oder die Notwendigkeit von Spezialwerkzeugen ermöglichen.

Für zusätzliche Unterstützung beim Maschinendesign und der laufenden Pflege, einschließlich Aktuatoren und Bewegungssteuerungsgeräten für hygienische Lebensmittel- und Getränkeanwendungen, verfügen die Ingenieure von Inmoco über umfangreiche Erfahrung bei der Unterstützung von OEM-Designern bei der Erfüllung der Anforderungen. Während die Anforderungen der Hersteller durch die sorgfältige Befolgung der Prinzipien des Hygienedesigns immer weiter steigen, kann der Wert, den Maschinenbauer bieten, durch eine sorgfältige Komponentenspezifikation dieser Herausforderung gewachsen sein.

Gerard Bush ist dabeiInmoco