R+W: imballaggio nel beverage, eccellenza made in Italy anche grazie ai giunti

R+W: imballaggio nel beverage, eccellenza made in Italy anche grazie ai giunti

Packaging, ottime prestazioni per i macchinari made in Italy: in crescita in Italia e in Europa, con incrementi a doppia cifra nei mercati extraeuropei

All’interno della macrocategoria dei sistemi per l’imballaggio, anche lo scorso anno le macchine per il segmento del beverage hanno realizzato numeri importanti e rappresentano un fiore all’occhiello della manifattura tricolore.

L’eccellenza della produzione industriale italiana del settore fa sì che i fornitori di componenti per il packaging come R+W possano muoversi in un ecosistema vivace e dalla domanda robusta che anche nell’ultimo biennio ha fatti segnare numeri importanti. 250 aziende di media dimensione e 350 piccole imprese; un fatturato che nel 2018 ha lambito quota 7,2 miliardi di euro crescendo di 6,8 punti percentuali e grazie a un export che incide per circa l’80% sul venduto complessivo. Sono questi – più 100 mila fra addetti diretti e indiretti – i numeri generati nel 2018 dalle tecnologie tricolori per l’imballaggio in generale, secondo quanto reso noto dalla sigla di settore Ucima.

Alimentari e bevande sono i panorami di sbocco più importanti con un’incidenza che al 2017 era calcolata attorno al 56%. Il cibo era in testa alla graduatoria e incamerava il 30,25% delle consegne complessive; il beverage lo tallonava con il 25,9%. I macchinari da imballo made in Italy hanno registrato nei primi otto mesi dell’anno scorso una crescita del 27,2% in Nord America e un sontuoso +35,4% negli Stati Uniti; più del doppio di quanto realizzato in Africa e Australia (+15,3) e oltre il triplo dell’Europa (+9,6). Nonostante che sul fronte asiatico sia stata rilevata qualche flessione, SACE SIMEST ha inserito a dicembre il comparto delle tecnologie italiane per l’imbottigliamento fra i più apprezzati in Cina e fra i driver dell’approdo della nostra industria a un fatturato da 13,5 miliardi contro i 6,3 del 2017. Stando alle stime più recenti, la domanda di machinery per le bevande ha rappresentato il 31,7% di quella riconducibile agli imballaggi nel loro complesso; a fronte del 41,4% che è attribuibile al food.

Lo stiro soffiaggio delle bottiglie in PET

Uno dei principali processi nel settore del packaging riguarda la produzione a due stadi delle bottiglie in Polietilene Tereftalato (PET), il materiale in assoluto più usato nel packaging per il settore beverage: si tratta dello stiro soffiaggio riscaldato (RSBM, Reheat Stretch Blow Molding).

Vi sono tre differenti metodi di produzione di una bottiglia in PET:

• Processo a singolo stadio

• Processo a due stadi integrati

• Processo a due stadi.

Il processo di produzione a due stadi presenta diversi vantaggi rispetto agli altri due. Il primo è che il processo di stampaggio ad iniezione e quello di soffiatura automatica sono completamente indipendenti l’uno dall’altro e possono, perciò, essere ottimizzati separatamente. Ciò implica che le preforme possono essere immagazzinate, spedite per lunghe distanze e usate quando richiesto. Inoltre, la globalizzazione dell’economia mondiale ha permesso la diffusione di questo processo, grazie alla disponibilità sempre più crescente di diverse tipologie di preforma.

Tipologie delle macchine di stiro soffiaggio RSBM

Come accennato in precedenza, le macchine di stiro soffiaggio RSBM per la produzione delle bottiglie in Polietilene Tereftalato (PET) costituiscono il secondo dei due stadi costituenti il processo; il primo stadio è dato dallo stampaggio ad iniezione delle preforme. Il processo fondamentale di queste macchine è quindi quello di utilizzare le preforme ottenute per stampaggio ad iniezione, riscaldarle e stiro-soffiarle in uno stampo per soffiatura.

Il processo viene schematizzato nella fig. 1.

Le principali tipologie di macchine di stiro-soffiaggio RSBM sono le seguenti:

• Macchine semiautomatiche

• Macchine a shuttle lineare

• Macchine a moto lineare continuo

• Macchine rotative.

1. Macchine semiautomatiche.

Gran parte di queste macchine sono di produzione asiatica. Di solito comprendono una sezione forno indipendente, posizionata vicino ad una pinza da soffiaggio.

Un vantaggio delle macchine semiautomatiche è dato dal movimento continuo delle preforme nei forni. Ciò riduce le variazioni di temperatura tra le preforme stesse, il che costituisce un evidente svantaggio nelle macchine di soffiatura ad indicizzazione.

Uno svantaggio tipico è dato dalla velocità del forno. In particolare, nel caso in cui si utilizzano preforme spesse, è importante poter controllare la velocità del forno; il processo consente, infatti, un’esigua possibilità di intervento tra la rottura delle bottiglie (temperatura del forno troppo bassa) e la cristallizzazione delle preforme (temperatura del forno troppo alta). Risulta, quindi, fondamentale che l’operatore possa disporre di adeguate interfacce di controllo della temperatura.

Nella fig. 2 viene mostrata una macchina di questo tipo.

2. Macchine a shuttle lineare

In questa tipologia di macchine, gli stampi per soffiatura sono montati in un corpo unico, muovendosi con un cilindro in comune. Sono stati costruiti stampi con cavitazioni fino ad otto cavità, ma i modelli più comuni ne hanno da una a quattro. Queste macchine coprono così l’intervallo più basso di capacità delle applicazioni, essendo spesso competitive con il processo a singolo stadio.

Nella fig. 3 viene mostrata una macchina a shuttle lineare con stampo per soffiatura a sei cavità.

Tutte le cavità per la soffiatura sono poste una accanto all’altra. Su alcune macchine entrambe le metà dello stampo si muovono con un cilindro in comune, mentre altre hanno cilindri individuali.

Sebbene queste macchine forniscano una soluzione a basso costo per l’ingresso nel mercato dei recipienti in PET, esse presentano alcuni svantaggi rilevanti. Il primo e più grave è dato dalla modalità con cui le preforme passano attraverso il sistema forno. Inoltre, il calore emesso da una lampada ad infrarossi non è costante lungo la sua lunghezza.

La conseguenza di entrambi gli svantaggi è che le preforme non vengono riscaldate uniformemente; differenze di temperature fino ad 8°C tra le preforme in una macchina a 4 cavità sono, purtroppo, ricorrenti. Ciò, a sua volta, determina delle differenze nella distribuzione delle pareti delle bottiglie (nello stampo).

La maggior parte delle macchine, inoltre, predispone la distanza delle preforme con lo stesso passo delle cavità dello stampo per soffiatura. Ciò determina un impiego del forno economicamente svantaggioso.

Molte macchine offrono appositi sistemi di controllo della capacità totale del forno (rispetto alla temperatura misurata della preforma), ma non rilevano tutte le variazioni della temperatura ambiente in un tipico ciclo termico giorno/notte, ad esempio. Un altro svantaggio di queste macchine è dato dal movimento rotatorio prima delle preforme (capovolte), poi delle bottiglie (dritte verso l’alto). I dispositivi di azionamento istallati, costituiti da tre cilindri (ciascuno per i movimenti su/giù, avanti/indietro, alimentazione/espulsione), possono costituire un grosso problema di manutenzione, che ha affetto molte aziende del settore.

Il semplice design dei mandrini, impiegati in questa tipologia di macchine, li rende sì facili da riparare o da sostituire, ma non fornisce, però, la stessa sicurezza nel mantenere le preforme concentriche come i design più sofisticati, ricorrenti nelle altre tipologie di macchine.

3. Macchine a moto lineare continuo

Per migliorare le prestazioni e la qualità del prodotto, riferite a capacità comprese tra quelle basse e quelle medie, le aziende produttrici delle macchine di stiro-soffiaggio hanno sviluppato una nuova tipologia di macchina, che prende in prestito alcuni concetti collaudati dalla linea rotativa delle macchine a soffiatura automatica.

Durante la rotazione della ruota a stella, i mandrini si abbassano nell’apertura del collo della preforma e le sollevano tramite un meccanismo caricato a molla. La spaziatura dei mandrini è circa pari a 38 o 50mm, consentendo l’impiego di colli con anelli di trasferimento massimi pari, rispettivamente, a 36.5 e 48.5 mm di diametro. Esistono poi poche macchine che consentono di lavorare con preforme dal diametro del collo maggiore. Una spaziatura stretta delle preforme migliora l’efficienza del forno ed il movimento continuo garantisce un riscaldamento uniforme delle preforme stesse.

Nella fig. 4 viene mostrata una macchina a moto lineare continuo.

Mentre esse si spostano nell’area di stampaggio, il passo viene incrementato fino al passo delle cavità, tramite un dispositivo di variazione del passo che costituisce una tecnologia proprietaria per ciascun’azienda produttrice di macchine. Ciascuna cavità ha il suo proprio gruppo di valvole di soffiatura, consentendo una regolazione ottimale e riducendo i volumi d’aria in eccesso. Lo stesso dispositivo di trasferimento delle preforme preleva anche le bottiglie soffiate e le posiziona su un nastro trasportatore rettilineo o ad aria.

Nella fig. 5 viene mostrato il processo di stiro-soffiaggio in questo tipo di macchina.

Un ulteriore vantaggio delle macchine a moto lineare continuo è dato dal fatto che esse forniscono una qualità pressoché identica alle macchine rotative per capacità fino a 1800 bottiglie/cavità orarie, a fronte di un impegno di capitali ridotto. Le macchine rotative sono più care a causa dei costosi sistemi di distribuzione delle preforme, posizionati nel centro della ruota di soffiatura.

4. Macchine rotative

Questa tipologia di macchine è la più diffusa nel settore dello stiro-soffiaggio per il settore beverage.

Nella fig. 6 viene mostrata una macchina di questo tipo.

Il settore beverage consuma fino all’80% di tutto il PET trasformato in bottiglie. Gli utili risultanti hanno permesso ai produttori di macchine di investire ingenti capitali nelle attività di ricerca e sviluppo. Ciò a sua volta ha determinato un’innovazione di massa che ha potenziato le capacità delle macchine stesse.

Le sezioni forno delle macchine rotative sono molto simili a quelle delle altre tipologie di macchine; ciascun produttore propone un suo design proprietario, al fine di riscaldare le forme con efficacia ed evitare aumenti di temperatura non dovuti nei colli delle preforme ed alle connessioni delle lampade ad infrarosso.

La differenza principale rispetto alle altre macchine è nel design della chiusura del gruppo di soffiatura. In una macchina rotativa, ciascuna preforma si sposta verso la sua propria chiusura di soffiatura, a sua volta disposta su una ruota di soffiatura. Tutte le funzionalità fornite a queste chiusure arrivano attraverso il centro della ruota di soffiatura per mezzo di distributori rotativi. Un gruppo riduttore di notevoli dimensioni si trova al di sotto della ruota e viene azionato da un motore a velocità variabile.

Nella fig. 7 viene mostrato il processo di stiro-soffiaggio per la macchina mostrata in precedenza.

Il tempo che intercorre tra la fine della sezione forno e l’inizio della soffiatura è identico per ciascuna preforma. Questa caratteristica consente, alle macchine rotative, di fornire una qualità eccellente in maniera costante.

Una particolare attenzione viene riposta nell’ingegnerizzazione dei mandrini che accolgono le preforme dalla sezione di alimentazione. Una volta poste in rotazione con i mandrini, le preforme vengono esposte a radiazione infrarossa. Nella fig. 8 vengono mostrati mandrini con sistema di blocco preforma a doppia corona di sfere.

Nella sezione di inversione del moto, così come tra l’ultimo forno nella linea e la ruota di soffiatura, le preforme vengono sottoposte all’equilibramento, ovvero al bilanciamento delle differenze di temperatura all’interno delle pareti della preforma.

Come mostrato nelle immagini precedenti, alla fine del percorso dei forni, le preforme entrano in una ruota a stella o altro dispositivo di trasferimento e vengono spostate una per una sulla prima posizione disponibile della ruota di soffiatura.

Nella fig. 9 viene mostrato un particolare dell’assieme ruota a stella – stampo di stiro-soffiatura, con i meccanismi a camme.

Le bottiglie soffiate lasciano gli stampi tramite pinze o ruote a stella che le posizionano su nastri trasportatori. Il design di queste pinze può variare da macchina a macchina, specie se confrontato con quello delle pinze delle macchine lineari. Le pinze trasferiscono le preforme dai forni agli stampi per soffiatura e le bottiglie dagli stampi alle unità di scarico.

Invece di avere dei cilindri per l’apertura e la chiusura, le pinze vengono in realtà soltanto spinte e tirate via rispettivamente dentro e fuori le preforme, che sono ferme nelle tasche della ruota a stella o negli stampi per soffiatura (nel caso delle bottiglie finite). Quest’accorgimento consente di risparmiare sul tempo e sulla manutenzione, richiedendo la presenza dell’anello di sostegno nel design del collo della preforma, come mostrato nella fig. 10.

Per facilitare l’interazione tra la ruota a stella e le pinze, ci deve essere spazio sufficiente affinché la pinza afferri la preforma al di sopra dell’anello di trasferimento. La preforma viene tenuta dalla ruota a stella proprio tramite l’anello stesso. La preforma avrà così una sezione rettilinea al di sotto dell’apice delle filettature (per la pinza) ed un’altra al di sotto dell’anello di trasferimento (per la ruota a stella).

Cosa succede nel caso di scorretta chiusura dello stampo, per effetto di una preforma malformata? Nel caso di una macchina rotativa con una capacità di 2000 b/c ora, ciò determinerebbe un serio danneggiamento di tutta la catena cinematica, qualora non fossero predisposte le opportune protezioni. Tali protezioni vengono realizzate montando un limitatore di coppia su ciascuna delle pulegge motrici, calettate sui componenti rotanti della macchina. Quando la coppia motrice sul limitatore supera un valore fissato, il limitatore stesso va a staccare la puleggia motrice dalla parte rotante, consentendo la rotazione libera. Sarà quindi compito dell’operatore riarmare il limitatore (secondo le prescrizioni del fornitore dello stesso) e ruotare, poi, opportunamente la parte rotante per ripristinare la sincronizzazione. Nella fig. 11 viene mostrato un tipico limitatore di coppia, di largo impiego nell’ambito in questione.

Il ruolo del fornitore di componenti

Un’attività complessa come la progettazione delle macchine di stiro-soffiaggio può trovare un valido supporto nei fornitori di componenti. È il caso di R+W, azienda leader nella produzione di giunti e alberi di trasmissione, in grado di mettere la sua esperienza a disposizione del progettista. In tutti i settori in cui la progettazione delle macchine di stiro-soffiaggio presenti sia criticità progettuali che esigenze di personalizzazione, R+W fornisce una gamma completa di soluzioni per tutte le esigenze di trasmissione quali i giunti a soffietto metallico della serie BK, i giunti a elastomero della serie EK, i limitatori di coppia della serie SK e i giunti con allunga della serie ZA/EZ.

I giunti BK a soffietto metallico, precisi e senza gioco, sono molto apprezzati per il basso momento di inerzia, la totale assenza di necessità di manutenzione, la durata praticamente infinita e soprattutto la totale affidabilità. I giunti a elastomero della serie EK combinano elevata flessibilità e buona resistenza. Smorzano vibrazioni e impatti compensando i disallineamenti degli alberi.

I giunti a elastomero EK combinano elevata flessibilità e buona resistenza. Smorzano vibrazioni e impatti compensando i disallineamenti degli alberi. Molti elementi condizionano la progettazione dei giunti a elastomero: da fattori quali il carico, l’avviamento e la temperatura dipende la durata dell’inserto. L’elemento elastomerico è disponibile in diverse durezze shore, per trovare sempre un compromesso adatto fa le proprietà di smorzamento, la rigidità torsionale e la correzione dei disallineamenti per la maggior parte delle applicazioni

I limitatori di coppia SK sono in grado di svincolare la parte motrice dalla parte condotta nel caso di un sovraccarico. E questo allo scopo di tutelare non solamente i componenti coinvolti nella trasmissione del moto, ma anche il prodotto finale e naturalmente il suo packaging. In modo da evitare il suo danneggiamento durante la produzione e limitare la percentuale di prodotto che risulta non conforme alla vendita per la difettosità della confezione.

I giunti con allunga della serie ZA-EZ sono ideali per collegamenti con grandi distanze assiali, eventualità spesso presente nelle macchine da imballaggio. Sono facili da montare e smontare senza che occorra muovere o allineare gli elementi da collegare. R+W ha in assortimento giunti con allunghe fino a 6 m, che non necessitano di supporto intermedio. Disponibili in versioni speciali per quanto riguarda materiali, tolleranze, dimensioni e prestazioni, i giunti con allunga R+W se ben dimensionati e montati correttamente non hanno alcuna necessità di manutenzione e una durata praticamente infinita.

R+W Italia si propone sul mercato come partner ideale per la fornitura di giunti, alberi di trasmissione e limitatori di coppia standard e “speciali”, sviluppati su specifica richiesta del cliente con l’obiettivo di offrire il giunto corretto per ogni singola applicazione: l’ampia gamma di prodotti comprende soluzioni per tutte le esigenze. Inoltre, R+W offre al cliente un servizio completo che parte dalla fase progettuale, passa dalla fase commerciale e arriva fino alla logistica.

Per una consulenza personalizzata, contattate R+W telefonicamente (02 2626 4163), via mail (info@rw-italia.it), tramite webchat disponibile sul sito www.rw-giunti.it o tramite i canali social dell’azienda: potrete contare su #progettiSicuri con R+W.

Beverage packaging, Italian products steal the show (helped by couplings)

Excellent performances recorded by beverage machines made in Italy: sales are growing on the Italian and European markets, with double digit increases on markets outside Europe

Within the category of packaging systems, even last year machines for the beverage segment reached considerable sales figures and are a feather in the Italian manufacturing industry’s cap.

The excellence of the Italian industrial production in this segment enables manufacturers of components for the packaging industry such as R+W to grow in a lively environment with strong demand which showed important results even in the past two years: 250 medium and 350 small enterprises, revenues which reached 7.2 billion euro in 2018 growing by 6.8% and exports which total 80% of overall sales. Add 100.00 direct and indirect employees and you will have the figures generated by the Italian packaging technologies in general, according to data provided by the industry’s association, UCIMA.

Food and beverage are the main markets for packaging machines with a share of around 56% in 2017. Food tops the ranking list with 30.25% of deliveries; beverage is a close runner-up at 25.9%. Packaging machines made in Italy recorded during the first eight months of 2018 a growth of 27.2% in North America and a sumptuous +34.5% in the USA; more than twice the increase recorded in Africa and Australia (+15.3) and over three times as much, compared to Europe (+9.6). In spite of a deceleration on the Asian front, SACE SIMEST in December included the Italian bottling technology segment among the most appreciated in China, considering it one of the drivers which helped our industry to reach 13.5 billion euro turnover compared to 6.3 in 2017.

According to the most recent estimates, the demand for beverage machines represented 31.7% of the amount which can be referred to packaging, as opposed to 41.4% which may be attributed to food.

Stretch-blow moulding of PET bottles

One of the main processes of the packaging industry concerns the two-phase production of polyethylene terephthalate (PET) bottles, by far the most widely used packaging material in the beverage industry: RSBM or Reheat Stretch Blow Moulding.

There are three different production methods for a PET bottle:

• Single-phase process

• Two-phase integrated process

• Two-phase process.

The two-phase process presents several advantages compared to the other two. The first is that the injection moulding process and the automatic blowing process are completely independent and may therefore be optimized separately. This implies that preformed bottles nay be stocked, sent over long distances and used when needed. Besides, the globalization of the world’s economy allowed this process to spread thanks to the increasing availability of different types of pre-formed bottles.

Types of RSBM machines

As mentioned before, the RSBM machines for the production of PET bottles are the second of the two phased in the process; the first is the injection moulding of the preformed bottles. The essential job of these machines is therefore to use the preformed bottles obtained by injection moulding, heating them and blow-moulding them in a blowing mould. The process is shown in figure 1.

The main types of RSBM machines are the following:

• Semi-automatic machines

• Linear shuttle machines

• Continuous linear motion machines

• Rotary machines.

1. Semi-automatic machines

The best part of these machines is manufactured in Asia. They usually include an independent heater, positioned next to a blowing clamp. An advantage of semi-automatic machines id provided by the continuous moment of the preformed bottles in the heater. This reduces the temperature changes in the preformed bottled, which turns up as an evident disadvantage in indexed blowing machines. A typical disadvantage is provided by the speed of the heater. Especially when thick preformed bottles are used, it is important to be able to control the speed of the heater; the process only allows a very limited possibility of taking action between the breakage of the bottles (when the temperature is too low) and the crystallization of the preformed bottles (when the temperature is too high). It is therefore essential for the operator to have adequate interfaces for temperature control. Figure 2 shows a machine of this type.

2. Linear shuttle machines

In this type of machine blowing moulds are mounted in a single unit and move with a cylinder in common. Moulds have been made with up to eight hollows, but the most frequent ones have between one and four. These machines therefore cover the lower bracket of application capacity, being often competitive when compared with single-phase machines.

Figure 3 shows a linear shuttle machine with a blowing mould with six hollows.

All the hollows for blowing are next to one another. In some machines the halves of the mould move with a cylinder in common, while in others there are individual cylinders. Although these machines provide a low-cost solution for the entry into the PET container market, they have some relevant disadvantages. The first and more evident is given by the way in which the preformed bottles go through the heating system. Besides, the heat emitted by an infra-red lamp is not constant along its length. The consequence of both disadvantages is that preformed bottles are not heated uniformly; differences in temperature of up to 8°C among preformed bottles in a four-hollow machine are unfortunately frequent. This in turn determines differences in the distribution of the walls of the bottles in the mould. Most machines, besides, predetermine the distance of the preformed bottles with the same interspace as the hollows of the blowing mould. This implies a use of the heating system which is economically not convenient.

Many machines offer purposely designed systems to control the heater’s overall capacity (with respect to the measured temperature of the preformed bottle) but they do not reveal all the changes in the room temperature in a typical day/night cycle, for instance. Another disadvantage of these machines is provided by the rotary movement of the upturned preformed bottles first and of the straightened bottles afterwards. The installed drive mechanisms made up of three cylinders for up/down, backward/forward, feeding/expulsion movements, may create a large maintenance issue which has affected many companies in the industry. The simple design of the spindles used in this type of machine does make them easy to repair or replace, but it does not provide the same safety in maintaining the preformed bottles concentric as in more sophisticated designs present in other types of machines.

3. Continuous linear motion machines.

In order to improve the performances and quality of the product referred to capacities between low and medium, manufacturers of stretch-blow moulding machines developed a new type of machine which borrows some concepts tested by the rotating line of automatic blowing machines. While the star wheel rotates, spindles move down to the opening of the neck of the preformed bottle and lift it with a spring mechanism. The spindles are at a distance of about 38 or 50 mm, allowing the use of necks with transfer rings with maximum diameter of 36.5 and 48.5 mm respectively. There are also machines which allow working with preformed bottles with wider necks. A tight spacing of the preformed bottles improves the efficiency of the heater and the continuous movement guarantees a uniform heating of the preformed bottles themselves.

Figure 4 shows a continuous linear motion machine.

While these move to the moulding area, the distance is increased until it matches the one of the hollows, by means of a distance varying mechanism which is a proprietary technology for each machine manufacturing company. Each hollow has its own group of blowing valves, thereby allowing an optimal regulation and reducing the excess air volumes. The same preformed bottle transferring mechanism also picks up the blown bottles and positions them in a straight or air conveyor belt.

Figure 5 shows the stretch blowing process in this type of machine.

A further advantage of continuous linear motion machines is given by the fact that they provide a quantity which is almost identical to the rotating machines for capacities of up to 1800 bottles/hollows per hour, with a small capital investment. Rotating machines are more expensive because of the costly distribution systems of preformed bottles, which are positioned at the centre of the blowing wheel.

4. Rotating machines

This type of machine is the most widely used in the stretch-blow segment for the beverage industry.

Figure 6 shows a machine of this type.

The beverage industry uses up as much as 80% of all PET which is turned into bottles. The profits from this activity allowed machine manufacturers to invest large amounts in research and development activities. This in turn led to widespread innovations which improved the capacity of the machines themselves. The heating sections of rotating machines are very similar to those of the other types of machines; each manufacturer has a proprietary design, in order to heat up the preformed bottles effectively and avoid unwanted temperature increases in the necks of the preformed bottles and at the junctions of the infrared lamps. The main difference with respect to other machines is the design of the blowing group clamp. In a rotating machine, each preformed bottle moves towards its own blowing clamp, which in turn is placed in a blowing wheel. All the functions provided to these clamps reach them through the centre of the blowing wheel by means of rotary distributors. A large gear unit s found underneath the wheel and is driven by a variable speed motor.

Figure 7 shows the stretch-blowing process for the machine previously described.

The time which elapses between the exit from the heating area and the beginning of the blowing phase is identical for each bottle. This allows rotary machines to constantly provide excellent quality.

Special attention is provided to the engineering of the spindles which pick up the preformed bottles from the feeding section. Once they are placed in the rotation system by the spindles, the preformed bottles are exposed to IR radiation.

Figure 8 shows spindles with a double bearing crown preformed bottle blocking system.

In the section where motion is reversed, and between the last heater in the line and the blowing wheel, preformed bottles are balanced, that is, the differences in temperature within the walls of the preformed bottle are uniformed. As shown in the previous images, at the end of the heating process, the preformed bottles enter a star wheel or other transfer device and are moved one at a time to the first available clamp on the blowing wheel.

Figure 9 shows a detail of the star wheel – stretch blowing die system with cam mechanisms.

Blown bottles leave the moulds by means of clamps or star wheels which position them on conveyor belts. The design of these clamps may differ from one machine to another, especially if compared to the clamps of linear machines. Clamps take the preformed bottles from the heaters to the blowing dies and the bottles from the dies to the unloading units. Instead of cylinders for opening and closing, the clamps are actually only pushed and pulled respectively in and out of the preformed bottles, which are steady in the star wheel pockets or in the blowing moulds (in the case of finished bottles). This trick allows to save time and maintenance, and requires the presence of a support ring in the design of the neck of the preformed bottle as shown in Figure 10.

To enable an easier interaction between the star wheel and the clamps, there must be enough space for the clamp to grab the preformed bottle above the transfer ring. The preformed bottle is held in place by the star wheel by means of this ring. The preformed bottle will therefore have a straight section just under the end of the thread (for the clamp) and another one under the transfer ring (for the star wheels).

What happens if the die is not correctly closed, because of an oddly shaped preformed bottle? In the case of a rotating machine with a capability of 2000 bottles per hour, this would create a serious damage to the entire kinematic chain, if appropriate precautions were not in place. These protection measures are enacted by mounting a torque limiter on each of the drive pulleys, fixed to the rotating elements of the machine. When the torque on the limiter goes beyond the predetermined values, the limiter itself detaches the drive pulley form the driven part and the machine rotates freely. It will then be up to the operator to reinstall the limiter (following instructions provided by the manufacturer) and to rotate the revolving part appropriately to re-establish synchronization.

Figure 11 shows a typical torque limiter, widely used in this segment.

The role of the components supplier

A complex activity such as the design of stretch blowing machines may find a valid support in the suppliers of components. This is the case with R+W, leading manufacturers of couplings and line shafts, capable of placing their experience at the designer’s service. In all those cases when the design of a stretch-blowing machine presents design issues or requires tailor-made details, R+W provides a complete range of solutions for all torque transmission and limitation demands, such as: BK series metal bellows couplings, EK series elastomer couplings, SK series torque limiters and ZA and EZ series line shafts.

BK metal bellows couplings, accurate and backlash-free, are highly appreciated for their low inertia momentum, the total absence of maintenance requirements, the practically infinite working life and especially the total reliability.

EK elastomer couplings combine high flexibility and good resistance. They buffer vibrations and impacts compensating for shaft misalignments. Many elements affect the design of elastomer couplings: factors such as load, starting and temperature determine the duration of the insert. The elastomer element is available in different Shore hardness values, which always allows to find a suitable compromise between buffering properties, torsional rigidity and correction of misalignments for the best part of applications.

SK torque limiters, totally backlash free, allow to protect the motor system in case of overload, disconnecting the driven part within a few milliseconds. These very accurate couplings transmit torque with great accuracy and only come into play if the need really arises. Besides, they allow a fast and easy reassembly as soon as the cause of the overload is removed.

Line shafts in the ZA-EZ series are ideal for connections with great distances between axes, which is often the case in food packaging machines. They are easy to assemble and disassemble without having to move or align the elements that need to be connected. R+W offers line shafts as much as 6 metres long, which do not require intermediate support. Available in special versions as regards materials, tolerance, size and performance, R+W line shafts, if correctly chosen and assembled, do not require any maintenance and last practically forever.

R+W Italia is an ideal business partner supplying couplings, line shafts and torque limiters, both standard versions and special solutions developed upon clients’ specific requests with the aim of providing the ideal coupling for every application; the vast product range includes solutions for every requirement.

For customized consulting, contact R+W (Tel. +39 02 2626 4163, mail info@rw-italia.it); there is also a webchat available on the www.rw-giunti.it website as well as the company’s social media channels. You can count on excellent designs with R+W.