Ottimizzazione della progettazione dell'attuatore

Gerard Bush spiega le considerazioni chiave nella progettazione degli attuatori per la produzione di alimenti e bevande

I produttori di alimenti e bevande richiedono ai costruttori di macchinari OEM progetti di macchine più puliti e sicuri. Essendo motori lineari in molte applicazioni di produzione, è fondamentale che gli attuatori siano progettati per garantire un'igiene ottimale, prevenendo l'accumulo di batteri e avendo la capacità di resistere a lavaggi aggressivi. Quando si specifica un attuatore elettrico, è anche fondamentale che garantisca un utilizzo duraturo senza la necessità di una manutenzione estesa e dispendiosa in termini di tempo.

Nella produzione di alimenti e bevande, quando è richiesto il movimento lineare, sono comunemente presenti attuatori. Pertanto, gli attuatori lineari vengono utilizzati in applicazioni che vanno dall'imballaggio alla movimentazione del prodotto stesso, con processi come formatura, taglio e affettamento. La tendenza dei produttori a richiedere sempre più progetti più puliti e sicuri ai costruttori di macchine OEM, in particolare negli ambienti di lavorazione ad alto rischio, come carne, formaggio, latticini, frutti di mare e pollame, sta a sua volta spingendo questa domanda verso i produttori di componenti di macchine. Per quanto riguarda la progettazione degli attuatori, ciò significa che devono essere ottimizzati per un uso igienico, garantendo al tempo stesso prestazioni precise, affidabilità e lunga durata.

Il punto di riferimento per l'ingresso nel progetto è garantire la conformità legale. A seconda dei mercati geografici e dell'uso finale, in genere ciò includerà l'adesione allo European Hygienic Engineering Design Group (EHEDG), nonché agli standard sanitari 3A che rappresentano il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) e la Food & Drug Administration (FDA) ).

Tuttavia, prima di esaminare le specifiche della progettazione dell'attuatore, la prima considerazione è come l'attuatore dovrebbe integrarsi con la macchina più ampia per ottimizzare l'igiene. L'architettura della macchina a telaio aperto consente l'ottimizzazione dei principi Clean In Place (CIP), garantendo visibilità per una pulizia efficace, nonché la capacità di pulire tutte le aree richieste, in particolare quelle a contatto o in prossimità del prodotto.

In concomitanza con il design della macchina aperta, l'attuatore richiede una struttura in acciaio inossidabile, con l'acciaio inossidabile 316 considerato "per uso alimentare" per le sue qualità di resistenza alla corrosione. Gli attuatori come il design RSH di Tolomatic possono resistere ai lavaggi regolari con prodotti chimici aggressivi senza sviluppare macchie di corrosione che potrebbero ospitare batteri. Inoltre, la forma del progetto deve evitare fessure e angoli più acuti che possono accumulare batteri e detriti. Invece, i bordi arrotondati impediscono che le particelle di cibo si raccolgano e si accumuli, mentre le soluzioni sanitarie possono defluire facilmente dopo il lavaggio.

In combinazione con la struttura in acciaio inossidabile, sono necessarie guarnizioni robuste per garantire che un attuatore raggiunga un grado di protezione IP69K, che significa protezione contro l'ingresso di polvere e acqua, compresi i getti d'acqua ad alta pressione utilizzati durante il lavaggio. Intorno all'asta di spinta dell'attuatore, le guarnizioni impediscono l'ingresso che altrimenti causerebbe corrosione e potrebbe ospitare batteri. Per ridurre al minimo i tempi di fermo per manutenzione e garantire una lunga durata dell'attuatore, le guarnizioni devono anche essere durevoli per resistere alle condizioni di lavaggio. Le guarnizioni in poliuretano sono adatte per la maggior parte delle applicazioni, con elevata tolleranza agli abrasivi come sale e zucchero, ma per l'uso con le sostanze chimiche caustiche più abrasive, è necessario utilizzare il poliuretano con UHMWPE. Per facilitare la manutenzione, il design della cartuccia, come quello utilizzato sull'attuatore RSH di Tolomatic, consente una rapida sostituzione della guarnizione senza la necessità di strumenti specializzati, mentre il suo sistema a doppia guarnizione aumenta la protezione.

Per garantire un funzionamento efficace e una lunga durata, un attuatore per l'utilizzo in applicazioni alimentari e bevande deve anche essere in grado di resistere a temperature variabili. Affrontando condizioni potenzialmente gelide fino a temperature estreme, un attuatore versatile per la produzione di alimenti e bevande dovrebbe essere in grado di far fronte a un intervallo che va da -10° a 40°C.

Inoltre, un'importante considerazione progettuale è se integrare il motore o utilizzare un approccio più tradizionale con un dispositivo separato. Il vantaggio di un sistema integrato è un'unità sigillata, che riduce i potenziali punti di ingresso e con meno punti di raccolta dei batteri. Questo design aumenta inoltre la protezione dell'unità, riducendo le esigenze di manutenzione e aumentando la longevità dell'attuatore.