Wo Lebensmittel oder Medizinprodukte verpackt werden, die besonders hohe hygienische Anforderungen stellen, muss die gesamte Maschine entsprechend gestaltet sein. Für Anwendungen dieser Art hat die Limburger Harmonic Drive AG ihre Servoantriebe überarbeitet. Diese sind nun so gestaltet, dass sowohl ungeschützte als auch teilgeschützte Hygienic-Design-Servoantriebe mit Hochdruck gereinigt werden können.
Die Konstruktion wird auf die jeweilige Anwendung hin optimiert. Dabei achten die Entwickler besonders darauf, bei den Antrieben bis hin zu den Dichtungen und Lagern solche Werkstoffe und Oberflächenbehandlungen zu verwenden, die zu den in der Maschine eingesetzten Materialien passen. Gleiches gilt für Kabelverschraubungen und Kabel. Welche Reinigungsmittel der Anlagenbetreiber verwenden will, muss vor der Entscheidung für die Komponenten im Vorfeld abgestimmt werden. So sollen unerwünschte Reaktionen von Werkstoffen vermieden werden.
Edelstahl ist kompatibel mit vielen Substanzen, darunter Wasser und Chemikalien, die häufig bei der Hochdruckreinigung verwendet werden – somit eignet sich Edelstahl sehr gut für verschiedene Gehäuseteile. Für außenliegende Bauteile kommt auch nichtrostender austenitischer Stahl in Frage. Um die spätere Reinigung der Anlagenteile einfach zu gestalten und die Oberfläche vor Verschmutzungen zu schützen, verwendet Harmonic Drive elektropolierte oder gerollte, passivierte Oberflächen mit einer Rauhtiefe von unter 0,8 µm.
Auch Komponenten wie Dichtungen müssen „hygienic“ sein
Bei der Auswahl der Dichtungen bleiben die Konstrukteure so nahe wie möglich bei den Anforderungen aus dem Lebensmittelbereich. In den Gängen freiliegender Gewinde sowie in engen Spalten können sich Verunreinigungen sammeln – solche Elemente gilt es daher zu vermeiden. So dürfen im Außenbereich der Antriebe nur Außensechskantschrauben aus dem Werkstoff A4 verwendet werden. Weil dieser Werkstoff nicht so fest ist, wie man das von Schrauben der Güteklasse 12.9 kennt, müssen alle sichtbaren Schrauben mit einer speziellen Dichtung versehen werden. Flachdichtungen mit 70° Shore-Härte dichten Zwischenräume sicher gegen Bakterien ab, wenn die Dichtungen um 15 % komprimiert werden. O-Ring-Dichtungen hingegen erfordern in der Regel einen schmalen Spalt, der nur schwer zu reinigen ist.
Bei der technischen Realisierung achten die Fachleute von Harmonic Drive darauf, dass die Konzeptions- und Designvorgaben verschiedener Normen und Richtlinien beachtet werden. Die nachgewiesene Bewertung des Antriebsherstellers soll für die Anlagenbauer und die Anwender eine verlässliche Grundlage für den Nachweis schaffen, dass die Anlagen den jeweils geltenden Vorgaben entsprechen.
Harmonic Drive bewertet in diesem Schritt:
- verwendete Materialien,
- Materialpaarungen,
- Geometrien,
- Verbindungstechniken,
- konstruktive Detaillösungen,
- verbaute Komponenten,
- Fertigungsverfahren sowie
- Oberflächenbeschichtungen.
Überprüft wird in diesem Zusammenhang auch, ob die Antriebe zu verschiedenen Normen und Vorgaben konform sind. Zu den Regelungen, die berücksichtigt werden, zählen je nach Anwendung:
- Maschinenrichtlinie 2006/42/EG (Anhang l, Punkt 2.1): Nahrungsmittelmaschinen, Maschinen für kosmetische oder pharmazeutische Erzeugnisse
- DIN EN ISO 14159:2008–07: Sicherheit von Maschinen – Hygieneanforderungen
- DIN EN 1672–2–2005+A1:2009: Nahrungsmittelmaschinen – Allgemeine Gestaltungsleitsätze, Teil 2: Hygieneanforderungen
- EHEDG (European Hygienic Equipment Design Group) Document 8: Gestaltungskriterien für hygienegerechte Maschinen, Apparate, Komponenten
- FDA-Richtlinien
- GMP (Good Manufacturing Practice)
- ISPE (International Society for Pharmaceutical Engineering)
Die Servoantriebe mit Hygienic Design, bei denen es auf viele Details ankommt, entwickelt Harmonic Drive gemäß der Anforderungen, wobei sich unterschiedliche Baugrößen – 20, 25 und 32 – umsetzen lassen.
Kleinigkeiten zählen: Angepasste Formen mit Schrägen und Rundungen verhindern SchmutzablagerungenBild: Harmonic Drive
Hygienic Design am Antrieb
Konstruktive Maßnahmen rund um den Antrieb sollen verhindern, dass dieser Bereich zur Quelle von Keimen wird.
Ein Beispiel dafür, wie eine solche Belastung entstehen könnte, sind Flüssigkeitsansammlungen auf flachen Oberflächen von Motorteilen: Diese können sich im Verlauf der Hitzeentwicklung beim laufenden Motor und anschließenden Abkühlen der Motorteile bilden, wenn die Luftfeuchtigkeit kondensiert. Sie bieten Mikroorganismen einen Lebensraum. Gewölbte Oberflächen hingegen lassen das Kondensat problemlos ablaufen.
Ein weiterer Aspekt ist das Vermeiden scharfer Kanten: Da scharfe Kanten und Rillen eine Gefahrenquelle für Verunreinigungen sind, gilt es, glatte Übergänge vorzusehen. Auch Vertiefungen, Spalten und konstruktive Toträume müssen vermieden werden, da sich darin Mikroorganismen halten und vermehren können.
