Pięciokrotny wzrost możliwości produkcyjnych

Wchodząc na halę produkcyjną firmy Chocolat Frey AG, oczom ukazują się zbiorniki, w których przechowywana jest mieszanka surowej czekolady. Przed przejściem do kolejnego pomieszczenia odwiedzający musi założyć odzież ochronną. To tam umieszczony jest najnowszy nabytek – bardzo nowoczesny system do produkcji małych czekoladek Napolitains.

Technologia napędowa LinMot w przemyśle spożywczym

Idea wdrożenia nowego systemu pojawiła się w 2013 r., kiedy małe czekoladki zaczęły odnosić wielki sukces. Dwie starsze linie, zbudowane w latach 1988 i 1990, użytkowane do dziś, działały na pełnych obrotach. Ze względu na wzrost popytu, producent czekolady dążył jednak do wdrożenia linii produkcyjnej, która będzie charakteryzowała się wyższą wydajnością oraz zapewni wzrost możliwości wytwórczych. Pierwszy system był w stanie wyprodukować maksymalnie 400 kg Napolitains na godzinę. Potrzebny był nowy, obsługujący do 2 ton, czyli dostarczający w tym samym czasie ok. 6 tys. sztuk.

Konstruktor maszyn, odpowiedzialny za starsze linie, zastosował więc najnowszą technologię, która spełniła określone wymagania. Centralną rolę systemu odgrywa silnik liniowy firmy LinMot, mający za zadanie podnosić formy plastikowe z taśmy transportowej do stacjonarnych dysz dozujących. Formy mają wymiary ok. 850×380, z zagłębieniami na 225 wafli (25×9).

Formowanie bez pęcherzyków i rozprysków

"Kiedy system do formowania wlewa płynną czekoladę do formy, ta jest podnoszona, aby zminimalizować odległość między poziomem napełnienia a dyszą dozującą", wyjaśnia Manfred Leuenberger, specjalista techniczny firmy Chocolat Frey AG. "W ten sposób zapobiegamy powstawaniu pęcherzyków powietrza i rozprysków."

Na starszych liniach produkcyjnych to siłownik pneumatyczny podnosi formy, jednak po przeanalizowaniu procesu możemy dostrzec słabość siłowników zasilanych sprężonym powietrzem. Ruch jest nierówny, a forma dość gwałtownie spada z powrotem na szyny przenośnika. Natomiast przy silniku liniowym, pomimo zwiększonych wymagań dynamicznych, sekwencja ruchu jest łagodniejsza. Dzięki temu chronione są mechanizmy urządzenia oraz powstałe produkty.

Kolejną zaletą elektrycznego napędu bezpośredniego, która przynosi wiele korzyści, jest dokładność pozycjonowania formy.

"Dzięki zintegrowanemu systemowi pomiarowemu, silnik liniowy zapewnia lepsze pozycjonowanie formy, dzięki czemu w każdym momencie dokładnie wiemy, gdzie się ona znajduje", wyjaśnia Leuenberger.

Umożliwia to utrzymanie optymalnej odległości między poziomem napełnienia a formą, z dokładnością do dziesiątych części milimetra. W przeciwieństwie do rozwiązań pneumatycznych, siła silnika liniowego nie spada z czasem, dzięki czemu częstotliwość prac konserwacyjnych jest dużo mniejsza.

Dostosowane profile ruchu chronią produkt i mechanizm

Na linii produkcyjnej, w której zamontowano silniki liniowe LinMot, można realizować różne profile ruchu – jesteśmy więc w stanie dopasować się do indywidualnych wymagań produktu i spersonalizowanego procesu napełniania.

"Niestety, to niemożliwe w przypadku pneumatyki. Dostosowane profile ruchu dają dużo korzyści. Szczególnie w przypadku produktów nadziewanych, ponieważ pozwalają optymalnie rozprowadzić mieszankę czekoladową w formie. Poprawia to niezawodność i daje większą swobodę w planowaniu procesu produkcyjnego", dodaje specjalista firmy Chocolat Frey AG.

Opcja indywidualnego dostosowania profilu ruchu może pomóc w zminimalizowaniu obciążeń podczas procesu produkcyjnego. Mowa tutaj o obciążeniach zarówno produktów, jak i mechanizmu. Ponieważ stosowane są bezpośrednie napędy elektryczne, możliwe jest przełączanie między profilami za pomocą jednego przycisku. Dzięki temu zmiana produktu zajmuje dużo mniej czasu niż dotąd.

Wydajne silniki liniowe od LinMot

Konstruktorzy maszyny do formowania zdecydowali się w przypadku tej inwestycji na zastosowanie silnika liniowego z serii LinMot P10-70 o skoku 90 mm. Stojan PS10-70x160UBL-QJ z enkoderem i suwakiem PL10-28×390/340 są połączone z dopasowanym kołnierzem montażowym, który spełnia także funkcję radiatora. Silnik montowany jest poza strefą higieniczną, więc nie musi charakteryzować się wyższą klasą ochrony. Jednak do bardziej wymagających zastosowań LinMot ma w ofercie silniki w wersji INOX i ATEX.

Osoby odpowiedzialne za konstruowanie maszyn nie bez powodu wybrały serię P10-70. Silniki z tej serii mają uzwojenie trójfazowe i są najmocniejszymi silnikami w ofercie LinMot. Mogą wytwarzać siłę szczytową do 2700 N. Za sprawą modułowej konstrukcji ich skok może wynosić od 10 do 1770 mm. Prędkości powyżej 5 m/s i przyspieszenia powyżej 100 g gwarantują bardzo krótkie czasy pozycjonowania i dużą liczbę cykli.

Eliminując luz z komponentów mechanicznych, takich jak skrzynie biegów lub zębatki, silniki liniowe z systemami pomiarowymi o odpowiedniej rozdzielczości charakteryzują się precyzyjnym pozycjonowaniem. Co więcej, wymagają znacznie mniej konserwacji niż siłowniki pneumatyczne lub silniki szczotkowe.

Optymalnie dostrojona kombinacja sterownika i silnika

Zasilanie silnika liniowego w maszynie do formowania czekolady jest zapewniane przez sterownik serwo LinMot E1400 z bezpośrednim zasilaniem 400 VAC. Firma LinMot zadbała o to, aby silniki efektywnie działały z napędami innych producentów. Konstruktor w swojej maszynie do formowania zastosował sterownik serwo E1400, który połączył ze sterownikiem ruchu Bosch Rexroth IndraControl L65 z konfigurowalnym interfejsem Sercos III. Sterownik maszyny wyznacza profile ruchu dla poszczególnych produktów i procesów formowania. Dzięki temu, za pomocą jednego przycisku, można dostosować urządzenie do wymagań poszczególnych produktów.

Sterownik LinMot daje konstruktorom maszyn dużą swobodę w wyborze producenta systemu sterowania, ponieważ warianty E1400 są dostępne dla innych popularnych systemów magistrali przemysłowych, takich jak EtherCAT, POWERLINK, ProfiNET, Profibus lub Ethernet/IP.

Niezawodne i skuteczne w działaniu silniki liniowe

"Po ponad roku od wdrożenia mogę powiedzieć, że silniki liniowe firmy LinMot udowodniły swoją skuteczność", podsumowuje Leuenberger.

Kierownik techniczny cukierni w firmie Chocolat Frey widzi dla nich świetlaną przyszłość w swoim zakładzie.

"Wciąż istnieje kilka zastosowań, np. w zakresie napełniania pakowanych produktów gotowych, gdzie sensowne jest zastąpienie zwykłych siłowników pneumatycznych silnikami liniowymi".

Multiprojekt Automatyka
www.multiprojekt.pl