Technologie d'entraînement parfaitement conçue
13 décembre 2021
Concevez des processus de remplissage et de scellage flexibles et dynamiques. Les moteurs linéaires permettent de concevoir les processus de remplissage, de scellage et d'emballage de manière beaucoup plus dynamique, précise et surtout flexible qu'avec des vérins pneumatiques.
Depuis que Chocolat Frey AG a récemment étendu la production de ses très prisés Napolitains, le plus grand fabricant suisse de chocolat bénéficie désormais lui aussi des avantages des technologies de pointe et produit une grande variété de ses petites tablettes de chocolat avec une qualité, une fiabilité de processus et une productivité encore plus élevées.
Manfred Leuenberger, directeur technique de la confiserie chez Chocolat Frey AG, est constamment à l'affût des dernières technologies. Les possibilités d'amélioration et d'accroissement de la flexibilité de la production offertes par les solutions de moteurs linéaires de LinMot sont une source d'inspiration pour ce mécanicien industriel de formation. (Photo : Roßmann)
Lorsque Manfred Leuenberger de la Chocolat Frey SA Lorsque l'entreprise invite des visiteurs à découvrir son dernier agrandissement de production, le parfum du chocolat frais les enveloppe dès qu'ils franchissent l'entrée des halls de production de cette entreprise suisse traditionnelle, qui mène à un couloir entièrement vitré.
Rien d'étonnant, puisque ce passage traverse la zone où la masse de chocolat crue destinée aux quelque 2 500 produits du chocolatier est fraîchement préparée et stockée temporairement dans des cuves en vue d'un traitement ultérieur, comme l'explique le directeur technique du département Confiserie.
Mais avant que le visiteur puisse examiner le dernier ajout à l'équipement – une usine ultramoderne pour la production de petites tablettes de chocolat, les fameuses Napolitaines – il se rend aux vestiaires pour enfiler sa tenue d'hygiène.
Puis, quelques marches plus bas, le visiteur se retrouve devant la nouvelle installation, tout aussi captivante que les produits qui y sont fabriqués.
La capacité de production de napolitains a quintuplé.
Le feu vert pour la nouvelle usine a été donné en 2013, lorsque le grand succès des petits carrés de chocolat est devenu évident et que deux lignes plus anciennes, construites respectivement en 1988 et 1990, qui sont toujours en service aujourd'hui, étaient déjà pleinement utilisées pour la production de délicieux napolitains.
Les moules sont légèrement surélevés au niveau des buses de coulée fixes afin d'éviter les éclaboussures et les bulles d'air indésirables. (Photo : Rossmann)
Face à une demande soutenue, le cahier des charges de la fonderie prévoyait notamment une capacité de production nettement supérieure à celle des installations existantes. Alors que ces dernières pouvaient produire au maximum 400 kg de Napolitains (fourrés ou non) par heure, la nouvelle usine devait traiter jusqu'à 2 tonnes, soit environ 6 000 comprimés, dans le même laps de temps.
Le fabricant de machines, également responsable des anciennes lignes de production, a répondu à ces exigences grâce à une technologie de pointe. Un composant clé est un moteur linéaire LinMot, dont la fonction est de soulever les moules en plastique d'environ 850 x 380 mm, comportant des cavités pour 225 comprimés (25 x 9 mm), du convoyeur vers les buses de coulée fixes de l'unité de coulée.
Verser sans inclusions ni éclaboussures
« Lorsque le chocolat liquide est introduit dans le moule par le système de versement, ce dernier est soulevé de manière à ce que la distance entre le niveau de remplissage et les buses de versement soit la plus petite possible », explique Leuenberger.
« Ainsi, nous évitons les bulles d'air et les éclaboussures. » Sur les lignes plus anciennes, un vérin pneumatique soulève les moules. Mais un simple coup d'œil à ce procédé révèle une faiblesse des vérins à air comprimé :
Le mouvement est saccadé et le moule retombe brusquement sur les rails de transport lors de la descente. Avec le moteur linéaire, en revanche, la séquence de mouvement est beaucoup plus fluide, malgré la dynamique accrue requise par la nouvelle machine, protégeant ainsi la mécanique et le produit. Un autre avantage, moins évident mais non moins important, de la technologie d'entraînement direct électrique pour l'utilisateur final est le suivant :
« Grâce à son système de mesure intégré, le moteur linéaire permet un positionnement beaucoup plus précis du moule, ce qui nous permet de connaître exactement sa position à tout moment », explique Manfred Leuenberger. Ceci permet de maintenir en permanence la distance optimale entre le niveau de remplissage et le moule avec une précision au dixième de millimètre.
De plus en plus appréciés des consommateurs : de petits carrés de chocolat à déguster avec un café ou comme en-cas. (Photo : Chocolat Frey)
Les profils de mouvement personnalisés protègent à la fois le produit et les mécanismes.
De plus, différents profils de processus peuvent être facilement mis en œuvre, adaptés précisément aux exigences spécifiques du produit ou du processus de remplissage. « Ceci est impossible avec la pneumatique, mais c’est un véritable atout, notamment pour les produits fourrés, car cela nous permet d’assurer une répartition optimale de la masse de chocolat dans le moule, d’accroître la fiabilité du processus et de bénéficier d’une plus grande liberté dans la conception de la fabrication », ajoute le spécialiste technique de Chocolat Frey AG.
De plus, la possibilité de régler individuellement les profils de déplacement permet de minimiser les contraintes sur les produits et les mécanismes pendant le processus de production. Par ailleurs, grâce à l'introduction d'un entraînement direct électrique, il est possible de passer d'un profil à l'autre d'une simple pression sur un bouton. Les changements de production sont ainsi considérablement plus rapides.
Moteur linéaire haute performance de LinMot
Les concepteurs de la machine de coulée ont opté pour l'utilisation d'un [matériau/structure] tubulaire. Moteurs linéaires de la série P10-70 LinMot a opté pour une course de 90 mm : un stator avec encodeur PS10-70x160U-BL-QJ et rotor PL10-28×390/340 ainsi qu'une bride de montage correspondante, qui sert également de dissipateur thermique.
Le moteur étant monté hors de la zone hygiénique, il ne bénéficie pas d'un indice de protection supérieur. Toutefois, LinMot propose également des versions en acier inoxydable (INOX) et ATEX pour les applications plus exigeantes.
Le constructeur a choisi la série P10-70 à juste titre. Ces moteurs triphasés sont les plus puissants de la gamme LinMot. Ils se caractérisent par une force de pointe pouvant atteindre 2 500 N. Grâce à leur conception modulaire, des courses de 10 à 1 770 mm sont possibles. Des vitesses supérieures à 5 m/s et des accélérations supérieures à 100 g garantissent des temps de positionnement très courts et des cadences de cycle élevées.
En éliminant les composants mécaniques sujets au jeu, tels que les engrenages ou les crémaillères, les moteurs linéaires, dotés d'un système de mesure à haute résolution, permettent un positionnement d'une précision arbitraire et nécessitent un entretien nettement inférieur à celui des vérins pneumatiques ou des moteurs à balais. Contrairement aux solutions pneumatiques, la puissance d'un moteur linéaire ne diminue pas avec le temps, ce qui signifie que la maintenance est requise à des intervalles plus espacés.
Combinaison contrôleur-moteur parfaitement adaptée
Le moteur linéaire de la machine de coulée du chocolatier suisse est alimenté par un Contrôleur de servo E1400 de LinMot avec alimentation secteur directe (400 V).
LinMot a veillé à ce que ses moteurs fonctionnent aussi efficacement avec divers variateurs haute performance d'autres fabricants. Cependant, le constructeur de la machine de coulée a opté pour un moteur E1400 personnalisé, doté d'une interface Sercos III intégrée pour le raccordement à un contrôleur de mouvement Bosch Rexroth IndraControl L65, lui-même équipé d'une interface Sercos III configurable. Dans cette configuration, le contrôleur de mouvement calcule les profils de mouvement individuels adaptés aux produits et aux procédés de coulée, permettant ainsi de répondre aux exigences des différents produits d'une simple pression sur un bouton, avec une flexibilité maximale.
La manipulation délicate des produits fragiles est ainsi facilement assurée grâce à des mouvements fluides. Le contrôleur LinMot offre aux constructeurs de machines une grande liberté dans le choix du fabricant du système de contrôle, car des variantes de l'E1400 sont disponibles pour d'autres bus industriels courants tels que EtherCAT, POWERLINK, ProfiNET, Profibus ou Ethernet/IP.
Fiable et efficace à l'usage
« Après plus d'un an d'utilisation, je peux affirmer que la solution de moteur linéaire LinMot a fait ses preuves », conclut Leuenberger. Visiblement impressionné par les possibilités offertes par la technologie d'entraînement direct, le directeur technique de la confiserie chez Chocolat Frey entrevoit un avenir prometteur pour les moteurs linéaires LinMot au sein de son entreprise.
« Il existe encore des applications, par exemple dans le domaine du remplissage de produits préemballés, où il est judicieux de remplacer les vérins pneumatiques utilisés jusqu'à présent par des moteurs linéaires. »
