Concevoir des processus de remplissage et de fermeture flexibles et dynamiques. Les moteurs linéaires permettent de concevoir des processus de remplissage, de fermeture et d’emballage beaucoup plus dynamiques, précis et surtout plus flexibles qu’avec des vérins pneumatiques. Depuis que Chocolat Frey AG a récemment étendu la production de ses napolitains très demandés, le plus grand fabricant de chocolat suisse profite lui aussi des avantages de cette technologie de pointe et produit les variétés les plus diverses de ses petites tablettes de chocolat avec une qualité, une sécurité des processus et une productivité encore plus élevées.
Lorsque Manfred Leuenberger de Chocolat Frey AG invite à une visite de la dernière extension de production de son entreprise, le visiteur est caressé par une odeur de chocolat frais à peine a-t-il franchi l’accès aux bâtiments de production de l’entreprise traditionnelle suisse, qui débouche sur un couloir entièrement vitré. Rien d’étonnant à cela, puisque le passage traverse la zone où la masse de chocolat brut pour les quelque 2500 produits du chocolatier est fraîchement préparée et stockée temporairement dans des cuves en vue de son traitement ultérieur, comme l’explique le directeur technique du secteur confiserie. Mais avant que le visiteur puisse découvrir la dernière nouveauté de la machine – une installation ultramoderne pour la production de petites tablettes de chocolat appelées napolitains – il se rend dans les vestiaires pour enfiler les vêtements d’hygiène. Ensuite, il suffit de descendre quelques marches pour se retrouver devant la nouvelle installation, qui fascine autant le visiteur que les produits qui y sont fabriqués.
Manfred Leuenberger, responsable technique de la confiserie chez Chocolat Frey AG, a toujours un œil sur la technologie. Les possibilités d’améliorer la production et de la rendre plus flexible grâce aux solutions de moteurs linéaires de LinMot sont une source d’inspiration pour ce mécanicien industriel de formation. (Photo: Rossmann)
La capacité de production de napolitains a été multipliée par cinq
Le signal de départ de ce nouveau système a été donné dès 2013, lorsque les petites tablettes de chocolat ont commencé à connaître un grand succès. Deux anciennes lignes, construites en 1988 et 1990 et utilisées jusqu’à aujourd’hui, tournaient déjà à plein régime.
En raison de la croissance de la demande, une exigence essentielle du cahier des charges de la ligne de moulage était un rendement nettement supérieur à celui des systèmes précédents. Alors que ces derniers peuvent produire un maximum de 400 kg de napolitains remplis ou non remplis par heure, le nouveau système devait traiter jusqu’à 2 tonnes, soit environ 6 000 plaquettes, dans le même laps de temps. Le constructeur de machines qui était responsable des anciennes lignes a répondu à ces exigences en appliquant les technologies les plus récentes. Un moteur linéaire de LinMot joue un rôle central en soulevant les moules en plastique, d’une taille d’environ 850 x 380 avec des empreintes pour 225 plaquettes (25×9), de la bande de transport aux buses de distribution stationnaires.
Les moules sont légèrement soulevés en direction des buses de coulée fixes afin d’éviter les éclaboussures et les bulles d’air indésirables. (Photo : Roßmann)
Moulage sans bulles ni éclaboussures
« Lorsque le système de moulage verse le chocolat liquide dans le moule, ce dernier est relevé pour maintenir la distance entre le niveau de remplissage et la buse de distribution à un minimum », explique Leuenberger. « C’est ainsi que nous évitons les bulles d’air et les éclaboussures ». Sur les anciennes lignes, un vérin pneumatique soulève les moules. Un premier coup d’œil à ce procédé révèle toutefois la faiblesse des vérins alimentés par de l’air comprimé. Le mouvement est saccadé et le moule retombe assez brutalement sur les rails du convoyeur. Avec un moteur linéaire, en revanche, toute la séquence de mouvement est plus douce, malgré les exigences dynamiques accrues, ce qui protège le mécanisme et le produit. Un autre avantage de la technologie de l’entraînement électrique direct pour l’utilisateur final est moins évident, mais tout aussi important. « Avec son système de mesure intégré, le moteur linéaire permet une précision nettement supérieure dans le positionnement du moule, de sorte que nous savons précisément où se trouve le moule à chaque instant », explique Manfred Leuenberger. Cela a permis de maintenir exactement la distance optimale entre le niveau de remplissage et le moule à tout moment, avec une précision de l’ordre du dixième de millimètre.
De plus en plus appréciées des consommateurs: les petites tablettes de chocolat avec le café ou comme en-cas. (Photo: Chocolat Frey)
Des profils de déplacement sur mesure ménagent le produit et la mécanique
De plus, il est possible de réaliser sans problème différents profils de déplacement qui sont adaptés précisément aux exigences individuelles du produit ou du processus de remplissage. « Cela ne peut pas être fait avec la pneumatique, mais c’est un véritable avantage, en particulier pour les produits fourrés, car cela nous permet de soutenir la répartition optimale de la masse de chocolat dans le moule et d’augmenter la sécurité du processus, tout en ayant plus de liberté dans la conception du processus de fabrication », ajoute le spécialiste technique de Chocolat Frey AG. La possibilité d’adapter individuellement les profils de déplacement peut en outre être utilisée pour maintenir au minimum la charge sur les produits et la mécanique pendant le processus de production. De plus, depuis l’utilisation d’un entraînement électrique direct, il est possible de passer d’un profil à l’autre par simple pression sur un bouton. Les changements de produits prennent donc moins de temps.
Un contrôleur Bosch Rexroth (IndraControl L65) assure la coordination des nombreux axes de la nouvelle machine à mouler, ainsi que le calcul des profils de mouvement des moteurs linéaires LinMot. Cela permet à Chocolat Frey de réagir rapidement et avec souplesse aux nouvelles exigences de produits. (Photo Chocolat Frey)
Moteur linéaire puissant de LinMot
Les concepteurs de la machine à mouler ont décidé d’utiliser un moteur linéaire tubulaire de la série P10-70 de LinMot, avec une course de 90 mm. Le stator PS10-70x160UBL-QJ avec codeur et le slider PL10-28×390/340 sont combinés avec une bride de montage adaptée qui sert également de dissipateur thermique. Le moteur étant monté en dehors de la zone hygiénique, il ne bénéficie pas d’une classe de protection supérieure. Toutefois, pour les applications plus difficiles, LinMot propose également des versions INOX et ATEX. Le constructeur de machines a choisi la série P10-70 pour une bonne raison. Les moteurs de cette série ont un enroulement triphasé et sont les moteurs les plus puissants du catalogue LinMot. Ils peuvent produire une force de pointe allant jusqu’à 2 500 N. Grâce à leur conception modulaire, leur course peut varier entre 10 et 1 770 mm. Des vitesses de plus de 5 m/s et des accélérations de plus de 100 g garantissent des temps de positionnement très courts et un nombre de cycles élevé. En éliminant le jeu des composants mécaniques tels que les boîtes de vitesses ou les crémaillères, les moteurs linéaires dotés de systèmes de mesure de résolution appropriée peuvent non seulement être positionnés avec précision, mais ils nécessitent également beaucoup moins de maintenance que les vérins pneumatiques ou les moteurs à balais. Contrairement aux solutions pneumatiques, la force du moteur linéaire ne diminue pas avec le temps, de sorte que les travaux de maintenance ne sont nécessaires qu’à des intervalles plus longs.
Les moteurs linéaires de la série P10-70 sont les moteurs les plus puissants du catalogue LinMot, avec des forces de pointe pouvant atteindre 2 500 N. Grâce à leur conception modulaire, leur course peut varier entre 10 et 1 770 mm. (Photo: LinMot, catalogue page 442)
Combinaison optimale régulateur-moteur
L’alimentation du moteur linéaire de la machine à mouler du chocolatier suisse est assurée par un servo-contrôleur LinMot E1400 avec une alimentation directe de 400V. LinMot a toutefois veillé à ce que les moteurs fonctionnent tout aussi bien en combinaison avec divers entraînements haute performance d’autres fabricants. Le constructeur de la machine à mouler a toutefois utilisé un E1400 personnalisé avec une interface Sercos III intégrée pour se connecter à un contrôleur de mouvement Bosch Rexroth IndraControl L65 avec une interface Sercos III configurable. Dans cette configuration, le contrôleur de la machine calcule des profils de mouvement personnalisés pour les différents produits et processus de moulage, de sorte que les exigences de tous les différents produits peuvent être satisfaites avec la plus grande flexibilité en appuyant sur un bouton. Cela garantit une manipulation en douceur des produits délicats avec des séquences de mouvement douces et sans problème.
Le contrôleur LinMot offre au constructeur de machines une grande liberté dans le choix du fabricant du système de commande, car des variantes du E1400 sont disponibles pour d’autres systèmes de bus industriels courants tels que EtherCAT, POWERLINK, ProfiNET, Profibus ou Ethernet/IP.
Chocolat Frey AG a répondu à la demande croissante de napolitains dès 2014 en mettant en service une nouvelle ligne de production et en quintuplant sa capacité de production. (Photo : Rossmann)
Fiable et efficace en utilisation
« Après plus d’un an d’utilisation, je peux dire que la solution à moteur linéaire de LinMot a fait ses preuves », constate Leuenberger en conclusion. Visiblement impressionné par les possibilités offertes par la technique d’entraînement direct, le directeur technique de la confiserie de Chocolat Frey prévoit un avenir positif pour les moteurs linéaires de LinMot dans son entreprise : « Il existe encore quelques applications, par exemple dans le domaine du remplissage pour les produits préemballés, pour lesquelles il est judicieux de remplacer les vérins pneumatiques habituels par des moteurs linéaires ».
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Près de 2500 produits différents à base de chocolat sont fabriqués par l’entreprise traditionnelle Chocolat Frey AG en Suisse (Photo: Chocolat Frey)
