Progettare processi di riempimento e chiusura flessibili e dinamici. Con i motori lineari, i processi di riempimento, chiusura e confezionamento possono essere molto più dinamici, precisi e soprattutto flessibili rispetto ai cilindri pneumatici. Da quando Chocolat Frey AG ha recentemente ampliato la produzione dei popolarissimi Napolitains, questo grande produttore svizzero di cioccolato ha beneficiato dei vantaggi della tecnologia avanzata, producendo un vasto assortimento di wafer di cioccolato molto piccoli con una qualità, un’affidabilità di processo e una produttività ancora maggiori.
Quando Manfred Leuenberger di Chocolat Frey AG estende l’invito a visitare la più recente espansione della sua azienda, i visitatori vengono accarezzati dall’aroma di cioccolato fresco non appena entrano nel capannone di produzione della tradizionale azienda svizzera, che si apre in un corridoio chiuso a vetri. Non c’è da stupirsi, visto che il passaggio conduce attraverso l’area in cui la miscela di cioccolato grezzo per i circa 2.500 prodotti del cioccolatiere viene preparata al momento e conservata in cisterne, come spiega il responsabile tecnico della divisione dolciaria. Ma prima che il visitatore possa dare un’occhiata all’ultima macchina acquisita – un modernissimo sistema per la produzione di piccole cialde di cioccolato chiamate Napoiltains – è necessaria una sosta nello spogliatoio per indossare gli indumenti igienici. Poi, pochi passi al piano di sotto e il visitatore si trova davanti alla nuova macchina, che lo tenta quasi quanto i prodotti che vi si producono.
Manfred Leuenberger, responsabile tecnico del settore dolciario della Chocolat Frey AG, è sempre attento alla tecnologia. Il potenziale per migliorare la produzione e renderla più flessibile con le soluzioni di motori lineari LinMot è fonte di ispirazione per il meccanico industriale esperto. (Foto: Rossmann)
La capacità produttiva di Napolitains è quintuplicata
Il segnale di partenza per questo nuovo impianto è stato dato nel 2013, quando le piccole cialde di cioccolato hanno iniziato a riscuotere un grande successo. Due linee più vecchie, costruite nel 1988 e nel 1990 e utilizzate fino ad oggi, funzionavano già a pieno regime. A causa della crescita della domanda, un requisito centrale nelle specifiche della linea di stampaggio era una produzione sostanzialmente superiore rispetto ai sistemi precedenti. Mentre questi ultimi possono produrre un massimo di 400 kg di Napolitain riempiti o non riempiti all’ora, il nuovo sistema doveva gestire fino a 2 tonnellate, ovvero circa 6.000 wafer, nello stesso periodo di tempo. Il costruttore di macchine che si occupava delle linee precedenti ha soddisfatto questi requisiti applicando la tecnologia più recente. Un motore lineare di LinMot svolge un ruolo centrale, assolvendo al compito di sollevare gli stampi in plastica, delle dimensioni di circa 850 x 380 con cavità per 225 wafer (25×9), dal nastro di trasporto agli ugelli di erogazione fissi.
Gli stampi sono leggermente sollevati verso gli ugelli di erogazione fissi per evitare schizzi indesiderati e bolle d’aria. (Foto: Rossmann)
Stampaggio senza bolle o schizzi
“Quando il sistema di stampaggio versa il cioccolato liquido nello stampo, quest’ultimo viene sollevato per mantenere al minimo la distanza tra il livello di riempimento e l’ugello di erogazione”, spiega Leuenberger. “In questo modo si evitano bolle d’aria e schizzi”. Nelle linee più vecchie, un cilindro pneumatico solleva gli stampi. Un primo sguardo a questo processo, tuttavia, rivela la debolezza dei cilindri alimentati ad aria compressa. Il movimento è a scatti e lo stampo ricade in modo piuttosto brusco sulle rotaie del trasportatore. Con un motore lineare, invece, l’intera sequenza di movimento è più delicata, nonostante i maggiori requisiti dinamici, il che protegge il meccanismo e il prodotto. Meno evidente, ma non per questo meno significativo, è un altro vantaggio della tecnologia di azionamento diretto elettrico per l’utente finale. “Con il suo sistema di misurazione integrato, il motore lineare consente una precisione significativamente maggiore nel posizionamento dello stampo, in modo da sapere con precisione dove si trova lo stampo in ogni momento”, spiega Manfred Leuenberger. Questo ha permesso di mantenere sempre la distanza ottimale tra il livello di riempimento e lo stampo, con una precisione nell’ordine dei decimi di millimetro.
Sempre più apprezzati dai consumatori: piccoli wafer di cioccolato con il caffè o come spuntino occasionale. (Foto: Chocolat Frey, sito web)
I profili di movimento personalizzati proteggono il prodotto e il meccanismo
È possibile implementare senza problemi anche profili di movimento diversi, che si adattano esattamente ai requisiti individuali del prodotto e del processo di riempimento. “Questo non è possibile con la pneumatica, ma è un vero vantaggio, soprattutto per i prodotti riempiti, perché ci permette di distribuire in modo ottimale la miscela di cioccolato nello stampo. Questo migliora l’affidabilità del processo e ci dà maggiore libertà nella progettazione del processo produttivo”, aggiunge l’esperto tecnico di Chocolat Frey AG. La possibilità di adattare individualmente il profilo di movimento può essere utilizzata anche per ridurre al minimo i carichi sul prodotto e sul meccanismo durante il processo di produzione. Da quando sono in uso gli azionamenti elettrici diretti, è possibile passare da un profilo all’altro premendo semplicemente un pulsante. Ciò significa che i cambi di prodotto richiedono meno tempo.
Un controllore di Bosch Rexroth (Indra-Control L65) gestisce il coordinamento dei numerosi assi della nuova formatrice, oltre a calcolare i profili di movimento dei motori lineari LinMot. Ciò consente a Chocolat Frey di reagire in modo rapido e flessibile alle nuove esigenze dei prodotti. (Foto Chocolat Frey)
Potenti motori lineari LinMot
I progettisti della macchina di stampaggio hanno deciso di utilizzare un motore lineare tubolare della serie LinMot P10-70 con una corsa di 90 mm. Lo statore PS10-70x160UBL-QJ con encoder e il cursore PL10-28×390/340 sono abbinati a una flangia di montaggio che funge anche da dissipatore di calore. Poiché il motore è montato al di fuori dell’area igienica, non ha una classe di protezione superiore. Tuttavia, per le applicazioni più complesse, LinMot dispone anche di versioni INOX e ATEX. Il costruttore della macchina ha scelto la serie P10-70 per una buona ragione. I motori di questa serie hanno un avvolgimento trifase e sono i più potenti del catalogo LinMot. Possono produrre una forza di picco fino a 2.500 N. Grazie al loro design modulare, le corse possono variare da 10 a 1.770 mm. Velocità superiori a 5 m/s e accelerazioni superiori a 100 g garantiscono tempi di posizionamento molto brevi e un elevato numero di cicli. Eliminando il gioco di componenti meccanici come riduttori o cremagliere, i motori lineari con sistemi di misura di risoluzione adeguata non solo possono essere posizionati con precisione, ma richiedono anche una manutenzione notevolmente inferiore rispetto ai cilindri pneumatici o ai motori a spazzole. A differenza delle soluzioni pneumatiche, la forza del motore lineare non diminuisce nel tempo, per cui gli interventi di manutenzione sono necessari solo a intervalli più lunghi.
I motori lineari della serie P10-70 sono i più potenti del catalogo LinMot, con forze di picco fino a 2.500 N. Grazie al loro design modulare, le corse possono variare da 10 a 1.770 mm. (Foto: LinMot, catalogo pagina 442)
Combinazione ottimale di controllore e motore L’
Alimentazione al motore lineare della macchina di formatura del cioccolatiere svizzero è fornita da un servocontrollore LinMot E1400 con un’alimentazione diretta a 400 V. Tuttavia, LinMot ha fatto in modo che i motori funzionino altrettanto bene in combinazione con vari azionamenti ad alte prestazioni di altri produttori. Il costruttore della macchina per lo stampaggio, tuttavia, ha utilizzato un E1400 personalizzato con interfaccia Sercos III integrata per collegarsi a un motion controller IndraControl L65 di Bosch Rexroth con interfaccia Sercos III configurabile. In questa configurazione, il controllore della macchina calcola profili di movimento su misura per i singoli prodotti e processi di stampaggio, in modo da poter soddisfare i requisiti di tutti i vari prodotti con la massima flessibilità, semplicemente premendo un pulsante. Ciò garantisce una gestione delicata dei prodotti delicati con sequenze di movimento delicate e senza problemi.
Il controllore LinMot offre al costruttore della macchina una grande libertà nella scelta del costruttore del sistema di controllo, in quanto sono disponibili varianti dell’E1400 per altri sistemi di bus industriali comuni come EtherCAT, POWERLINK, ProfiNET, Profibus o Ethernet/IP.
Chocolat Frey AG ha risposto alla crescente domanda già nel 2014 mettendo in funzione una nuova linea di produzione e quintuplicando la capacità produttiva. (Foto: Rossmann)
Affidabile ed efficiente in azione
“Dopo oltre un anno di attività, posso dire che le soluzioni di motori lineari LinMot hanno dimostrato la loro validità”, afferma Leuenberger in conclusione. Visibilmente impressionato dal potenziale della tecnologia di azionamento diretto, il responsabile tecnico della pasticceria di Chocolat Frey vede un futuro positivo per i motori lineari LinMot nel suo stabilimento. “Ci sono ancora alcune applicazioni, ad esempio nell’area di riempimento dei prodotti finiti confezionati, in cui ha senso sostituire i consueti cilindri pneumatici con i motori lineari.”
Per saperne di più sui motori lineari
L’azienda tradizionale Chocolat Frey AG produce quasi 2.500 diversi prodotti di cioccolato in Svizzera (Foto: Chocolat Frey)
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