Knobel AG

Controller von YASKAWA optimiert die Produktion von Schokolade

In vielen Branchen gilt: „Was heute in ist, bleibt morgen im Regal liegen!“ Diesem Trend zu kurzen Produktlebenszeiten müssen sich auch vorgelagerte Betriebe anpassen. Gerade auch die Lebensmittelindustrie, in diesem Fall die Schokoladenindustrie, lebt mit diesem Trend. Daher gilt es auch für die Knobel AG in Felben (Schweiz), weltweit führender Ausrüster für Maschinen und Anlagen zur Herstellung, Ausformung und Verarbeitung von Pralinen und Schokoladen, mit flexiblen, modularen Systemen den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.

Anlagen der Firma Knobel sind weltweit im Einsatz, beim kleinen Konditor an der Ecke genauso wie in der Schokoladenfabrik mit Großanlagen zur Herstellung von Serien-Tafelschokolade. Dabei ist die Verfügbarkeit der Maschinen von enormer Bedeutung. Jeder Stillstand oder Ausfall führt zu Kosten, welche in keinem Verhältnis zum Preis der Anlagen stehen. Die Verfügbarkeit steht und fällt auch mit der Verfügbarkeit der verwendeten Komponenten, auch die der verwendeten Antriebstechnik. Die Firma Regatron AG, Partner der Knobel AG, ist das Systemhaus für Antriebstechnik in Rorschach (Schweiz) und setzt bei der Antriebstechnik nur auf hochwertigste Komponenten von YASKAWA. „In den bisher ausgerüsteten Anlagen ist kein einziger Ausfall der Antriebstechnik aus dem Feld zu vermelden – und dies bei mittlerweile mehr als 1.000 Servoachsen, welche weltweit permanent im Einsatz sind“, so kommentiert Daniel Züger, Motion-Spezialist bei Regatron, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der verwendeten Servoantriebssysteme.

Einsatz eines modularen Handlingsystems

Als Erweiterung der Modulkomponenten zur Herstellung von Schokolade (Gießmaschinen) wurde zusammen mit der Regatron AG das Handlingsystem HighFlex entwickelt, welches den Modulgedanken der Knobel AG konsequent umsetzt. Dabei lag das spezielle Augenmerk auf höchster Flexibilität bei minimalem Serviceaufwand. So lassen sich bei der Schokoladenproduktion mit hoher Taktzahl die Gießformen umsetzen und die Schokolade ausformen. Diese hohen Anforderungen erfüllte die Knobel AG mit einem patentierten Verfahren, einer ausgeklügelten Konstruktion sowie durch die Verwendung qualitativ hochwertiger Komponenten.
Kernstück des Systems HighFlex sind zwei Linearmotoren von YASKAWA, die dieselbe Führung nutzen. Durch die absolute bzw. relative Bewegung zueinander wird das über ein Scherenprinzip befestigte Kopfmodul in x- und z-Richtung bewegt. Je nach Anwendung kann am selben Kopf ein Greif-, Vakuum-, Schneide-, Wende- oder sonstiges Tool befestigt werden.
Per Teach-in-Verfahren lassen sich verschiedene Bearbeitungspositionen einlesen. Durch eine Transformation werden die Werte aus dem „Kopf-Koordinatensystem“ in das „Motor-Koordinatensystem“ gelegt, und mittels einer mathematischen Kurvenberechnung wird die Kopflast über den zeitoptimierten Weg von einem Bearbeitungsort zum nächsten bewegt. Dadurch können etwaige ruckartige Bewegungen vermieden und die Fahrdynamik den jeweiligen Produkten angepasst werden. Bei gewissen Bewegungsvorgängen wird auch das Produkt (Praline/Schokolade) mitgeführt. Dabei kann diesen besonderen Umständen mit angepasster Fahrdynamik Rechnung getragen werden.

Durchdachte Lösungen zur Minimierung des Servicesupports

Dank der ausgeklügelten Mechanik sind Schwingungen und Vibrationen größtenteils eliminiert. Die verbleibenden Maschinenresonanzen werden dank innovativer Regel-Algorithmen in den Servoverstärkern der Linearmotoren unterdrückt. Das gesamte System verfügt über eine sehr hohe Regelgüte, wodurch eine äußerst hohe Genauigkeit über den ganzen Bewegungsablauf erreicht wird, ohne am Ende der Fahrt überzuschwingen.
Der gesamte Bewegungsablauf wird über einen Motion-Controller von YASKAWA koordiniert. Dieser ermöglicht es, alle notwendigen Vorsignale positionsabhängig zu generieren. So startet z.B. ein pneumatischer Greifer seine Bewegung, sobald das Kopfmodul eine gewisse Position passiert hat. Dadurch beginnen die Bewegungen „ineinanderzufließen“, was eine enorme Leistungssteigerung zur Folge hat.
Lagen die Taktzeiten bisher bei rund zehn Takten pro Minute, so sind mit dem neuen System bis zu 30 Takte pro Minute möglich. Und dies bei extrem sanften Bewegungsvorgängen. Die Mechanik wird optimal geschont, die Lebensdauer der Maschine verlängert sich und der Service-/ Instandhaltungsaufwand geht, gerade auch wegen des Einsatzes von Linearmotoren, gegen null. Der Linearmotor als krafterzeugendes Element arbeitet bei diesem System als Direktantrieb ohne mechanische Kraftübertragung, und auch das Positionserfassungssystem ist als berührungsfreies optisches Lesesystem ausgeführt. Einzig die Linearführungen müssen noch in regelmäßigen Intervallen geschmiert werden.

Ergebnis

Die Knobel AG kann mit dem realisierten System vergleichbare Anlagen innerhalb kürzester Zeit planen, fertigen und schlüsselfertig ausliefern. Um Softwareanpassungen zu vermeiden, hat Regatron die Software für den Motion-Controller als offenes System ausgelegt und so weit vorangetrieben, dass der Anwender nicht nur die Parametrierung, sondern auch die gesamte Konfi guration der Anlage über die Leitebene der Maschinensteuerung vornehmen kann. So ist es möglich, dass derselbe Controller bis zu sechs komplexe, interpolierende Systeme gleichzeitig bedienen kann.
Daniel Züger ist von dem System überzeugt: „Mit diesem System ist es der Knobel AG in idealer Weise gelungen, dass der Schokoladenproduzent mit einer qualitativ hochwertigen und innovativen Maschine produzieren und letztendlich auch der Schokoladenliebhaber Schokolade in stets gleichbleibender Markenqualität genießen kann.“ Und noch etwas sprach für YASKAWA: „Das gesamte Antriebssystem wurde in einer Rekordzeit von nur drei Wochen realisiert und in Betrieb genommen. Dabei haben uns die Applikationsingenieure von YASKAWA bei der Planung und Programmierung des Systems tatkräftig vor Ort unterstützt.“

Kunde

Knobel AG, Felben, Schweiz

Partner

Regatron AG, Rorschach, Schweiz

Industrie

Lebensmittel

Anwendung

Maschinen und Anlagen zur Herstellung, Ausformung und Verarbeitung von Pralinen und Schokoladen

Systemkomponenten

Sigma-5 Servoantriebe, Linearmotoren, Maschinensteuerungen

Ergebnis

Hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit

Flexibles Antriebssystem mit niedrigen Serviceanforderungen

Vermeidung ruckartiger Bewegungen bei hoher Fahrdynamik

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