Eine Schokoladengießmaschine von A.M.P-Rose profitiert bezüglich der Flexibilität bei kommenden Produktwechseln von den Plug&Play-Funktionen der programmierbaren Automatisierungssteuerung CompactLogix von Rockwell Automation. Über die per EtherNet/IP gekoppelten, integrierten Achssteuerungsfunktionen konnte das Unternehmen Servoantriebe direkt anschließen, ohne dass ein weiterer Servoschaltkreis benötigt wurde.
Der Autor: Peter Schoch, Teamlead Commercial Engineering, Rockwell Automation
„Wir profitieren ganz klar von einem verschlankten Entwicklungsprozess“, berichtet David Mann, Director von A.M.P-Rose, Spezialist von Maschinen für die Schokoladen- und Süßwarenindustrie. Das Unternehmen setzt auf Automatisierungslösungen und Komponenten von Rockwell Automation. „Neben einem geringeren Programmieraufwand gehören dazu minimierte Verdrahtung, einfache Testverfahren und Validierung sowie eine höhere Flexibilität bei zukünftigen Änderungen in der Produktion – unsere Kunden bemerken sehr schnell den geringeren Schulungsaufwand und die kürzeren Umrüstzeiten, die höhere Sicherheit für Personal und Maschine sowie die extrem kurzen Installations- und Anlaufzeiten.“
A.M.P-Rose bietet unter anderem eine Schokoladengießmaschine in verschiedenen Maßen an, die sich an spezifische Kundenanforderungen und Produktionsmengen anpassen lässt. Bei der Befüllung wird die flüssige Schokolade durch mit Wasser ummantelte Einfülldüsen in genau abgemessenen Mengen in die Gießformen geleitet; verschiedene Größen und Formen lassen sich auf diese Weise produzieren. Mit Hilfe der ‚One-Shot-Methode‘ können auch gefüllte Schokoladenprodukte hergestellt werden; so entstehen etwa Karamell- oder Praliné-Füllungen.
Schnelle Produktwechsel ohne großen Aufwand
Die Gießmaschine besteht aus einem rotierenden Doppelventil mit horizontaler Kolbenführung. Die Kolbenstangen sind jeweils über Kipphebel mit einer Antriebswelle verbunden, die von Elektrozylindern angetrieben wird. Diese sorgen dafür, dass die Schokoladenmenge exakt gesteuert werden kann und gleichmäßig über die Einfülldüsen in die Gießform fließt. Kolbenhub, Ansaugmenge und Drehzahl der Zylinder werden direkt über ein HMI angepasst. Die Rückflussmenge der Kolben kann dabei je nach Drehzahl oder Hub angepasst oder aber vollständig unterbunden werden. Das sorgt für hohe Flexibilität bei unterschiedlichen Produkten und ermöglicht somit schnelle Produktwechsel ohne großen Aufwand.
Die Einfülldüsen sitzen auf Schlitten, die von einem Servoantrieb über Zahnstangen von einer Seite zur anderen bewegt werden. Die Düsen werden dabei mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und auf die Gießformen abgestimmt. Diese laufen auf Ketten und werden mit Hilfe von Servomotoren bewegt, um eine gleichmäßige Bewegung und perfekte Synchronisation sicherzustellen. Werden Schokoriegel hergestellt, können die Einfülldüsen ein breites Schokoladenband erzeugen, damit die Gießformen gleichmäßig und vollständig befüllt werden. Um eine höhere Durchsatzgeschwindigkeit der Anlage zu erreichen, laufen die Düsen während des Rücklaufs schneller. Nach der Befüllung durchlaufen die Gießformen eine Vibrationsanlage, um die Schokolade in die richtige Form zu bringen und mögliche Luftblasen entweichen zu lassen. Anschließend gelangen sie in den Kühltunnel. Eine Reihe von drei oder vier präzise gesteuerten Servomotoren regelt hier den Mould Transfer, angefangen vom Kühlen über das Drehen der Formen bis hin zum abschließenden Herauslösen aus den Formen.
Plug&Play-Funktionen sind von besonderem Interesse
Die präzise Bewegung wird durch eine Steuerungsinfrastruktur von Rockwell Automation ermöglicht. Sie besteht aus programmierbarer Automatisierungsteuerung (PAC) der Reihe CompactLogix, einem Allen-Bradley PanelView 1000 10-Zoll-HMI, mehreren Frequenzumrichtern Allen-Bradley PowerFlex zur Steuerung der Antriebsmotoren sowie aus Servoantrieben Allen-Bradley Kinetix mit sechs Achsen, die die Elektrozylinder der Allen-Bradley-MP-Serie-steuern. Die vollautomatische Lösung wird ergänzt durch mehrere Niederspannungskomponenten und Sicherheitsrelais Allen-Bradley Guardmaster, die im OMAC-Modus laufen. Die gesamte Anlage nutzt EtherNet/IP als primäres Kommunikationsprotokoll. Besonders interessant für A.M.P.-Rose sind dabei die Plug&Play-Funktionen der programmierbaren Automatisierungssteuerung CompactLogix. Über die per EtherNet/IP gekoppelten, integrierten Achssteuerungsfunktionen konnte das Unternehmen die Servoantriebe, die die MPAI-Zylinder steuern, direkt anschließen, ohne dass ein weiterer Servoschaltkreis benötigt wurde.
Bei direkten Befüllungsanlagen wie dieser bieten die MPAI-Zylinder zahlreiche Vorteile, unter anderem sind sie kompakter als die meisten anderen Systeme auf dem Markt. Kugelrollspindel-Motor-Kombinationen bestehen in der Regel aus getrennten Motoren und Spindeln. Solche Konstruktionen benötigen relativ viel Platz. Bei den MPAI-Systemen ist der Motor dagegen um die Spindel gruppiert, was eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht. Darüber hinaus sind die Zylinder mit ihren mehrfachen Schmierstellen sehr leicht zu warten und minimieren dadurch Produktionsunterbrechungen, die bei vielen anderen Systemen auf dem Markt häufig erforderlich sind.
„Diese Maschine ist in ihrer Kombination aus Geschwindigkeit, Preis und Technologie im Vergleich zu unseren Mitbewerbern einzigartig“, betont David Mann. „Wir bieten unseren Kunden nicht nur eine benutzerfreundliche Lösung; die Produkte von Rockwell Automation verfügen zusätzlich über den Vorteil eines weltweiten Servicenetzwerks, technischen Support und hohe Akzeptanz auf Endkundenseite.“ Darüber hinaus profitieren Kunden von der hohen Flexibilität und der Möglichkeit, ohne lange Ausfallzeiten und mit geringem Programmieraufwand neue Funktionen in das System zu integrieren. „Insgesamt konnten wir eine Performance-Erhöhung um 20 Prozent feststellen, was an den geringeren Ausfallzeiten und den besseren Features der Anlage liegt“, so Mann abschließend. Letzteres trägt auch dazu bei, dass das Anfahren nach einer Unterbrechung nun erheblich schneller erfolgen kann. co
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