Procesos de diseño flexible y llenado y cierre dinámicos

Con los motores lineales, los diseños de procesos de llenado, cierre y empaquetado pueden ser mucho más dinámicos, precisos y especialmente flexibles que aquellos con cilindros neumáticos. Desde que Chocolat Frey AG ha expandido su producción de las tan populares napolitanas, este fabricante de chocolate suizo se ha beneficiado de las ventajas de la tecnología avanzada, produciendo una gran variedad de obleas diminutas de chocolate con una calidad, fiabilidad de proceso y productividad incluso mayor.

Cuando Manfred Leuenberger de Chocolat Frey AG ofrece la posibilidad de visitar la expansión más reciente de su compañía, los visitantes disfrutan del aroma a fresco chocolate en cuanto entran al pasillo de producción de la compañía sueca tradicional, que se abre hacia un corredor acristalado. No hay preguntas mientras los responsables técnicos de la división de pastelería dan sus explicaciones, a medida que el grupo atraviesa el área donde se prepara la mezcla de chocolate en bruto para los aproximadamente 2.500 productos que almacenan en tanques. Pero antes de que los visitantes puedan echar un vistazo a la máquina de última adquisición —un sistema enormemente moderno para producción de obleas diminutas de chocolate conocida como Napolitains— es necesario el paso por los vestuarios para cambiarse a una ropa higiénica. Después solo faltan unos pocos escalones y el visitante se encuentra ante la nueva máquina, que es casi tan tentadora como los productos que se crean en ella.

El pistoletazo de salida de este nuevo sistema se dio en 2013, cuando las pequeñas obleas de chocolate empezaron a mostrar su gran éxito. Las dos líneas veteranas, construidas en 1988 y 1990 y que siguen en marcha actualmente, producían al límite de su capacidad.

Debido al aumento de la demanda, era necesario que las especificaciones para la línea de moldeado diese un resultado sustancialmente mayor comparada con los sistemas anteriores. Mientras que las que se encontraban antes podían producir un máximo de 400 kg de napolitanas rellenas o sin rellenar por hora, el nuevo sistema debía poder manejar hasta 2 toneladas, o cerca de 6.000 obleas, en el mismo período.

El fabricante de maquinaria que se responsabilizó de las líneas antiguas cumplió con estos requisitos empleando la última tecnología. Un motor lineal de LinMot cubre el papel principal, encargándose de la tarea de izar los moldes de plástico, de unos 850x380 de tamaño con cavidades para 225 obleas (25x9), desde la cinta transportadora a las boquillas dispensadoras

“Cuando el sistema de moldeado vierte el chocolate líquido dentro del molde, este último se levanta para mantener al mínimo la distancia entre el nivel de llenado y la boquilla dispensadora”, explica Leuenberger. “Así es como evitamos las burbujas de aire y las salpicaduras”.

En las líneas anteriores, los moldes se levantan mediante un cilindro neumático. Sin embargo, una primera vista a este proceso revela la debilidad de los cilindros accionados por aire comprimido. El movimiento va a golpes y el molde cae toscamente de vuelta a la cinta transportadora.

Con un motor lineal, en cambio, la secuencia de movimiento completo es más dulce, sin contar con las aumentadas prestaciones dinámicas, que protegen tanto el mecanismo como el producto.

Menos obvio para el usuario final, pero no menos significativo, es otra ventaja del accionamiento de tecnología eléctrica directa. “Con su sistema de medida integrado, el motor lineal permite una precisión significativamente mayor en el posicionamiento del molde, de forma que conocemos de forma precisa dónde está el molde en todo momento”, explica Manfred Leuenberger. Esto ha hecho posible mantener exactamente la distancia óptima entre el nivel de llenado y el molde en todo momento, con una precisión en el rango de décimas de milímetro.

Es posible también implementar perfiles distintos de movimiento sin ningún problema, emparejados precisamente a los requisitos individuales de un producto y su proceso de llenado. “Esto no es posible con la neumática, pero es una verdadera ventaja, especialmente para productos rellenado, ya que nos permite distribuir la mezcla de chocolate de forma óptima en el molde, mejorando la fiabilidad del proceso y ofreciendo mayor libertad en el diseño del proceso de producción”, añade el técnico especialista de Chocolat Frey AG. La habilidad de adaptar el perfil de movimiento individualmente también puede ser utilizada para minimizar las cargas en el producto y en el mecanismo durante el proceso de producción. Desde que se utilizan los accionamientos eléctricos directos, también ha sido posible cambiar entre perfiles diferentes con tan solo apretar un botón. Esto significa que los cambios de producto requieren menos tiempo.

Los diseñadores de la máquina de moldeo decidieron utilizar un motor lineal tubular de la serie LinMot P10-70, con una carrera de 90mm. El estator PS10-70x160U-BL-QJ con encóder y el vástago PL10-28x390/340 se combinan con una brida de montaje que sirve también como disipador. Como el motor se monta fuera del área higiénica, no requiere una clase de protección superior. Aunque para aplicaciones más exigentes, LinMot también cuenta con versiones INOX y ATEX.

El fabricante de la máquina eligió la serie P10-70 por una buena razón. Los motores de esta serie tienen un bobinado trifásico y son los motores más potentes del catálogo de LinMot. Pueden generar una fuerza de pico de hasta 2.500 N. Gracias a su diseño modular, sus carreras pueden alcanzar entre 10 y 1.770 mm. Las velocidades superiores a 5 m/s y aceleraciones por encima de 100 g garantizan tiempos muy cortos de posicionado y alto número de ciclos. Eliminando el uso de componentes mecánicos como cajas de cambio o engranes, los motores lineales con sistemas de medición de resolución adecuada no solo pueden ser posicionados de manera precisa sino que también requieren de menos mantenimiento que los cilindros neumáticos o los motores de escobillas. A diferencia de las soluciones neumáticas, la fuerza de un motor lineal no se reduce con el tiempo, de manera que las tareas de mantenimiento se realizan en intervalos más largos.

La energía le llega al motor lineal de la máquina de moldes de la chocolatera Swiss a través de un controlador servo LinMot E1400 con conexión directa a 400 V. En cualquier caso, LinMot se ha asegurado de que los motores trabajen igual de bien en combinación con un número de accionamientos de alta-eficiencia de otros fabricantes. El fabricante de la máquina de moldeo utilizó un E1400 personalizado con un interfaz Sercos III integrado para conectarse a un controlador de motion Bosch Rexroth IndraControl L65. El controlador de máquina en esta configuración calcula los perfiles de movimiento personalizados a cada producto y procesos de moldeo concretos, de modo que es posible cumplir con los requisitos de toda la variedad de productos con la mayor flexibilidad solo con pulsar un botón. Esto garantiza una manipulación exacta de los productos delicados sin problemas, secuencias de movimiento dulce.

El controlador LinMot brinda al fabricante de maquinaria una gran libertad en la selección del fabricante de sistemas de control, ya que hay variantes del E1400 disponibles para otros buses de comunicación industriales como EherCAT, Powerlink, ProfiNet, Profibus o Ethernet/IP.

“Tras más de un año en marcha, puedo decir que las soluciones de motor lineal de LinMot han probado su valía”, concluye Leuenberger. Visiblemente impresionado por el potencial de la tecnología de accionamiento directo, el director técnico de confitería en Chocolat Frey ve un futuro positivo a los motores lineales LinMot en su planta. “Todavía quedan algunas aplicaciones, por ejemplo en el área de llenado para el finalizado de productos empaquetados, donde tiene sentido reemplazar los cilindros neumáticos habituales con motores lineales”.

Larraioz Elektronika es servicio técnico y comercial de LinMot en España. Con una amplia experiencia de cerca de 30 años en el campo de motion, en diferentes sectores de aplicación, Larraioz Elektronika ayuda al fabricante de maquinaria y líneas en el diseño de la solución de mecatrónica y robótica con “una relación prestaciones-precio óptima para cada caso”.