Um Verpackungsmüll zu reduzieren, hat ein Maschinenbauspezialist eine sanfte Gruppierstrecke entwickelt, die empfindliche Backwaren wie Quiches vor dem Backen in gleichmäßigem Abstand zueinander anordnet. Western Mechanical Handling (WMH) aus Callington im südenglischen Cornwall, entwickelt und baut innovative Produktionsanlagen unter anderem für die Lebensmittel- und die Arzneimittelindustrie sowie für Branchen, in denen empfindliche Produkte mit großer Sorgfalt in Hochgeschwindigkeit gehandhabt werden müssen.
Autor: Dieser Beitrag stammt von der Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen
Im Laufe der Jahre hat die Automatisierungsabteilung von WMH Automation mit Mitsubishi Electric Präzisions-Servomotoren umfangreiche Erfahrungen gesammelt. Rohe Quiches sind mit ihrer flüssigen Füllung und dem weichen Teig schwierig handhabbar. Werden sie in gewerblichen Mengen hergestellt, müssen sie mit hoher Geschwindigkeit durch den Produktionsprozess befördert werden. Dabei ist die Gefahr groß, dass die rohe Teigware beschädigt und dadurch der Produktionsprozess unterbrochen wird. Früher schützten Einwegschalen aus Aluminiumfolie die Quiches während der Zubereitung und dem Backvorgang. Die Teigwaren konnten daher relativ sorglos bewegt werden: Oft stießen sie an die Maschinenumgebung und liefen am Ende des laufenden Förderbandes an einer Anschlagleiste auf. Die Aluminiumschale wurde anschließend Bestandteil der Endverpackung, sodass das Produkt durch die Schale und eine weitere Kartonverpackung doppelt geschützt war.
Reduzierung von Verpackungsmüll
Mit wachsendem Umweltbewusstsein fragen Verbraucher zunehmend die Reduzierung von Verpackungsmüll nach. Bei Quiches und ähnlichen Produkten werden daher immer häufiger Papierformen verwendet. Dennoch erwarten die Kunden weiterhin makellose, unversehrte Ware im Supermarktregal. Und das ist für viele Lebensmittelproduzenten problematisch. „Mit dieser Aufgabenstellung haben wir uns in den letzten Jahren intensiv für verschiedene Kunden befasst“, sagt Matt Hurley von WMH. „Wir haben zwei oder drei Konzepte entwickelt, die sich für viele unterschiedliche Anwendungen adaptieren lassen. Mit dem Projekt in der Quiche-Fertigung konnten wir die sogenannte sanfte Aneinanderreihung perfektionieren. Dieses Verfahren ist auf viele Produktarten anwendbar, beispielsweise für Pasteten oder Pizzen. Es könnte aber auch in ganz anderen Bereichen außerhalb der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.“ Die Herausforderung: Wie lassen sich unregelmäßig laufende Quiches mit akkuraten Zwischenabständen in geordneten Reihen von bestimmter Anzahl bringen, bevor sie zum Backen in den Bandofen befördert werden?
Die Lösung von WMH ist eine servogesteuerte In-line-Gruppierstrecke und ein intelligentes Messsystem. Die Quiches werden in beliebigen Zeitabständen von der Hauptförderanlage angeliefert. Dabei erkennen die Messsensoren die Position der nächsten Quiche auf dem Hauptband, berechnen die Zeit bis zu ihrem Eintreffen an der Gruppierstrecke und richten das Stauförderband so ein, dass der Abstand zwischen den Quiches optimal ist. Bei längeren Wartezeiten pausiert das Förderband. Ist eine Quiche-Strecke vollständig gereiht, wandert sie in den Ofen. Zur Vorbereitung auf den Verpackungsprozess muss das Gebäck zunächst abgekühlt werden und durchläuft dafür eine Kühlkammer. „Wie bei den besten Maschinenkonzepten ist auch hier das Prinzip simpel. Wir sind in der Lage, das Konzept einfach anpassen oder einige zusätzliche Funktionen für bestimmte Applikationen hinzufügen zu können“, erklärt Matt Hurley. „Im Falle der Quiche-Anlage besteht das System tatsächlich aus drei kleineren, unabhängig voneinander gesteuerten Förderbändern.”
Jedes einzelne Band wird von einem Mitsubishi Electric Servomotor HF-KP73 und einem angeschlossenen Servoverstärker MR-J3-70B angetrieben. Die System Q-Steuerung lenkt den Prozess. Servo-Antriebssysteme werden für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt – von einfachen, sich wiederholenden Punkt-zu-Punkt-Programmen mit mäßiger Genauigkeit bis hin zu voll synchronisierten Mehrachsanwendungen, in denen Echtzeitdaten permanent die operativen Anforderungen anpassen. Mitsubishi Electric stellt dabei eine große Bandbreite an Servo-Optionen zur Verfügung, unter anderem auch eine SSCNET-Bus-Steuerung.
Mit Vibrationsunterdrückungssystem
Die energieeffizienten HF-KP73 Motoren besitzen ein niedriges Massenträgheitsmoment und reagieren schnell auf Geschwindigkeitsänderungen. Da die Chargen in der Quiche-Förderanlage berechenbar, klein und wenig schwankend sind, bieten sich für diese Aufgaben insbesondere Motoren mit niedrigem Massenträgheitsmoment an. Motoren mit hohem Trägheitsmoment werden in der Regel in Applikationen eingesetzt, in denen Geschwindigkeit und Chargengröße stärker variieren. Die MR-J3 Servoverstärker ermöglichen eine hochpräzise Bewegungssteuerung und sind bei vielen Maschinenbauern wegen ihrer Plug-and-Play-Installation und einfachen Bedienung beliebt. Zudem verfügen die MR-J3 über eine große Funktionsbandbreite. Für WMH stellte sich das Vibrationsunterdrückungssystem angesichts der flüssigen Quiche-Füllung als besonders nützlich heraus, während das Echtzeit-Auto-Tuning höchste Präzision in der Ausrichtung und Positionierung der Teigwaren sicherstellt. Die kompakte Größe der Servoverstärker kam dem Anlagenbau zusätzlich zugute. Die MR-J3 Serie ist in verschiedenen Versionen verfügbar. WMH entschied sich für die B-Variante, da sie komplexe Mehrachsbewegungssequenzen handhaben kann und über Datenübertragungsoptionen verfügt, über die der Servoverstärker mit SPS, Sensoren und HMI zusammenarbeiten kann. I
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Mitsubishi Electric
Stefan Knauf, Key Account Manager FA
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