Многие отрасли сталкиваются с коротким жизненным циклом продукта (сроком годности), и первичная обработка должна быть адаптирована под этот процесс. Одна из областей подверженных этому влиянию является пищевая промышленность. В данном случае это шоколадная промышленность. Knobel AG из Фелбен (Швейцария) является ведущим мировым поставщиком оборудования и систем для производства, формирования и обработки пралине и шоколада. Данная задача решается при помощи гибкой модульной системы.
Станки, которые производит Knobel, используются по всему миру – будь то в пекарне или на шоколадной фабрике, или на крупном заводе, с массовым производством шоколадных батончиков. В любом случае станок играет важную роль, поэтому любая ошибка и простой оборудования вытекает в затраты, несоразмерные с ценой всей системы. В целом, функционал станка зависит от установленных на него компонентов и технологии привода.
Knobel AG является поставщиком систем приводов для компании SwissDrives AG, которая расположена на Тюбах (Швейцария), и использует компоненты высочайшего качества от YASKAWA. Даниэль Зюгер – специалист по управлению движением у SwissDrives. Он восхищается точностью и надёжностью системы сервоприводов: «Мы поставили более 1000 сервоприводов для систем непрерывного использования по всему миру и ни разу привод не вышел из строя».
Для расширения функционала станка применяются модульные компоненты, используемые в производстве шоколада, Knobel AG и SwissDrives AG создали высоко гибкую (HighFlex) систему обработки, которая отлично дополняет модульный метод производства Knobel. При создании системы, особое внимание было уделено гибкости и минимальному сервисному обслуживанию. На производстве, шоколад изготавливается при помощи форм, в которые он помещается с большой скоростью, что является не простой задачей, но Knobel удовлетворяет всем требованиям при помощи запатентованной процедуры, оригинального дизайна и использования высококачественных компонентов компании YASKAWA.
В основе высоко гибкой (HighFlex) системы используются два линейных двигателя от YASKAWA, которые управляются приводами. Головной модуль управления (Motion Controller) установлен по принципу ножниц (на пересечении двух осей), а перемещение по осям X и Z может быть абсолютным или относительным. В зависимости от типа применения (захват, вакуумирование, резка, поворот и т.д.) может быть установлен любой требуемый инструмент.
Функция автонастройки (teach-in) позволяет программировать различные позиции при помощи преобразования значений от «Основной системы координат» в «систему координат двигателя». Перемещение между двумя положениями происходит по оптимальному времени пути, рассчитанному по математическому алгоритму. Это предотвращает подёргивание (дрожание) и позволяет настроить динамику под любую задачу. В некоторых типах движения продукт (пралине/шоколад) перемещается вместе с механизмом, но даже такие условия выполнимы при помощи адаптации сервоприводов под механику.
Колебания и вибрации значительно снижены благодаря умному механизму, а остаточный резонанс в машине подавляется инновационным алгоритмом управления (vibration suppression), заложенным в приводе линейного двигателя. В данной системе чрезвычайно высокое качество управления, что позволяет достичь большой точности без перерегулирования.
Весь процесс движения координируется контроллером управления движения YASKAWA, что позволяет соблюсти последовательность всех необходимых сигналов. Например, это позволяет пневматическому грабберу начать своё движение после того, как главный модуль прошёл определённое положение. Таким образом движения начинают «сходиться», что приводит к большому увеличению производительности.
Если раньше производительность была около 10 циклов в минуту, то новая система может достигать 30 циклов в минуту, при этом обеспечивая плавное движение. Таким образом механическое напряжение сведено к минимуму, срок службы машины увеличен, требования к техническому и обслуживающему персоналу снижены во многом благодаря использованию линейных сервоприводов под управлением контроллера. В этой системе линейный двигатель функционирует как прямой привод, т.е. без передаточного числа (редуктора), а система позиционирования принимает форму бесконтактной оптической системы чтения (энкодерная линейка). Все что требуется для обслуживания – регулярная смазка линейных направляющих.
Knobel AG, с новой системой, может разрабатывать, производить и поставлять похожие готовые станки в минимальный срок. Для того чтобы избежать необходимости корректировки программного обеспечения, SwissDrives настроила программное обеспечение контроллера движения как открытую систему и развила ее до такой степени, что пользователь может выполнять не только параметризацию, но и изменять всю аппаратную конфигурацию на уровне управления станком. В результате чего, один контроллер может управлять шестью сложными системами одновременно.
