Mondelez ist ein großer, internationaler Akteur in der Lebensmittelindustrie, der viele bekannte Marken wie Côte d'Or, Milka und Oreo in seinem Portfolio hat. In Herentals haben sowohl die Keks- als auch die Schokoladensparte des Unternehmens eine Fabrik. In der Keksfabrik werden unter anderem die Kekse von Lu's hergestellt. Bei Mondelez Chocolates werden Leo-Kekse, Côte d'Or-Riegel und Ostereier produziert.
Das neue Ergomix-Projekt unterstützt die Produktion von Ostereiern - eine Produktion, die praktisch das ganze Jahr über läuft, um zu Ostern genügend Vorrat zu haben, um die plötzliche Nachfrage nach diesem saisonalen Produkt zu befriedigen. Der Name des Projekts bezieht sich auf sein ursprüngliches Ziel, die Ergonomie für die Bediener zu verbessern. In der Vergangenheit wurden die Eier durch manuelles Zusammenstellen von Schalen mit verschiedenen Geschmacksrichtungen gemischt, was sehr arbeitsintensiv war. In der neuen Anlage geschieht dies nun vollautomatisch.
Positionierung von Trichtern über dem Förderband
Sobald die Eier die Formstraße verlassen und einzeln verpackt sind, gelangen sie über ein Förderband in die darunter liegende neue Anlage, wo sie zunächst nach Geschmack in große Palettenkästen gelegt werden. Diese Schalen werden dann von einem Roboter zum Mischen vorbereitet oder von einem mobilen Roboter zur vorübergehenden Lagerung in einem Lager abgeholt. Sobald alle für die Herstellung einer Mischung erforderlichen Geschmacksrichtungen fertig sind, werden die Eier über Trichter zu bestimmten Positionen auf einem breiten Förderband transportiert, so dass auf diesem Förderband alle Geschmacksrichtungen nebeneinander aufgereiht sind. Am Ende kommen die Eier wieder in einen Palettenbehälter, wo sie in diesem Moment perfekt gemischt sind.
Eine erste antriebstechnische Herausforderung bestand darin, dass die Eier beim Befüllen der Palettenbehälter sauber verteilt werden müssen, da sie sonst nicht eben sind, was ein Stapeln der Behälter unmöglich machen würde. Die zweite Herausforderung bestand in der Positionierung der Trichter über dem Förderband, auf dem die Mischung zusammengestellt wird, wobei es sich um ein flexibles System handeln musste, da nicht jede Mischung die gleiche Anzahl verschiedener Geschmacksrichtungen enthält. Schließlich musste auch ein geeigneter Antrieb für den Greifer des Roboters gefunden werden, der die 150 kg schweren Palettenbehälter bewegen muss.
Weniger Zwänge beim Entwurf
"Unser Ausgangspunkt für dieses Projekt war, keine Pneumatik zu verwenden", sagt Bob Aerts von der technischen Abteilung bei Mondelez. "Die Überlegung war, dass elektrische Antriebe in Bezug auf den Energieverbrauch besser abschneiden und es auch einfacher ist, alle Aspekte der Maschinensicherheit zu implementieren. Wir haben dies Festo vorgestellt und sie haben nicht nur unsere Ausgangssituation und die Anwendungen, die wir bauen wollten, verstanden, sondern waren auch in der Lage, alle Komponenten anzubieten, die wir für die Umsetzung benötigen."
Für Festo ist die Nachfrage nach elektrischen Antrieben sicherlich nicht neu. "Wir sehen, dass dieses Segment um mehr als 20% pro Jahr wächst", sagt Johan De Pauw, Vertriebsingenieur bei Festo. "Bestimmte Anwendungen sind mit Druckluft aufgrund der Geschwindigkeiten oder der erforderlichen Flexibilität bei der Positionierung nur schwer oder gar nicht realisierbar. Mit elektrischen Antrieben gibt es viel weniger Einschränkungen bei der Konstruktion und Fertigung. Außerdem sind die Gesamtbetriebskosten in dieser Anwendung mit elektrischen Antrieben niedriger als mit pneumatischen."
Die Planung der Anlage lag in den Händen von Betecem, wobei Koen Roobaert, Application Engineer bei Festo, bei der Auswahl der Komponenten beriet. Für die Programmierung wurde Alax Automation hinzugezogen. "Die Zusammenarbeit verlief sehr reibungslos", sagt Bob Aerts. "Ein Vorteil von Festo war, dass von der Angebotserstellung an alle Komponenten mit Links zu allen Dokumenten und Dateien versehen waren, die in Tools für das Engineering und die Dimensionierung verwendet werden konnten. So hatte jeder von Anfang an die richtigen Informationen, um sofort loslegen zu können.
Elektrische Zylinder
Um die Palettenplätze gleichmäßig zu befüllen, wurde ein System entwickelt, bei dem das Förderband, das die Eier zuführt, über zwei Zahnriemenwellen mit Servomotor und Torsionswelle nach links und rechts bewegt werden kann. Mit einem Elektrozylinder mit Spindel in der Verlängerung des Förderbandes kann dieses auch vorwärts und rückwärts ausgefahren werden. Auf diese Weise kann sich das System so positionieren, dass es die Eier an jeder beliebigen Stelle des Palettenplatzes ablegen kann. Die Steuerung erhält Rückmeldungen von den Wiegezellen unter dem Behälter und der Durchflussmenge der Zufuhr, so dass sie genau bestimmen kann, wo im Behälter noch Platz ist.
Die Positionierung der Trichter über dem breiten Band zum Mischen wurde ebenfalls mit elektrischen Achsen realisiert. Dadurch können die Positionen automatisch an die Anzahl der Aromen angepasst werden, die in einer bestimmten Mischung zusammengebracht werden sollen. Die gesamte Anlage muss nun nicht mehr manuell bedient werden. Die Anlage befindet sich im Keller in einem klimatisierten Raum und arbeitet vollautomatisch. Auch der Greifer des Roboters, der die Palettenboxen bewegt, wurde mit einem ESBF-Elektrozylinder mit Servomotor ausgestattet. In einem Schaltschrank außerhalb des klimatisierten Raums befinden sich alle CMMT-Servomotorsteuerungen. Diese kommunizieren über Profinet mit der SPS, die die Anlage steuert.
Umstieg von der Software
Die neue Anlage ist nun seit einiger Zeit in Betrieb und die Vorteile der elektrischen Antriebe haben sich bereits bewährt. Bei dem Verfahren, die Palettenboxen gleichmäßig zu befüllen, musste man zum Beispiel lange nach den richtigen Parametern suchen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Der Vorteil der elektrischen Antriebe ist, dass man von der Software aus leicht mit Geschwindigkeiten und Positionen spielen kann. Auch das Ändern der Linie, auf der die Mischungen hergestellt werden, erfolgt vollständig über die Software.
"Ein weiterer Vorteil von Festo war, dass sie ein komplettes Sortiment an Komponenten anbieten", sagt Bob Aerts. "Dazu gehören nicht nur die mechanischen Antriebe, Getriebe, Motoren und Antriebe, sondern auch alle notwendigen mechanischen Armaturen und Zubehörteile. Das hat uns bei der Standardisierung enorm geholfen und stellt außerdem sicher, dass alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind. Die Flexibilität, die wir jetzt mit dieser Anlage haben, hätten wir mit pneumatischen Antrieben nicht erreichen können."