Reducción del espacio ocupado por la máquina en un 60
Gracias a IO-Link, el sistema es más eficiente y ocupa menos espacio
Industria:Industria alimentaria y de envasado |Cliente:Triangle Package Machinery
Para satisfacer las demandas de los clientes de máquinas más pequeñas y eficientes que también cumplan los requisitos de diseño higiénico, Triangle Package Machinery Company buscaba dos soluciones en una. La empresa con sede en Chicago, que fabrica máquinas verticales de formado, llenado y sellado principalmente para la industria del envasado de alimentos, integró la arquitectura de control y los sensores IO-Link de Balluff en su nueva máquina Compact Sanitary Bagger (CSB) para simplificar la arquitectura de la máquina y el control. Al integrar IO-Link de Balluff, pudieron reducir significativamente el espacio ocupado, el cableado y el tamaño del panel, mejorar las características higiénicas y aumentar la capacidad de servicio de su último diseño de máquina modular.
En la industria del envasado, el espacio cuesta dinero. Cuanto más ancha es la máquina, menos líneas pueden funcionar. Triangle Package Machinery, un fabricante de máquinas verticales de formado, llenado y sellado con sede en Chicago, se enfrentó a un reto único con sus clientes del sector de las ensaladas. La investigación de Triangle con sus clientes reveló que necesitaban una alta tasa de producción por línea, pero una velocidad de máquina más lenta para permitir que las verduras de hoja verde cayeran bien en la bolsa. Para satisfacer esta necesidad, el equipo de investigación y desarrollo de Triangle desarrolló la nueva embolsadora sanitaria compacta (CSB), que es lo suficientemente estrecha como para instalar dos máquinas por línea en una configuración doble.
Triangle conoce muy bien los requisitos de la industria de envasado de alimentos. Un diseño higiénico es imprescindible, por lo que el equipo de Triangle optó por un sólido bastidor de acero inoxidable totalmente soldado con barras redondas para que no se acumulen residuos de producto en ninguna parte. La caja de control de las actuales envasadoras verticales de bolsas de formado, llenado y sellado (VFFS) de Triangle está situada en un lado del bastidor. Esta configuración era ventajosa para la limpieza y el mantenimiento, pero hacía que la máquina tuviera una anchura de unas 60 pulgadas. Diseñar una máquina más estrecha requería un enfoque diferente.
En una licitación se seleccionaron tres empresas que disponían de la tecnología y el apoyo necesarios para ayudar a Triangle a realizar un nuevo diseño. La empresa eligió a Balluff. Balluff dispone de una amplia y creciente biblioteca de sensores IO-Link, y la reputación de Balluff en cuanto a asistencia hizo que fuera una elección segura. Sin embargo, el factor decisivo fue el bloque de dispositivo maestro IO-Link de acero inoxidable de Balluff con protección IP69K. Con un bloque de E/S que cumplía los requisitos USDA/3A, algunos componentes podían retirarse del armario de control y reubicarse en la máquina.
"Normalmente, las cajas de control son más grandes de lo necesario", afirma Wolf, director de investigación y desarrollo de Triangle. "La caja de control que utilizamos normalmente no se aprovecha al máximo cuando se compra una máquina estándar. Pero cuando se añade un aplicador de cremallera u otras funciones, se añaden tres o cuatro servos, y entonces la caja de control se aprovecha al máximo". Eso explica la gran caja de control giratoria que viene de serie en las grandes ensacadoras VFFS de Triangle.
Estas opciones requieren cableado, incluidos los cables que antes pasaban por la caja de control. Al utilizar el bloque maestro de acero inoxidable y el cubo de acero inoxidable de Balluff, Triangle pudo reducir el número de cables que iban a la caja de control de 40-50 a unos 25. Esto permitió reducir el tamaño de la caja de control. Esto permitió reducir el tamaño de la caja de control en un 50% y montarla en el interior de la máquina. Gracias a la capacidad de ampliación de IO-Link, se pueden añadir funciones opcionales sin tener que tender cables adicionales a la caja de control, ya sea durante la instalación inicial o en el reequipamiento. Triangle dispone ahora de una caja de control estándar que puede fabricarse en cantidades y mantenerse en stock, lo que reduce el tiempo de instalación.
Con una caja de control minimizada, pudieron construir el CSB con una anchura de sólo 36 pulgadas y seguir produciendo una bolsa de 13 pulgadas de ancho. La CSB es un 60% más ancha que el modelo XM existente y produce una bolsa un 90% más grande. El diseño también ha mejorado la ergonomía de la CSB. Se ha aumentado la altura de descarga estándar para que la CSB pueda integrarse en transportadores higiénicos que necesiten estar más elevados del suelo.
"Ahora trabajamos con el entendimiento de que prácticamente cada caja de control está diseñada específicamente para el cliente que ha comprado esa máquina. Así que si se imaginan que cada vez que hay una nueva configuración se necesitan nuevos planos eléctricos y nuevas listas de piezas, pueden visualizar la complejidad de diseñar y montar estas máquinas. "Y hay una gran variedad de configuraciones: Las opciones estándar incluyen refrigeración, desaireadores, deflectores, apiladores e interfaces con etiquetadoras o fechadores, así como opciones especiales como sellado por ultrasonidos, tres tipos de mordazas de sellado, tres tipos de motores, registro, detección de bordes de banda y luces de apilado. El número de variantes puede ascender a decenas de miles.
La CSB está diseñada para la instalación de dos máquinas una al lado de la otra. Esta configuración doble permite aprovechar al máximo el espacio disponible. Además, los clientes de la industria de ensaladas pueden colocar una sola pesadora encima de dos máquinas, lo que les permite hacer funcionar cada máquina a 60 o 70 bolsas por minuto, lo que equivale a una producción total de hasta 140 bolsas por minuto.
IO-Link permitió a Triangle desarrollar una máquina con estas características y dimensiones, pero la decisión de utilizar IO-Link no fue una conclusión inevitable. IO-Link es un estándar abierto, por lo que los productos IO-Link son desarrollados por muchas empresas diferentes. En este sentido es similar a USB, pero muchos otros estándares abiertos no fueron plenamente adoptados por el mercado y perdieron apoyo. El equipo de Triangle llegó a la conclusión de que IO-Link es un estándar maduro y que el mercado de IO-Link es lo suficientemente maduro como para elegirlo. La amplitud de la cartera IO-Link de Balluff contribuyó a esta decisión.
Otro aspecto atractivo de IO-Link es que se pueden añadir señales analógicas sin costes adicionales significativos. El cableado se conecta a un concentrador en lugar de conducirse a la caja de control. Esto permite opciones adicionales y futuras ampliaciones de los controles sin tener que rediseñar la caja de control. Además, los datos digitalizados enviados a través de IO-Link abren nuevas posibilidades para la resolución de problemas.
Un ejemplo de la capacidad de IO-Link para convertir configuraciones en recetas es el brazo bailarín, que mantiene la tensión correcta en la película de embalaje a medida que se desenrolla de la bobina. El método anterior de Triangle utilizaba un sensor analógico que tenía que configurar el técnico de servicio durante la instalación inicial. El técnico tenía que cambiar la posición física del sensor para calibrar la posición inicial. Utilizando un sensor IO-Link de Balluff en el cilindro de aire, el técnico que instala la máquina coloca el bailarín en una posición y hace clic en "Teach": la configuración está completa. Como un sensor IO-Link mide toda la carrera del cilindro, no es necesario configurar el sensor manualmente.
IO-Link permite el diagnóstico a nivel de dispositivo, para que los usuarios sepan, por ejemplo, si un fotosensor está sucio. Triangle también utiliza los datos de IO-Link para recopilar datos de diagnóstico sobre la máquina en su conjunto. El cilindro de cierre posterior de la CSB se ha equipado con un sensor de posición, lo que no habría sido posible en el pasado debido a su elevado coste. Al utilizar un cilindro con sensor de posición, Triangle pudo rediseñar el conjunto de cierre posterior y simplificar la configuración al cambiar el tamaño de la bolsa y sustituir el tubo del molde. También les permite controlar mejor que antes la velocidad de funcionamiento y la uniformidad del tiempo de sellado.
"Si detectamos una fuga en el cilindro, podemos utilizar los sensores para reconocerlo y avisar al cliente para que sustituya el cilindro", explica Wolf.
La posición en la que el cilindro debe detenerse varía en función del tamaño de la botella de aire. Triangle ha añadido un sensor continuo para que los clientes puedan controlar el tiempo de sellado, un parámetro crítico, en toda la gama sin tener que cambiar la configuración del hardware cuando se sustituye el tubo del molde. "El programador controla realmente el tiempo que la junta está en contacto con la película, que es el parámetro más crítico. Sin el sensor, hay que confiar en que la válvula se mueva. Pero aquí tenemos la confirmación", afirma Wolf. Sin el sensor para proporcionar esta información, se necesitaría un servomotor.
A medida que evolucione el programa PLC de la máquina, se dispondrá de más funciones de mantenimiento predictivo. Esto significa que cuando un cliente necesite ayuda, el personal de asistencia de Triangle podrá conectarse a distancia y ver el estado de la máquina sin tener que estar físicamente in situ. Esto significa que la resolución de problemas puede hacerse en 30 minutos en lugar de esperar a que alguien vuele o conduzca hasta el cliente.
Para Wolf, el término "CSB" como máquina inteligente suena a jerga de marketing, y Triangle aún no ha reconocido todas las ventajas de IO-Link. Tampoco todos los clientes están igual de dispuestos a aprovechar las ventajas del Internet industrial de las cosas. A veces la percepción es que más tecnología hace que la máquina sea más difícil de manejar o requiera más formación.
El nuevo diseño "Smart Machine Ready" de Triangle ya supone una mejora para el equipo de Triangle. Y cuando los usuarios finales estén preparados para utilizar todas las funciones, la empresa estará lista para ayudarles a trabajar de forma más rápida y eficiente con las soluciones IO-Link de Balluff.