Huella de máquina reducida en un 60%
Gracias a IO-Link, el sistema se vuelve más eficiente y ahorra significativamente más espacio.
Industria:Industria alimentaria y de embalaje |Cliente:Maquinaria para embalaje triangular
Para satisfacer la demanda de los clientes de máquinas más pequeñas y eficientes que también cumplieran con los requisitos de diseño higiénico, Triangle Package Machinery Company buscó una solución integral. La empresa con sede en Chicago, fabricante de 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 tanto la máquina como la arquitectura de control. Al integrar IO-Link de Balluff, lograron reducir significativamente el espacio ocupado, la complejidad del cableado y el tamaño del panel de control, a la vez que mejoraron el rendimiento higiénico y la facilidad de mantenimiento de su nuevo diseño modular de máquina.
En la industria del envasado, el espacio es oro. Cuanto más ancha sea la máquina, menos líneas se pueden operar. Triangle Package Machinery, fabricante de máquinas verticales de formado, llenado y sellado con sede en Chicago, se enfrentó a un reto singular planteado por sus clientes en la industria de las ensaladas. La investigación de Triangle reveló que estos clientes requerían una alta tasa de producción por línea, pero una velocidad de máquina más lenta para garantizar que las verduras de hoja verde cayeran perfectamente en la bolsa. Para satisfacer esta necesidad, el equipo de I+D de Triangle desarrolló la nueva Embolsadora Sanitaria Compacta (CSB), lo suficientemente estrecha como para permitir la instalación de dos máquinas por línea en una configuración doble.
Triangle comprende a la perfección las exigencias de la industria del envasado de alimentos. Un diseño higiénico es fundamental, por lo que el equipo de Triangle optó por un robusto bastidor de acero inoxidable totalmente soldado con barras redondas para evitar la acumulación de residuos de producto. La caja de control de las máquinas de envasado vertical en bolsas (VFFS) de Triangle se encuentra en un lateral del bastidor. Esta configuración facilitaba la limpieza y el mantenimiento, pero requería un ancho de aproximadamente 152 cm. Diseñar una máquina más estrecha requería un enfoque diferente.
Se seleccionaron tres empresas para un proceso de licitación que contaban con la tecnología y el soporte necesarios para ayudar a Triangle a implementar un nuevo diseño. La empresa eligió a Balluff. Balluff cuenta con una amplia y creciente biblioteca de sensores IO-Link, y su sólida reputación en cuanto a soporte técnico la convirtió en una opción 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 con los requisitos USDA/3A, algunos componentes podían retirarse del armario de control y reubicarse en la máquina.
“Las cajas de control suelen ser más grandes de lo necesario”, afirma Wolf, jefe de investigación y desarrollo de Triangle. “La caja de control que solemos usar no se aprovecha al máximo con una máquina estándar. Sin embargo, si se añade un aplicador de cremalleras u otras funciones, se añaden tres o cuatro servos, y entonces la caja de control se aprovecha al máximo”. Esto explica la gran caja de control giratoria que viene de serie con las envasadoras de bolsas grandes VFFS de Triangle.
Estas opciones requieren cableado, incluyendo cables que antes llegaban a la caja de control. Gracias al bloque maestro y concentrador de acero inoxidable de Balluff, Triangle redujo el número de cables que entraban en la caja de control de 40-50 a aproximadamente 25. Esto permitió reducir el tamaño de la caja de control a la mitad y montarla dentro de la máquina. Gracias a la capacidad de expansión de IO-Link, se pueden añadir funciones opcionales sin necesidad de instalar cables adicionales en la caja de control, ya sea durante la instalación inicial o la modernización. Triangle ahora cuenta con una caja de control estándar que puede fabricarse en serie y mantenerse en stock, lo que reduce el tiempo de montaje.
Con una caja de control minimizada, pudieron construir la CSB con un ancho de tan solo 91 cm y aun así producir una bolsa de 33 cm de ancho. La CSB es aproximadamente un 60 % más ancha que el modelo XM existente y produce una bolsa un 90 % más grande. El diseño también mejoró la ergonomía de la CSB. Se aumentó la altura de descarga estándar para que la CSB pueda integrarse en sistemas de transporte higiénicos que requieren mayor distancia al suelo.
Ahora operamos con la premisa de que prácticamente cada caja de control está diseñada específicamente para el cliente que adquirió la máquina. Por lo tanto, si se imagina que cada vez que se crea una nueva configuración, se necesitan nuevos planos eléctricos y nuevas listas de piezas, se puede hacer una idea de la complejidad del diseño y ensamblaje de estas máquinas. Y existe una multitud de configuraciones: las opciones estándar incluyen refrigeración, ventilación, deflectores, escalonadores e interfaces para etiquetadoras o fechadores, mientras que las opciones especiales incluyen sellado ultrasónico, tres tipos de mordazas de sellado, tres tipos de motores, registro, detección de borde de banda y luces de apilado. La cantidad de variantes puede alcanzar decenas de miles.
La CSB está diseñada para la instalación de dos máquinas en paralelo. Esta configuración dual optimiza el espacio disponible. Además, los clientes de la industria de ensaladas pueden colocar una báscula sobre ambas máquinas, lo que les permite operar cada una a una velocidad de 60 a 70 bolsas por minuto, lo que resulta en 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 usar IO-Link no era inevitable. IO-Link es un estándar abierto, lo que significa que sus productos son desarrollados por diversas empresas. En este sentido, es similar a USB, pero muchos otros estándares abiertos no han sido adoptados plenamente por el mercado y han perdido apoyo. El equipo de Triangle concluyó que IO-Link es un estándar maduro y que el mercado de IO-Link está lo suficientemente desarrollado como para justificar su adopción. La amplia gama de IO-Link de Balluff también contribuyó a esta decisión.
Otro atractivo de IO-Link es que permite añadir señales analógicas sin costes adicionales significativos. El cableado se conecta a un concentrador en lugar de dirigirse directamente a la caja de control. Esto permite opciones adicionales y futuras ampliaciones del controlador sin necesidad de rediseñar la caja de control. Además, los datos digitalizados transmitidos 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 oscilante, que mantiene la tensión correcta en la película de embalaje mientras se desenrolla del rollo. El método anterior de Triangle utilizaba un sensor analógico que el técnico de servicio debía configurar durante la instalación inicial. El técnico debía reposicionar físicamente el sensor para calibrar su posición inicial. Con un sensor IO-Link de Balluff en el cilindro neumático, el técnico que ensambla la máquina simplemente coloca el brazo oscilante en su posición y hace clic en "Teach" (Aprender); la configuración está completa. Dado que un sensor IO-Link mide toda la carrera del cilindro, se elimina la necesidad de configurarlo manualmente.
IO-Link permite el diagnóstico a nivel de dispositivo, lo que permite a los usuarios, por ejemplo, detectar la suciedad de un fotosensor. Triangle también utiliza los datos de IO-Link para recopilar datos de diagnóstico de la máquina en su conjunto. El cilindro de sellado trasero de la CSB está equipado con un sensor de posición, algo que antes no habría sido posible debido a su elevado coste. Gracias a un cilindro con sensor de posición, Triangle pudo rediseñar el conjunto de sellado trasero y simplificar la configuración al cambiar el tamaño de las bolsas y sustituir el tubo formador. Además, esto les permite controlar mejor la velocidad de funcionamiento y la consistencia del tiempo de sellado.
“Si detectamos un cilindro con fugas, podemos usar los sensores para identificarlo y notificar al cliente para que pueda reemplazar el cilindro”, dijo Wolf.
La posición en la que debe detenerse el cilindro varía según el tamaño del cilindro de aire. Triangle ha añadido un sensor continuo para que los clientes puedan monitorizar el tiempo de sellado, un parámetro crítico, en todo el rango sin tener que cambiar la configuración del hardware al sustituir el tubo del molde. «El programador monitoriza el tiempo que el sello está en contacto con la película, que es el parámetro más crítico. Sin el sensor, hay que confiar en que la válvula se mueve. Pero aquí tenemos la confirmación», afirmó Wolf. Sin el sensor, que proporciona esta información, se necesitaría un servomotor.
Con el desarrollo del programa PLC de la máquina, se incorporarán funciones adicionales de mantenimiento predictivo. Esto significa que, si un cliente necesita asistencia, el personal de soporte de Triangle puede establecer una conexión remota y consultar el estado de la máquina sin necesidad de estar presente. Esto permite solucionar problemas en 30 minutos, en lugar de esperar a que alguien se desplace a la ubicación del cliente.
Para Wolf, el término "CSB" para una máquina inteligente suena a jerga de marketing, y Triangle aún no ha reconocido todas las ventajas de IO-Link. Los clientes tampoco están igualmente dispuestos a aprovechar el Internet Industrial de las Cosas. A veces, existe la percepción de que una mayor tecnología dificulta el manejo de la máquina o requiere más capacitación.
El nuevo diseño "Smart Machine Ready" de Triangle ya supone una mejora para el equipo de Triangle. Y cuando los usuarios finales estén listos para aprovechar al máximo sus funciones, la empresa estará lista para ayudarles a trabajar de forma más rápida y eficiente con las soluciones IO-Link de Balluff.