Empreinte de la machine réduite de 60
Grâce à IO-Link, l'installation est plus efficace et nettement moins encombrante
de l'industrie :Industrie alimentaire et de l'emballage |Client :Triangle Package Machinery
Pour répondre aux demandes de ses clients qui souhaitaient des machines plus petites et plus efficaces, mais également conformes aux exigences en matière de conception hygiénique, Triangle Package Machinery Company a cherché deux solutions en une. L'entreprise basée à Chicago, qui fabrique des machines verticales de formage, de remplissage et de scellage, principalement pour l'industrie de l'emballage alimentaire, a intégré l'architecture de commande IO-Link et les capteurs de Balluff dans sa nouvelle machine Compact Sanitary Bagger (CSB) afin de simplifier l'architecture de la machine et de la commande. L'intégration d'IO-Link de Balluff leur a permis de réduire considérablement l'encombrement, le câblage et la taille du panneau de commande, d'améliorer les propriétés hygiéniques et d'augmenter la facilité de maintenance de leur dernière conception de machine modulaire.
Dans l'industrie de l'emballage, l'espace au sol coûte de l'argent. Plus la machine est large, moins il est possible de faire fonctionner de lignes. Triangle Package Machinery, un fabricant de machines verticales de formage-remplissage-scellage basé à Chicago, a été confronté à un défi unique de la part de ses clients de l'industrie de la salade. Les recherches menées par Triangle auprès de ses clients ont révélé qu'ils avaient besoin d'un taux de production élevé par ligne, mais d'une vitesse de machine plus faible pour que les légumes-feuilles puissent tomber joliment dans le sachet. Pour répondre à ce besoin, l'équipe de recherche et de développement de Triangle a mis au point la nouvelle pelle sanitaire compacte (CSB), suffisamment étroite pour permettre l'installation de deux machines par ligne dans une configuration double.
Triangle connaît très bien les exigences de l'industrie de l'emballage alimentaire. Une conception hygiénique est un must, c'est pourquoi l'équipe de Triangle a opté pour un cadre solide en acier inoxydable, entièrement soudé, avec des barres rondes pour que les résidus de produits ne puissent s'accumuler nulle part. Le boîtier de commande des machines d'emballage en sachets verticales de remplissage et de scellage (VFFS) existantes de Triangle se trouve sur un côté du cadre. Cette configuration était avantageuse pour le nettoyage et l'entretien, mais rendait la machine large d'environ 60 pouces. La conception d'une machine plus étroite nécessitait une approche différente.
Trois entreprises ont été sélectionnées dans le cadre d'un appel d'offres, qui disposaient de la technologie et de l'assistance nécessaires pour aider Triangle à mettre en œuvre une nouvelle conception. L'entreprise a opté pour Balluff. Balluff dispose d'une bibliothèque importante et croissante de capteurs IO-Link, et la bonne réputation du support de Balluff a fait de ce choix une décision sûre. Toutefois, le bloc d'appareils IO-Link maître en acier inoxydable avec indice de protection IP69K de Balluff a été déterminant. Avec un bloc d'E/S répondant aux exigences de l'USDA/3A, certains composants ont pu être retirés de l'armoire de commande et déplacés sur la machine.
"En général, les boîtiers de commande sont plus grands que nécessaire", explique Wolf, directeur de la recherche et du développement chez Triangle. "Le boîtier de commande que nous utilisons habituellement n'est pas entièrement utilisé si vous achetez une machine standard. Mais si vous ajoutez un applicateur de fermeture à glissière ou (d'autres) fonctions, trois ou quatre servos sont ajoutés, et le boîtier de commande est alors pleinement utilisé". Cela explique le grand boîtier de commande pivotant qui fait partie de l'équipement standard des grandes machines d'emballage de sachets VFFS de Triangle.
Ces options nécessitent un câblage, y compris des câbles qui entraient auparavant dans le boîtier de commande. En utilisant le bloc maître en acier inoxydable et la course en acier inoxydable de Balluff, Triangle a pu réduire le nombre de câbles menant au boîtier de commande de 40-50 à environ 25. Cela a permis de réduire la taille du boîtier de commande de 50 % et de le monter à l'intérieur de la machine. Grâce à l'extensibilité d'IO-Link, des fonctions optionnelles peuvent être ajoutées sans qu'il soit nécessaire de poser des câbles supplémentaires vers le boîtier de commande, que ce soit lors du premier montage ou lors d'une mise à niveau. Triangle dispose désormais d'un boîtier de commande standard qui peut être produit en quantité et stocké, ce qui réduit le temps de montage.
Avec un boîtier de commande minimisé, ils ont pu construire le CSB avec une largeur de seulement 36 pouces tout en produisant un sac de 13 pouces de large. Le CSB est environ 60 % plus large que le modèle XM existant et fabrique un sac 90 % plus grand. La conception a également amélioré l'ergonomie du CSB. La hauteur de sortie standard a été augmentée pour permettre au CSB d'être intégré dans des tapis roulants hygiéniques qui doivent être placés plus haut au-dessus du sol.
"Nous travaillons maintenant en comprenant que pratiquement chaque boîtier de commande est conçu spécialement pour le client qui a acheté cette machine. Donc, si vous pouvez imaginer qu'à chaque fois que vous avez une nouvelle configuration, vous avez besoin de nouveaux dessins électriques et de nouvelles nomenclatures, vous pouvez vous faire une idée de la complexité de la conception et de l'assemblage de ces machines. " Et il existe une multitude de configurations : Les options standard comprennent le refroidissement, les évents, les déflecteurs, les empileurs et les interfaces avec les étiqueteuses ou les dateurs, ainsi que des options spéciales telles que le scellage par ultrasons, trois types de mâchoires de scellage, trois types de moteurs, l'enregistrement, la détection des bords de bande et les lumières d'empilage. Le nombre de variantes peut se chiffrer en dizaines de milliers.
Le CSB est conçu pour l'installation de deux machines côte à côte. Cette double configuration permet d'exploiter au mieux l'espace disponible. De plus, les clients de l'industrie de la salade peuvent placer une seule balance au-dessus de deux machines, ce qui leur permet de faire fonctionner chaque machine avec 60 à 70 sachets par minute, soit une capacité totale allant jusqu'à 140 sachets par minute.
IO-Link a permis à Triangle de concevoir une machine dotée de ces fonctions et de ces dimensions, mais le choix d'IO-Link n'était pas gagné d'avance. IO-Link est une norme ouverte, de sorte que les produits IO-Link sont développés par de nombreuses entreprises différentes. À cet égard, il ressemble à l'USB, mais de nombreuses autres normes ouvertes n'ont pas été pleinement adoptées par le marché et ont perdu leur soutien. L'équipe de Triangle est arrivée à la conclusion qu'IO-Link est une norme mature et que le marché IO-Link est suffisamment mature pour être choisi. L'étendue du portefeuille IO-Link de Balluff a contribué à cette décision.
Un autre aspect attrayant d'IO-Link est que des signaux analogiques peuvent être ajoutés sans frais supplémentaires significatifs. Le câblage est connecté à un concentrateur au lieu d'être acheminé vers le boîtier de commande. Cela permet des options supplémentaires et des extensions futures des commandes sans qu'il soit nécessaire de reconstruire le boîtier de commande. En outre, les données numérisées envoyées via IO-Link ouvrent de nouvelles possibilités de résolution des problèmes.
Un exemple de la capacité d'IO-Link à convertir des configurations en recettes est le bras danseur qui maintient la bonne tension du film d'emballage lorsqu'il se déroule de la bobine. La méthode précédente de Triangle utilisait un capteur analogique qui devait être configuré par le technicien de service lors de l'installation initiale. Le technicien devait modifier la position physique du capteur pour calibrer la position initiale. Avec un capteur IO-Link Balluff sur le cylindre pneumatique, le technicien qui monte la machine tire le danseur dans une position et clique sur "Teach" - l'installation est terminée. Comme un capteur IO-Link mesure toute la course du cylindre, il n'est plus nécessaire de configurer le capteur manuellement.
IO-Link permet d'établir un diagnostic au niveau de l'appareil, ce qui permet aux utilisateurs de savoir, par exemple, si un capteur photoélectrique est encrassé. Triangle utilise en outre les données IO-Link pour collecter des données de diagnostic sur la machine dans son ensemble. Le vérin Back-Seal du CSB a été équipé d'un capteur de position, ce qui n'aurait pas été possible dans le passé en raison des coûts élevés. En utilisant un cylindre avec un capteur de position, Triangle a pu reconcevoir l'ensemble Back-Seal et simplifier le dispositif lorsque la taille des sachets est modifiée et que le tube de formage est remplacé. En outre, cela leur permet de contrôler la vitesse de fonctionnement et la cohérence du temps de scellage mieux qu'auparavant.
"Si nous détectons un cylindre qui fuit, nous pouvons l'identifier à l'aide des capteurs et avertir le client pour qu'il remplace le cylindre", explique Wolf.
La position à laquelle le cylindre doit s'arrêter varie en fonction de la taille du cylindre pneumatique. Triangle a ajouté un capteur continu pour que les clients puissent surveiller le temps d'étanchéité, un paramètre critique, sur toute la gamme sans avoir à modifier la configuration matérielle lorsque le tube de formage est remplacé. "Le programmeur surveille effectivement le temps pendant lequel le scellement est en contact avec le film, ce qui est le paramètre le plus critique. Sans le capteur, il faut faire confiance au mouvement de la valve. Mais ici, nous avons la confirmation", a déclaré Wolf. Sans le capteur qui fournit ces informations, un servomoteur serait nécessaire.
Avec le développement du programme PLC de la machine, d'autres fonctions de maintenance prédictive seront disponibles. Cela signifie que si un client a besoin d'aide, le personnel d'assistance de Triangle peut se connecter à distance et voir l'état de la machine sans avoir à se rendre physiquement sur place. Le dépannage peut ainsi être effectué dans les 30 minutes, au lieu d'attendre que quelqu'un se rende en avion ou en voiture chez le client.
Pour Wolf, l'appellation "CSB" en tant que machine intelligente ressemble à du jargon marketing, et Triangle n'a pas encore compris tous les avantages d'IO-Link. Les clients ne sont pas non plus tous prêts à profiter des avantages de l'Internet industriel des objets de la même manière. On pense parfois que plus de technologie rend l'utilisation de la machine plus difficile ou nécessite plus de formation.
La nouvelle conception "Smart Machine Ready" de Triangle est déjà une amélioration pour l'équipe de Triangle. Et lorsque les utilisateurs finaux seront prêts à utiliser toutes les fonctionnalités, l'entreprise sera prête à les aider à travailler plus rapidement et plus efficacement grâce aux solutions IO-Link de Balluff.