機械設置面積を60％削減
IO-Linkのおかげで、システムはより効率的になり、スペースが大幅に節約されます。
産業食品・包装業界 |お客様トライアングル・パッケージ・マシナリー社
より小型で効率的な機械で衛生的な設計要件も満たすという顧客の要求に応えるため、Triangle Package Machinery 社は 2 つのソリューションを 1 つにまとめたものを探していました。シカゴを拠点とし、主に食品包装業界向けに縦型成形機、充填機、シール機を製造している同社は、Balluff の IO-Link 制御アーキテクチャとセンサを新しいコンパクトサニタリーバッガー（CSB）マシンに統合し、マシンと制御アーキテクチャを簡素化しました。Balluff の IO-Link を統合することで、同社は設置面積、ケーブル配線、パネルサイズを大幅に削減し、衛生的な機能を向上させ、最新のモジュール式機械設計の保守性を高めることができました。
包装業界では床面積にコストがかかります。機械が広ければ広いほど、稼働できるラインは少なくなる。シカゴを拠点とする縦型フォームフィルシール機メーカー、トライアングル・パッケージ・マシナリーは、サラダ業界の顧客からのユニークな課題に直面していた。トライアングル社が顧客と行った調査の結果、1ライン当たりの生産量は多いが、葉物野菜がきれいに袋に落ちるようにするため、機械の速度を遅くする必要があることがわかった。このニーズに応えるため、トライアングルの研究開発チームは、1ラインあたり2台の機械をデュアル構成で設置するのに十分な幅の狭い、新しいコンパクト・サニタリー・バガー（CSB）を開発した。
トライアングルは、食品包装業界の要件を熟知しています。衛生的な設計が必須であるため、トライアングルのチームは、製品の残渣がどこにも溜まらないよう、丸棒を備えた完全溶接の堅牢なステンレス製フレームを選択した。トライアングルの既存の縦型フォーム・フィル・シール（VFFS）パウチ包装機のコントロール・ボックスは、フレームの片側に配置されている。この構成は清掃やメンテナンスには有利だが、機械の幅が約60インチもあった。より幅の狭い機械を設計するには、別のアプローチが必要だった。
競争入札では、トライアングル社が新しい設計を実現するための技術とサポートを持つ3社が選ばれた。同社はバルーフを選んだ。Balluff は IO-Link センサの大規模かつ拡張可能なライブラリを持ち、Balluff のサポートに対する評判も高かったため、この選択は安全でした。しかし決め手となったのは、Balluff の保護等級 IP69K のステンレススチール製 IO-Link マスタデバイスブロックでした。USDA/3A 要件を満たす I/O ブロックを使用することで、一部のコンポーネントを制御盤から取り外して機械に移設することができました。
「通常、制御ボックスは必要以上に大きいものです。「私たちが通常使用している制御ボックスは、標準的な機械を購入した場合、十分に活用されていません。しかし、ジッパーアプリケーターや（他の）機能を追加すると、3つか4つのサーボが追加され、コントロールボックスがフル活用されるのです」。トライアングルの大型VFFS袋詰機で標準装備されている大型の旋回式コントロールボックスはそのためだ。
これらのオプションにはケーブル配線が必要で、以前はコントロールボックスの中まで配線されていました。Balluff のステンレス製マスターブロックとステンレス製ハブを使用することで、Triangle 社はコントロールボックスに入るケーブルの数を 40～50 本から約 25 本に減らすことができました。これによりコントロールボックスのサイズを50%縮小し、マシン内部に取り付けることができた。IO-Link の拡張性のおかげで、初期導入時やレトロフィットの際に、コントロールボックスにケーブルを追加することなくオプション機能を追加できる。Triangle 社は現在、標準のコントロールボックスを用意しており、これを大量生産して在庫しておくことで、設置時間を短縮できる。
コントロール・ボックスが最小化されたことで、CSBの幅を36インチに抑え、13インチ幅のバッグを製造できるようになった。CSBの幅は既存のXMモデルの約60％で、バッグの大きさは90％である。デザインはまた、CSBの人間工学を改善した。標準の排出高さが高くなったので、CSBを地面から高くする必要のある衛生的なコンベヤーに組み込むことができる。
「私たちは現在、ほとんどすべてのコントロール・ボックスが、その機械を購入した顧客のために特別に設計されていることを理解して仕事をしています。ですから、新しい構成になるたびに、新しい電気図面と新しい部品リストが必要になることを想像していただければ、これらの機械の設計と組み立ての複雑さを想像していただけると思います」。"そして、さまざまな構成がある：標準オプションには、冷却、脱気装置、デフレクター、ステージャー、ラベラーやデーター装置とのインターフェースなどがあり、超音波シール、3種類のシーリングジョー、3種類のモーター、見当合わせ、ウェブエッジ検出、スタッキングライトなどの特殊オプションもある。バリエーションは数万種類にのぼります。
CSBは、2台の機械を並べて設置できるように設計されています。このダブル構成により、利用可能な床面積を最適に活用することができる。さらに、サラダ業界の顧客は、1台の計量機を2台の機械の上に設置することができ、各機械を毎分60～70袋、合計で毎分140袋まで稼働させることができる。
IO-LinkのおかげでTriangle社はこのような機能と寸法を持つ機械を開発することができたが、IO-Linkを使うことは当然の結論ではなかった。IO-Linkはオープンスタンダードなので、IO-Link製品はさまざまな企業によって開発されている。この点では USB に似ているが、他の多くのオープン規格は市場に完全に採用されず、サポートを失った。Triangle チームは、IO-Link は成熟した規格であり、IO-Link 市場はそれを選択するのに十分成熟していると結論づけた。BalluffのIO-Linkポートフォリオの幅広さがこの決定に貢献した。
IO-Linkのもう1つの魅力は、大きな追加コストなしにアナログ信号を追加できることだ。ケーブルはコントロールボックスまで配線するのではなく、ハブに接続します。これにより、コントロールボックスを再設計することなく、オプションの追加や将来的なコントロールの拡張が可能になります。さらに、IO-Link を介して送信されるデジタル化されたデータは、問題解決に新たな可能性をもたらします。
構成をレシピに変換するIO-Linkの能力の一例として、リールから巻き戻される包装フィルムの張力を適正に保つダンサーアームがある。Triangle 社の以前の方法では、最初の設置時にサービス技術者が設定しなければならないアナログセンサーを使用していました。技術者は初期位置を校正するためにセンサの物理的な位置を変更しなければなりませんでした。Balluff IO-Link センサをエアシリンダに使用することで、マシンを設置する技術者がダンサーを所定の位置に引き込み、「Teach」をクリックするだけでセットアップが完了します。IO-Link センサはシリンダの全ストロークを計測するので、センサを手動で設定する必要はありません。
IO-Link はデバイスレベルでの診断を可能にするので、例えばフォトセンサが汚れているかどうかをユーザが知ることができます。Triangle は IO-Link データを使用して、マシン全体に関する診断データも収集します。CSBのバックシールシリンダには位置センサが取り付けられている。位置センサー付きシリンダーを使用することで、トライアングル社はバックシールアセンブリーを再設計し、袋のサイズ変更やモールドチューブ交換時のセットアップを簡素化することができた。また、運転速度とシール時間の一貫性を以前よりも監視できるようになった。
「シリンダーからの漏れを検出した場合、センサーを使ってそれを認識し、顧客に通知してシリンダーを交換してもらうことができます」とウルフ氏は言う。
シリンダーが停止すべき位置は、エアシリンダーのサイズによって異なります。トライアングル社では連続センサーを追加し、金型チューブの交換時にハードウェア構成を変更することなく、重要なパラメーターであるシール時間を全範囲にわたってモニターできるようにした。「このプログラマーは、シールがフィルムに接触している時間をモニターします。センサーがなければ、バルブが動くことを信じるしかありません。しかし、ここでは確認ができるのです」とウルフは言う。この情報を提供するセンサーがなければ、サーボモーターが必要になります。
機械のPLCプログラムが進化すれば、より多くの予知保全機能が利用できるようになります。つまり、顧客がヘルプを必要とするときに、トライアングルのサポートスタッフが遠隔操作で接続し、現場にいなくても機械の状態を見ることができる。つまり、トラブルシューティングは、誰かが飛行機や車で顧客のところに行くのを待つのではなく、30分以内に行えるということだ。
Wolf 氏にとって、インテリジェントマシンとしての "CSB" という言葉はマーケティングの専門用語のように聞こえ、Triangle 社は IO-Link のすべての利点をまだ認識していない。すべての顧客が同じように産業用モノのインターネットの利点を活用しようとしているわけでもない。技術が増えると機械の操作が難しくなったり、トレーニングが必要になったりするという認識がある場合もある。
トライアングルの新しい "Smart Machine Ready "デザインは、トライアングルのチームにとってすでに改善されている。そしてエンドユーザがすべての機能を活用する準備が整えば、同社は Balluff の IO-Link ソリューションでより迅速で効率的な作業を支援します。