Powierzchnia zajmowana przez maszynę zmniejszona o 60
Dzięki IO-Link system jest bardziej wydajny i zajmuje znacznie mniej miejsca
Przemysł:Przemysł spożywczy i opakowaniowy |Klient:Triangle Package Machinery
Aby sprostać wymaganiom klientów w zakresie mniejszych, bardziej wydajnych maszyn, które spełniają również wymagania higieniczne, firma Triangle Package Machinery Company szukała dwóch rozwiązań w jednym. Firma z Chicago, która produkuje pionowe maszyny formujące, napełniające i zgrzewające głównie dla przemysłu opakowań spożywczych, zintegrowała architekturę sterowania IO-Link firmy Balluff i czujniki z nową maszyną Compact Sanitary Bagger (CSB), aby uprościć architekturę maszyny i sterowania. Dzięki integracji IO-Link firmy Balluff udało się znacznie zmniejszyć zajmowaną powierzchnię, okablowanie i rozmiar panelu, poprawić właściwości higieniczne i zwiększyć łatwość serwisowania najnowszej modułowej konstrukcji maszyny.
W przemyśle opakowaniowym przestrzeń kosztuje. Im szersza maszyna, tym mniej linii można uruchomić. Triangle Package Machinery, producent pionowych maszyn formująco-filtrująco-zgrzewających z siedzibą w Chicago, stanął przed wyjątkowym wyzwaniem ze strony swoich klientów z branży sałatkowej. Badania przeprowadzone przez Triangle wśród klientów wykazały, że potrzebowali oni wysokiego tempa produkcji na linię, ale wolniejszej prędkości maszyny, aby liściaste warzywa mogły ładnie wpaść do torby. Aby zaspokoić tę potrzebę, zespół badawczo-rozwojowy Triangle opracował nową kompaktową pakowarkę sanitarną (CSB), która jest wystarczająco wąska, aby zainstalować dwie maszyny na linii w konfiguracji podwójnej.
Firma Triangle bardzo dobrze zna wymagania branży pakowania żywności. Higieniczna konstrukcja jest koniecznością, więc zespół Triangle zdecydował się na solidną, w pełni spawaną ramę ze stali nierdzewnej z okrągłymi prętami, dzięki czemu resztki produktu nie mogą się nigdzie gromadzić. Skrzynka kontrolna istniejących pionowych maszyn Triangle do formowania, napełniania i zamykania woreczków (VFFS) znajduje się po jednej stronie ramy. Taka konfiguracja była korzystna z punktu widzenia czyszczenia i konserwacji, ale sprawiała, że maszyna miała około 60 cali szerokości. Zaprojektowanie węższej maszyny wymagało innego podejścia.
W procesie przetargowym wybrano trzy firmy, które dysponowały technologią i wsparciem, aby pomóc Triangle w realizacji nowego projektu. Firma wybrała Balluff. Balluff posiada dużą i stale rosnącą bibliotekę czujników IO-Link, a reputacja firmy Balluff w zakresie wsparcia technicznego sprawiła, że był to bezpieczny wybór. Decydującym czynnikiem był jednak blok urządzenia nadrzędnego IO-Link firmy Balluff ze stali nierdzewnej o stopniu ochrony IP69K. Dzięki blokowi I/O spełniającemu wymagania USDA/3A, niektóre komponenty mogły zostać usunięte z szafy sterowniczej i przeniesione do maszyny.
"Zazwyczaj skrzynki sterownicze są większe niż to konieczne" - mówi Wolf, kierownik ds. badań i rozwoju w Triangle. "Skrzynka kontrolna, której zwykle używamy, nie jest w pełni wykorzystywana przy zakupie standardowej maszyny. Ale gdy dodasz aplikator zip lub (inne) funkcje, dodasz trzy lub cztery serwomechanizmy, a następnie skrzynka kontrolna zostanie w pełni wykorzystana ". To wyjaśnia dużą obrotową skrzynkę kontrolną, która jest standardem w dużych maszynach pakujących VFFS firmy Triangle.
Opcje te wymagają okablowania, w tym kabli, które wcześniej biegły do skrzynki sterowniczej. Dzięki zastosowaniu bloku głównego ze stali nierdzewnej i piasty ze stali nierdzewnej, firma Triangle była w stanie zmniejszyć liczbę kabli biegnących do skrzynki sterowniczej z 40-50 do około 25. Pozwoliło to na zmniejszenie rozmiaru skrzynki sterowniczej o 50% i zamontowanie jej wewnątrz maszyny. Dzięki możliwości rozbudowy IO-Link, opcjonalne funkcje mogą być dodawane bez konieczności prowadzenia dodatkowych kabli do skrzynki sterowniczej, zarówno podczas początkowej instalacji, jak i podczas modernizacji. Triangle ma teraz standardową skrzynkę kontrolną, która może być produkowana w dużych ilościach i przechowywana w magazynie, co skraca czas instalacji.
Dzięki zminimalizowanej skrzynce kontrolnej, byli w stanie zbudować CSB o szerokości zaledwie 36 cali i nadal produkować worek o szerokości 13 cali. CSB ma około 60% szerokości w porównaniu do istniejącego modelu XM i produkuje worek, który jest o 90% większy. Konstrukcja poprawiła również ergonomię CSB. Standardowa wysokość wyładunku została zwiększona, dzięki czemu CSB można zintegrować z higienicznymi przenośnikami, które muszą znajdować się wyżej nad ziemią.
"Pracujemy teraz z założeniem, że prawie każda skrzynka sterownicza jest zaprojektowana specjalnie dla klienta, który zakupił daną maszynę. Jeśli więc wyobrazisz sobie, że za każdym razem, gdy masz nową konfigurację, potrzebujesz nowych rysunków elektrycznych i nowych list części, możesz wyobrazić sobie złożoność projektowania i montażu tych maszyn". "A konfiguracji jest wiele: Standardowe opcje obejmują chłodzenie, odgazowywacze, deflektory, stagery i interfejsy do etykieciarek lub datowników, a także opcje specjalne, takie jak zgrzewanie ultradźwiękowe, trzy rodzaje szczęk zgrzewających, trzy rodzaje silników, rejestracja, wykrywanie krawędzi wstęgi i oświetlenie stosu. Liczba wariantów może sięgać dziesiątek tysięcy.
CSB została zaprojektowana do instalacji dwóch maszyn obok siebie. Taka podwójna konfiguracja pozwala optymalnie wykorzystać dostępną powierzchnię. Ponadto klienci z branży sałatkowej mogą umieścić pojedynczą wagę nad dwiema maszynami, co pozwala im obsługiwać każdą maszynę z prędkością od 60 do 70 worków na minutę, co odpowiada całkowitej wydajności do 140 worków na minutę.
IO-Link umożliwił firmie Triangle opracowanie maszyny o tych cechach i wymiarach, ale decyzja o zastosowaniu IO-Link nie była przesądzona. IO-Link jest otwartym standardem, więc produkty IO-Link są opracowywane przez wiele różnych firm. Pod tym względem jest podobny do USB, ale wiele innych otwartych standardów nie zostało w pełni przyjętych przez rynek i straciło wsparcie. Zespół Triangle doszedł do wniosku, że IO-Link jest dojrzałym standardem i że rynek IO-Link jest wystarczająco dojrzały, aby go wybrać. Do podjęcia tej decyzji przyczynił się szeroki zakres oferty IO-Link firmy Balluff.
Kolejnym atrakcyjnym aspektem IO-Link jest to, że sygnały analogowe mogą być dodawane bez znaczących dodatkowych kosztów. Okablowanie jest podłączone do koncentratora zamiast do skrzynki sterowniczej. Umożliwia to dodatkowe opcje i przyszłą rozbudowę sterowników bez konieczności przeprojektowywania skrzynki sterowniczej. Ponadto zdigitalizowane dane przesyłane przez IO-Link otwierają nowe możliwości rozwiązywania problemów.
Jednym z przykładów zdolności IO-Link do przekształcania konfiguracji w receptury jest ramię tancerza, które utrzymuje prawidłowe napięcie folii opakowaniowej podczas odwijania jej z rolki. Poprzednia metoda firmy Triangle wykorzystywała czujnik analogowy, który musiał zostać skonfigurowany przez technika serwisowego podczas początkowej instalacji. Technik musiał zmienić fizyczną pozycję czujnika, aby skalibrować pozycję początkową. Korzystając z czujnika Balluff IO-Link na siłowniku pneumatycznym, technik instalujący maszynę ustawia tancerkę w odpowiedniej pozycji i klika "Teach" - konfiguracja jest zakończona. Ponieważ czujnik IO-Link mierzy cały skok siłownika, nie ma potrzeby ręcznego ustawiania czujnika.
IO-Link umożliwia diagnostykę na poziomie urządzenia, dzięki czemu użytkownicy wiedzą na przykład, czy czujnik fotoelektryczny jest zabrudzony. Triangle wykorzystuje również dane IO-Link do zbierania danych diagnostycznych o maszynie jako całości. Siłownik tylnego uszczelnienia CSB został wyposażony w czujnik położenia, co w przeszłości nie byłoby możliwe ze względu na wysokie koszty. Dzięki zastosowaniu cylindra z czujnikiem położenia, firma Triangle była w stanie przeprojektować zespół tylnego uszczelnienia i uprościć konfigurację przy zmianie rozmiaru worka i wymianie rurki formy. Pozwala to również lepiej niż wcześniej monitorować prędkość roboczą i spójność czasu zgrzewania.
"Jeśli wykryjemy nieszczelny cylinder, możemy użyć czujników, aby to rozpoznać i powiadomić klienta, aby mógł wymienić cylinder" - mówi Wolf.
Pozycja, w której cylinder powinien się zatrzymać, różni się w zależności od rozmiaru butli z powietrzem. Firma Triangle dodała ciągły czujnik, aby umożliwić klientom monitorowanie czasu uszczelnienia, krytycznego parametru, w całym zakresie bez konieczności zmiany konfiguracji sprzętowej po wymianie rury formy. "Programator faktycznie monitoruje czas kontaktu uszczelnienia z folią, co jest najbardziej krytycznym parametrem. Bez czujnika trzeba ufać, że zawór się poruszy. Ale tutaj mamy potwierdzenie" - powiedział Wolf. Bez czujnika, który dostarczałby tych informacji, wymagany byłby serwomotor.
Wraz z rozwojem programu PLC maszyny, dostępnych będzie więcej funkcji konserwacji predykcyjnej. Oznacza to, że gdy klient potrzebuje pomocy, personel pomocniczy Triangle może połączyć się zdalnie i zobaczyć stan maszyny bez konieczności fizycznej obecności na miejscu. Oznacza to, że rozwiązywanie problemów może być wykonane w ciągu 30 minut, zamiast czekać, aż ktoś poleci lub pojedzie do klienta.
Dla Wolf termin "CSB" jako inteligentna maszyna brzmi jak żargon marketingowy, a Triangle nie dostrzegł jeszcze wszystkich zalet IO-Link. Nie wszyscy klienci są równie chętni do korzystania z zalet Przemysłowego Internetu Rzeczy. Czasami uważa się, że więcej technologii sprawia, że maszyna jest trudniejsza w obsłudze lub wymaga więcej szkoleń.
Nowy projekt Triangle "Smart Machine Ready" jest już ulepszeniem dla zespołu Triangle. A gdy użytkownicy końcowi będą gotowi do wykorzystania wszystkich funkcji, firma będzie gotowa pomóc im pracować szybciej i wydajniej dzięki rozwiązaniom IO-Link firmy Balluff.