Redução do espaço ocupado pela máquina em 60%
Graças ao IO-Link, o sistema é mais eficiente e economiza muito mais espaço
Setor:Setor de alimentos e embalagens |Cliente:Triangle Package Machinery
Para atender às demandas dos clientes por máquinas menores e mais eficientes que também atendam aos requisitos de design higiênico, a Triangle Package Machinery Company estava procurando duas soluções em uma. A empresa sediada em Chicago, que fabrica máquinas verticais de formar, encher e selar principalmente para o setor de embalagens de alimentos, integrou a arquitetura de controle IO-Link e os sensores da Balluff em sua nova máquina Compact Sanitary Bagger (CSB) para simplificar a máquina e a arquitetura de controle. Ao integrar o IO-Link da Balluff, eles conseguiram reduzir significativamente a área ocupada, o cabeamento e o tamanho do painel, melhorar os recursos higiênicos e aumentar a capacidade de manutenção do mais recente projeto de máquina modular.
No setor de embalagens, o espaço físico custa dinheiro. Quanto maior a máquina, menos linhas podem ser operadas. A Triangle Package Machinery, fabricante de máquinas verticais form-fill-seal com sede em Chicago, enfrentou um desafio único de seus clientes do setor de saladas. A pesquisa da Triangle com seus clientes revelou que eles precisavam de uma alta taxa de produção por linha, mas de uma velocidade de máquina mais lenta para permitir que as folhas verdes caíssem exatamente dentro da embalagem. Para atender a essa necessidade, a equipe de pesquisa e desenvolvimento da Triangle desenvolveu a nova Compact Sanitary Bagger (CSB), que é estreita o suficiente para instalar duas máquinas por linha em uma configuração dupla.
A Triangle conhece muito bem as exigências do setor de embalagens de alimentos. Um design higiênico é imprescindível, por isso a equipe da Triangle optou por uma estrutura sólida de aço inoxidável totalmente soldada com barras redondas para que nenhum resíduo de produto se acumule em lugar algum. A caixa de controle das máquinas de empacotamento de bolsas verticais de formar, encher e selar (VFFS) existentes na Triangle está localizada em um lado da estrutura. Essa configuração era vantajosa para limpeza e manutenção, mas fazia com que a máquina tivesse cerca de 60 polegadas de largura. O projeto de uma máquina mais estreita exigia uma abordagem diferente.
Três empresas foram selecionadas para um processo de licitação competitivo que tinha a tecnologia e o suporte para ajudar a Triangle a realizar um novo projeto. A empresa escolheu a Balluff. A Balluff tem uma biblioteca grande e crescente de sensores IO-Link, e a reputação de suporte da Balluff fez com que essa fosse uma escolha segura. O fator decisivo, no entanto, foi o bloco de dispositivo mestre IO-Link de aço inoxidável da Balluff com proteção IP69K. Com um bloco de I/O que atendia aos requisitos USDA/3A, alguns componentes podiam ser removidos do gabinete de controle e realocados na máquina.
"Normalmente, as caixas de controle são maiores do que o necessário", diz Wolf, gerente de pesquisa e desenvolvimento da Triangle. "A caixa de controle que normalmente usamos não é totalmente utilizada quando se compra uma máquina padrão. Mas quando você adiciona um aplicador de zip ou (outras) funções, você adiciona três ou quatro servos, e então a caixa de controle é totalmente utilizada." Isso explica a grande caixa de controle giratória que é padrão nas grandes máquinas de ensacamento VFFS da Triangle.
Essas opções exigem cabeamento, incluindo cabos que costumavam entrar na caixa de controle. Ao usar o bloco mestre de aço inoxidável e o cubo de aço inoxidável da Balluff, a Triangle conseguiu reduzir o número de cabos que entram na caixa de controle de 40-50 para cerca de 25. Isso permitiu que o tamanho da caixa de controle fosse reduzido em 50% e montado dentro da máquina. Graças à capacidade de expansão do IO-Link, as funções opcionais podem ser adicionadas sem a necessidade de passar cabos adicionais para a caixa de controle, seja durante a instalação inicial ou durante o retrofit. A Triangle agora tem uma caixa de controle padrão que pode ser produzida em quantidades e mantida em estoque, reduzindo o tempo de instalação.
Com uma caixa de controle minimizada, eles conseguiram construir o CSB com uma largura de apenas 36 polegadas e ainda produzir um saco de 13 polegadas de largura. O CSB é cerca de 60% mais largo que o modelo XM existente e produz uma bolsa 90% maior. O projeto também melhorou a ergonomia do CSB. A altura de descarga padrão foi aumentada para que o CSB possa ser integrado a transportadores higiênicos que precisam estar mais altos do chão.
"Agora trabalhamos com o entendimento de que praticamente todas as caixas de controle são projetadas especificamente para o cliente que adquiriu a máquina. Portanto, se você puder imaginar que, toda vez que houver uma nova configuração, serão necessários novos desenhos elétricos e novas listas de peças, poderá visualizar a complexidade do projeto e da montagem dessas máquinas. "E há uma variedade de configurações: As opções padrão incluem resfriamento, desaeradores, defletores, empilhadores e interfaces para etiquetadoras ou datadores, bem como opções especiais, como selagem ultrassônica, três tipos de mandíbulas de selagem, três tipos de motores, registro, detecção de borda da bobina e luzes de empilhamento. O número de variantes pode chegar a dezenas de milhares.
A CSB foi projetada para a instalação de duas máquinas lado a lado. Essa configuração dupla faz o melhor uso do espaço disponível no chão. Além disso, os clientes do setor de saladas podem colocar uma única balança acima de duas máquinas, o que lhes permite operar cada máquina com 60 a 70 sacos por minuto, o que equivale a uma produção total de até 140 sacos por minuto.
O IO-Link permitiu que a Triangle desenvolvesse uma máquina com esses recursos e dimensões, mas a decisão de usar o IO-Link não foi uma conclusão precipitada. O IO-Link é um padrão aberto, portanto, os produtos IO-Link são desenvolvidos por muitas empresas diferentes. Nesse aspecto, ele é semelhante ao USB, mas muitos outros padrões abertos não foram totalmente adotados pelo mercado e perderam o suporte. A equipe da Triangle concluiu que o IO-Link é um padrão maduro e que o mercado de IO-Link é maduro o suficiente para escolhê-lo. A amplitude do portfólio IO-Link da Balluff contribuiu para essa decisão.
Outro aspecto atraente do IO-Link é que os sinais analógicos podem ser adicionados sem custos adicionais significativos. O cabeamento é conectado a um hub em vez de ser encaminhado para a caixa de controle. Isso permite opções adicionais e expansões futuras dos controles sem a necessidade de fazer um reprojeto da caixa de controle. Além disso, os dados digitalizados enviados via IO-Link abrem novas possibilidades para a solução de problemas.
Um exemplo da capacidade do IO-Link de converter configurações em receitas é o braço do dançarino, que mantém a tensão correta no filme de embalagem à medida que ele se desenrola da bobina. O método anterior da Triangle usava um sensor analógico que tinha de ser configurado pelo técnico de manutenção durante a instalação inicial. O técnico precisava alterar a posição física do sensor para calibrar a posição inicial. Usando um sensor IO-Link da Balluff no cilindro de ar, o técnico que instala a máquina puxa o balancim para uma posição e clica em "Teach" - a configuração está concluída. Como um sensor IO-Link mede todo o curso do cilindro, não há necessidade de configurar o sensor manualmente.
O IO-Link permite diagnósticos no nível do dispositivo, para que os usuários saibam, por exemplo, se um sensor fotográfico está sujo. A Triangle também usa os dados do IO-Link para coletar dados de diagnóstico sobre a máquina como um todo. O cilindro de vedação traseira do CSB foi equipado com um sensor de posição, o que não seria possível no passado devido ao alto custo. Com o uso de um cilindro com sensor de posição, a Triangle conseguiu projetar o conjunto do selo traseiro e simplificar a configuração ao alterar o tamanho do saco e substituir o tubo do molde. Isso também lhes permite monitorar a velocidade de operação e a consistência do tempo de vedação melhor do que antes.
"Se detectarmos um cilindro com vazamento, podemos usar os sensores para reconhecer isso e notificar o cliente para que ele possa substituir o cilindro", diz Wolf.
A posição em que o cilindro deve parar varia de acordo com o tamanho do cilindro de ar. A Triangle adicionou um sensor contínuo para permitir que os clientes monitorem o tempo de vedação, um parâmetro crítico, em toda a linha sem precisar alterar a configuração do hardware quando o tubo do molde for substituído. "O programador realmente monitora o tempo em que a vedação está em contato com o filme, que é o parâmetro mais crítico. Sem o sensor, é preciso confiar que a válvula se moverá. Mas aqui temos a confirmação", disse Wolf. Sem o sensor para fornecer essas informações, seria necessário um servomotor.
À medida que o programa PLC da máquina evolui, mais recursos de manutenção preditiva estarão disponíveis. Isso significa que, quando um cliente precisar de ajuda, a equipe de suporte da Triangle poderá se conectar remotamente e visualizar o status da máquina sem precisar estar fisicamente no local. Isso significa que a solução de problemas pode ser feita em 30 minutos, em vez de esperar que alguém voe ou dirija até o cliente.
Para Wolf, o termo "CSB" como uma máquina inteligente soa como jargão de marketing, e a Triangle ainda não reconheceu todas as vantagens do IO-Link. Nem todos os clientes estão igualmente dispostos a utilizar os benefícios da Internet das Coisas Industrial. Às vezes, a percepção é de que mais tecnologia torna a máquina mais difícil de operar ou exige mais treinamento.
O novo design "Smart Machine Ready" da Triangle já é uma melhoria para a equipe da Triangle. E quando os usuários finais estiverem prontos para utilizar todos os recursos, a empresa estará pronta para ajudá-los a trabalhar com mais rapidez e eficiência com as soluções IO-Link da Balluff.