Simplificando procesos de embalaje complejos con plataformas de automatización modulares

May 02, 2024

Por Mike Santora | 27 de julio de 2023

Por Arne Valentin, Director de Tecnología – Automatización de Máquinas, SEW-EURODRIVE

Explorar las formas en que las plataformas de automatización, disponibles con conjuntos modulares preseleccionados, promueven el rendimiento y la eficiencia en la industria del embalaje.

Las operaciones de embalaje son todo menos sencillas. Cada día, es necesario empaquetar, sellar, transportar, descargar, mezclar, almacenar, reciclar y clasificar millones de alimentos, productos básicos y otros productos, por nombrar algunos. Para mantener altos niveles de rendimiento, las máquinas de envasado deben ser altamente adaptables: capaces de manejar cambios rápidos, cambios frecuentes de productos y una variedad de materiales.

Sin embargo, es más fácil decirlo que hacerlo. La automatización de los procesos, funciones y movimientos de una máquina depende de diversas características del producto, como el tamaño, el peso y el volumen. Para los productos alimentarios y farmacéuticos, la lista de criterios es aún más larga, ya que las máquinas requieren funciones especiales como movimientos sincronizados, controladores de temperatura y supervisión. ¿Cómo pueden los fabricantes de equipos originales (OEM) satisfacer una variedad tan amplia de requisitos de una manera sencilla y rentable y al mismo tiempo ofrecer máquinas con altos niveles de rendimiento, eficiencia y seguridad?

Desafortunadamente, muchas soluciones de automatización y accionamiento actualmente en el mercado involucran componentes y sistemas individuales que deben integrarse entre sí, un proceso de integración que requiere mucho tiempo y mano de obra. Como resultado de estos desafíos, cada vez es más importante que los OEM diseñen máquinas de manera eficiente en una plataforma común.

Para afrontar estos desafíos de frente está StarterSET, un producto modular y un paquete de software que ofrece la funcionalidad de máquinas de embalaje específicas, incluidas máquinas de formado, llenado y sellado vertical (VFFS), paletizadores, empacadoras de cajas y más. Además de incluir todos los módulos básicos de hardware y software para la implementación (todos los cuales encajan de manera perfecta e inteligente), cada StarterSET es ampliable, lo que permite a los OEM construir maquinaria para propósitos especiales, cumplir con los requisitos específicos del cliente y seguir siendo adaptables en un mercado cada vez más competitivo.

SUPERAR LOS DESAFÍOS DE LOS OEM Para aliviar la carga de los OEM, cada paquete StarterSET incluye componentes de accionamiento y control preseleccionados del sistema de automatización modular MOVI-C®, como servomotores, servoreductores planetarios, servoconvertidores y controladores de nivel superior. Cada conjunto también contiene módulos de software preescritos y centrados en la parametrización. Además, un administrador de estados y modos, denominado MOVIKIT Automation Framework, cumple con el estándar Packaging Machine Language (PackML). Los módulos de E/S y HMI para un fácil manejo de la máquina completan los StarterSET.

Por ejemplo, el StarterSET “Formulario, llenado y sellado vertical” está disponible para una máquina FFS vertical típica. Los OEM reciben un paquete de componentes básicos de accionamiento y automatización, junto con los accesorios necesarios como cables, enchufes y terminales. Todos los contenidos del hardware están perfectamente coordinados entre sí, lo que ahorra tiempo y reduce la probabilidad de errores durante el proceso de selección e ingeniería.

Los usuarios también pueden ampliar los paquetes StarterSET para cumplir con requisitos únicos o específicos, reduciendo el tiempo de configuración, la duración del proyecto y los costos generales. Por ejemplo, los OEM pueden agregar fácilmente ejes de movimiento adicionales, sistemas de monitoreo de condición, tecnología de seguridad integrada, módulos de energía o mayor potencia de procesamiento del controlador. Independientemente de la iteración, cada kit mantiene una alta calidad del producto y proporciona un rendimiento a prueba de fallas, los cuales son necesarios para una operación de empaque exitosa.

En el corazón de cada StarterSET se encuentra el paquete de software MOVIKIT®, que consta de módulos preprogramados que están integrados en el controlador MOVI-C y ofrecen diversas funciones de control de movimiento y accionamiento, desde simples hasta complejas. En una máquina FFS vertical, por ejemplo, los módulos de software permiten a los usuarios ajustar y monitorear con precisión los procesos de la máquina relacionados con la velocidad, la temperatura y la tensión de la película. De hecho, estas capacidades pueden reducir drásticamente el tiempo que lleva desarrollar y crear un programa de secuencia de máquina.

A continuación se ofrece una descripción general rápida de cómo los módulos de software StarterSET hacen posibles varias funciones de la máquina FFS mediante una simple parametrización: • Desenrollado de la película: el software controla con precisión la forma en que el material de embalaje se desenrolla de los rollos y se introduce en el proceso de embalaje. Los usuarios controlan la tensión del material directamente a través de la posición de torsión o bailarina.• Dosificación: el software sincroniza el llenado volumétrico en tiempo real, utilizando un sinfín, por ejemplo. Los usuarios simplemente parametrizan la variante de llenado, junto con el control del actuador sincronizado con el ciclo. • Mover las barras de sellado: StarterSET sincroniza la barra de sellado y las pinzas y también mueve la barra de sellado en relación con la marca de impresión. Una vez transcurrido el tiempo de sellado y abiertas las tenazas, la barra vuelve al punto inicial.• Desplazamiento de las tenazas: El software controla con precisión la apertura y cierre de las tenazas de sellado y mantiene la presión adecuada de la máquina al sellar las bolsas.• Control Marcas de impresión: A través del software StarterSET, el motor de película detecta automáticamente las marcas de impresión y controla el movimiento sincronizado de la barra de sellado. Esta capacidad garantiza que las imágenes estén colocadas correctamente en las bolsas, lo que demuestra la interacción precisa entre los servomotores.

Además de estas funciones verticales de la máquina FFS, los módulos de software se pueden configurar fácilmente para aplicaciones individuales, gracias al uso de código fuente abierto por parte de StarterSET. Esta combinación de modularidad y flexibilidad ahorra a los usuarios una cantidad considerable de tiempo. Y los desarrolladores no tienen que perder el tiempo programando funciones básicas.

StarterSET también admite funciones fiables de control de movimiento para movimientos recurrentes y perfiles de movimiento, como la sincronización de la sierra volante y la estación de sellado con el suministro continuo de película. Hasta ahora estas funciones se podían implementar en el accionamiento, en el controlador de movimiento, en el PLC o en el control superior. Debido a las diversas licencias de software involucradas, los usuarios tenían que saber de antemano dónde residía finalmente la inteligencia en su máquina.

Afortunadamente, StarterSET, que ofrece un paquete integral de software adaptado a la máquina, se aleja de esta pirámide de automatización de máquinas clásica pero engorrosa.

AUTOMATIZACIÓN DESDE EL INICIO HASTA EL FINAL DE LA LÍNEA Más allá de las máquinas FFS verticales, hay disponibles otros StarterSET específicos para máquinas, algunos para el inicio de la línea de envasado y otros para diversos procesos de final de línea. Aquí hay un resumen de estas otras opciones:

Empacadoras de cajas: cargas laterales y superiores. Estas máquinas deben procesar una amplia variedad de formatos de productos de forma rápida y con el menor esfuerzo posible, requiriendo una plataforma de automatización con ejecución flexible de programas. Mediante una sencilla parametrización en StarterSET, los usuarios pueden realizar tareas de extracción, pegado, conformado, llenado y sellado. El kit también incluye funciones como control electrónico de levas para sincronizar los movimientos de los ejes, así como control de válvulas dependiente de la posición. El StarterSET también puede incluir la cinemática robótica dentro de la encajadora.

Los paletizadores forman capas de palets y construyen palets completos. Se dividen en cuatro tipos: robots de brazo articulado, paletizadores estilo SCARA, paletizadores por capas tradicionales y paletizadores de pórtico. Las funciones y movimientos de la máquina dependen del tamaño del paquete, el peso y la capacidad de trabajo. Los paquetes de software MOVIKIT dentro de StarterSET proporcionan una solución versátil para estas aplicaciones. Los módulos de software garantizan, por ejemplo, un control preciso de los ejes del robot, manipulan los contenedores con delicadeza e incluso optimizan la calidad del apilado.

Las máquinas llenadoras se utilizan para llenar productos como yogur, pudín y bebidas en tazas, latas, baldes y recipientes de vidrio. Los contenedores que se introducen en la máquina a menudo se separan, esterilizan, llenan, cierran, sellan, inspeccionan y transportan. Cada paso de trabajo debe sincronizarse con precisión para garantizar un alto rendimiento. StarterSET facilita la implementación de estas funciones de la máquina, incluso cuando se aplican estrictos requisitos de higiene.

Dependiendo de los requisitos de configuración, diseño y limpieza de la máquina, los kits StarterSET para estas aplicaciones vienen en diferentes configuraciones. Si los servomotorreductores deben entrar en contacto con alimentos, por ejemplo, el kit ofrece herrajes de acero inoxidable, como servomotores y reductores planetarios. Estos componentes pueden soportar altas presiones de limpieza, vapor caliente y agentes de limpieza corrosivos para procesos de limpieza in situ (CIP) y esterilización in situ (SIP).

Para este tipo de máquinas está diseñado específicamente el módulo de software MOVIKIT AntiSlosh, que ajusta el perfil de desplazamiento para reducir el comportamiento de chapoteo de los líquidos. Esta capacidad minimiza la cantidad de tiempo que un líquido necesita para asentarse una vez que se mueve sin reducir el rendimiento de la máquina de una manera que afecte negativamente los volúmenes de producción. Sin él, el transporte de líquidos en tazas, vasos y otros recipientes abiertos puede ensuciar el recipiente o provocar problemas relacionados con el sello, lo que genera desechos adicionales y reduce la producción. Al minimizar las oscilaciones durante el transporte de líquidos, el módulo AntiSlosh mejora la limpieza e higiene de los procesos de envasado.

Las máquinas FFS horizontales envuelven productos individuales en un flujo continuo de material flexible, lo que requiere cambios de formato rápidos y flexibles. StarterSET brinda a los fabricantes un control preciso sobre diferentes productos y tamaños de bolsas dentro de una sola máquina. También mantiene un control constante de la temperatura, mejorando la calidad de los sellos.

AUTOMATIZACIÓN DE UNA ÚNICA FUENTE Con StarterSET y MOVI-C, los OEM reciben una completa plataforma de automatización y accionamiento de un solo proveedor, con todos los componentes de hardware y software preseleccionados para el tipo de máquina respectivo. Cada kit se puede implementar de inmediato o adaptarse y ampliarse de manera flexible para cumplir con requisitos adicionales. Por ejemplo, una función de un solo eje puede convertirse posteriormente en un movimiento coordinado de varios ejes. Si estas capacidades de expansión no estuvieran incluidas en el paquete de software, los usuarios necesitarían extender la licencia, lo que aumentaría los costos y el tiempo de ingeniería. El resultado: infinitas posibilidades de automatización para los OEM.

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