120 torebek na minutę: nowa generacja maszyn dwukrotnie zwiększa prędkość produkcji opakowań.
Octo-1 to nowa generacja maszyn do produkcji torebek stojących do pakowania produktów spożywczych. Najnowsze dziecko belgijskiej firmy Scaldopack specjalizującej się w projektowaniu i budowie maszyn dla przemysłu zajmującego się produkcją opakowań. Wyposażona w 43 serwonapędy i serwosilniki firmy Beckoff, zapewnia wysoką dokładność i niezawodność całego procesu produkcji. Dzięki najnowszym rozwiązaniom z zakresu cyfryzacji i automatyzacji stanowi żywy przykład zastosowania idei Przemysłu 4.0 w praktyce przemysłowej.
Torebki stojące, zwane także doypackami, są coraz powszechniej wykorzystywane do pakowania płynnych produktów spożywczych, takich jak napoje czy zupy. Nic dziwnego: lekkie i szczelne, są przyjazne dla środowiska, w pełni recyklingowalne i tanie w produkcji. Głównie ze względu na mniejsze w porównaniu np. z butelkami PET zużycie materiału. Producentów żywności przekonują także łatwością napełniania oraz różnorodnymi możliwościami prezentacji na półkach sklepowych. Zaś ich użytkownicy wysoko cenią sobie możliwość ponownego zamknięcia opakowania.
„Produkcja torebek stojących wymaga wysokiej precyzji, a tym samym stanowi spore wyzwanie dla systemów automatyki”,
wyjaśnia Harald Saelens, prezes firmy Scaldopack.
Po trzech latach intensywnych prac rozwojowych przedsiębiorstwo zaprezentowało nową maszynę. Łączy ona w sobie najnowsze systemy napędowe firmy Beckhoff oraz korzyści płynące z pełnej cyfryzacji procesu obróbki. Zanim opuści maszynę, każde opakowanie poddawane jest prawie 4000 pomiarów, a ich wyniki są skrupulatnie gromadzone w bazie danych. Baza zawiera także dokładne parametry ustawień maszyny i umożliwia ich automatyczne załadowanie do systemu bezpośrednio po uruchomieniu programu obróbczego.
Zaprojektowana przez belgijską firmę Scaldopack maszyna Octo-1 została opracowana specjalnie z myślą o produkcji stojących torebek, tzw. doypacków.
Dokładne pozycjonowanie dzięki zintegrowanemu sterowaniu napędami.
„Modułowa budowa maszyny Octo-1 i zintegrowanej z nią automatyki umożliwia szybkie i efektywne dostosowanie procesu produkcji do aktualnych wymiarów opakowań i docelowego systemu zamykania”, podkreśla Harald Saelens. Doypacki produkowane są na bazie zamkniętych z trzech stron torebek z tworzywa sztucznego. Maszyna pobiera saszetkę, otwiera ją i uzupełnia o odpowiednie zamykanie. Jej pracą steruje komputer przemysłowy C6925 firmy Beckhoff wyposażony w oprogramowanie TwinCAT i infrastrukturę sieci EtherCAT. Czas cyklu sterowania wynosi zaledwie 2 ms, co jest istotne m.in. podczas przeprowadzania pomiarów.
Otwarta architektura sieci EtherCAT.
Umożliwia połączenie z systemem także komponentów pochodzących od innych producentów, takich jak tensometry czy kamery. Zaś sam komputer steruje również ruchem poszczególnych osi, posiłkując się biblioteką TwinCAT NC Camming zainstalowaną na dysku jednostki. Umożliwia to pełną synchronizację pracy 43 osi w czasie cyklu 250 ms.
„Serwonapędy AC5000 firmy Beckhoff ze zintegrowanymi kartami bezpieczeństwa oraz serwosilniki z serii AM8xxx sterujące procesem zgrzewania zostały wyposażone w zewnętrzne czujniki o rozdzielczości kilku dziesiętnych mikrometra. Dzięki temu uzyskujemy bardzo dokładne informacje o tym, co dzieje się w maszynie i możemy precyzyjnie kontrolować i korygować każdy jej ruch”, wyjaśnia Harald Saelens.
Torebki z tworzywa sztucznego są automatycznie wprowadzane do maszyny, a następnie uzupełniane o zakrętkę lub dzióbek.
Pomiar realizowany jest już na etapie pobierania torebki. Fotokomórki mierzą dokładną pozycję opakowania, a komputer porównuje ją z pozycją zadaną i w razie potrzeby koryguje położenie torebki. Ma to istotne znaczenie dla prawidłowego przebiegu procesu zgrzewania zamykania. „Nasza maszyna jest w stanie kontrolować każdą odchyłkę”, dodaje Harald Saelens. „Jeśli np. dochodzi do nałożenia się folii lub w danym miejscu brakuje materiału, urządzenie natychmiast to rejestruje i odrzuca wadliwy produkt”.
Pełna kontrola oznacza wyższą jakość.
Maszyna Octo-1 umożliwia rezygnację z wizualnej kontroli gotowego produktu. Zamiast niej urządzenie na bieżąco monitoruje każdy etap produkcji, dzięki czemu jest w stanie wykryć odchyłki, których mogłyby nie zarejestrować czujniki optyczne. Strategia ta nie tylko sprzyja poprawie jakości i powtarzalności produktów, ale także pozwala zredukować liczbę braków. Maszyna na bieżąco porównuje bowiem wartości rzeczywiste z zadanymi i na tej podstawie koryguje parametry kolejnych procesów.
„Większość spośród 4000 pomiarów realizowana jest na etapie mocowania zamykania. System rejestruje wszystkie pozycje z częstotliwością co 2 ms, dzięki czemu uzyskujemy pełny profil procesu zgrzewania. Tym samym możemy zachować nad nim pełną kontrolę”, wyjaśnia Harald Saelens. Ogromne zbiory generowanych przez maszynę danych są zapisywane w formie plików CSV, a następnie przesyłane przez komputer C6925 na serwer. Stamtąd też urządzenie pobiera informacje na temat parametrów swojej pracy.
Dzięki modułowej budowie Octo-2 można łatwo i szybko zaadaptować do produkcji nowych wyrobów.
120 opakowań na minutę.
„Efektywność Octo-1 znacznie przewyższa osiągi standardowych maszyn“, stwierdza Harald Saelens. „Jesteśmy w stanie wyprodukować 120 torebek na minutę, podczas gdy urządzenia wyposażone w napędy mechaniczne i pneumatyczne wytwarzają w tym samym czasie zaledwie 40-60 opakowań. Dlatego dodatkowa inwestycja w nowoczesne napędy zdecydowanie się opłaca, zwłaszcza że zmniejszają one także nakłady na konserwację. Największą korzyścią jest jednak wysoka jakość produkcji, która sprawia, że reklamacje z tytułu braków stają się przeszłością”, tłumaczy prezes firmy Scaldopack.
Wykorzystać moc wielu rdzeni.
W swoich nowych maszynach firma Scaldopack zamierza zaimplementować TwinCAT 3. Najnowszą generację oprogramowania firmy Beckhoff, aby móc w pełni wykorzystać moc obliczeniową wielordzeniowych komputerów przemysłowych producenta. „Dzięki temu klienci nie będą już musieli korzystać z osobnego serwera danych. Dane produkcyjne będą mogły być przesyłane do dalszej analizy w chmurze“, wyjaśnia Harald Saelens. „Do komunikacji w chmurze i analizy danych wykorzystamy moduły TwinCAT IoT i TwinCAT Analytics firmy Beckhoff. Dzięki temu będziemy mogli jeszcze bardziej zredukować koszty produkcji i liczbę braków, a także poprawić jakość finalnego produktu”.
Stojące torebki, tzw. doypacki, są coraz częściej stosowane do pakowania płynnych produktów spożywczych, takich jak napoje czy zupy.
Parametry maszyny będą jednak nadal zapisywane lokalnie, aby nie uzależniać ich dostępności od jakości połączenia z Internetem. Lokalny lub zdalny dostęp do bazy danych urządzenia umożliwi wielordzeniowy komputer C6925. Wysoka moc obliczeniowa jednostki pozwala na realizację wielu dodatkowych funkcji. W tym przypadku serwera www, bez wpływu na przebieg procesu sterowania.
Cyfryzacja oferuje nowe modele współpracy.
„Digitalizacja pozwala także na rozwijanie nowych modeli współpracy między konstruktorem maszyny a jego klientem”, mówi Harald Saelens. „Dzięki niej jesteśmy w stanie bardzo szybko spełniać indywidualne życzenia klientów, a także optymalizować pracę maszyny, wykorzystując gromadzone przez nią dane produkcyjne. Urządzenie automatycznie pobiera nowe parametry z bazy danych bez konieczności wstrzymywania produkcji. Możemy także przeprowadzić testy określonych procesów jeszcze przed wysłaniem urządzenia do klienta. Dzięki temu otrzymuje on od nas gotowy produkt z optymalnie zdefiniowanymi ustawieniami”. „Właśnie taki rodzaj współpracy zamierzamy zaoferować klientom. Chcemy, by stał się on naszym wyróżnikiem na rynku“, dodaje Wouter Malfait, kierownik dystrybucji w firmie Scaldopack.