Back to top

Le tecnologie intelligenti stanno cambiando le prestazioni degli imballaggi

09 Lug 2021
Esperti di Kollmorgen

L'aumento della domanda dei consumatori sta portando alla crescente necessità di maggiore produttività, più prodotti al minuto e prestazioni più ripetibili e accurate delle macchine per l’imballaggio. Questa domanda sta spostando l'industria verso tecnologie più integrative e automatizzate per fornire efficienze e prestazioni nel mercato delle macchine per l'imballaggio. Questa integrazione sta anche creando macchine per l'imballaggio più piccole e compatte, una tendenza comune nel settore dell'imballaggio e nella maggior parte delle tecnologie in generale. 

Tuttavia, l'approccio standard è quello di aggiungere dispositivi separati, come un servoazionamento e un controller programmabile, e cercare di integrarli. I fornitori in genere producono un componente e lasciano al progettista e al costruttore della macchina il compito di comprendere come integrarlo in un sistema esistente o come far lavorare insieme i componenti per una nuova costruzione. Questo può portare a un sistema che non è completamente integrato o che non realizza le prestazioni di cui hanno bisogno gli utenti delle macchine per l'imballaggio. 

Un nuovo approccio per soddisfare la crescente domanda nel mercato delle macchine per l'imballaggio è quello di utilizzare tecnologie integrate e intelligenti con architetture aperte che sfruttano lo smart computing per costruire nuovi sistemi o aggiornare quelli esistenti. Non solo queste nuove tecnologie forniscono più produttività e prodotto al minuto, ma sono anche utilizzate per la modellazione predittiva e la manutenzione per guidare un'efficienza ancora maggiore e per la sicurezza avanzata della macchina.

Si inizia con l'integrazione, si finisce con la semplicità

L'utilizzo di componenti altamente integrati è il primo passo per creare una macchina per l'imballaggio avanzata. Ma combinare e integrare i componenti non significa necessariamente che sia semplice o facile da usare. È qui che entra in gioco il design intelligente. Per esempio, combinando un servoazionamento con un controller di motion incorporato in un unico pacchetto si risparmiano spazio e costi, si riduce il livello di integrazione e si elimina la necessità di cablare un altro dispositivo nel pannello.

Mappa del sistema KAS

Kollmorgen Automation Suite è una soluzione di automazione delle macchine che riunisce l'hardware, un ambiente di programmazione software altamente integrato e intuitivo, e caratteristiche di sicurezza avanzate per creare una macchina altamente differenziata. Questa integrazione ha contribuito ad accelerare i tempi di sviluppo, ad aumentare la produttività delle macchine, a ridurre gli scarti e ad aumentare l'efficacia complessiva delle attrezzature.

L'eliminazione della necessità di integrare il sistema di controllo a livello della macchina fa risparmiare tempo al team di ingegneri OEM durante la creazione della macchina. Un pannello più piccolo è meno costoso e aiuta l'OEM a realizzare una macchina complessivamente più piccola che occupa meno spazio per l'utente finale. È possibile incorporare i controlli della macchina e del motion in un controller di macchina che include il controllo integrato per più assi servo e passo-passo, I/O completo, interfaccia HMI e connettività Fieldbus. Questo tipo di integrazione è particolarmente utile quando è abbinato con sistemi ad architettura aperta. 

Mentre le architetture chiuse utilizzano prodotti pre-ingegnerizzati che sono difficili da aggiornare, i sistemi aperti e distribuiti possono adattarsi alle esigenze del produttore di imballaggi permettendo ai vari componenti di lavorare e integrarsi senza problemi con il sistema esistente o con un nuovo design. Per esempio, l'uso di un ambiente di programmazione grafica integrato che realizza automaticamente variabili multiple facilita la programmazione. Anche se tutte le moderne confezionatrici hanno una HMI che esegue un programma di visualizzazione per interfacciarsi con la macchina, usare una HMI che esegue i propri programmi creati all'interno di un ambiente di programmazione grafica crea più flessibilità e facilità d'uso per l'utente finale. Maggiori informazioni sulla visualizzazione grafica residente negli azionamenti.

Servoazionamento AKD2G

L'AKD2G di Kollmorgen è un servoazionamento a due assi con I/O espandibile, memoria rimovibile, STO a due canali e il primo display grafico del settore residente negli azionamenti. Il design a doppio asse fornisce il doppio della densità di potenza rispetto agli azionamenti ad asse singolo e utilizza il 20% di spazio in meno rispetto agli altri azionamenti a doppio asse presenti sul mercato. 

Utilizzo di tecnologie intelligenti

Le tecnologie intelligenti utilizzano il riconoscimento automatico e le operazioni basate sul web per comunicare e collegare più dispositivi all'interno della stessa macchina. Per esempio, quando un servoazionamento integrato con un controller di motion è collegato a diversi altri servoazionamenti o moduli I/O, dovrà riconoscere automaticamente se stesso e gli altri servoazionamenti sulla rete. Il costruttore della macchina li mappa semplicemente ai nomi degli assi fisici. 

Una macchina confezionatrice che usa operazioni basate sul web permette agli utenti di controllare lo stato di ogni asse, avviare o fermare la macchina e comandare funzioni di backup e ripristino. Attraverso un indirizzo IP dedicato o una connessione a un server, il personale operativo o ingegneristico può controllare lo stato di una macchina o anche di un controller attraverso qualsiasi browser web. 

L'utilizzo di uno standard riconosciuto per la programmazione del PLC o dei controller di motion, come IEC-61131-3 o PLCopen for Motion, permette ai costruttori di macchine che sono più a loro agio con la programmazione ladder, il testo strutturato o qualsiasi altro linguaggio IEC-61131-3 di costruire macchine che possono facilmente integrarsi con altri componenti che utilizzano gli stessi standard.

Tecnologie integrate per una sicurezza più reattiva

La preoccupazione principale per qualsiasi tipo di macchinario è la sicurezza. Per le macchine per l'imballaggio, l'approccio tradizionale è quello di aggiungere moduli di sicurezza separati e poi integrarli con la macchina. Le nuove tecnologie permettono alle funzioni di sicurezza di essere residenti al 100% nell'azionamento, eliminando la necessità di soluzioni esterne che dipendono da un'integrazione complessa fra il controller, il PLC sicuro e l'azionamento. Il fatto che le funzioni di sicurezza risiedano esclusivamente sull’azionamento permette di reagire in modo più reattivo rispetto ai componenti separati. 

Le funzioni di sicurezza che sono residenti nell'azionamento possono essere programmate per operare automaticamente senza comandi espliciti da parte di un operatore. Per esempio, un asse potrebbe essere programmato per applicare automaticamente i freni in caso di interruzione di corrente, in modo che non si guasti e faccia cadere un carico. 

Le funzioni di sicurezza avanzate residenti nell’azionamento possono non solo proteggere un operatore, ma anche mantenere la produttività della macchina anche durante i momenti in cui una macchina sarebbe normalmente messa offline. Per esempio, la pulizia di una macchina per l'imballaggio richiederebbe tradizionalmente di spegnere la macchina, pulirla e riaccenderla, togliendo la macchina dal prodotto per l'intero processo di pulizia. L'utilizzo di funzioni di sicurezza residenti nell'azionamento, come la funzione di sicurezza a velocità limitata, permette di pulire la macchina mentre è ancora in funzione, eliminando i tempi morti e mantenendo la sicurezza dell'operatore. Maggiori informazioni sulle funzioni di sicurezza residenti negli azionamenti.

Potenti funzioni SafeStop

STO (Safe Torque Off)

Scollega l’alimentazione del motore ma lascia l’azionamento sotto tensione per garantire un rapido riavvio.

SS1 (Safe Stop 1)

La frenatura controllata porta l’azionamento in una situazione di arresto. Dopo un determinato periodo di tempo, l’alimentazione del motore viene interrotta in modo sicuro attivando internamente la funzione STO.

 

SS2 (Safe Stop 2)

La frenata rigenerativa controllata porta in una posizione di arresto l’azionamento che poi mantiene un arresto controllato.

SBC (Safe Brake Control)

Controllo sicuro di un freno di stazionamento elettromeccanico; solitamente per assi verticali.

 

SBT (Safe Brake Test)

Per realizzare un livello di sicurezza SIL2 o superiore, il freno elettromeccanico deve essere testato.

SDB (Safe Dynamic Brake)

In alcune applicazioni, è molto utile cortocircuitare i cavi del motore tramite relè “Safe” invece di utilizzare un freno di stazionamento elettromeccanico.

Il monitor SafeMotion di Kollmorgen include una gamma completa di opzioni certificate ISO per soddisfare praticamente qualsiasi requisito di sicurezza funzionale. Queste funzioni di sicurezza sono al 100% residenti nell'azionamento, eliminando la necessità di soluzioni esterne che dipendono da una complessa integrazione fra il controller, il PLC sicuro e l'azionamento. 

Manutenzione avanzata e metriche delle prestazioni

Le operazioni basate sul web permettono agli utenti di controllare lo stato di ogni asse e di avviare o fermare la macchina a distanza. Questa capacità di monitorare la macchina in tempo reale presenta l'opportunità di condurre lavori di manutenzione preventiva, il che migliora la sicurezza complessiva della macchina. Inoltre, non è necessario alcun software per PC o programmazione della tastiera per configurare la macchina in una situazione di sostituzione o di manutenzione preventiva, il che può aumentare significativamente il tempo di attività di una linea di imballaggio. Questo è comunemente chiamato "il paradosso del terzo turno", dove l'imprevisto accade nel terzo turno, quando la maggior parte delle aziende sta facendo funzionare la macchina con un supporto limitato. Questi strumenti aiutano a mitigare alcuni di questi rischi.

Al di là della manutenzione preventiva, un vantaggio di una macchina integrata con connettività internet è che fornisce più dati all'utente finale per il trending delle prestazioni per migliorare l'efficienza operativa. Le funzioni automatiche di backup e ripristino permettono di cambiare il servoazionamento senza bisogno di configurazione. Le informazioni sono memorizzate e scaricate centralmente e un sistema di supporto integrato è spesso costruito direttamente nel software di sviluppo con una funzione di aiuto integrata.

Creazione di macchine che si adattano alle esigenze in evoluzione

Le tecnologie intelligenti e integrate creano valore per le operazioni della macchina per l'imballaggio al di là di un ingombro minore: manutenzione predittiva e modellazione delle prestazioni, funzioni di sicurezza avanzate, integrazione più facile dei vari componenti e facilità d'uso e configurazione per l'utente finale.

Quando si aggiorna o si costruisce un nuovo sistema di imballaggio, tenere presente che per la maggior parte i produttori di attrezzature utilizzano prodotti pre-ingegnerizzati che bloccano l'utente in un sistema per 10 o più anni. Questo può essere particolarmente doloroso quando un produttore di imballaggi o un utente finale sta cercando di migliorare continuamente le operazioni e di adattare la macchina alle esigenze in evoluzione. Il produttore di attrezzature dovrà ascoltare gli input dei suoi utenti e aiutarli a raggiungere i loro obiettivi a lungo termine.

Per ogni motion: Kollmorgen

Da più di 70 anni, Kollmorgen progetta e crea sistemi di motion che soddisfano le esigenze dell'imballaggio e della produzione moderni. Dal nostro controller del motion e della macchina al servoazionamento AKD2G e al servomotore AKM2G fino alla Kollmorgen Automation Suite, una soluzione di automazione delle macchine che riunisce un software altamente integrato, il miglior controllo del motion della categoria, le capacità SafeMotionTM, i sistemi di motion di Kollmorgen hanno il tipo di integrazione, intelligenza e automazione che aiuta gli OEM a creare macchine che possono essere flessibili e reattive alle esigenze dei loro clienti.

Forniamo co-engineering e supporto nella regione per un rapido aumento della produzione e una catena di fornitura sostenibile a lungo termine, in modo da poter fare affidamento su Kollmorgen per un'implementazione affidabile per tutta la durata dell’attrezzatura per l’imballaggio delle macchine. Dal concetto alla produzione, Kollmorgen è l'unico partner necessario per il design più ambizioso, l'ingegneria più capace e la consegna più sicura. 

Info sull'autore

Esperti di Kollmorgen

Kollmorgen Experts

Questo blog è il risultato della collaborazione di un team di esperti di motion & automation in Kollmorgen, tra cui ingegneri, addetti al servizio clienti ed esperti di progettazione. In qualsiasi fase del vostro progetto vi troviate, noi siamo qui per aiutarvi.

Consulta un esperto

Blog Taxonomy Helper

Aerospaziale e Difesa
Applicazioni
Business
Embedded Motion
Engineering
Fieldbus
Food Regulations
Generale
I veicoli a guida automatica
Installazioni - consigli
Interconnectivity
La nostra storia
Medicale
Oil and Gas
Packaging
Partnerships universitarie
Robotica
Tecnologia