Etykieciarka do elastycznych linii pakowania
Weber Food Technology, producent maszyn pakujących i systemów dla przemysłu spożywczego, rozbudował swoje portfolio o etykieciarkę weLABEL. Urządzenie zostało opracowane z myślą o elastycznym znakowaniu opakowań w liniach do krojenia, porcjowania i pakowania produktów takich jak wędliny, mięso, sery czy roślinne zamienniki żywności.
Etykieciarka weLABEL została zaprojektowana jako rozwiązanie modułowe i elastyczne. Może pracować zarówno z termoformującymi maszynami pakującymi Weber, jak i z maszynami innych producentów. W zależności od wymagań aplikacji linia pakująca może być wyposażona w maksymalnie cztery etykieciarki – po jednej lub dwie dla dolnej oraz górnej taśmy opakowaniowej.
Do 192 etykiet na minutę
Konfiguracja z czterema etykieciarkami pozwala ograniczyć przestoje związane np. z wymianą pustej rolki etykiet. W systemach o dużej prędkości dwie jednostki weLABEL mogą dzielić między sobą zadania znakowania, dzięki czemu wymiana rolki odbywa się bez zatrzymywania maszyny, przy jedynie nieznacznie obniżonej częstotliwości cyklu.
Każda etykieciarka weLABEL składa się z modułu wydawania etykiet, który może być wyposażony w drukarkę, aplikatora oraz jednostki przesuwu wzdłużnego. System zapewnia cztery osie ruchu, wysoką dokładność pozycjonowania, elastyczne ustawianie pozycji oraz przyspieszenie do 60 m/s². W połączeniu z termoformującą maszyną pakującą osiąga wydajność do 192 etykiet na minutę.
Proces rozpoczyna się od podania rolek etykiet za pomocą tarcz nawojowych. Następnie, jeśli wymaga tego aplikacja, etykiety przechodzą przez drukarkę. Krawędź dyspensująca oddziela etykiety od materiału nośnego, po czym trafiają one z modułu wydawania do aplikatora. Materiał podkładowy jest nawijany, a przenośniki taśmowe transportują pojedyncze etykiety na dolnym nośniku poniżej opakowania oraz na górnym nośniku powyżej opakowania. Następnie etykiety są dociskane do opakowań za pomocą jednostki podnoszącej napędzanej serwomotorami.
Istotnym elementem konstrukcji jest zastosowanie sprężystych pinów podczas dociskania etykiet. Umożliwiają one dopasowanie się systemu do różnych kształtów i rozmiarów opakowań. Piny mogą wysuwać się do 35 mm, co pozwala etykietować nierówne powierzchnie oraz opakowania o pochylonych podstawach, przy zachowaniu wymaganego docisku w każdym punkcie.
Kompaktowe napędy 48 V ograniczają przestrzeń montażową
Jednym z głównych założeń projektu była możliwie kompaktowa realizacja dynamicznych i precyzyjnych sekwencji ruchu. Weber zastosował w tym celu technikę napędową Beckhoff, obejmującą serwonapędowe terminale EtherCAT ELM7222 lub ELM7231 oraz serwomotory AM8100. Rozwiązanie pracuje w technologii 48 V i pozwala ograniczyć zarówno przestrzeń montażową, jak i masę elementów poruszających się wraz z etykieciarką.
Każda etykieciarka jest wyposażona w niewielką skrzynkę sterowniczą zawierającą potrzebną technikę sterowania. W konfiguracji z czterema etykieciarkami system obejmuje 16 osi. Do ich obsługi wykorzystano ultrakompaktowy komputer przemysłowy Beckhoff C6015 o wymiarach 82 x 82 x 40 mm, wyposażony w odpowiednią liczbę interfejsów. Producent wskazuje, że w przypadku wzrostu wymagań możliwe jest wykorzystanie szerszego, skalowalnego portfolio komputerów IPC Beckhoff.
Kompaktowa konstrukcja oraz mniejsza masa ruchoma pozwalają poruszać etykieciarką bardziej dynamicznie niż w przypadku konwencjonalnej techniki napędowej. Mniejsza energia kinetyczna umożliwia również uzyskanie wyższej dopuszczalnej prędkości.
Mniej okablowania i mniejsze straty energii
W aplikacji wykorzystano także technologię Beckhoff One Cable Technology, która ogranicza przestrzeń instalacyjną, zmniejsza nakład prac montażowych oraz redukuje liczbę potencjalnych źródeł błędów dzięki mniejszej liczbie złączy i otworów w skrzynce sterowniczej. Istotną cechą zastosowanych napędów jest również możliwość uniknięcia przejazdów referencyjnych po wymianie rolek etykiet.
Według Beckhoff zasilanie 48 V pełni w tym rozwiązaniu także funkcję obwodu pośredniego DC, przez który energia może być przekazywana między osiami. Ma to znaczenie w aplikacji, w której wiele ruchów odbywa się równolegle – energia pobierana podczas przyspieszania może być równocześnie odzyskiwana z osi hamujących. Dzięki temu ograniczane jest zapotrzebowanie na energię wytracaną przez rezystory hamujące.
Weber zwraca również uwagę na specjalną powłokę z żywicy epoksydowej stosowaną w serwomotorach AM8100 oraz odpowiadających im kombinacjach silnik–przekładnia. Ma to znaczenie w obszarach o podwyższonych wymaganiach higienicznych, gdzie urządzenia muszą wytrzymywać procesy czyszczenia.
TwinCAT 3, EtherCAT i bezpieczeństwo zintegrowane z systemem
Warstwa programowa i sprzętowa systemu sterowania opiera się na rozwiązaniach Beckhoff, w tym platformie TwinCAT 3. Oprogramowanie zapewnia funkcje potrzebne w procesach etykietowania, obejmujące sterowanie ruchem, rejestrator zdarzeń do diagnostyki oraz interfejsy komunikacyjne, takie jak JSON Data Interface.
Ważnym elementem jest zintegrowana technika bezpieczeństwa TwinSAFE. W aplikacji zastosowano funkcje Safe Limited Position oraz Safe Limited Speed realizowane z wykorzystaniem terminali ELM. W połączeniu ze skanerem laserowym bezpieczeństwa umożliwia to detekcję obszarową. Gdy operator wejdzie do pierwszej strefy, etykieciarka ogranicza prędkość przejazdu, a po wejściu do drugiej strefy zatrzymuje się. Po opuszczeniu strefy bezpieczeństwa system może natychmiast wznowić pracę.
Elastyczność zapewnia również EtherCAT, umożliwiający swobodne tworzenie topologii, w tym łączenie układów gwiazdowych i pierścieniowych. Szeroka oferta modułów EtherCAT I/O pozwala implementować funkcje wymagane w procesie etykietowania. Jako przykład Weber wskazuje 8-kanałowy terminal wyjść cyfrowych EL2258, używany jako przełącznik krzywkowy do generowania sygnałów startowych dla drukarki.
Źródło: Beckhoff
Więcej na www.beckhoff.com
