Tecnologa de accionamiento para mquinas de embalaje flexibles

Esatec, empresa francesa especializada en mquinas de embalaje, ha desarrollado una mquina de embalaje altamente flexible en forma de Turbomailing (Imagen 1). Esta mquina es capaz de colocar y pegar casi todo tipo de productos rgidos y flexibles, ya sea precortados o en rollo, sobre cualquier soporte o lmina de cartn y luego doblar los envases. Estos incluyen, por ejemplo, muestras de perfume o cosmticos, tarjetas de regalo, Blu-ray y DVD, as como sobres para polvos, lquidos o alimentos. A2C, la empresa matriz de Esatec, ya utiliza este tipo de envasadora Turbomailing en su planta de Puymoyen, en el departamento de Charente (Francia). La empresa est especializada en operaciones de envasado para las industrias cosmtica y alimentaria y, gracias a su maquinaria, es capaz de responder con extrema rapidez a una amplia variedad de requisitos de los clientes.

En Puymoyen, la nueva mquina Esatec se utiliza para envasar muestras de cosmticos y perfumes individualmente para su uso en promociones. Los diferentes modos de funcionamiento permiten acomodar hasta tres muestras diferentes en un soporte y, si es necesario, combinarlas tambin con folletos de instrucciones. Las muestras y los soportes se introducen primero en la mquina en una cinta transportadora y se colocan en la estacin de carga mediante un alimentador de friccin. Un robot delta de cuatro ejes y otra unidad patentada de pick&place de cinco ejes colocan las muestras en el soporte, que luego se pliega dos o tres veces. Dependiendo de la especificacin del producto, de esta manera se crean entre 6.000 y 10.000 unidades de envases de alta calidad por hora (Imagen 2). Por lo tanto, los tiempos de ciclo son extremadamente cortos, lo que significa que los accionamientos muy rpidos son esenciales. Por tanto, se seleccionaron componentes de Yaskawa tanto para la robtica como para los servoaccionamientos por varias razones.

El robot delta D4 de Codian Robotics (Imagen 3), por ejemplo, utilizado en la mquina de envasado tiene cuatro ejes controlados con precisin, lo que lo hace ideal para aplicaciones de pick&place, ya que es capaz de colocar rpidamente y con precisin milimtrica con una reproducibilidad de 0,1 mm incluso los productos ms pequeos en un espacio limitado. Si bien la segunda unidad de pick&place es ms adecuada para objetos planos, la forma del producto no tiene importancia para este robot. Equipado con un sistema de visin por cmara, el robot delta recoge elementos de cualquier forma que entrega el transportador de friccin.

Los servodrives de la serie Sigma-7 (Imagen 4) controlan el resto de las tareas asociadas con la carga de la mquina y el envase de las muestras de cosmticos y perfumes. Dos de estos servoaccionamientos accionan la cinta transportadora principal, mientras que dos ms aseguran un espaciado de productos controlable en el transportador de friccin. Los cinco ejes de la unidad patentada pick&place tambin se mueven mediante estos accionamientos y se instala un servoaccionamiento Sigma-7 en la unidad de plegado.

Hubo muchas razones por las que se utilizaron estos sistemas de accionamiento. Por ejemplo, al desarrollar los servoaccionamientos de la serie Sigma-7, la atencin se centr en caractersticas como un arranque rpido, una alta productividad y una mxima fiabilidad operativa, que beneficiaron a los diseadores de la mquina de envasado. Tambin hubo una gran seleccin. Los servomotores de CA cubren salidas de 50 W a 15 kW con voltajes de alimentacin de 200 y 400 V, cuentan con dimensiones extremadamente compactas y son muy silenciosos cuando estn en funcionamiento. La serie incluye mdulos amplificadores estrechos de uno y dos ejes para 200 V o 400 V en un diseo que ahorra espacio. Estos se pueden alinear sin problemas en el armario de control y se pueden conectar en cadena fcilmente si es necesario. Esto reduce el trabajo de instalacin requerido. Tambin hay una ventaja adicional en trminos de espacio: a temperaturas ambiente de -5 C a + 55 C, no se requiere refrigeracin adicional. Los servos cuentan con una resolucin impresionantemente alta (encoder absoluto de 24 bits integrado), alta dinmica, as como funciones como supresin de vibraciones, supresin de frecuencias de resonancia de la mquina y una funcin sin Auto-tunning para un arranque sencillo.

Los servodrives y el robot delta se pueden controlar con un solo controlador. Esto es posible gracias al controlador de mquina compacto MP3300iec RBT utilizado en el Turbomailing (Imagen 5). Yaskawa lo recomend al especialista francs en mquinas de envasado, principalmente debido a la programacin de aplicaciones estandarizada utilizando una nica herramienta de software con bloques de funcin estndar PLCopen y especficos de Yaskawa, que estn disponibles de forma gratuita y simplifican significativamente la programacin del sistema. Las funciones integradas tambin incluyen herramientas de visualizacin, sistemas de cmaras de visin artificial, seguimiento del transportador y un grupo de cajas de herramientas para admitir el cdigo G, adems de muchas ms funciones. Los ingenieros mecnicos pueden incluso utilizar esta solucin para implementar robots sin la necesidad de un dispositivo de programacin (teachbox) o un lenguaje de programacin de robot patentado. La secuencia de movimiento de los ejes individuales del robot se calcula en el firmware del controlador y se transfiere al controlador del robot. El programador puede as concentrarse en la aplicacin sin tener que preocuparse por la compleja tecnologa subyacente.

Los servoaccionamientos tambin se pueden programar en el mismo entorno de software. Con el bus Ethernet Mechatrolink III en tiempo real, el controlador compacto facilita la sincronizacin de robots y servoaccionamientos. El controlador de movimiento realmente destaca cuando se combina con los servosistemas Sigma-7: de esta manera se pueden controlar hasta 62 ejes reales y 2 virtuales. Adems de los datos de proceso, los servosistemas tambin proporcionan al controlador informacin de estado, como un anlisis de vibraciones. Estos datos permiten sacar conclusiones sobre el estado del sistema en general y permiten una planificacin de mantenimiento eficiente. En conjunto, esto da como resultado las mejores condiciones para aplicaciones de movimiento potente, como en la mquina de embalaje descrita.