Con Elmo implementazione rapida di una macchina per l’imbottigliamento

Pubblicato il 7 marzo 2016

Gli strumenti intelligenti di Elmo, il controllo del moto avanzato, servo assi perfettamente sintonizzati, e una rete EtherCAT efficiente consentono una rapida progettazione di macchine di imbottigliamento e tappatura di alta precisione e ad alta velocità.

Elmo fornisce prestazioni di qualità di alto livello per l’industria nel settore di macchine per etichettatura e tappatura con velocità di linea di più di 60K etichette all’ora. Il funzionamento in macchine a velocità estremamente elevate e la possibilità di ottenere un’etichettatura di alta precisione con pochissimi errori pongono Elmo nella posizione di importante fornitore di soluzioni nel settore delle macchine per etichettatura e tappatura esclusive. Le difficoltà che comportano il funzionamento di più di 60 motori/drive integrati come soluzione su una piattaforma che ruota a velocità estremamente elevata, e il trasferimento di comunicazione EtherCAT a alta potenza e ad alta velocità attraverso slip-ring, sono implementate velocemente e efficientemente solo con le soluzioni intelligenti e gli strumenti avanzati di Elmo.

La realizzazione di una macchina per etichettatura (o tappatura) veloce di bottiglie richiede un grosso impegno per la progettazione e l’esecuzione di movimenti di camme elettroniche complessi e dinamici. Questi richiedono di affrontare manipolatori veloci usando un controllo rapido, sofisticato e complesso di meccanismi di rotazione, con dozzine di motori e drive che funzionano in un ambiente avverso, vibrante, umido, e a una temperatura estrema. Inoltre, c’è la necessità di trasmettere una comunicazione sensibile veloce, deterministica e di “integrità del segnale” per mezzo dello slip-ring. Questo può richiedere un tempo considerevole, molte settimane di lavoro intensivo, richiedendo una competenza ad alto livello insieme a una considerevole esperienza. Il Controllo del Moto Avanzato offerto da Elmo semplifica e facilita estremamente il processo di implementazione al livello di ingegneria ordinaria (senza bisogno di esperti) e abbrevia la progettazione del Controllo del Moto e l’azionamento a meno di tre giorni.

La soluzione usa un insieme di strumenti innovativi del software intelligente che semplifica il processo dello sviluppo del moto. Contiene due gruppi principali di strumenti; il primo gruppo è una parte integrale degli strumenti avanzati di EASII come sintonizzazione del servomeccanismo, ECAM, Mappatura di Errori, Configurazione di Rete ecc…, che sono usati regolarmente nella fase di configurazione dello sviluppo. Il secondo gruppo è un set di “blocchi di moto” molto ricco e avanzato, (EMBL, Elmo Advanced Motion Blocks – Blocchi di Moto Avanzati di Elmo), librerie e modelli della macchina, che semplificano le lunghe ed estenuanti esigenze della programmazione creata dallo sviluppatore /programmatore. Questi sono usati generalmente nella fase di sviluppo del processo della macchina. I due gruppi si integrano a vicenda per raggiungere lo scopo di consentire un’implementazione semplice nei tempi più veloci. “Intelligenza con Semplicità” non solo elimina il bisogno di implementatori multi-disciplinari, ma migliora in modo drastico le prestazioni del controllo del moto e abbrevia in modo significativo il “Time to Market” con un fortissimo risparmio di risorse ingegneristiche.

I potenti servo drive GOLD WHISTLE, ultra-piccoli, molto efficienti e molto robusti, sono integrati all’interno dei motori. Questo semplifica in modo significativo la giostra rotante, risparmia spazio e peso considerevoli, limita il cablaggio ai soli cavi di comunicazione CC bus più EtherCAT, e “restringe” il quadro elettrico. Questo “non-cablaggio” riduce l’interferenza elettromagnetica indotta e migliora l’immunità a disturbi. Il servo drive ultra piccolo e intelligente G-WHI è perfettamente sintonizzato per la larghezza di banda maggiore e la risposta più veloce ovviando alla non-linearità del carico meccanico. Questo consente un azionamento molto veloce e stabile, una produzione molto elevata, e un funzionamento senza errori.

L’intero complesso di 60 servo drive è condotto dal Maestro, che controlla e supervisiona l’intero processo di “imbottigliamento”. Il Maestro è un controllore multi-asse di prim’ordine, che esegue con precisione il complesso scenario del moto. Un moto armonioso è ottenuto dal funzionamento del Maestro insieme ai servo drive GOLD. 60 assi ubicati su una piattaforma rotante sono usati per un’etichettatura e tappatura di bottiglie a alta velocità. Le bottiglie sono inserite automaticamente nella macchina e trasferite alla piattaforma rotante. La piattaforma rotante consiste di 60 elementi DUET di Elmo potenti e a basso impatto, una soluzione avanzata integrata di drive/motore. I DUET sono componenti essenziali di questa macchina grazie alle dimensioni limitate della piattaforma rotante. I DUET sono posizionati sulla piattaforma rotante, e usano un accoppiamento diretto per assicurare un’alta precisione della rotazione durante l’acquisizione di immagini della telecamera. I DUET sono collegati fra loro solo da un cavo seriale EtherCAT e da uno di potenza. La ricchezza delle funzioni e degli strumenti di EASII consentono una sintonizzazione dei drive e l’ottimizzazione del loro servo azionamento per fornire le velocità più elevate, precisione e accuratezza. Il Servo Controllo avanzato di EASII incorpora capacità per potenziare al massimo l’ottimizzazione delle prestazioni servo di ogni motore e meccanismo.

La soluzione con Motore Compatto / Drive di Alta Potenza è ottimizzata in modo che occupi uno spazio limitato. Usa feedback assoluto ad alta risoluzione per ottenere un’alta precisione e il migliore controllo e prestazioni servo. La soluzione DUET deve essere robusta per resistere alle vibrazioni meccaniche della piattaforma rotante. Il cablaggio minimo usato nella soluzione causa influenze minime di disturbi esterni, basso EMI e RFI, e di conseguenza fornisce la soluzione migliore per alti numeri di assi controllati da una rete di comunicazione seriale EtherCAT.

Quattro telecamere ad alta velocità sono sistemate nella parte fissa della macchina. Quando le bottiglie passano attraverso una telecamera, viene scattata un’immagine e trasferita a un computer host. Il computer host elabora i dati dell’immagine e calcola la posizione esatta dell’etichetta usando un algoritmo di elaborazione d’immagine. La rotazione della bottiglia è controllata dal Maestro, il controllore multi-asse di Elmo, che imposta la posizione dell’etichettatura di destinazione iniziale e attende che l’ECAM inizi a eseguire l’operazione. La funzione dell’ECAM eseguita sul Maestro è una delle funzioni chiave usate nell’azionamento di questa macchina. L’azionamento di ECAM usando il Maestro ha vantaggi enormi. Tutti gli slave funzionano in una modalità di funzionamento di posizione sincronizzata ciclica standardizzata DS-402. Il Maestro ed il software EASII consentono elevati livelli di interpolazione per traiettorie di moto fluido con un numero minimo di punti di ECAM. Consente calcoli di tabella dinamici e veloci, esecuzione, cambio di tabella, costruzione topologica a gerarchia multipla, sincronizzazione di assi virtuali e molte caratteristiche avanzate collegate che semplificano e accelerano il processo di implementazione. Lo strumento avanzato ECAM Elmo Application Studio – EASII, unito alle EMBL di Elmo – le Elmo’s Motion Block Libraries, consentono una progettazione molto semplice e veloce e un test preciso delle traiettorie dell’ECAM per rendere operativa la macchina in pochi giorni. È sufficiente semplicemente aggiungere più posizioni slave in funzione della posizione del Master ed eseguire un’interpolazione fra le posizioni usando uno dei metodi di interpolazione avanzati. Gli EMBL sono integrativi dell’impostazione degli strumenti avanzati di EASII. Elmo ha sviluppato numerosi EMBL che semplificano il processo dello sviluppo della macchina. Per esempio Homing (tutti i metodi DS-402 e altri), Confronto di Output (PEGS), Emulazione, ECAM, PVT, Spline, Joystick…. .



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