La diversidad de presentaciones se ha convertido en uno de los retos para las líneas de envasado. Cuando una misma instalación debe procesar múltiples tamaños de botella y diferentes configuraciones de cajas, la flexibilidad deja de ser una característica adicional y se convierte en un factor determinante para mantener la productividad.
Este fue el desafío que enfrentó Clevertech, fabricante italiano de sistemas de final de línea para envasado primario y secundario, al desarrollar una solución para una tradicional destilería de Países Bajos. El cliente trabaja con 24 variantes de botellas y 42 tipos de cajas, además de realizar hasta diez cambios de formato al día.
Con una solución de pinzas variables basada en el sistema de transporte lineal XTS de Beckhoff, Clevertech consiguió elevar la capacidad de procesamiento de 110 a 225 botellas por minuto y reducir el tiempo de configuración de 30 a solo 7 minutos.
Flexibilidad para una línea con múltiples formatos
Clevertech cuenta con más de 20 años de colaboración con la destilería y, para este proyecto, tuvo que replantear la automatización de la línea. El reto no consistía únicamente en incrementar la velocidad, sino en hacerlo sin ampliar el espacio disponible y manteniendo la capacidad para trabajar con diferentes tamaños de botella y cajas.
La empresa involucró a especialistas de Beckhoff desde la etapa de concepción del proyecto. Uno de los puntos centrales fue el desarrollo de una nueva pinza para botellas instalada en un robot, capaz de adaptarse a las distintas configuraciones requeridas.
La solución debía realizar automáticamente los ajustes necesarios para los diferentes formatos, incluyendo la colocación de dispositivos de centrado y la configuración de las pinzas para acomodar las botellas en el orden correspondiente.
XTS convierte la adaptación en una función automatizada
Para responder a estas necesidades, Clevertech desarrolló un cabezal de sujeción con una configuración matricial de 12x4, compuesto por 24 módulos de motor XTS AT2002-0250 y 32 juegos de placas magnéticas AT9001-0550 y AT9001-0AA0.
El control sincronizado de los 32 movers permite sujetar botellas de diferentes diámetros y modificar la configuración de la matriz de acuerdo con las dimensiones de las cajas. Entre las posibilidades se encuentran arreglos de 3x2, 4x3 y 6x4 botellas.
Esta arquitectura permitió procesar una amplia variedad de botellas sin modificar mecánicamente las pinzas. De acuerdo con Clevertech, esto simplificó aspectos relacionados con la construcción, montaje y mantenimiento de la máquina.
La flexibilidad también se trasladó a las líneas de alimentación. Las guías ajustables que conducen las botellas modifican automáticamente su ancho en función del tipo de botella que se está procesando.
En un sistema convencional para colocar seis botellas en una caja de 3x2, por ejemplo, suelen utilizarse dos líneas de alimentación, con tres botellas recogidas de cada una. La matriz 12x4 desarrollada por Clevertech puede sujetar botellas procedentes de hasta cuatro carriles simultáneamente, contribuyendo a duplicar la productividad.
Más velocidad, menos desperdicio y tiempos muertos
El incremento de capacidad también permitió modificar las condiciones de operación de las botellas. En el sistema anterior, las cintas transportadoras alcanzaban velocidades de hasta 14 metros por minuto, lo que podía ocasionar roturas de botellas y fragmentos de vidrio, con las consecuentes interrupciones de la maquinaria.
Al duplicar las líneas de alimentación, el nuevo sistema redujo prácticamente a la mitad la velocidad de la cinta, hasta aproximadamente 7.8 metros por minuto.
Además de contribuir a proteger la integridad de las botellas, esta reducción abre posibilidades para explorar alternativas como el uso de vidrio más fino, lo que podría representar oportunidades adicionales de ahorro y sustentabilidad.
El impacto se refleja también en la producción. Al reducir 23 minutos por cada cambio de formato y dup
licar la capacidad de envasado, el sistema permite procesar hasta 23,000 botellas adicionales por turno.
TwinCAT integra movimiento, control y seguridad
En el centro de la automatización se encuentra TwinCAT, el entorno de ejecución de Beckhoff encargado de controlar y sincronizar los perfiles de movimiento y el posicionamiento de los 32 movers.
La solución utiliza una PC industrial ultracompacta C6032 con procesador Intel Core i y sistema operativo Windows. De acuerdo con Clevertech, las bibliotecas de TwinCAT proporcionaron las funciones requeridas para desarrollar la aplicación.
La comunicación mediante EtherCAT, combinada con el núcleo de tiempo real de TwinCAT, permitió implementar una aplicación dinámica con ciclos cortos y control de los perfiles de velocidad y aceleración.
Otro elemento relevante fue la integración de las funciones lógicas, de movimiento y de seguridad dentro de un mismo entorno de ingeniería. Esto contribuyó a simplificar el desarrollo, disminuir errores de configuración y agilizar la puesta en marcha.
Una arquitectura que amplía las posibilidades del sistema
La aplicación desarrollada por Clevertech utiliza XTS de una manera distinta a la configuración de recorrido cerrado más habitual. En lugar de recurrir a motores lineales clásicos, el sistema permite sustituir las pesadas cadenas portacables y aprovechar módulos de motor con sensores integrados.
La sincronización de los accionamientos opuestos y el procesamiento centralizado de los datos mediante TwinCAT, EtherCAT y la PC industrial permiten coordinar los movimientos con precisión.
A ello se suma la posibilidad de acceder a cualquier punto dentro del área de acción generada por los ejes opuestos. El bajo peso propio del XTS, instalado sobre un brazo robótico, también amplía los grados de libertad disponibles para la solución de envasado.
Automatización que reduce la dependencia de ajustes manuales
Además de los resultados de productividad, uno de los efectos de la solución está relacionado con la operación cotidiana. El cambio automático de formato elimina la necesidad de que personal especializado realice determinados ajustes mecánicos, un aspecto relevante para una industria que enfrenta dificultades para encontrar trabajadores calificados.
Clevertech atribuye los resultados al trabajo conjunto entre sus capacidades de ingeniería y el conocimiento tecnológico de Beckhoff. El proyecto contó también con apoyo y formación especializada por parte de los expertos de la compañía.
Tras los resultados obtenidos, el cliente prevé poner en marcha una segunda línea una vez concluidas las pruebas correspondientes. Con ello, el proyecto muestra cómo la combinación de transporte lineal, control basado en PC y automatización flexible puede responder a uno de los retos recurrentes del envasado: producir más sin perder capacidad de adaptación ante una creciente variedad de formatos.
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