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Automatización precisa requerida para máquina ´pick and pack´

El uso de servomotores y variadores inteligentes de Mitsubishi Electric permitió a Hamrick Manufacturing crear una máquina con un controlador de menor costo que redujo los tiempos de cambio en casi un 98 %.

El servo HG-KR23K pone la lógica de control de movimiento dentro del propio variador, quitando la carga del PLC y simplificando la programación.
El servo HG-KR23K pone la lógica de control de movimiento dentro del propio variador, quitando la carga del PLC y simplificando la programación.

Hamrick Manufacturing es bien conocido en las industrias de empaque por sus equipos de final de línea, como selladores de cajas, empacadoras y formadoras, así como maquinaria pick-and-place y equipos especiales. La empresa trabaja con varios proveedores de automatización para crear su equipo, por lo que cuando un cliente quería una máquina desarrollada pick-and-pack una variedad de diferentes proteínas en polvo en contenedores con etiquetas intrincadas y delicadas, Hamrick se dio cuenta de que esta nueva máquina requeriría una automatización controlada con precisión para proteger las etiquetas y permitir cambios rápidos y fáciles entre diferentes productos.

Este cliente procesa “alrededor de 20 SKU diferentes en esta línea”, dice Jeff Eckstein, gerente de ingeniería de controles de Hamrick. “Podrían procesar un producto durante una o dos semanas seguidas, luego podrían procesar tres diferentes en un día. Querían acelerar el proceso y eliminar cualquier tipo de error del operador durante los cambios” mediante la automatización del proceso. Los llenadores del cliente procesan más de 40 botellas por minuto, por lo que cualquier retraso en el cambio se suma a muchas botellas que no se procesan.

Máquina pick-and-pack de Hamrick con servomotores y accionamientos de Mitsubishi Electric.Máquina pick-and-pack de Hamrick con servomotores y accionamientos de Mitsubishi Electric.Para crear este sistema pick-and-pack, el primer elemento de la lista de Eckstein fue encontrar servomotores potentes y compactos para él. Se puso en contacto con Shaltz Automation, un proveedor de equipos de Mitsubishi Electric, y descubrió que los servomotores HG-KR23K encajaban bien en este nuevo diseño con sus 3000 rpm y 2,0 newton-metros de par. Las dimensiones del motor son 60 mm x 77,1 mm x 76,6 mm (ancho x alto x profundidad) y pesa 0,91 kg. El nivel de par del HG-KR23K es el doble de lo que Eckstein esperaba de un servomotor compacto.

El dimensionamiento de los motores fue fundamental, porque los estamos “colocando dentro de un conjunto mecánico de 17 ejes que realmente no dejaba mucho espacio para los motores”, dice Eckstein.

La nueva máquina también utiliza VFD FR-E800 de Mitsubishi Electric (de frecuencia variable) y un amplificador EtherNet/IP. La serie FR-800 cuenta con ajuste automático con motores de inducción e imanes permanentes, puede cambiar entre varios protocolos Ethernet sin necesidad de tarjetas adicionales, puede funcionar en temperaturas ambiente de -20 °C a 60 °C (-5 a 140 °F ), y la tarjeta de control tiene un revestimiento conformado para soportar entornos hostiles.

Jeff Eckstein, gerente de ingeniería de controles, Hamrick Manufacturing.Jeff Eckstein, gerente de ingeniería de controles, Hamrick Manufacturing.

El amplificador EtherNet/IP es otro componente importante del diseño de la nueva máquina, ya que permite que un controlador que no sea de Mitsubishi funcione a la perfección con los motores y variadores de Mitsubishi.

“Lo que realmente me gusta de la integración EtherNet/IP entre el PLC y los variadores de Mitsubishi Electric es que todo el control de movimiento se realiza dentro del variador”, dice Eckstein. “Todo el trabajo detrás de escena que se necesita para hacer un servo va del punto A al punto B, además de qué tan rápido llega allí y qué tan rápido se ralentiza (las matemáticas, los algoritmos y la programación) todo se soluciona dentro del servoaccionamiento. Eso significa que el PLC puede no ser clasificación de movimiento, por lo que podríamos optar por un PLC mucho menos costoso”.

El uso de motores y transmisiones de Mitsubishi Electric en esta nueva máquina ofrece una mayor precisión, dice Eckstein, así como una mayor producción “porque es menos probable que los motores fallen”. Además, la nueva máquina reducirá drásticamente el tiempo de cambio de 30 minutos a 40 segundos, según Eckstein.

“[Para esta máquina] simplemente estandarizamos los componentes de Mitsubishi Electric”, señala Eckstein. “Y la máquina que finalmente desarrollamos tiene un control lo suficientemente preciso como para colocar suavemente cada empaque. Es extremadamente suave”.