Clevertech SpA ha sviluppato un innovativo impianto di incartonamento bottiglie, che si avvale del sistema XTS per gestire in modo flessibile e totalmente automatizzato la presa dei colli. Il risultato è stato a dir poco eccezionale e ha consentito di ottenere una drastica riduzione dei tempi di cambio formato, nonché il raddoppio della produttività.
Essere una delle distillerie più antiche d’Olanda e, al tempo stesso, fornitrice ufficiale della casa reale, è un riconoscimento che racconta tradizione e prestigio. Ma anche dietro a una storia così importante, l’efficienza produttiva resta un tema centrale. Nella fase di confezionamento, ad esempio, la varietà dei lotti e la frequenza dei cambi formato mettono spesso a dura prova la flessibilità delle linee di incartonamento, che possono arrivare a subire fino a dieci riconfigurazioni al giorno per via della variabilità della produzione.
Considerando i 24 tipi di bottiglie in vetro e i 42 formati della Case Packer, automatizzare in modo efficace il processo risulta tutt’altro che semplice.
Questa sfida è stata raccolta da Clevertech, azienda con sede in provincia di Reggio Emilia specializzata nella progettazione e costruzione di impianti di fine linea per packaging primario e secondario.
Un ruolo centrale in questo successo lo ha giocato il sistema di trasporto a carrelli indipendenti XTS (eXtended Transport System) di Beckhoff.
Più flessibili con il sistema XTS
Clevertech è una realtà a carattere familiare in forte ascesa: la focalizzazione su soluzioni a elevato valore aggiunto e alta tecnologia le ha permesso di crescere dai 37 milioni di euro di fatturato del 2017 ai 250 milioni dello scorso anno.
“Il rapporto con la distilleria olandese è nato più di 20 anni fa e confesso che la richiesta che ci è stata fatta ha messo a dura prova il nostro reparto R&D”, spiega Luca Carollo, Business Development Manager dell’azienda. “L’obiettivo era ridurre drasticamente i tempi di setup e, al tempo stesso, incrementare la produttività: una sfida che ha imposto di ripensare a fondo l’automazione dell’intera linea, inclusa la progettazione della testa di presa delle bottiglie installata sul robot. E così, per farlo, abbiamo pensato di coinvolgere gli specialisti di Beckhoff: conoscevamo la loro tecnologia, che ci sembrava la più adatta allo scopo, ma fino ad allora non avevamo ancora collaborato con loro ad alcun progetto”.
Un gran numero di varianti da gestire
Clevertech non offre macchine da catalogo: analizza le necessità del cliente e, su quelle basi, sviluppa soluzioni ad hoc capaci di soddisfare le specifiche richieste. Anche le più impegnative.
Come in questo caso, dove la sfida si preannunciava particolarmente complessa: progettare un’incartonatrice robotizzata capace di gestire un cambio formato in soli 7 minuti – contro i 30 precedenti – raddoppiando allo stesso tempo la capacità di gestione delle bottiglie, da 110 a 225 al minuto, tutto senza variare, a causa degli spazi esigui, l’impronta a terra dell’impianto.
Oltre ai differenti diametri delle bottiglie dei quali tenere conto, la macchina deve adattarsi di volta in volta al tipo di cartone, posizionando i centratori e configurando le attrezzature di presa per collocare i colli nel giusto ordine.
È proprio in questo frangente che la flessibilità del sistema XTS ha fatto la differenza. Con XTS i tecnici progettisti di Clevertech hanno sviluppato una speciale testa di presa in configurazione matriciale 12x4. Grazie alla gestione sincronizzata di 32 mover, questa struttura consente di gestire in assoluta flessibilità la presa di bottiglie di diverso diametro, adattando ad hoc le misure della matrice. Non solo: la configurazione matriciale 12x4 consente di gestire flessibilmente anche le varie tipologie di cartoni, che possono essere predisposti per confezioni da 3x2, 4x3 o 6x4.
“Con XTS è stato possibile realizzare una soluzione capace di gestire un ampio range di bottiglie senza alcun cambio di attrezzatura”, sottolinea Luca Carollo. “Questo ci ha permesso di semplificare la meccanica della macchina, con ulteriori vantaggi a cascata in termini di progettazione, assemblaggio e manutenzione”.
Produttività incrementata
L’incartonatrice di Clevertech è caratterizzata da altre soluzioni tecniche di notevole valore, che insieme a XTS consentono un notevole aumento della produttività. Tra queste vi è la gestione delle guide regolabili, che formano i canali lungo i quali scorrono le bottiglie e che si configurano in funzione dei diametri da gestire.
In un impianto tradizionale che, ad esempio, incartona bottiglie in scatole da 3x2, si hanno tipicamente due canali lungo i quali scorrono in sequenza tre bottiglie per volta. La configurazione matriciale 6x4 ottenuta con XTS permette di posizionare i mover in modo tale da poter gestire quattro distinti canali, raddoppiando in tal modo la produttività.
Non solo. In passato, per “forzare” il ritmo di lavorazione si portava la velocità di scorrimento a 14 metri al minuto: ciò era a volte causa di contatti fatali tra le bottiglie, con vetri che andavano in frantumi e fermi macchina indesiderati. Grazie al raddoppio dei canali, la velocità di scorrimento è stata quasi dimezzata. Gli attuali 7,8 metri al minuto, oltre a garantire l’integrità delle bottiglie movimentate, aprono anche a nuove opportunità di risparmio e sostenibilità, come l’utilizzo di un vetro più sottile, quindi più leggero e meno costoso.
Risparmiare 23 minuti ad ogni cambio formato, unitamente alle maggiori capacità di confezionamento, si traducono per il cliente nella possibilità di movimentare e, quindi, confezionare fino a 23.000 bottiglie in più nel corso di un turno di lavoro.
TwinCAT e XTS, un’accoppiata vincente
Il run-time TwinCAT, grazie all’integrazione software dei driver del sistema meccatronico, è il cuore dell’automazione che controlla i 32 mover xts, per la quale è stata scelta l’architettura aperta e modulare della CPU C6032, un embedded PC ultra-compatto ad alte prestazioni basato su processore Intel ‘core i’ e ambiente operativo Windows.
“Trattandosi di un ambiente standard, l’approccio alla programmazione è stato molto semplice, quasi naturale”, prosegue Roberto Sarzola, Programmatore Clevertech incaricato di sviluppare il linguaggio software del sistema. “Benché si tratti di un ambiente aperto, con la possibilità di integrare routine in linguaggi di alto livello, le librerie di TwinCAT ci hanno offerto tutto quanto serviva all’applicazione”.
La sincronizzazione in tempo reale resa possibile dal bus EtherCAT e dal kernel real-time di TwinCAT consente di realizzare applicazioni altamente dinamiche, con tempi ciclo ridottissimi e un controllo totale sui profili di velocità e accelerazione. Inoltre, la stretta integrazione tra la parte logica, di motion e di safety – tutte gestite all’interno dello stesso ambiente – semplifica lo sviluppo, riducendo gli errori di configurazione e accelerando il time to market.
“In sintesi, TwinCAT è stata per noi la chiave che ci ha consentito di sfruttare appieno il potenziale di XTS, coniugando prestazioni elevate, flessibilità ingegneristica e massima efficienza operativa”, ribadisce Sarzola.
La soddisfazione del cliente è la migliore ricompensa
“Il cliente è estremamente soddisfatto del lavoro che abbiamo svolto e, una volta terminati tutti i test e raccolte le informazioni necessarie, è in previsione il raddoppio della linea” ha concluso Carollo.
Il cambio formato automatico non solo garantisce una maggiore disponibilità della macchina, ma non richiede l’intervento di operatori qualificati per operazioni di natura meccanica tra un lotto e il successivo. In un mercato che fatica a trovare personale qualificato, si tratta di un ulteriore vantaggio per le realtà del settore.
I risultati ottenuti sono ovviamente merito dell’intuizione ingegneristica e della capacità tecnica dei progettisti di Clevertech, ma anche i tecnici di Beckhoff hanno giocato un ruolo importante, fornendo assistenza specifica e supportando il personale di Clevertech con corsi di formazione.
Tag tematici: Innovazione Manifatturiero
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