Lattine igienicamente protette senza rinunciare alla velocità

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Una soluzione unica nel suo genere consente all’industria del beverage di rivestire il top delle lattine con capsule in alluminio termosaldato. A brevettarla è stata Ecocap’s, società che grazie alla soluzione di automazione fornita da Omron può oggi garantire un elevato livello di affidabilità anche su linee di imbottigliamento ad alta velocità.

Da qualche anno a questa parte, l’industria delle bevande ha scoperto un nuovo modo di confezionare i propri prodotti: quello delle lattine protette da capsule. È all’interno di questa tendenza che si colloca la possibilità di applicare al top delle lattine un disco in alluminio termosaldato, una soluzione ormai piuttosto diffusa che consente alle multinazionali del beverage di portare sul mercato prodotti più sicuri dal punto di vista igienico sanitario. La Ecocap’s di Casalecchio di Reno, in provincia di Bologna, è la società che ha depositato il brevetto internazionale dell’omonima tecnologia su cui si basa questo specifico processo di incapsulamento. Un sistema che si compone di due elementi base: una macchina operatrice e un disco di alluminio preformato da applicare sull’imboccatura della lattina. È su questa combinazione che Ecocap’s, grazie anche al supporto tecnico di Omron per l’automazione, ha costruito un modello di business di successo.

Fino a 90.000 lattine all’ora

Le macchine per l’incapsulamento realizzate da Ecocap’s nascono per supportare impianti di imbottigliamento ad alta velocità (fino a 90.000 lattine/ora). L’impiego è già piuttosto consolidato presso tutti i grandi gruppi del beverage – quali per esempio San Pellegrino, Heineken, San Miguel – che hanno deciso di adottare contromisure per arginare il problema della contaminazione batterica delle lattine. L’idea è quella di completare il processo di packaging attraverso l’applicazione di un dischetto di alluminio puro (37 micron di spessore) sull’imboccatura della lattina in modo da sigillarla. «Il rispetto delle migliori condizioni igienico sanitarie», spiega Stefano Cassoli di Ecocap’s, «si basa su presupposti fisici: a differenza del coperchio in plastica, che presenta condizioni di traspirazione differenti rispetto al corpo della lattina, la copertura in alluminio è coerente con il resto del contenitore e non crea le condizioni per fenomeni di condensa e muffa».
La soluzione Ecocap’s offre poi tutta una serie di altri vantaggi: utilizza per la termosaldatura lacche atossiche per uso alimentare (in luogo delle colle che invece possono aumentare fenomeni igroscopici e dunque la formazione di muffe), può essere riciclata insieme alla lattina, ed essendo fisicamente solidale con il top della lattina rappresenta un vero e proprio sigillo di garanzia. Inoltre è stampabile, e quindi permette di riconoscere il prodotto non solo da una vista laterale ma anche dall’alto, creando un packaging coordinato.

Le attività di controllo sono demandate a un PLC Omron CJ1; la trasmissione dei dati avviene tramite Devicenet per gli I/O remoti e tramite Modbus per gli EJ1.

Massima affidabilità nella termoregolazione

Dal punto di vista tecnico, Ecocap’s ha cercato di sfruttare la grande esperienza maturata nel mondo delle macchine automatiche, e in particolare del packaging, per portarle verso uno step evolutivo più avanzato. Obiettivo dichiarato dell’azienda era quello di realizzare un sistema di termosaldatura delle capsule con un livello affidabilità prossimo al 100%. «La nostra priorità è quella di mantenere la macchina in condizioni di costante operatività», commenta Carlo Innocenti, di Ecocap’s, puntualizzando; «Lavorando a valle di linee che operano a velocità elevatissime, ogni eventuale fermo macchina, anche di pochi minuti, può rappresentare un danno enorme per l’utilizzatore finale. Per questo ci siamo concentrati soprattutto sull’affidabilità».
Da qui la decisione di puntare su un sistema di automazione integrato a marchio Omron, una scelta dettata soprattutto dall’elevato livello di controllo richiesto per la termosaldatura delle capsule sulla testa delle lattine. Un’operazione piuttosto delicata – spiegano i responsabili – che viene effettuata all’interno di un carosello in cui sono posizionate 60 teste di saldatura e formatura. Qui, le capsule prefustellate, prelevate da quattro caricatori, vanno incontro alla lattina che, dopo essere stata sollevata e sagomata, viene aggraffata meccanicamente in temperatura per il tempo necessario alla saldatura. Il tutto avviene con una sincronia al millisecondo (il tempo di cessione è di 40 ms) grazie a un inseguimento meccanico.

Controllo centralizzato

La termoregolazione multicanale è una condizione fondamentale affinché la capsule siano saldate in modo preciso e accurato. La termosaldatura viene infatti eseguita attraverso polimerizzazione della lacca a temperatura di 230° esatti (tempo di polimerizzazione 0,6 secondi); il tutto in un ambiente che lavora in rotazione continua a 50-55° con punte (sulla testina di saldatura) di circa 60°. Ognuna delle 60 teste di saldatura è stata quindi corredata di una doppia resistenza, termoregolata attraverso unità EJ1 di Omron, una scelta che garantisce il livello di affidabilità richiesto, soprattutto in relazione agli elevati stress termici cui sono sottoposti i componenti.
La possibilità di utilizzare una famiglia di termoregolatori che si collega direttamente alla cpu del PLC e che quindi può essere regolata centralmente tramite un pannello touch-screen (Serie NS), garantisce un evidente vantaggio in termini operativi. In questo senso, gli EJ1 di Omron rappresentano una soluzione completamente integrata in grado di fornire all’utente finale un’informazione immediata e completa sugli eventi e sugli eventuali accorgimenti per risolverli.
Tutta la parte meccatronica della macchina è controllata da Omron, compresa la gestione dei motori affidata a 5 inverter Omron serie V1000. La macchina è stata concepita per poter effettuare un cambio formato “al volo” tramite un controllo sui motori brushless che garantisce il corretto posizionamento delle lattine per il prelievo.
Le attività di controllo sono demandate a un PLC Omron CJ1 (la trasmissione dei dati avviene tramite Devicenet per gli I/O remoti e tramite Modbus per gli EJ1),qui affiancato da un’unità NE1A per la parametrizzazione ad hoc sulla sicurezza.
Sulla porta seriale del PLC, inoltre. è stato inserito un modem Gsm/Gprs per le funzioni di teleassistenza da e verso il costruttore, il tutto senza occupare la linea telefonica aziendale.

Tutte le funzioni chiave (comprese quelle riguardanti la gestione della termoregolazione) possono essere controllate centralmente tramite un pannello touch-screen (Serie NS).

Sysmac ed NJ, l’evoluzione della specie

Lo sviluppo di una nuova macchina per il mercato degli energy drink ha dato a Ecocap’s l’opportunità di adottare un nuovo modello di automazione basato su piattaforma Sysmac; L’idea è quella di realizzare un sistema per l’imbottigliamento fino a 20.000 lattine/ora nel quale motorizzare ogni singola stazione utilizzando un unico bus ad altissima velocità (EtherCAT) in grado di facilitare il cablaggio, offrendo un’unica tipologia di collegamento e un unico punto di accesso per tutte le utenze collegate.  L’utilizzo di una piattaforma PC open 611331 come Sysmac, affiancata da un software proprietario interamente sviluppato da Omron (Sysmac Studio) garantisce in questo caso un’integrazione pressoché totale di tutti i componenti (NJ, termoregolatori, motori, posizionatori) anche a livello di programmazione. Ciò comporta un vantaggio sostanziale anche in termini di troubleshooting: tutte le funzioni che riguardano la risoluzione dei problemi (sia gli errori sia del controllore che dei dispositivi collegati in EtherCAT) sono già preimpostati sul pannello NS: in caso di anomalie, in pratica, il pannello operatore è in grado di visualizzare il tipo di allarme e le contromisure da adottare. Un’architettura di questo tipo è stata studiata per migliorare la flessibilità operativa, soprattutto in relazione al passaggio alle camme elettroniche. La piattaforma Omron consente infatti di importare facilmente i parametri delle geometrie legate ai profili originali per consentire un monitoraggio continuo delle attività legate alle funzionalità dei motori. Grazie alle funzioni di simulazione, inoltre, la programmazione può essere implementata a prescindere dalla meccanica; è anche possibile simulare l’attività di un motore di terze parti (con una percentuale di precisione del 95-96%) per capire qual è il ciclo corrispondente e se può essere rispettato. Questo consente quindi l’integrazione di eventuali prodotti di terze parti: «I clienti finali non vogliono un black box ma macchine aperte in grado di adattarsi alla tecnologie preesistenti e a quelle eventualmente previste da capitolato», ci tiene a sottolineare Carlo Innocenti. «Omron lo ha capito da tempo e l’utilizzo di una rete aperta con protocollo di programmazione condiviso ne è l’ulteriore conferma».

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