Applicazioni di sensori per l'imbottigliamento di bevande
Gli impianti di imbottigliamento riempiono bottiglie di vetro, lattine e contenitori in PET in modo altamente automatizzato e ad una velocità impressionante. Oltre all’elevata produttività, l’affidabilità e la massima disponibilità del sistema sono fattori chiave per un processo produttivo efficiente. In qualità di leader di mercato nella tecnologia dei sensori per il riempimento di bevande, offriamo soluzioni personalizzate per tutte le applicazioni lungo la catena di processo – dal riempimento, passando per l’etichettatura e il confezionamento, fino alla pallettizzazione e alla spedizione.
Il riempimento delle bevande pone requisiti estremamente elevati alla tecnologia dei sensori utilizzata. È necessario rilevare e gestire in modo affidabile un'ampia varietà di tipi di contenitori. Ciò richiede soluzioni di sensori appositamente ottimizzate con tempi di risposta molto brevi, in grado di rilevare in modo affidabile oggetti trasparenti e di distinguere con sicurezza tra contenitori pieni e vuoti.
Sensori lungo il processo di riempimento
È disponibile un’ampia gamma di soluzioni di sensori su misura per soddisfare le diverse esigenze del riempimento di bevande. Il rilevamento affidabile di fluidi trasparenti dipende in particolare da un elevato livello di precisione di rilevamento. Una funzione di tracking integrata compensa l’eventuale contaminazione delle ottiche, contribuendo così a una maggiore disponibilità del sistema.
Le nostre soluzioni di sensori vengono impiegate lungo l’intero processo di riempimento – dal processo di riempimento passando per il trasporto delle bottiglie e il controllo qualità fino alle applicazioni di sicurezza. Il diagramma seguente fornisce una panoramica delle singole fasi del processo.
Clicchi sulle applicazioni numerate per saperne di più sulle rispettive soluzioni di sensori.
Settori di applicazione nel riempimento di bevande
L’intero processo di riempimento comporta un’ampia varietà di applicazioni dei sensori, che possono essere suddivise nelle aree di riempimento, trasporto delle bottiglie, controllo qualità e sicurezza.
Casi di studio dal settore delle bevande
Applicazioni nel riempimento di bevande
Riconoscimento di preforme PET
Requisito:
Negli impianti di imbottigliamento, le preforme vengono soffiate per ottenere bottiglie in PET. A tal fine, la preforma trasparente deve essere rilevata sull'alimentatore della macchina di stiro-soffiaggio.
Soluzione:
Le fotocellule a riflessione delle serie 25C, 55C e 18B con autocollimazione sono in grado di riconoscere oggetti trasparenti in maniera affidabile. Rappresentano la soluzione ottimale per operazioni di riconoscimento sulle macchine di stiro-soffiaggio, in quanto riescono a compensare sbalzi di temperatura e sporcizia.
Riconoscimento di bottiglie PET
Requisito:
Una volta che la preforma è stata riscaldata e soffiata, la bottiglia di PET ora molto sottile e altamente trasparente deve essere riconosciuta dal sensore con estrema affidabilità. Solo così si può garantire un funzionamento sicuro della macchina di stiro-soffiaggio.
Soluzione:
Le fotocellule a riflessione 55C e 18B con filtro di polarizzazione sono state sviluppate appositamente per il riconoscimento di bottiglie altamente trasparenti. La compensazione dello sporco e della temperatura permette di controbilanciare gli influssi ambientali. Questo consente alla macchina di funzionare a lungo senza manutenzioni fuori programma.
Riconoscimento di bottiglie nella stella di carico
Requisito:
L'imbottigliamento è caratterizzato da velocità molto elevate. Per un corretto svolgimento dei processi, prima dell'imbottigliamento occorre assicurarsi che tutte le posizioni della stella di carico siano occupate da bottiglie.
Soluzione:
La fotocellula a tasteggio 55C.V con soppressione dello sfondo riconosce i bottiglie durante l'imbottigliamento in modo affidabile e senza riflettore. Una certificazione ECOLAB e il test ampliato di lunga durata per detergenti CleanProof+ di Leuze assicurano il funzionamento del sensore in zone umide e durante i processi di pulizia intensivi.
Riconoscimento del livello di riempimento durante l'imbottigliamento
Requisito:
In una macchina riempitrice l'acqua viene immessa in dei contenitori. Il livello di riempimento deve trovarsi esattamente alla stessa altezza in tutte le contenitori, bisogna evitare di riempire troppo poco.
Soluzione:
Le fotocellule a sbarramento LS / LE55CI.H2O sono state sviluppate per il riconoscimento di liquidi acquosi e per il controllo del livello di riempimento. Il sistema di trasmettitore e ricevitore della serie 55C in acciaio inossidabile con design Wash-Down presenta un'elevata potenza di attraversamento dei raggi e trova impiego anche con contenitori non trasparenti e contenitori con etichette di plastica.
Applicazioni nel trasporto delle bottiglie
Rilevamento di sporgenze nella lavabottiglie
Requisito:
Tramite un trasportatore di massa le bottiglie riutilizzabili vengono trasportate alla macchina per il lavaggio delle bottiglie, dove vengono poi suddivise in corsie. Mediante un sistema di presa vengono poi immesse automaticamente nelle celle di lavaggio. Per rilevare possibili collisioni o «rimbalzi» di bottiglie si impiegano dei sensori.
Soluzione:
I sensori fotoelettrici a riflessione della serie 46C, in un alloggiamento in plastica con grado di protezione IP 69K, sono progettati con un’elevata riserva di funzionamento per questa applicazione. La particolare geometria del punto luminoso reagisce solo a bottiglie e non agli schizzi, assicurando così un'elevata disponibilità.
Distinzione tra bottiglie piene
Requisito:
Una volta completato il processo di riempimento, le bottiglie vuote devono essere rilevate per identificare eventuali perdite dalle bottiglie in PET o vetro. Questo compito è particolarmente arduo nel caso di liquidi chiari che si trovano all'interno di contenitori non trasparenti.
Soluzione:
La fotocellula a sbarramento LS / 55CI.H2O è stata progettata con una lunghezza d'onda ottimale per rilevare liquidi acquosi in contenitori trasparenti o opachi. Nell'imbottigliamento vigono severi requisiti ambientali e di pulizia, per questo i sensori sono inseriti all'interno di alloggiamenti in acciaio inossidabile con grado di protezione IP 69K.
Riconoscimento di bottiglie durante il trasporto
Requisito:
Durante il successivo processo di riempimento, le bottiglie devono essere distanziate tra loro per evitare che si scontrino producendo inquinamento acustico. Sulla linea di trasporto sono presenti brevi tratti di nastro trasportatore, in cui i sensori rilevano la posizione delle bottiglie trasparenti.
Soluzione:
Le fotocellule a riflessione della serie 18B e 55C garantiscono un funzionamento a lungo termine senza interferenze grazie a un punto luce focalizzato e all'autocollimazione (per il rilevamento di piccole differenze di segnale).
Rilevamento del livello di riempimento nel flusso di massa
Requisito:
Il trasporto dei contenitori fino alla stazione successiva avviene in massa su dei nastri trasportatori. Il livello di riempimento deve essere monitorato per garantire un flusso continuo. Per riconoscere in modo affidabile differenti misure di recipienti è necessario un sensore con grande campo di rilevamento.
Soluzione:
I robusti e resistenti sensori ad ultrasuoni HTU 318 e HTU 418, disponibili con alloggiamento di plastica o metallo e dotati di un grande lobo di rilevamento e uno o due punti di commutazione impostabili in modo indipendente tramite IO-Link, sono perfettamente adatti ai cambi di dimensioni o colore dei contenitori.
Riconoscimento della posizione nel flusso di massa
Requisito:
Per rilevare interruzioni nel flusso di massa, è possibile creare un profilo uniforme delle superfici dall’alto. Eventuali spazi vuoti, come quelli causati dal rovesciamento di lattine, devono essere rilevati in maniera affidabile.
Soluzione:
La cortina fotoelettrica CML 700 con disposizione a V è stata progettata per misurare gli oggetti in movimento al loro passaggio e rilevare anomalie sull'intera larghezza di misura. Poiché i punti vuoti non riflettono nessuna luce dal trasmettitore al ricevitore, il sensore li rileva immediatamente. Sono disponibili varie interfacce.
Controllo delle corsie durante la formazione delle confezioni
Requisito:
Per garantire un corretto controllo delle corsie nell’alimentazione all’area di formazione delle confezioni, è necessario evitare spazi vuoti. A tal fine, i contenitori vengono allineati in corsie e trattenuti in punti appropriati. Eventuali spazi vuoti che si verificano devono essere rilevati e corretti tramite il sistema di controllo del trasportatore.
Soluzione:
Una soluzione semplice consiste nell'utilizzo di staffe meccaniche in combinazione con dei sensori per il riconoscimento della posizione finale. Grazie alle squadrette metalliche sulle staffe in plastica, la posizione finale può essere rilevata con un sensore induttivo, ad esempio IS 218 o IS 212, in alloggiamenti metallici o in acciaio.
Controllo della posizione in ambienti a rischio di deflagrazione
Requisito:
Per il riempimento di materiali potenzialmente esplosivi, come polveri o sostanze altamente volatili, è necessario impiegare sensori dotati di un apposito tipo di protezione speciale. Nelle aree pericolose i sensori ottici necessitano di una certificazione ATEX.
Soluzione:
La fotocellula a riflessione 55 Ex in combinazione con un riflettore rappresenta una soluzione affidabile per il riconoscimento della posizione nelle aree pericolose. I sensori della serie 55 Ex sono idonei all'impiego nelle zone Ex 2 (gas) e/o 22 (polveri).
Applicazioni per il controllo qualità
Controllo della presenza di tappi
Requisito:
Una volta riempite le bottiglie vengono chiuse automaticamente con tappi a vite o a corona. Per garantire la continuità del processo produttivo, occorre verificare la presenza di tappi all'ingresso dell'alimentazione. Non sempre è possibile montare un riflettore dedicato a questo scopo.
Soluzione:
Il rilevamento della presenza può essere effettuato utilizzando i sensori fotoelettrici retroriflettenti 3C. Se non è possibile montare un riflettore, per gli oggetti discontinui e irregolari è possibile utilizzare una fotocellula a tasteggio con un lungo spot luminoso come il modello HT 3C.HL. In alternativa, per il rilevamento di tappi a corona si può utilizzare un sensore induttivo IS 200.
Alimentazione di tappi
Requisito:
Nelle macchine di riempimento e sigillatura, i singoli tappi devono essere rilevati in modo affidabile nell'alimentazione dei tappi mentre vengono inviati alla macchina tappatrice.
Soluzione:
I sensori a forcella GS 04B e GS 08B sono l'ideale per il riconoscimento di piccoli pezzi. Dato che trasmettitore e ricevitore si trovano in un unico dispositivo, questa soluzione compatta è facile da integrare e non richiede alcuna regolazione. I sensori sono posizionati trasversalmente rispetto all'alimentazione in modo che ogni tappo interrompa il fascio di luce.
Controllo della chiusura
Requisito:
Dopo che le bottiglie sono state chiuse, ad una stazione di controllo avviene la verifica che il tappo sia chiuso correttamente. Solo se i tappi sono applicati correttamente la tenuta è perfetta.
Soluzione:
Grazie alla sua ampia dotazione di strumenti, il Simple Vision Sensor IVS 1000i è in grado di stabilire se la bottiglia sia stata chiusa correttamente. Un'interfaccia grafica intuitiva garantisce una facile impostazione e un funzionamento senza intoppi del sensore.
Rilevamento delle posizioni
Requisito:
Nei rapidi processi di riempimento di bevande, è importante rilevare i contenitori nel modo più preciso possibile. L'attivazione della telecamera installata sulle macchine di ispezione deve avvenire con accuratezza di posizione. A tale scopo sono richiesti sensori con tempi di risposta brevi e uno spot luminoso focalizzato e allineato.
Soluzione:
I sensori fotoelettrici retroriflettenti con luce laser della serie 3CL in alloggiamento di plastica oppure le serie 55CL e 18B in alloggiamento metallico consentono un'attivazione precisa con una griglia molto fitta.
Applicazioni nella sicurezza sul lavoro
Protezione di punti pericolosi durante il lavaggio delle bottiglie
Requisito:
Le aperture delle macchine assicurano un buon accesso all'impianto. Durante il funzionamento i punti pericolosi devono essere protetti con dispositivi ottici di protezione. Anche in ambienti critici, ad esempio nelle macchine per il lavaggio delle bottiglie.
Soluzione:
Le cortine fotoelettriche di sicurezza MLC 500 rappresentano una soluzione flessibile per la protezione delle aperture delle macchine. Sono disponibili con una risoluzione a partire da 14 mm e lunghezze del campo protetto fino a 3.000 mm. Le varianti con grado di protezione IP 69K alloggiate in un tubo di protezione ermetico sono adatte agli ambienti più difficili.
> Per saperne di più sulle cortine fotoelettriche di sicurezza
Monitoraggio di porte e sportelli
Requisito:
Spesso le macchine devono essere provviste di porte o sportelli, ad esempio per consentire la sostituzione di materiali di consumo o la pulizia del macchinario. Durante il funzionamento questi devono restare chiusi. Per prevenire eventuali pericoli, lo stato di chiusura deve essere monitorato dal punto di vista della sicurezza.
Soluzione:
I sensori di prossimità di sicurezza con codifica magnetica MC 300 eseguono il monitoraggio di porte e sportelli. La loro forma costruttiva sigillata e il funzionamento senza contatto li rendono ideali per l’impiego in ambienti difficili e umidi. Grazie alle loro forme cubiche e cilindriche i dispositivi sono facili da integrare.
Protezione di punti pericolosi
Requisito:
Un impianto per la pulizia di barili e fusti presenta dei punti di accesso per l'intervento manuale. Per la protezione dei punti pericolosi sono necessari sensori di sicurezza dall'elevato grado di protezione IP.
Soluzione:
Le cortine fotoelettriche di sicurezza MLC 500-IP proteggono i punti pericolosi in ambienti sensibili dal punto di vista igienico e vantano il massimo grado di protezione IP 69K. A tal fine le cortine fotoelettriche sono montate in un tubo trasparente ed ermetico. Diverse risoluzioni e lunghezze del campo protetto offrono un adattamento ottimale all'applicazione.
> Per saperne di più sulle cortine fotoelettriche di sicurezza
Sfide particolari nel riempimento di bevande
Il riempimento delle bevande pone requisiti estremamente elevati alla tecnologia dei sensori utilizzata. È necessario rilevare e gestire in modo affidabile un’ampia varietà di tipi di contenitori: imballaggi flessibili in composito carta-pellicola, bottiglie in PET semitrasparenti e colorate, alcune delle quali vengono prodotte direttamente a monte della linea di riempimento, nonché bottiglie riutilizzabili in vetro trasparente o colorato, fusti e taniche. Le bottiglie di vetro riutilizzabili e i fusti, in particolare, vengono sottoposti a ulteriori processi di pulizia per rimuovere etichette e residui prima di essere riutilizzati.
Dopo la pulizia seguono ulteriori fasi di lavorazione, quali la cernita in base alle dimensioni e al formato, nonché un’ispezione visiva dei contenitori.
Le elevate velocità dei nastri trasportatori, le vibrazioni e le fluttuazioni di temperatura durante la produzione e la pulizia non devono compromettere l’affidabilità del rilevamento. Allo stesso tempo, i moderni concetti di produzione richiedono rapidi cambi di ricetta e di formato. Per questo motivo, le varianti di sensori con IO-Link vengono utilizzate sempre più spesso, in quanto consentono una parametrizzazione flessibile, una diagnostica semplice e cambi rapidi.
Le applicazioni che comportano frequenti processi di pulizia e temperature variabili richiedono un’elevata resistenza ai detergenti e un design robusto e igienico. Queste soluzioni di sensori soddisfano i requisiti sopra indicati e sono ideali per applicazioni in cui sono essenziali sia un rilevamento affidabile che un’elevata durata.
Il rilevamento di liquidi acquosi in un’ampia varietà di contenitori richiede un rilevamento affidabile anche in condizioni di produzione e pulizia impegnative. A tale scopo, speciali fotocellule a sbarramento consentono un rilevamento affidabile dei liquidi acquosi. I sensori compatti in acciaio inossidabile soddisfano l’elevato grado di protezione IP69K e dispongono della certificazione ECOLAB, il che consente loro di resistere a lungo termine anche a condizioni di pulizia e produzione particolarmente impegnative.
