Rozwiązania czujnikowe dla przemysłu cukierniczego i piekarniczego
W zautomatyzowanych procesach pakowania w przemyśle cukierniczym i piekarniczym najważniejsza jest maksymalna elastyczność. Na jednej linii pakującej często przetwarza się i pakuje bardzo różne produkty – zależnie od ich wielkości w układzie jednotorowym, jednak najczęściej w układzie wielotorowym. Potrzebne są więc czujniki, które niezawodnie wykrywają różnorodne produkty bez konieczności regulacji lub wprowadzania dodatkowych ustawień.
Wykrywanie jest szczególnie trudne, gdy wyroby cukiernicze i piekarnicze są pakowane w folie o wysokim połysku lub folie przezroczyste. Główne wyzwania to niezawodne wykrywanie obiektów od góry – typowe dla układów wielotorowych – oraz zapewnienie działania w dużej mierze niezależnego od koloru, kształtu i właściwości materiału produktów.
Zastosowania w transporcie obiektów
Regulacja zwisu pasa ciasta
Wymaganie:
Ciasto jest wałkowane w maszynie, a następnie przetwarzane na wyroby piekarnicze. Ciasto jest precyzyjnie wałkowane na wymaganą grubość. Czujnik sprawdza, czy ciasto zachowuje niezmieniony kształt podczas przenoszenia na przenośnik taśmowy. Wielkością mierzoną jest odległość między ciastem a czujnikiem.
Rozwiązanie:
Czujnik dystansowy ODT 3C jest umieszczony na wyjściu maszyny wałkującej nad zwisem pasa ciasta i przekazuje wartość odległości do nadrzędnego sterownika. Wartość pomiarowa jest analizowana na podstawie danych procesowych przesyłanych przez IO-Link. Dodatkowo dane diagnostyczne są przesyłane przez IO-Link do sterownika na potrzeby Przemysłu 4.0.
Wykrywanie produktów na przenośnikach taśmowych
Wymaganie:
Sterowanie odcinkiem spiętrzania wymaga niezawodnego wykrywania przednich krawędzi produktów na przenośniku taśmowym. Aby zapobiegać przestojom maszyny spowodowanym błędnym wykrywaniem, czujnik musi również wykrywać produkty o wymiarach utrudniających detekcję — od bardzo płaskich po bardzo wysokie.
Rozwiązanie:
Dzięki swojej zasadzie działania dynamiczny czujnik referencyjny DRT 25C niezawodnie wykrywa pełne spektrum produktów, od małych i płaskich po wysokie i kuliste. Funkcja przyuczania za pomocą jednego przycisku ułatwia konfigurację czujnika DRT 25C. Za pośrednictwem interfejsu IO-Link można sterować dodatkowymi funkcjami czujnika.
Wielotorowe wykrywanie obiektów
Wymaganie:
W przemyśle spożywczym produkty są często transportowane wielotorowo pomiędzy poszczególnymi procesami. Kontrola obecności i/lub kompletności produktów jest możliwa tylko od góry i powinna obejmować wszystkie tory.
Rozwiązanie:
Czujniki optyczne LRS 36 do wykrywania obiektów, LES 36 do pomiaru obiektów i LPS 36 do pomiaru profili wykrywają różne obiekty w polu pomiarowym o szerokości 600 mm. Pozwala to łatwo wykrywać brakujące produkty. Czujniki przesyłają informacje o pozycji i wysokości obiektów.
Wykrywanie zapakowanych produktów
Wymaganie:
Jeśli kilka przenośników taśmowych jest ustawionych blisko siebie, konieczne jest wykrywanie obiektów od góry. W zakładach produkcyjnych najlepiej, aby zmiany formatu nie wymagały dostosowania czujników, co pozwala uniknąć przestojów.
Rozwiązanie:
Wykorzystując przenośnik taśmowy jako punkt odniesienia oraz analizując odbicie rozproszone i odległość, czujnik referencyjny DRT 25C wykrywa wszystkie obiekty. Wystarczy jednorazowe przyuczenie podczas uruchomienia – zmiany formatu nie wymagają dostosowania czujnika.
Wykrywanie produktów na przenośnikach taśmowych
Wymaganie:
W zakładzie producenta żywności produkty są pakowane w opakowania pierwotne o wysokim połysku. Następnie opakowania są transportowane dalej na przenośniku taśmowym, gdzie muszą być niezawodnie wykrywane. Czujniki o krótkim czasie reakcji mogą wykrywać nawet niewielkie luki pomiędzy produktami.
Rozwiązanie:
Czujniki serii 5B mogą być montowane poziomo na linii transportowej. Zaletą bariery świetlnej jednokierunkowej jest bardzo duża rezerwa działania. Zapewnia to niezawodne wykrywanie nawet obiektów o trudnych powierzchniach.
Zastosowania w monitorowaniu procesów
Monitorowanie poziomu napełnienia
Wymaganie:
W produkcji słodyczy wykorzystuje się liczne składniki i dodatki, takie jak pastylki czekoladowe, płyny itp. Aby możliwe było ciągłe sterowanie doprowadzaniem składników, konieczne jest wykrywanie poziomu napełnienia poszczególnych zbiorników.
Rozwiązanie:
Czujniki pojemnościowe LCS wykrywają poziom napełnienia cieczy lub materiałów sypkich w zbiornikach z tworzywa sztucznego lub szkła. Czujniki wykrywają poziom napełnienia przez ściankę zbiornika, bez kontaktu z produktem. Położenie czujników określa minimalny i maksymalny poziom napełnienia.
Wykrywanie pozostałości w pustych formach
Wymaganie:
Przed ponownym użyciem pustych form należy upewnić się, że w żadnej z nich nie ma pozostałości, aby zapewnić niezawodny przebieg procesu produkcyjnego.
Rozwiązanie:
Czujnik przekroju świetlnego LRS 36 rejestruje profil formy i przekazuje wartość odległości oraz położenia dla każdego punktu pomiarowego wzdłuż linii lasera. Podłączony sterownik analizuje dane i klasyfikuje formy jako „puste” lub „zawierające pozostałości”. Alternatywnie można zastosować czujnik Simple Vision IVS 1000i ze zintegrowanym przetwarzaniem obrazu.
Kontrola wysokości produktów
Wymaganie:
Jeśli kilka płaskich produktów jest układanych jeden na drugim, należy monitorować wysokość stosu, aby nie zakłócać późniejszego procesu pakowania. Jednocześnie można kontrolować liczbę produktów ułożonych w stosie.
Rozwiązanie:
Dzięki różnym zakresom pomiarowym i rozdzielczościom pomiarowe czujniki odległości ODS nadają się do monitorowania poziomu napełnienia. Konfigurowalne analogowe wyjście prądowe lub napięciowe oraz interfejs IO-Link ułatwiają dostosowanie ich do konkretnego zastosowania.
Kontrola odrzutów i liczenie produktów
Wymaganie:
W maszynie pakującej wadliwe lub niekompletne produkty są odrzucane bez sortowania ani wyrównywania. Przełączające kurtyny świetlne mogą wykrywać te produkty. Alternatywnie na wyjściu maszyny można zastosować szybko przełączającą kurtynę świetlną do liczenia prawidłowo zapakowanych produktów.
Rozwiązanie:
Przełączająca kurtyna świetlna CSL 710 dzięki dostępności różnych długości i rozdzielczości nadaje się do monitorowania większych otworów wyrzutowych. Kompaktowa bariera świetlna CSL 505 to zajmujące niewiele miejsca rozwiązanie do prostych aplikacji. Refleksyjna kurtyna świetlna CSR 780 nadaje się do szybkiego liczenia obiektów dzięki krótkiemu czasowi reakcji.
Wykrywanie zawartości opakowania
Wymaganie:
Na poziomej linii pakującej w folię pakuje się na przykład batony czekoladowe. Folia opakowaniowa ma przeważnie kolorowy nadruk i jest nieprzezroczysta. Aby rękaw foliowy został zgrzany we właściwym miejscu, konieczne jest niezawodne wykrywanie przedniej krawędzi batonu znajdującego się w rękawie.
Rozwiązanie:
Wydajne bariery świetlne jednokierunkowe LS25CI.XXR i LS25CI.XR w wersjach super power i high power z łatwością prześwietlają większość folii metalizowanych i ciemnych. Przednie krawędzie produktów wewnątrz opakowania są niezawodnie wykrywane nawet w zgrzanym rękawie foliowym.
Zastosowania w kontroli jakości
Identyfikacja pustych form
Wymaganie:
W produkcji słodyczy do wytwarzania lub kształtowania produktów wykorzystuje się formy. Pierwszym etapem procesu jest identyfikacja i weryfikacja pustej formy.
Rozwiązanie:
Uniwersalny, kompaktowy czytnik kodów DCR 200i niezawodnie odczytuje kody 1D lub 2D. Jest on dostępny w obudowie ze stali nierdzewnej do stosowania w przetwórstwie żywności. Przy większych odległościach od pustej formy sprawdza się wydajny czujnik Simple Vision DCR 1000i.
Kontrola jakości i wysokości obiektów
Wymaganie:
Przed dalszym przetwarzaniem w poziomej maszynie pakującej trzeba zapewnić, że wytworzone produkty, np. tabliczki czekolady, przemieszczają się po taśmie przenośnika pojedynczo. W tym celu system sprawdza, czy zachowana jest określona wysokość produktu, wykrywając np. obiekty ułożone jeden na drugim.
Rozwiązanie:
Czujnik dystansowy ODT 3C jest montowany nad przenośnikiem taśmowym i skierowany w dół na produkty. Wykrywa on obiekty (funkcja przełączająca czujnika) i jednocześnie mierzy ich wysokość (funkcja pomiarowa czujnika). Zapewnia to pojedynczy transport produktów na przenośniku taśmowym. Dane pomiarowe są przesyłane przez interfejs IO-Link czujnika.
Identyfikacja kodów na opakowaniach typu flow pack
Wymaganie:
W procesach pakowania należy na podstawie naniesionego kodu sprawdzać prawidłowe przyporządkowanie materiału opakowaniowego do produktu. Czujniki muszą kontrolować różne rodzaje kodów oraz ich czytelność. W tym celu można zastosować czytnik kodów wykorzystujący kamerę.
Rozwiązanie:
Wykorzystujący kamerę czytnik kodów DCR 200i dekoduje kody 1D i 2D. Dzięki zintegrowanej funkcji kodu referencyjnego czujnik może porównywać odczytany kod z kodem referencyjnym lub zadanym. Wynik jest przesyłany w czasie rzeczywistym przez cyfrowe wejścia/wyjścia. Alternatywnie treść kodu można przesłać do sterownika maszyny przez interfejs magistrali polowej.
Kontrola zgrzewów
Wymaganie:
W przypadku żywności pakowanej w folię prawidłowo wykonany zgrzew zapewnia trwałość zapakowanych produktów. W tym celu zgrzew musi być stale kontrolowany w poziomym procesie pakowania. Stosowane czujniki muszą być dostosowane do przestrzeni dostępnej w maszynie.
Rozwiązanie:
Światłowody KF i KFX o różnych wyjściach optycznych i możliwościach mocowania można elastycznie stosować w ograniczonej przestrzeni montażowej. W połączeniu ze wzmacniaczami światłowodowymi, takimi jak LV463.XR, o wysokiej wydajności optycznej, tworzą rozwiązanie dostosowane do danego zastosowania. Dodatkowymi zaletami są wyjście analogowe oraz interfejs IO-Link.
Kontrola ustawienia obiektów
Wymaganie:
Na wyjściu poziomej maszyny pakującej należy sprawdzić prawidłowe ustawienie produktów, zanim zostaną automatycznie zapakowane do kartonu. W tym celu należy zastosować wykorzystujący kamerę czujnik Vision, skierowany z góry na przenośnik taśmowy.
Rozwiązanie:
Czujnik Simple Vision IVS 1000i może kontrolować położenie produktów na przenośniku. Służą do tego narzędzia analizy, które można wybrać w czujniku, np. wykrywanie wzorców lub położenia. Dodatkowo można odczytywać i sprawdzać kody kreskowe lub kody 2D umieszczone na produkcie.
Zastosowania związane z materiałami opakowaniowymi
Pomiar krawędzi wstęgi
Wymaganie:
Kontrola krawędzi wstęgi na drodze prowadzenia folii pomaga zapewnić jej równoległy przebieg i cięcie pod kątem prostym. Spełnienie wysokich wymagań dotyczących dokładności wymaga precyzyjnego czujnika pomiarowego.
Rozwiązanie:
Pomiarowy czujnik widełkowy GS 754 jest dostępny w wersjach o różnej szerokości widełek, umożliwiających regulację krawędzi wstęgi z najwyższą precyzją. Rozdzielczość 0,01 mm pozwala na bardzo dokładną regulację krawędzi wstęgi. GS 754 to niezawodne rozwiązanie do różnorodnych materiałów.
Wykrywanie miejsc klejenia
Wymaganie:
Miejsca klejenia powstające podczas wymiany rolek folii opakowaniowej muszą być niezawodnie wykrywane i odrzucane w trakcie procesu. Wykrywanie miejsca klejenia powinno być w jak największym stopniu niezależne od koloru i powierzchni, ponieważ nadruk na folii opakowaniowej może być bardzo zróżnicowany.
Rozwiązanie:
Czujniki widełkowe IGSU14E SD niezawodnie wykrywają miejsca klejenia. Dzięki ultradźwiękowej zasadzie działania mogą pracować z dowolnym rodzajem nadruku. Funkcja uczenia umożliwia szybkie i łatwe ustawienie czujników. Zintegrowany interfejs IO-Link umożliwia korzystanie z funkcji diagnostyki.
Wykrywanie znaczników cięcia w doprowadzanej folii
Wymaganie:
W poziomych maszynach pakujących produkty są pakowane w folię opakowaniową. Czujniki muszą wykrywać nadrukowane znaczniki kontrastu, aby precyzyjnie sterować procesem cięcia. Typowe wyzwania to ograniczona przestrzeń montażowa oraz częste zmiany formatu związane ze stosowaniem folii i znaczników kontrastu o różnych kolorach.
Rozwiązanie:
Kompaktowy czujnik kontrastu KRT 3C jest dostępny w trzech wariantach: elastycznej wersji z diodami LED RGB, uniwersalnej wersji ze światłem białym oraz wersji do większych odległości z czerwonym światłem laserowym. Czujniki można przyuczać za pomocą zintegrowanego przycisku przyuczania, interfejsu IO-Link lub przewodu.
Szczególne wyzwania przy pakowaniu wyrobów cukierniczych i piekarniczych
W przeciwieństwie do innych branż w otoczeniu zwykle jest sucho i ciepło, dlatego odporność czujników na mycie i wykończenie ich powierzchni mają drugorzędne znaczenie.
Czujniki światłowodowe szczególnie dobrze sprawdzają się w obszarach o podwyższonej temperaturze. Ponadto specjalne kształty plamki świetlnej i technologie czujnikowe wykorzystujące tło jako punkt odniesienia umożliwiają stabilne, niezawodne wykrywanie nawet w trudnych warunkach.
Kolejnym ważnym aspektem jest kontrola zawartości. Ponieważ opakowania pierwotne są wykonane głównie z folii – od przezroczystych po metalizowane – czujniki muszą niezawodnie odróżniać opakowania prawidłowo napełnione od niekompletnych.
Czujniki z IO-Link ułatwiają też szybkie zmiany produktów i formatów dzięki prostej konfiguracji. Pomaga to skrócić przestoje i trwale zwiększyć elastyczność maszyn pakujących.
Nasze czujniki mają zintegrowane interfejsy IO-Link. Umożliwiają one przesyłanie parametrów, ustawień wstępnych i receptur dla poszczególnych produktów bezpośrednio z układu sterowania maszyny do czujników. Dzięki temu ustawienia wymagane przy zmianie produktu lub formatu można wprowadzać szybko i łatwo. Skraca to przestoje, zwiększa dostępność instalacji i zapewnia dużą elastyczność produkcji.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące przemysłu cukierniczego i piekarniczego
Automatyzacja wymaga, aby układ sterowania maszyną lub procesem miał dostęp do informacji o położeniu i obecności obiektów poddawanych obróbce, a w razie potrzeby także do innych danych o tych obiektach i urządzeniach transportowych. Do tego celu służą czujniki i enkodery obrotowe. W miejscach niebezpiecznych trzeba również zapewnić bezpieczeństwo pracy.
Do najważniejszych zastosowań należą dozowanie i regulacja temperatury na etapach mieszania i przetwarzania surowców. Na dalszych etapach procesu, od gotowego produktu przed zapakowaniem aż po pakowanie, częściej stosuje się wykrywanie obecności oraz kontrolę kompletności i liczby produktów podczas napełniania opakowań.
Wyzwania wynikają z dużej różnorodności kształtów i kolorów produktów oraz z przeważającej konstrukcji wielotorowej instalacji. Stawia to wysokie wymagania zarówno wobec miejsc montażu czujników, jak i ich możliwości detekcji, aby zapewnić niezawodne i bezpieczne wykrywanie obiektów we wszystkich warunkach pracy.
Ponieważ poszczególne tory układu wielotorowego zwykle trzeba monitorować oddzielnie, wykrywanie obiektów jest najczęściej możliwe tylko z góry lub spod taśmy przenośnika. Jednocześnie produkty muszą być niezawodnie wykrywane niezależnie od koloru, kształtu i struktury powierzchni – najlepiej bez konieczności zmiany konfiguracji przy zmianie produktu. Wymagania te spełniają specjalnie zoptymalizowane czujniki, które zapewniają niezawodne i stabilne wykrywanie nawet w zmiennych warunkach.