Taak:
Jansen AG is een in Zwitserland gevestigd familiebedrijf dat al meer dan 50 jaar stalen en plastic buizen produceert. Vanaf dit jaar is de M-900iB/700 in gebruik genomen op de gemoderniseerde extrusielijn voor de productie van geothermale sondes en heeft sindsdien de afhandelingstijd gehalveerd.

Oplossing:
Om de capaciteit te verhogen en de productieprocessen te stroomlijnen, laat Jansen sinds dit jaar de afhandeling van bundels afgewerkte buizen door een robot doen. De robot plaatst bundels buizen in een positie waarin alle laswerkzaamheden handmatig kunnen worden uitgevoerd. De productiemedewerker steekt het uiteinde van de bijbehorende buis in een plastic lasmachine in de buurt, waarin een sondevoet op de boven- en de onderkant van de buis gelast wordt. Vervolgens brengt de robot de bundel naar het palletiseringsstation waar de bundel gezekerd wordt.

Resultaat:
De grootste robot in Zwitserland is nu in gebruik bij Jansen AG. Na het eerste contact met FANUC Switzerland werd contact gelegd met systeemintegrator Robofact die het systeem heeft geïmplementeerd, eerst in ROBOGUIDE en vervolgens bij het bedrijf. Modernisering van de fabriek heeft de productiecapaciteit van Jansen AG enorm verhoogd. Hierdoor is Jansen AG een wereldrecordhouder voor Zwitserland: nergens anders worden per vierkante kilometer meer geothermale sondes geïnstalleerd dan in Zwitserland.
DOWNLOAD PDF

Verpakt op een rol

Jansen: Een robot van 700 kg neemt de afhandeling van plastic buizen over

Zoals de Swiss Federal Energy Administration's (SWF) program management op haar website vermeld, worden nergens anders dan in Zwitserland per vierkante kilometer aan land meer geothermale sondes geïnstalleerd - een wereldrecord dat bijna niemand kent: en Jansen AG speelt in het behalen ervan absoluut een belangrijke rol. Het bedrijf levert de benodigde geothermale sondes.

Voor het winnen van geothermale energie, wordt een gesloten leidingensysteem onder de grond gebracht. De brij die in het leidingensysteem aanwezig is (een mengsel van water en antivries) wordt diep onder de grond gepompt waar de brij wordt opgewarmd en vervolgens wordt teruggepompt. De verwarmde brij wordt voornamelijk gebruikt voor verwarmings- en verkoelingsdoeleinden. De lengte van dubbele buizen die voor het proces gebruikt worden en een doorsnede van 40 mm hebben, kunnen met gemak 100 m, 250 m of nog verder reiken. Opgerolde buizenbundels kunnen maar liefst 350 kg wegen.

Jansen AG

Het bedrijf dat stalen buizen maakt, is al drie generaties lang een familiebedrijf. Al meer dan 50 jaar worden hier ook plastic buizen gemaakt. Tegenwoordig levert het bedrijf zowel profielen van staal en plastic, waarvan het productieaandeel voor plastic een stuk kleiner is. Naarmate beide segmenten echter groeien, is aan het concept van kwaliteit integraal de prioriteit gegeven. Profielen voor de bouwsector en buizen voor de auto-industrie zijn de strategische pilaren voor staal.

Jansen plastic buizen worden vooral gebruikt voor de transport van vloeistoffen, waarvan een groot deel gebruikt wordt als buizen voor het winnen van geothermale energie. De belangrijkste materialen zijn polyethyleen en polypropyleen. De productie wordt in drie shifts uitgevoerd van maandagmorgen t/m zaterdagmorgen.  

Verhoogde capaciteit dankzij automatisering

Om de capaciteit te verhogen en de productieprocessen te stroomlijnen, werd vorig jaar de extrusielijn gemoderniseerd en laat Jansen sinds het afgelopen jaar de afhandeling van bundels afgewerkte buizen door een robot doen. Het basisconcept en de eerste opstelling werd gemaakt door de projectmanager Manuel Frei en de afdelingshoofd van engineering, Urs Brülisauer. Vervolgens kwamen Fanuc Switzerland en systeemintegrator Robofact in beeld, die het kort daarna over het concept en de invoering ervan eens waren. Tot dat moment had Jansen AG in hun eigen productiefaciliteit nog geen ervaring met robotica. Brülisauer: “Dat was voor ons in veel opzichten een pilotproject. Aan de ene kant hadden we de eerste stap in robotica gezet met dit toekomstgerichte project. Aan de andere kant speelden ergonomische aspecten een steeds belangrijkere rol bij het plannen van nieuwe productielocaties.” Het was net zo belangrijk als het ontwerp van de productie “kan een concurrentievoordeel in de nabije toekomst inhouden”, aldus het afdelingshoofd van engineering.
FANUC's M-900iB robot voor zware toepassingen heeft een payload van 700 kg en een werkbereik van 2,832 mm.

Het doel van automatisering werd eenvoudig gesteld als: “Automatiseer eenvoudige processen, handel gecompliceerde, handmatige taken af.” Oorspronkelijk hadden we een zeer uitgebreid automatiseringsconcept op het oog, maar werd al snel duidelijk: “Honderd procent automatisering zou technisch gezien heel lastig worden en veel onnodige kosten met zich meebrengen.” 

Bij Jansen wordt de afhandeling van zware bundels buizen aan een robot overgelaten, waardoor de tijd die nodig is om de taak met een hijskraan uit te voeren met de helft werd teruggebracht.

De grootste robot in Zwitserland

Er waren slechts een paar specificaties voor de keuze van de robot. Het vereiste payload werd bepaald door de taak en de geschatte reikwijdte door de indeling van de fabriek. Manuel Frei: “We wilden ook een norm hebben om ons aan het budget voor het project te houden.” Met dit vereistenprofiel namen we contact op met Fanuc Switzerland. Het was Michael Schüpbach, verkoopdirecteur die verantwoordelijk is voor robotica, die contact opnam met systeemintegrator Robofact die het systeem uiteindelijk geïmplementeerd heeft. Het feit dat beide bedrijven, Jansen en Robofact op slechts 40 minuten rijden van elkaar gevestigd zijn, maakte de samenwerking een stuk gemakkelijker, vooral tijdens de voorlopige en de definitieve acceptatiefasen.

Een M-900iB robot van FANUC voor zware toepassingen met een payload van 700 kg en een reikwijdte van 2,832 mm werd in de productielocatie van Jansen geïnstalleerd. De grijper die door Robofact ontworpen en gemaakt is, is zo gemaakt dat er nog steeds een reserve aanwezig is, zelfs als de maximale belasting van 350 kg niet gecentreerd is. Dat is logisch omdat in de fabriek behalve standaardlengtes ook maatwerkproducten verpakt worden, waardoor het zo belangrijk is om flexibiliteit te behouden. 

Het past zich aan tijdens gebruik. Hoewel de term "aanpassen" niet strikt juist is. Als bijvoorbeeld een buis met een doorsnede van 40 mm tussen 50 en 400 meter op verschillende lengtes worden opgerold, is het alleen noodzakelijk om op het duidelijk ingedeelde bedieningspaneel van het systeem een geschikt programma te selecteren. Al het overige staat in het programma opgeslagen. Als andere diameters nodig zijn, hoeft dat alleen maar gewijzigd te worden van 40 mm naar 32 mm, het systeem moet worden omgezet van de extrusielijn naar de wikkel. Tijdsduur: twee tot tweeëneenhalf uur, waarvan het retrofitten van de extrusielijn nog de meeste tijd vergt. De wikkel zelf en de automatisering creëren verschillende diameters zonder wijziging.

De afhandelingstijd is gehalveerd

Zonder transportrol, worden plastic buizen die van de extrusielijn komen opgewikkeld als een dubbele draad en volgens opdracht gesneden. Het begin van een nieuw buisgedeelte wordt gedirigeerd naar het tweede wikkelstation. Aangekomen bij het wikkelstation, wordt de buizenbundel vastgemaakt met verpakkingsstrips en rolt vervolgens van het wikkelstation naar de robot in een vooraf bepaalde positie. De robot grijpt de roller en kantelt deze in de positie waarin alle laswerkzaamheden handmatig worden uitgevoerd. In een naastgelegen lasmachine wordt de sondevoet, die in essentie een U-vormig onderdeel is, aan de onderkant gelast en aan het begin van de naar boven gerichte voorkant van de buis. Voor dit doel steekt de productiemedewerker het bijbehorende uiteinde van de buis in de lasmachine om het plastic te lassen. Hoewel niets in het lasproces zelf gewijzigd is, heeft de robot nu al voor een halvering van de afhandelingstijd gezorgd, van 15 tot ongeveer 7 minuten. Een speciale aanpassing met een hijskraan voor binnen was veel complexer. Nadat de sondevoet op de buis gelast is, wordt het uiteinde van de dubbele buis weer op elkaar aangesloten en brengt de robot de afgewerkte bundel naar het palletiseringsstation, waar de bundel gezekerd wordt met een krimphoes.

Roland Egli, Managing Director en eigenaar van Robofact AG, Gossau: “In de fabriek van Jansen hebben we de eerste robot in Zwitserland geïnstalleerd die zo'n hoge payload heeft.”  

De indeling van de fabriek en de programmering waren echter vergelijkbaar met kleinere fabrieken. Een volledig bewegingsprofiel van de robot werd gesimuleerd door Roboguide. “Toegankelijkheid voor handmatige werkzaamheden was een grote uitdaging in het ontwerpproces”, aldus Egli. Om echter “koude deformatie” van de veiligheidsmaatregel te voorkomen, hebben robotspecialisten bij Robofact zichzelf volledig gestort op het onderwerp “veiligheid”. De cabine wordt beschermd door lichtbarrières en een vloerscanner. Een wit licht maakt productiemedewerkers duidelijk dat de toegang tot het werkgebied veilig is. “Met onze gekozen oplossing kunnen we onze medewerkers efficiënter inzetten”, concludeert Brülisauer. “We zijn sneller en efficiënter geworden.” Door alleen een dubbeldraadssysteem te introduceren, werden hogere productiecapaciteiten mogelijk gemaakt. Daarnaast is de doorvoercapaciteit in het extrusiegedeelte met de nieuwe apparatuur enorm toegenomen. De robotsnelheid is na de eerste proeven op maximale snelheid teruggebracht tot 60%, aangezien de afhandelingstijden nauwelijks in de cyclustijd weerspiegeld werden.

De totale automatisering heeft ook geleid tot lagere personeelskosten. De mogelijke besparing zit vooral in kortere lengtes, omdat daar het aandeel handmatige werkzaamheden groter is.

De afschrijving neemt drie tot vier jaar in beslag. Eén ding is nu al duidelijk: “Met de totale fabriek waren we in staat een grote stap voorwaarts in de ontwikkeling van deze productie te zetten”, aldus Manuel Frei. Maar boven alles heeft dit betrekking op de productiecapaciteit en de efficiëntie van de fabriek. “De juiste producten, efficiënte apparatuur, hoge kwaliteit en vlak in de buurt van de afzetmarkt” zijn de bouwstenen van succes voor Brülisauer.
De grijper die door Robofact ontworpen en gemaakt is, is zo gemaakt dat er nog steeds een reserve aanwezig is, zelfs als de maximale belasting van 350 kg niet gecentreerd is.