Навигация

Нова автоматизирана опаковъчна линия помага на производителя на изолации Isomo да коригира тесните места в производството и да увеличи продукцията

Заданието:
Да се осигури автоматизирано решение за високоскоростно манипулиране, което да увеличи производителността в края на линията при по-малки пакети с плоскости от полистиренова изолация и да предостави възможност на производителя за разширяване на производството в отговор на нарастващото търсене.

Решението:
Инсталиране на нова линия, оборудвана с два робота FANUC 410iB/300 за разтоварване и пренасяне на стекове с плоскости. След като първият робот ги подаде, вторият робот с помощта на захващащи устройства взима необходимия брой плоскости и, при условие че броят им е достатъчен, ги изпраща към пакетиращата машина. Лесният за използване комплекс се управлява изцяло от компютър.

Резултатът:
Капацитетът за пакетиране се удвои, което позволи коригиране на тесните места и увеличаване на продукцията на клиента. Скоростта и ефективността на роботите предоставиха възможност за намаляване на времената за цикъл и свиване на работните смени от три на две.


Пространството осигурява допълнителен оборот

Онова, което много малко читатели вероятно знаят, е, че Isomo идва от ISOlation Modern или модерна изолация. Това е известна марка плоскости от експандиран полистирен, а в Белгия е познат под общото наименование стирофом. Производството на плоскостите на Isomo, което е разположено в Кортрейк, стартира през 1956 г. и все още е собственост на Vereecke.

Isomo продава четиридесет процента от продукцията си в Белгия. Следваща по важност за пазарната реализация е Франция – пазар с потенциал за развитие, в който предлаганите възможности са за малките формати. Този пазар отбеляза бързо развитие миналата година и трябваше да бъде усвоен колкото се може по-бързо. Проблемът бе, че съществуващата опаковъчна линия се превърна в тясно място за малките формати и поради това не бе подходяща да се използва за тази цел и не можеше да носи печалба. Първоначално обаче стремежът бе с хора и мощности да се извършва бързо полуръчно пакетиране, така че да може да се навлезе на новия пазар.   От август 2011 г. заработи нова роботизирана линия, която може да обработва малки формати бързо и рентабилно. Освен удвояването на капацитета за пакетиране (като се има предвид, че това бе тясното място), а оттам и на производствения капацитет, този отдел успя да премине от три на две смени. В резултат на тази инвестиция от половин милион евро разрастващият се пазар във Франция донесе сериозни икономически резултати.

Между технически специалисти и ръководители, представляващи отрасъла, се проведе дискусия относно инсталирането на този нов робот с участието на Тиери Вереке, управител, и Дитер Верниерс, технически ръководител от Isomo, Ханс Ван Еше, заместник-директор, и Йеле Парментиер, проектен инженер, от Fraxinus (проектантът и конструкторът на новата опаковъчна линия) и Петер Кикенс и Анелис Вандер Хулст от FANUC (доставчикът на роботи).

Производство на плоскости на Isomo

Суровината за плоскостите на Isomo е експандиран полистирен. Този компонент е откритие на BASF отпреди 50-те години, но тъй като патентът му изтече, той се предлага на пазара от различни компании. Има два основни типа: бял чист полистирен и черен полистирен със съдържание на черен въглерод. Последният има по-добри изолационни свойства (т.е. осигурява по-плътна изолация). В зависимост от крайните свойства към полистирена се добавят и други вещества (напр. за производството на пожароустойчиви типове).

Основният продукт, който се доставя, са микроклетки с размери на пудра захар с външна стена от полистирен и газ пентан като раздуващо вещество. При нагряване раздуващото вещество може да накара клетките да експандират до петдесет пъти, при което в тях се засмуква въздух. Този прах се експандира в първия групов етап на производство чрез впръскване на пара в силоз за уголемяване на кухите полистиренови зърна, при което размерът им зависи от количеството пара, подавана по време на експандирането. Нивото на реализираната експанзия зависи от плътността, която бъдещата плоскост трябва да има. След първоначално форсирано изсушаване за определен период от време тези зърна се съхраняват в специални силози за по-нататъшна обработка.

При втория етап от силоза за съхранение с въздушен транспорт се донасят зърна с необходимото тегло и се поставят във форма. Тези зърна се експандират допълнително чрез впръскване на въздух. Поради ограничения обем (височината на формата е с размери 6 x 1,2 м x 1 м) експандираните зърна се притискат едно към друго и се разтопяват в хомогенен блок, съдържащ много въздух (около 95% от обема), който се задържа в залепналите едно към друго затворени полистиренови зърна.

Този блок от изолационен материал се съхранява различен брой дни в складовете, докато не завърши цялата реакция. Третият етап е рязането на блока. Три операции: Най-напред по плътност – най-различни плътности в зависимост от клиента и приложението, с дебелина от един милиметър (за изолационни тапети) до няколко десетки сантиметра (например за изолация на стени). Най-често стремежът е да се поддържа една и съща дебелина на плоскостите за обработка или да се ограничи до максимум три дебелини. След това с желаната ширина (ширината обикновено е 1,2 м или 1 м, а отскоро и 0,6 м). В последната работна станция се отрязват необходимите дължини, по-рано основно 2 м, докато сега дължините са различни, като започват от 33 см. Това рязане се извършва механично с помощта на предварително обтегната медна тел, която се нагрява чрез електрическото й съпротивление.  По този начин опънатата тел се разтопява чрез блока, като едновременно с това уплътнява отрязания пласт и осигурява гладка повърхност. Позиционирането на телта се извършва ръчно. Блоковете се придвижват през трите работни станции посредством управляван транспортен конвейер и се отрязват автоматично.

Въз основа на препоръки

Следващият етап е пакетирането. По-рано плоскостите бяха предимно с дължина 2 м (често използвани за изолация на стени с въздушна междина) и за тяхното пакетиране (с пластмасово фолио за улесняване на пренасянето на множество плоскости) в края на 80-те години бе закупена машина. Отрязаните блокове се транспортират с помощта на транспортна лента до пакетиращата машина. След това плоскостите се разтоварват там и се поставят ръчно върху машината за пакетиране с фолио. Фолиото се навива около тях и се заварява. След това пакетите се взимат ръчно и се поставят върху палета.

Франция бе важен пазар поради домашните майстори, които търсеха плоскости и пакети с по-малки размери. В приложения като саниране и изолация на стени също се използваха плоскости с по-малки размери. Докато ритъмът на производство при големите плоскости бе 60 кв.м/час, при малките плоскости скоростта бе намалена на едва 30 кв.м/час. Резултатът от това бе, че машината за рязане трябваше почти да почива. С други думи, произвежданите количества спаднаха драстично и себестойността на малките формати стана прекалено висока, така че не можеше да се калкулира продажбена цена.

За да не спаднат продажбите на този пазар, бе решено до края на 2010 г. да се инсталира специална линия за по-малки формати. Чрез Desco, доставчика на първата пакетираща машина, от която Isomo бяха много доволни, компанията се свърза с Fraxinus.  Въз основа на пакетиращата машина на Desco те проектираха и конструираха роботизирана инсталация, с която можеха да се пакетират заедно три дебелини.

Два робота един след друг

На новата роботизирана линия има две работни позиции – и двете оборудвани с роботи 410iB/ 300 на FANUC (максимална обща товароносимост от 300 кг). Изборът на роботи се определя също и от максималното тегло, работната зона и различните сили, които трябва да действат върху робота. Отрязаните пакети, съдържащи различни стекове един след друг, всеки с множество плоскости (като дебелината им може да е различна) се подават от режещата машина към транспортния конвейер. В първата работна позиция роботът ги прехвърля стек по стек върху следващия конвейер, който пренася стека до позицията за разтоварване. Роботът взима необходимия брой плоскости с помощта на захващащото си устройство и ги поставя върху ролковия конвейер към пакетиращата машина. Ако броят на плоскостите със съответната дебелина в стека е по-малък от количеството, което е в пакета, роботът ги поставя в една от позициите на изчакване. Ако има достатъчно плоскости с тази дебелина за пакет в конкретна позиция на изчакване, роботът изпраща пакета от тази позиция към пакетиращата машина.

По ролковия конвейер пакетът отива до машината за пакетиране, където се увива с фолио, което след това се запечатва. Времето за цикъл на пакетиращата машина е осем секунди. Целенасочено не бе избрано да се пакетират с термосвиваемо фолио, за да не се повредят термоизолационните плоскости (те могат да се топят при по-висока температура). Пакетираните плоскости се придвижват върху ролковия конвейер до втория робот, който осигурява подреждането на пакетите един върху друг според желаната схема на подреждане на съответния палет. Могат да се обработват до три различни дебелини, което означава, че може да се подрежда върху три отделни палета. Между двата робота има устройство за отпечатване и залепване на етикети, така че пакетът да бъде правилно обозначен.

Комбинация от компютър и PLC

Всичко това се управлява и задейства от компютър. Посредством Ethernet той поддържа принтера за етикети, контролера за роботи, контролера за пакетиращата машина и PLC (Siemens S7), който управлява останалата част от линията. PLC задейства пневматичните захващащи устройства, както и подаващата конвейерна лента и ролковите конвейери за разтоварване. И двата ролкови конвейера се задействат от мотор с редуктор на SEW и верижно задвижване на ролките. Скоростта му се контролира от честотен регулатор на Lenze, който комуникира с PLC посредством Profibus.

Днес операторът само трябва да избере в компютъра „метод на обработка“ за пристигащия нарязан блок. Това е предварително програмирано и зависи от типа и схемата на рязане на пристигащия блок и желаната схема на пакетиране. За в бъдеще мислим това управление да става на базата на разчитане на баркодове в машината и централна ERP система. Софтуерът вече е налице. Системата за контрол, разработена от Fraxinus, е много графична и ни позволява да проследяваме работата нагледно, като локализираме възникващите прекъсвания. 

Пневматични захващащи устройства

Захващащите устройства са разработени от Fraximus по поръчка. Те имат двойна захващаща система – първо две странични стени, които се притискат към плоскостите на Isomo, а в стените на захващащото устройство има допълнителен набор от иглички, които се притискат в плоскостта (така че да не хлътнат).  Оперирането на страничните стени и на игличките се извършва с помощта на пневматични цилиндри (Festo).

Имаше опция тези операции да се извършват посредством сервозадвижвани шпинделни оси. Предимството бе, че можеше да се интегрира като шеста ос в управлението на робота, но цената щеше да е много висока, особено защото стандартният маржин трябваше да бъде много нисък (днес блоковете се предлагат в 2 ширини – 100 и 120 см).

Поетапно стартиране

Договорът с Fraxinus бе сключен през декември 2010 г. Въз основа на първите проекти на роботизираната линия (все още една дебелина на плоскостите от един блок) Isomo направи поръчката през януари 2011 г. По време на подробното проектиране бе решено да се увеличи гъвкавостта, като се създаде възможност за три дебелини на пакет. През март можеше да започне действителното изграждане.

Инсталацията на място бе изпълнена в две части. Първата част, която включваше робота за разтоварване на стековете и пакетиращата машина, бе пусната в експлоатация на 6 юни 2011 г. Подреждането върху палетите все още се извършваше ръчно, но действителното пакетиране ставаше доста бързо (полезно, защото юни е натоварен месец).  Крайният елемент, подреждащият робот, бе поставен на пауза през август 2011 г. и успешно стартиран.  Увеличението на скоростта на опаковъчната линия е голямо – с нея могат да са обработват 60 м³/час, а за някои видове до 80 м³/ч, което е два пъти повече от преди. По този начин можеше да отпадне третата смяна.

Използвани продукти на FANUC