Obţineţi navigarea

Noua linie automatizată de ambalare îl ajută pe producătorul de sisteme de izolaţie Isomo să elimine blocajele şi să mărească producţia

Sarcină:
Furnizarea unei soluţii de manipulare automatizată de mare viteză, care să sporească randamentul la capătul liniei pentru pachetele mai mici de plăci de izolaţie din polistiren şi care să îi permită producătorului să îşi extindă producţia, pentru a face faţă cererii în creştere.

Soluţie:
Instalarea unei linii noi, echipate cu doi roboţi FANUC 410iB/300, pentru descărcarea şi transferarea stivelor de plăci. Primul robot alimentează plăcile, iar al doilea robot utilizează graifărele pentru a selecta numărul corect de plăci şi, cu condiţia să fie disponibil un număr suficient din acestea, le trimite către maşina de ambalat. Uşor de folosit, întreaga configuraţie este controlată şi exploatată cu ajutorul unui PC.

Rezultat:
Capacitatea de ambalare s-a dublat, eliminând blocajele şi permiţându-i clientului să mărească producţia. Viteza şi eficacitatea roboţilor au dus la reducerea timpilor de ciclu şi la comprimarea celor trei schimburi într-unul singur.


Spaţiul creează o cifră de afaceri superioară

Ceea ce puţini cititori pot şti este faptul că Isomo vine de la ISOlation Modern. Acesta este un brand binecunoscut de plăci din polistiren expandat şi, în Belgia, denumirea generică a acestora este Styrofoam. Unitatea de producţie a plăcilor Isomo se află în Kortrijk, a fost înfiinţată în 1956 şi se află încă în proprietatea lui Vereecke.

Isomo comercializează 40% din producţia sa în Belgia. Pe locul al doilea este Franţa, o piaţă importantă de desfacere, cu mare potenţial de creştere, unde oportunităţile de afaceri se rezumă la formatele mici. Această piaţă a înregistrat o creştere rapidă anul trecut şi trebuia să fie exploatată cât mai repede posibil. Problema era că linia de ambalare existentă devenise un obstacol pentru formatele mici şi, prin urmare, nu era favorabilă pentru acea piaţă şi pentru a produce bani. Iniţial, însă, eforturile au stat în mâna oamenilor şi în puterea de a efectua ambalarea semi-manuală rapid, astfel încât să se poată pătrunde pe noua piaţă.   Din august 2011, funcţionează o nouă linie robotizată, care poate manipula formate mici rapid şi în mod rentabil. Pe lângă dublarea capacităţii de ambalare (dat fiind faptul că acesta era obstacolul) şi, prin urmare, şi a capacităţii de producţie, acest departament a putut trece de la trei la două schimburi. Rezultatul constă în faptul că, datorită acestei investiţii în valoare de jumătate de milion de euro, piaţa în creştere din Franţa înregistrează rezultate financiare considerabile.

Industry Technical & Management a purtat o discuţie despre această nouă instalaţie robotizată cu Thierry Vereecke, Director General şi cu Dieter Werniers, Director Tehnic la Isomo, cu Hans Van Essche, Director Adjunct şi cu Jelle Parmentier, Inginer de Proiect la Fraxinus (proiectantul şi constructorul noii linii de ambalare), precum şi cu Peter Kiekens şi Annelies Vander Hulst de la FANUC (furnizorul de roboţi).

Fabricarea plăcilor Isomo

Materia primă pentru plăcile Isomo este polistirenul expandat. Această componentă este o invenţie BASF ce datează din anii '50, dar, cum brevetul a expirat, a fost adus pe piaţă de diverse companii. Există două tipuri de bază: polistirenul pur alb şi polistirenul negru cu conţinut de carbon pur. Acesta din urmă prezintă proprietăţi de izolare mai bune (de asemenea, izolaţie fonică). În funcţie de proprietăţile finale, se adaugă aditivi în polistiren (de ex. pentru fabricarea tipurilor ignifuge).

Produsul de bază care este furnizat prezintă micro-celule de dimensiunea zahărului farin, cu un perete exterior din polistiren şi gaz pentan ca mediu de suflare). În timpul încălzirii, mediul de suflare poate face ca celulele să se expandeze de până la cincizeci de ori, prin absorbţia aerului în celule. Pudra este expandată într-un prim pas de producţie a loturilor prin injectarea aburului într-un siloz, rezultând bile de polistiren mai mari, goale pe dinăuntru, dimensiunea acestora depinzând de aburul furnizat în timpul expandării. Nivelul de expandare este realizat în funcţie de densitatea pe care trebuie să o aibă viitoarea placă. După o uscare iniţială forţată pentru un anumit interval de timp, aceste bile sunt depozitate în silozuri de depozitare pentru prelucrarea ulterioară.

În a doua etapă, se plasează o greutate corectă de bile într-o matriţă din silozul de depozitare prin transportarea lor în aer. Aceste bile sunt apoi expandate şi mai mult prin injectarea cu aer. Din cauza volumului limitat (înălţimea matriţei este de 6 x 1,2 m x 1 m), bilele expandate sunt împinse unele de altele şi se topesc împreună, formând un bloc omogen ce conţine o cantitate mare de aer (echivalentă cu 95% din volum) între bilele de polistiren închise, lipite unele de altele.

Acest material de izolaţie sub formă de bloc este depozitat mai multe zile, până când se finalizează întreaga reacţie. Cea de-a treia etapă constă în tăierea blocului respectiv. Trei etape: Mai întâi în funcţie de densitate; o mare varietate de densităţi, în funcţie de client sau de adaptare, de la o grosime de 1 mm (pentru izolarea tapetului) până la câteva zeci de cm (de exemplu, pentru izolarea pereţilor). În principal, trebuie să se menţină aceeaşi grosime a plăcilor de manipulat sau aceasta trebuie redusă la cele trei grosimi maxime. Apoi, la lăţimea dorită (lăţimea este, de obicei, de 1,2 m sau 1 m şi, de curând, de 0,6 m). La ultimul post de lucru, sunt tăiate lungimile corecte, anterior mai ales lungimi de 2 m, acum, din ce în ce mai mult lungimi diferite pornind de la 33 cm. Această operaţie se realizează mecanic, folosind sârme din cupru tras în fire, care se încălzesc folosind rezistenţa lor electrică.  Se utilizează sârma întinsă care topeşte blocul, sigilând simultan stratul tăiat şi conferindu-i o suprafaţă netedă. Setarea poziţiei sârmei se realizează manual. Blocurile sunt transportate cu ajutorul unui transportor controlat prin cele trei posturi de lucru şi sunt tăiate în mod automat.

Pe baza referinţelor

Următorul pas este ambalarea. Anterior, plăcile aveau, în principal, o lungime de 2 m (folosite adesea pentru izolarea golurilor din pereţi) şi, pentru ambalarea acestora (cu o folie de plastic pentru a facilita transportarea mai multor plăci), s-a achiziţionat un utilaj la sfârşitul anilor '80. Blocurile tăiate sunt transportate folosind o bandă transportoare care duce la maşina de ambalat. Plăcile sunt descărcate aici şi plasate manual pe maşina de înfoliat; folia este înfăşurată în jurul acestora şi lipită. Pachetele sunt apoi selectate şi plasate manual pe palet.

Franţa a fost o piaţă importantă pentru amatorii de bricolaj, care au solicita plăci de dimensiuni mai mici şi pachete mai mici. Ajustările, cum ar fi renovările şi izolarea pereţilor necesită, de asemenea, plăci de dimensiuni mai mici. În timp ce se obţinea un ritm de 60 mp/oră pentru plăcile mari, această viteză s-a redus pentru plăcile mici la numai 30 mp/oră. Acest lucru a asigurat faptul că maşina de tăiat se afla în repaus în cea mai mare parte. Cu alte cuvinte, producţia totală a scăzut prea drastic şi preţul de cost al formatelor mici a devenit prea mare, aşa că nu se putea calcula preţul de vânzare.

Pentru a nu permite relaxarea acestei pieţe, s-a decis, la sfârşitul anului 2010, configurarea unei linii specifice pentru formatele mici. Prin Desco, furnizorul primei maşini de ambalat care a fost considerată foarte satisfăcătoare, ISomo a luat contact cu Fraxinus.  El a proiectat şi construit, pe baza maşinii de ambalat Seco, o instalaţie robotizată cu care se putea ambala trei grosimi laolaltă.

Doi roboţi pe un rând

Noua linie robotizată prezintă două poziţii pentru roboţi, ambele echipate cu câte un robot FANUC-410iB/ 300 (sarcină maximă pe articulaţie de 300 kg). Alegerea roboţilor s-a făcut, de asemenea, în funcţie de greutatea maximă, de zona de lucru şi de diversele forţe care acţionează pe robot. Pachetele tăiate, constând în diverse stive una după cealaltă, fiecare cu un anumit număr de plăci (pentru care grosimea poate varia) sunt alimentate din maşina de tăiat pe un transportor. În prima poziţie a roboţilor, acestea sunt transferate stivă după stivă, descărcându-se poziţia pe un alt transportor, care conduce stiva către poziţia de descărcare. Robotul selectează numărul corect de plăci folosind graifărul şi le aşează pe glisiera cu role care le transportă la maşina de ambalat. Dacă numărul de plăci cu grosimea prevăzută pe stivă este mai mic decât cantitatea ambalată, robotul le depozitează într-una din poziţiile de aşteptare. Dacă există suficiente plăci cu această grosime pentru un pachet într-o anumită poziţie de aşteptare, robotul trimite pachetul respectiv din poziţia de aşteptare către maşina de ambalat.

Acesta se deplasează pe glisiera cu role către maşina de înfoliat, unde pachetul este înfăşurat într-o folie şi foia este sigilată etanş. Timpul de ciclu al maşinii de ambalat este de opt secunde. A fost aleasă intenţionat să nu comprime în timpul împachetării, pentru a asigura faptul că plăcile termoizolante nu sunt deteriorate (se pot topi la temperatură mai mare). Plăcile împachetate merg pe glisiera cu role către un al doilea robot, care asigură stivuirea pachetelor conform cu modelul dorit al paletului corespunzător. Se pot prelucra până la trei grosimi diferite şi se poate realiza, astfel, stivuirea pe trei paleţi diferiţi. Între cei doi roboţi, există un dispozitiv care imprimă şi fixează etichetele, astfel încât pachetul să fie etichetat corect.

Combinaţia PC-PLC

Toată instalaţia este controlată şi exploatată de la un PC. PC-ul acceptă, prin Ethernet, imprimanta de etichete, controlerul roboţilor, controlerul maşinii de ambalat şi unitatea PLC (Siemens S7), care acţionează restul liniei. Unitatea PLC acţionează graifărele pneumatice, precum şi transportorul de alimentare şi glisierele cu role de descărcare. Ambele glisiere cu role sunt acţionate cu ajutorul motorului cu reductor de turaţie SEW şi al transmisiei cu lanţ spre role; viteza este controlată de un sistem de comandă al frecvenţei Lenze, care comunică cu unitatea PLC prin Profibus.

În prezent, operatorul poate alege pe PC o „metodă de manipulare” pentru blocul tăiat de la intrarea în linie. Aceasta este programată în prealabil în funcţie de tipul şi de modelul de tăiere a blocului de la intrarea în linie, precum şi în funcţie de modelul de ambalare. Pentru viitor, ne gândim că acest sistem de comandă se poate baza pe citirea codurilor de bare de pe utilaj şi pe un sistem ERP central ulterior... Programul software este deja furnizat. Sistemul de supraveghere, conceput de Fraxinus, este foarte grafic şi permite urmărirea vizuală a operaţiilor, cu localizarea întreruperilor care apar 

Graifăre pneumatice

Graifărele sunt special proiectate în mod personalizat de Fraxinus. Acestea prezintă un sistem de prindere dublă, cu doi pereţi laterali pe o parte, care sunt apăsaţi pe plăcile Isomo şi un set suplimentar de ace în pereţii graifărelor, care sunt împinse în placă (ca să nu alunece).  Acţionarea pereţilor laterali şi a acelor se realizează cu ajutorul cilindrilor pneumatici (Festo).

A existat opţiunea de a acţiona aceste operaţii cu ajutorul unei axe cu arbore principal şi servomecanism. Avantajul era că se puteau integra până la şase axe în sistemul de comandă al robotului, însă costul ar fi fost foarte ridicat, iar marja normală ar fi fost foarte mică  (în prezent, există 2 lăţimi pentru blocuri  100 şi 120 cm).

Pornire fazată

Compania Fraxinus a fost contactată în luna decembrie 2010. Pe baza primelor proiecte ale liniei robotizate (în continuare cu o singură grosime de placă per bloc), Isomo a lansat comanda în ianuarie 2011. În momentul proiectării în detaliu, s-a decis sporirea flexibilităţii, permiţând până la trei grosimi per pachet. În luna martie, s-a putut începe construcţia efectivă.

Instalarea la faţa locului s-a realizat în două etape. Prima etapă a constat în punerea în funcţiune a robotului de destivuire şi a maşinii de ambalat la 6 iunie 2011. Stivuirea se realiza în continuare manual pe paleţi, însă împachetarea în sine se realiza destul de rapid (lucru util, deoarece iunie este o lună aglomerată).  Piesa finală, robotul de stivuire, a fost instalat şi pus în funcţiune cu succes în august 2011.  Creşterea vitezei pe linia de ambalare este considerabilă, putându-se gestiona 60 m³/oră şi, pentru unele tipuri,  până la 80 m³/oră, aşadar de două ori viteza anterioară. Prin urmare, se poate elimina schimbul de noapte.

Produse FANUC folosite