Yeni otomatikleştirilmiş paketleme hattı, yalıtım malzemesi imalatçısı Isomo'nun tıkanıklıkları ortadan kaldırmasına ve imalatı artırmasına yardımcı oluyor

Görev:
Küçük paketler halindeki polisitren yalıtım plaklarıyla ilgili olarak son teknoloji verimi artırabilecek yüksek hızlı otomatikleştirilmiş bir taşıma çözümü sağlamak ve imalatçının artan talebi karşılayacağı şekilde imalatı genişletmesine olanak tanımak.

Çözüm:
Plak yığınlarının boşaltılması ve aktarımı için iki adet FANUC 410iB/300 robotu ile donatılmış yeni bir hat kurmak. İlk robot tarafından beslenen ikinci robot, doğru sayıda plak almak için yakalayıcılarını kullanır ve yeterli miktarda plak aldıktan sonra onları paketleme makinesine gönderir. Kullanımı kolaydır, tüm kurulum bir PC üzerinden kontrol edilir ve çalıştırılır.

Sonuç:
Paketleme kapasitesi iki katına çıkmıştır ve böylelikle tıkanıklıklar ortadan kaldırılıp müşterinin imalatı artırması sağlanmıştır. Robotların hızı ve etkililiği, döngü sürelerini azaltıp üç vardiyayı ikiye düşürmüştür.


Alan ekstra iş hacmi oluşturuyor

Halen Isomo'nun açılımının ISOlation Modern olduğunu çok az sayıda kişi bilmektedir. Genleşen polistiren plakalara ait meşhur bir markadır ve Belçika'da genel türdeki bir isim olan Styrofoam diye bilinir. Isomo plakalarının imalat çalışmaları Kortrijk'de sürdürülmektedir, 1956 yılında kurulmuştur ve halen Vereecke'nin mülkiyetindedir.

Isomo, imalatının yüzde kırkını Belçika'da satmaktadır. Ardından önemli bir satış noktası ve potansiyel olarak büyüyen bir pazar olan Fransa gelmektedir ve buradaki fırsatlar küçük formatlardadır. Bu pazar, geçen sene hızlı bir büyüme kaydetmiştir ve olabildiğince çabuk bir şekilde istifade edilmesi gerekmiştir. Buradaki sorun mevcut paketleme hattının küçük formatlar için bir dar boğaza dönüşmesidir ki bu durum burada faaliyet göstermeye ve para kazanmaya yardımcı olmamıştır. Fakat başlangıçta çalışmalar yarı manuel paketlemenin insan gücüyle hızlı bir şekilde yapılmasına dayanıyordu, dolayısıyla birisi yeni pazara girebilirdi.   Ağustos 2011'en itibaren küçük formatları hızlı ve karlı bir şekilde ele alabilen robotlu yeni bir hat faaliyete geçti. Paketleme kapasitesi de ikiye katlandı (bunun ve imalat kapasitesinin dar boğaz olduğu dikkate alınırsa bu departman üç vardiyadan iki vardiyaya geçebilirdi). Yarım milyon Euroluk yatırımla Fransa'da yükselen pazar, önemli iş sonuçlarına dönüştü.

Endüstri Teknik Yönetimi; bu yeni robot montajı hakkında idari müdür Thierry Vereecke, Isomo teknik idarecisi Dieter Werniers, müdür vekili Hans Van Essche, Fraxinus proje mühendisi Jelle Parmentier'in (yeni paketleme hattının tasarımcısı ve kurucusu) yanı sıra FANUC'tan (robot tedarikçisi) Peter Kiekens ve Annelies Vander Hulst ile bir görüşme yaptı.

Isomo plakalarının imalatı

Isomo plakalarının ham maddesi genleşmiş polistirendir. Bu bileşen BASF tarafından 50'lerde bulunmuştur fakat patent süresi dolduğundan çeşitli şirketler tarafından piyasaya sürülmüştür. İki temel tür mevcuttur: beyaz saf polistiren ve siyah karbon içeren siyah polistiren. İkincisinin daha iyi izolasyon özellikleri (ve daha sağlam izolasyon) vardır. Son özelliklere göre katkı maddeleri polistrene eklenir (örneğin, yanmaz türlerin imalatı için)

Tedarik edilen temel ürün, üfleme aracısı olarak polistiren ve pentan gazı halinde dış bir duvara sahip toz şeker boyutundaki mikro hücrelerdir). Isıtma sırasında üfleme aracısı, havanın hücrelere çekilmesiyle hücrelerin kırk kata kadar genleşmesine neden olabilir. Bu toz, silodaki buharın daha geniş içi boş polistiren boncuklara (boncuk boyutu genleşme sırasında sağlanan buharın bir işlevidir) enjekte edilmesiyle imalat adımının ilk partisine yayılır. Yoğunluk işlevinde realize edilen genleşme seviyesi, sonraki plakanın sahip olacağı seviyedir. Belli bir süreyle ilk zorla kurutma işleminin ardından bu boncuklar daha fazla işlenmek üzere depolama silolarında depolanır.

İkinci bir adım olarak doğru ağırlıktaki boncuklar, havadan taşınarak depolama silosundan bir kalıba getirilir. Bu boncuklar hava enjeksiyonu ile daha da yayılır. Sınırlı hacimden dolayı (kalıp yüksekliği 6 x 1,2 m x 1 m boyutundadır) genleşmiş boncuklar birbirlerine doğru itilir ve beraber eriyerek çok hava içeren (hacmin %95'i kadar) homojen bir blok haline gelirler (hava birbirine yapışan kapalı polistiren boncuk içinde tutulur).

Bu blok halindeki izolasyon malzemesi tüm reaksiyon tamamlanana kadar değişken gün aralıklarıyla depolarda saklanır. Üçüncü adım, bu bloğun kesilmesidir. Üç adım: Birincisi yoğunluğa göre Müşteri ve uyarlama işlevi olarak geniş bir çeşitlilikteki yoğunluklar, tek haneli mm'den (duvar kağıdı izolasyonu için) aşağı yukarı çift haneli cm'lik kalınlığa göre (örneğin, duvar izolasyonu için). Taşıma için aynı plaka kalınlığı korunmalı veya azami üç kalınlığa uyulmalıdır. Sonuç olarak istenen genişlikte (genişlik normalde 1,2 m veya 1 m iken son zamanlarda 0,6 m'dir). Son çalışmada doğru uzunluklarda (önceleri uzunluklar 2 m iken şimdi artan değişimlerle 33 cm'den başlayan uzunluklar söz konusudur) kesim yapılır. Bu kürleme işlemi, elektrik rezistansları kullanılarak ısıtılan öngerilimli bakır telleri ile mekanik olarak yapılır.  Böylelikle biri blok içindeki gergin teli eritir, eş zamanlı olarak kesik katmanı kapatır ve pürüzsüz bir yüzey sağlar. Tel konumunun ayarlanması elle yapılır. Bloklar kontrollü bir aktarım konveyörü aracılığıyla üç çalışmada gider ve otomatik olarak kesilir.

Referanslara göre

Bir sonraki adım paketlemedir. Önceleri plakalar 2 m uzunluğundaydı (genellikle sandviç duvar izolasyonu olarak kullanılır) ve bunların paketlenmesi (birkaç plakanın taşınmasını kolaylaştıracak plastik bir film ile) 80'lerin sonunda bir makine satın alındı. Kesilen bloklar bir aktarım bandı ile paketleme makinesine taşınır. Plakalar burada boşaltılır ve elle folyo makinesine konulur; etrafına folyo sarılır ve kaynak yapılır. Ardından paketler elle alınır ve palete konulur.

Fransa, kendi işini kendin görcüler için daha küçük plaka boyutlarının ve paketlerin istendiği önemli bir pazardı. Yenileme ve duvar izolasyonu gibi ayarlamalar da daha ufak plaka boyutlarını kullanır. Büyük plakalarda saatte 60 metre karelik bir tempo söz konusuyken bu hız küçük plakalarda saatte sadece 30 metre kareye kadar düşer. Böylelikle kesme makinesi çoğunlukla dinlenmek zorunda kalır. Diğer bir deyişle tam imalat verimi oldukça fazla düşmüş ve küçük formatların maliyet ücreti çok yükselmiştir,dolayısıyla satış ücreti hesaplanamamıştır.

Bu pazarın ölmemesi için 2010 yılı sonunda küçük formatlara yönelik özel bir hat kurulmasına karar verilmiştir. ISomo, oldukça tatminkar bulunmuş ilk paketleme makinesinin tedarikçisi Desco üzerinden Fraxinus ile iletişime geçti.  Ardından Seco paketleme makinesini esas alarak üç kalınlığın birlikte paketlenebildiği bir robot kurulumu tasarlayıp imal etti.

İki robot peş peşe

Yeni robot hattının her biri FANUC-410iB/ 300 robot ile donatılmış (300 kg'lık azami eklem yükü) iki robot konumu mevcuttur. Robot seçimi de azami ağırlığa, çalışma alanına ve robota tesir etmesi gereken çeşitli kuvvetlere göre belirlenir. Her birinde pek çok plaka bulunan ve peş peşe sıralanmış çeşitli istiflerden oluşan kesili paketler (plaka kalınlığı değişebilir) kesme makinesinden bir aktarım konveyörüne beslenir. İlk robot konumunda, istifi boşaltma konumuna getiren sıradaki bir konveyör üzerinde istif istif boşaltma konumuna doğru aktarılırlar. Robot, yakalayıcısını kullanarak doğru sayıda plakaları alır ve paketleme makinesine giden palet makarasının üzerine indirir. İstif üzerinde sağlanan kalınlıktaki plakaların sayısı paketlemedeki miktardan düşükse robot bunları bekleme konumlarından birine yerleştirir. Özel bir bekleme konumundaki bir paket için bu kalınlıkta yeterli sayıda plaka olursa robot bu paketi bekleme konumundan paketleme makinesine gönderir.

Paket, palet makarası üzerinde folyo makinesine gider, burada filmle sarılır ve folyo sıkıca kapatılır. Paketleme makinesinin döngü süresi sekiz saniyedir. Isıl izolasyon plakalarının hasar görmemesi için (yüksek sıcaklıklarda eriyebilirler) küçülterek sarma kasti olarak tercih edilmemiştir. Paketlenmiş plakalar, plaka makarası üzerinde uygun paletin istenen şablonuna göre paketlerin istiflenmesini sağlayacak ikinci bir robota giderler. En fazla üç farklı kalınlık işlenebilir ve böylelikle üç farklı palet üzerinde istiflenebilir. İki robotun arasında etiketlerin basılmasına ve yapıştırılmasına yönelik bir cihaz bulunur, böylelikle paket uygun şekilde etiketlenir.

PC-PLC-kombinasyonu

Tümü bir PC üzerinden kontrol edilir ve çalıştırılır. PC, Ethernet üzerinden etiket yazıcısını, robot kontrolörünü, paketleme makinesi kontrolörünü ve de diğerlerini hattan çalıştıran PLC'yi (Siemens S7) destekler. PLC; havayla çalışan yakalayıcıları, besleme konveyörünü ve deşarj paleti makaralarını harekete geçirir. Palet makaraları, SEW dişlisi bulunan motor ve zincirle tahrik yöntemiyle makaralara götürülür; hız ise PLC ile Profibus üzerinden iletişim kurmuş bir Lenze frekans kontrolünden kontrol edilir.

Günümüzde bir operatör, PC'de gelen kesilmiş blok başına bir "taşıma yöntemi" seçmelidir. Bununla birlikte türün bir işlevi, gelen bloğun kesim şablonu ve istenen paketleme şablonu önceden programlanır. Geleceğe dair, bu kontrolü makine üzerinde barkod okuma üzerine temellendirmeyi ve merkezi bir ERP sistemini kullanmayı düşünüyoruz. Yazılım daha önceden sağlanmıştır. Fraxinus tarafından sağlanan denetleme sistemi oldukça grafiksel bir yapıdadır ve meydana gelen kesintileri yerelleştirerek çalışmanın görsel açıdan takibine olanak tanır 

Pnömatik yakalayıcılar

Yakalayıcılar, Fraximus tarafından özel olarak imal edilmiştir. Bunların ikili bir yakalama sistemi mevcuttur. Bir tarafta iki yan duvar Isomo plakalarına doğru preslenirken yakalayıcı duvarlarında ise plakaya doğru preslenen ilave bir iğne takımı bulunur (böylelikle çökmeleri önlenmiş olur).  Yan duvarların ve iğnelerin çalışması pnömatik silindirlerin (Festo) bazı yardımlarıyla gerçekleşir.

Bu çalışmaların servo iş mili ekseniyle gerçekleştirilmesine dair bir seçenek de mevcuttu. Bunun avantajı, altıncı bir eksenin robot kontrolüne takılabilmesidir fakat özellikle normal marjın çok düşük olması gerektiğinden bunun maliyeti çok yüksek olabilirdi  (şu anda iki blok genişliği mevcuttur  100 ve 120 cm).

Aşamalı çalıştırma

Fraxinus ile Aralık 2010'da iletişim kuruldu. Robot hattının ilk tasarımlarına göre (blok başına yine tek plaka olacak şeklinde) Isomo, Ocak 2011'de siparişini verdi. Ayrıntılı tasarım tarihinde paket başına en fazla üç kalınlık sağlanarak esnekliğin artırılmasına karar verildi. Mart ayında fiili yapıma başlandı.

Tesisteki montaj iki parça halinde yapıldı. İlk parça, istiften çıkarma robotu ve paketleme makinesiyle 6 Haziran 2011'de hizmete sokuldu. İstifleme paletler üzerinde elle yapılıyordu fakat fiili sarma işlemleri oldukça çabuk hallediliyordu (Haziran yoğun bir ay olduğundan faydalı olmuştu).  Son parça olarak istifleme robotu, Ağustos 2011'de kuruldu ve başarıyla çalıştırıldı.  Paketleme hattı üzerindeki hız kazancı muazzamdır, bu hatla eskisinden iki kat fazla olacak şekilde 60 m³/saat ve bazı türler için  azami 80 m³/saat hıza ulaşılabilir. Böylelikle gece vardiyasından da vazgeçilebilir.

Kullanılan FANUC ürünleri