Доступ до навігації

Нова автоматизована пакувальна лінія допомагає виробнику ізоляційних матеріалів Isomo усунути вузькі місця та збільшити продуктивність

Завдання
Впровадити високошвидкісне автоматизоване рішення для переміщення, що дасть змогу а) прискорити обробку менших пакунків ізоляційних плит із полістиролу на кінцевій стадії, б) збільшити обсяги виробництва задля задоволення зростаючого попиту.

Рішення
Встановлено нову лінію з двома роботами FANUC 410iB/300, які розвантажують і переміщують штабелі плит. Перший робот подає на ділянку, а другий робот за допомогою захвата бере плити і, відстежуючи потрібну кількість, направляє їх до пакувального верстата. Лінія дуже проста у використанні. Весь процес контролюється й керується за допомогою комп´ютера.

Результат.
Обсяги пакування подвоєно, і тепер ця ділянка не гальмує виробництво. Швидкі та ефективні роботи скоротили тривалість циклів і зменшили кількість робочих змін із трьох до двох.


Мініатюрність збільшує обороти

Мало кому відомо, що назва Isomo походить від словосполучення "сучасна ізоляція" (ISOlation Modern). Це відома торгова марка плит із пінополістиролу, який у Бельгії називається "стиропор". Виробництво компанії Isomo було засноване 1956 року в бельгійському місті Кортрейк і досі належить родині Верееке.

Біля 40 % своєї продукції компанія Isomo реалізує в Бельгії. Наступним найбільшим ринком для неї є Франція, де компанія має значний потенціал, зокрема в сегменті малих форм. Він почав бурхливо розвиватися торік, і його потрібно було опанувати якнайшвидше. Проблема полягала в тому, що пакувальна лінія не здатна була обслуговувати малі форми, а отже, блокувала можливість вийти на новий ринок і збільшити прибуток. Щоб захопити новий сегмент потрібно було прискорити напівавтоматичне пакування.   У серпні 2011 року було введено в експлуатацію нову роботизовану лінію, здатну швидко й економно обробляти малі форми. Окрім подвоєння обсягів пакування (і, відповідно, обсягів виробництва), ця лінія також могла працювати у дві або три зміни. Відтак, інвестувавши півмільйона євро, компанія збільшила свою долю на французькому ринку та отримала приголомшливі прибутки.

Керівник Isomo Тьєррі Верееке та технічний директор компанії Дітер Вернірс обговорили впровадження роботизованої ділянки з постачальниками. Fraxinus, компанію-проектувальника та виробника пакувальної лінії, представляли заступник директора Ханс Ван Есше та керівник проектів Жіль Пармонтьє. З боку FANUC, компанії-постачальника роботів, у зустрічі брали участь Петер Кікенс і Анеліс Вандер Хюлст.

Виробництво панелей Isomo

Панелі Isomo виготовляються з пінополістиролу. Компанія BASF винайшла його ще в 1950-х роках, і після закінчення дії патенту на ринок вийшло безліч виробників. Існує два основних різновиди цього матеріалу: чистий білий полістирол і чорний полістирол із вуглецевим включенням, який має кращі ізоляційні властивості (зокрема звукоізоляційні). Також до полістиролу вносять добавки, щоб отримати певні властивості, наприклад вогнетривкість.

Первинна сировина – це мікрогранули полістиролу розміром із кристали цукру та пентан для спінення. Під час нагрівання зі спінюючим агентом повітря всмоктується в гранули, збільшуючи їх у розмірі до 50 разів. На першому етапі виробництва в бункер із порошком полістиролу подається пара, і мікрогранули збільшуються, причому об’єм пари впливає на розмір гранул. А від нього залежить щільність майбутньої плити. Після цього гранули деякий час активно сушаться, а потім збираються в бункери для подальшої обробки.

На другому етапі потрібна маса гранул подається пневмопроводом із бункера до форми, у якій під дією пари гранули продовжують зростати. Через обмежений простір (розміри форми становлять 6 х 1,2 х 1 м) збільшені гранули притискаються одна до одної та в результаті стоплюються в однорідний блок. Цей блок майже на 95 % складається з повітря, що утримується в зрощених гранулах полістиролу.

Далі блоки ізоляційного матеріалу кілька днів лежать і чекають остаточного завершення всіх реакцій. Третій етап – це різання блоків. Його виконують за трьома параметрами. По-перше, за товщиною. Залежно від застосування, клієнти потребують різної товщини панелі, починаючи від міліметрів (для ізоляції шпалер) і до десятків сантиметрів (наприклад, для ізоляції стін). Для подальшої обробки можна зберігати оригінальну товщину плити або обмежити максимум до трьох варіантів. Потім задається ширина: 1,2 м або 1 м, а віднедавна ще й 0,6 м. І наостанок відрізається потрібна довжина, яка раніше складала переважно 2 м, а тепер різниться, починаючи з 33 см. Різання виконується за допомогою натягнених мідних дротів, які нагріваються через електричний опір.  Натягнений дріт проплавляє блок, водночас герметизуючи поперечний розріз і забезпечуючи гладку поверхню. Дріт позиціонується вручну. На транспортному конвеєрі під керуванням контролера блоки проходять три робочі позиції та автоматично розрізаються.

Ланцюжок співробітництва

Наступний етап – пакування. Раніше плити переважно використовувалися для ізоляції порожнин у стінах і мали довжину 2 м. Щоб полегшити переміщення кількох плит одразу, їх загортали в пластикову плівку, для чого наприкінці 1980-х років було придбано пакувальний верстат. Розрізані блоки подавалися до цього верстата на транспортному конвеєрі. Там плити вручну розвантажувались і розміщувалися на пакувальному верстаті, де обгорталися плівкою та запаювалися. Насамкінець пакунки вручну забирали й укладали на палети.

У Франції того часу були поширені магазини будматеріалів, які потребували менших розмірів плит і дрібніших пакунків. Крім того, для ремонту та утеплення стін також використовуються менші розміри. Отже там, де раніше довгі панелі пакувалися зі швидкістю 60 кв. м. на годину, зі зменшенням розміру швидкість впала до 30 кв. м. на годину. Це призвело до простоїв різального верстата. Іншими словами, різко впали обсяги виробництва, а собівартість малих форм збільшилася настільки, що дуже важко було скласти відпускну ціну.

Щоб не втратити цей ринок, було вирішено до кінця 2010 року впровадити спеціальну лінію для малих форм. Компанія Isomo зв’язалася з Desco, постачальником першого пакувального верстата, яким вони були повністю задоволені. Desco, у свою чергу, порадили звернутися до Fraxinus.  Зрештою компанія Fraxinus спроектувала та побудувала на базі пакувального верстата Seco роботизований модуль, що одночасно пакує плити трьох різних товщин.

Гармонія роботів

Нову лінію оснастили двома роботами FANUC-410iB/300 із максимальним вузловим навантаженням завбільшки 300 кг. Ці моделі було обрано, зважаючи на масу виробів, робочу зону та інші навантаження, із якими могли стикнутися роботи. Нарізані плити штабелями по кілька штук (причому товщина плит може різнитися) подаються з різального верстата до транспортного конвеєра. На першій роботизованій позиції штабелі поступово переміщуються на наступний конвеєр, який подає їх на розвантажувальну позицію. Тут робот за допомогою захвата бере відповідну кількість плит і кладе їх на роликовий конвеєр, який переміщує їх до пакувального верстата. Якщо кількість плит визначеної товщини в штабелі менша, ніж потрібно для пакування, робот переміщує ці плити на очікувальну позицію. А коли на очікувальній позиції збирається достатня кількість плит, робот відправляє їх до пакувального верстата.

Роликовий конвеєр доставляє плити до верстата, де вони обгортаються плівкою та ретельно запаюються. Цикл пакування триває вісім секунд. Щоб запобігти пошкодженню термоізоляційних плит, які можуть розтопитися від високої температури, для пакування не застосовується термозбіжна плівка. Далі запаковані плити прямують роликовим конвеєром до другого робота, який укладає їх за вказаною схемою на відповідні палети. Ця роботизована ділянка може паралельно обробляти плити трьох різних товщин і складати їх на три різні палети. Між двома роботами розміщено пристрій, який друкує та наклеює етикетки, тому пакунки виходять із лінії вже промаркованими.

Тандем ПК-PLC

Увесь процес керується й контролюється з комп’ютера. Через Ethernet-з’єднання комп’ютер обмінюється даними з принтером етикеток, робоконтролером, контролером пакувального верстата та PLC (Siemens S7), який керує всіма іншими механізмами лінії. PLC контролює рухи пневматичних захватів, постачального стрічкового та випускних роликових конвеєрів. Ролики конвеєрів приводяться в рух завдяки мотору-редуктору й ланцюговому приводу SEW, швидкість яких контролює частотний регулятор Lenze, що обмінюється даними з PLC за протоколом Profibus.

Сьогодні оператор має на комп’ютері вибирати "метод обробки" розрізаного блока. Вони заздалегідь запрограмовані й залежать від типу та формату блока, а також від потрібної схеми пакування. У майбутньому ми хочемо прив’язати вибір метода обробки до штрихкодів і системи планування ресурсів підприємства. Для цього вже навіть розроблено програмне забезпечення. Компанія Fraxinus створила дуже наочну систему контролю, яка дає змогу спостерігати за робочим процесом і легко відстежувати проблеми, що виникають. 

Пневматичні захвати

Компанія Fraximus розробила захвати за індивідуальним замовленням. Вони мають подвійну систему захоплення: плити Isomo затискають дві губки захвата, додатково обладнані набором голок, які встромлюються в плити й не дають їм сповзти.  Губки захвата й голки рухають пневматичні циліндри Festo.

Також розглядалася можливість застосування осі сервошпинделя. Перевага була в тому, що її можна було б інтегрувати в робоконтролер як шосту вісь, але сервошпиндель із потрібним діапазоном руху коштує набагато більше  (на сьогодні необхідно забезпечити роботу з блоками завширшки  100 та 120 см).

Поетапний запуск

Isomo звернулися до Fraxinus у грудні 2010 року. У січні 2011 року було розміщено замовлення згідно з першими проектами роботизованої лінії (з однією товщиною плити на блок). Утім, під час детального проектування було вирішено збільшити гнучкість за рахунок паралельного пакування плит трьох товщин. А вже в березні замовлення було передано на виробництво.

Обладнання встановлювали у два етапи. Першу частину – з розвантажувальним роботом і пакувальним верстатом – було запущено 6 червня 2011 року. Укладання й далі здійснювалося вручну. Але загортання відбувалося дуже швидко, і це було дуже доречно, бо в червні зазвичай багато замовлень.  І фінальний компонент – укладальний робот – був установлений у серпні 2011 року та успішно введений в експлуатацію.  Ефективність нової пакувальної лінії дійсно вражає: на ній можна обробляти 60 м³ на годину, а для деяких типів продукції до 80 м³ на годину, тобто вдвічі більше ніж раніше. Тож ми змогли позбутися нічної зміни.

Застосування продуктів FANUC