11.1. Conclusie
Geautomatiseerde verstellingen
Het resultaat van het onderzoek naar het automatiseren van verstellingen op de Vento toont aan dat de voordelen van het automatiseren van alle verstellingen niet opwegen tegenover de extra kosten welke hierbij gepaard gaan. Sommige verstellingen zijn momenteel snel en gemakkelijk uit te voeren, waarbij er weinig montagekosten en korte omsteltijden aan verbonden zijn. Het automatiseren van alle verstellingen zal in totaal duurder uitvallen, waardoor de machine een hogere kostprijs gaat krijgen. Verder is het wel interessant om een aantal verstellingen aan te pakken. Hierbij gaat het dan over verstellingen die regelmatig worden uitgevoerd of een besparing / verbetering van een andere aard kunnen realiseren.
Verstellingen die hier niet onder vallen zijn knevelverstellingen van de rotary feeder, pre-break en andere kleine verstellingen. Deze verstellingen worden weliswaar even vaak uitgevoerd, maar door de kleine handelingen die hiervoor nodig zijn levert dit geen besparing / verbetering op.
Een verstelling welke hier wel voor in aanmerking komt is de dooslengte verstelling. Door de keuze deze verstelling te automatiseren is er op een andere wijze naar de aandrijving gekeken. Hieruit is gebleken dat de diverse assen een separate aandrijving krijgen. Door de assen van de front en back lugs van het kettingtransport en bucket baan softwarematig uit fase te laten lopen wordt
gerealiseerd dat er een ander formaat doos verwerkt kan worden.
Het automatiseren van de diepteverstelling is ook een interessant onderwerp. De aanpassing van deze diepteverstelling zal gedaan worden met behulp van stelmotoren. Deze zullen elk een spindel aandrijven waardoor de verstelling geautomatiseerd wordt. Daarbij worden deze stelmotoren op de vaste zijde van de machine geplaatst, zodat ruimte aan de voorkant zal blijven bespaard.
Een andere verstelling welke regelmatig verstelt dient te worden, is die van het dozenmagazijn. Deze verstelling kost handmatig veel tijd en een verstelfout is snel gemaakt. Door het automatiseren van deze verstelling is de reproduceerbaarheid toegenomen en zal de verstelling relatief snel uitgevoerd kunnen worden.
Tenslotte is er nog gekeken naar de hoogteverstelling van de rotary feeder en bovengeleiding. Deze verstelling wordt in de huidige situatie met behulp van hydrauliek bewerkstelt. Montage van deze verstelling kost momenteel veel tijd. In de toekomst wil Langenpac afstappen van hydrauliek in de machines dit samen met het feit dat deze verstelling geautomatiseerd kan worden, is er in onderzoek aangetoond dat hiervoor een goed alternatief is met elektrische actuatoren.
Homen
Door de servomotoren ten behoeven van de lengteverstelling uit te rusten met absolute encoders hoeft er na stroomuitval of noodstopsituaties niet meer “gehomed” te worden. Dit heeft als voordeel dat de machine altijd paraat zal zijn voor productie met hierbij prestatie verbetering als resultaat. Daarbij kunnen kosten bespaard worden door het vervallen van home sensoren.
Document: Automatic adjustable cartoner v1.0.doc Auteur: Jeroen & Maik
Versie: v1.0 Datum: 8 juni 2011 Pagina: 56 van 61
Modulariteit
Door het separaat aandrijven van de kickers is de modulariteit toegenomen. De kickers zijn nu overal langs het kettingtransport te plaatsen. Hierdoor kan er eenvoudig geanticipeerd worden op
verschillenden typen dozen zonder dat er veel aanpassingen gemaakt moeten worden in de mechanische aspecten van de machine. Door voor de software van de kickers een standaard bouwsteen te ontwikkelen is het softwarematig geen probleem om een kicker toe te voegen. Dit geldt ook voor de stelmotoren, hiervoor kunnen softwarebouwstenen ontwikkeld worden zodat deze voor elke machine gelijk zijn. Mede kunnen deze concepten bij klantspecifieke machines toegevoegd worden.
Toegankelijkheid
Door de lengteverstellingen en diepteverstelling met de voorgestelde concepten te realiseren kan de kast aan de voorkant van de machine geheel vervallen. Wanneer de kast zal vervallen is de
binnenzijde van de machine beter bereikbaar. Met de montage van deze kast en daarin de gehele aandrijving is momenteel veel tijd gemoeid. Reductie hiervan zal een besparing in ruimte en montage tijd met zich mee brengen. Om een inschatting te geven van de toegenomen toegankelijkheid is hieronder de huidige situatie naast de situatie waar de aandrijfkast is vervallen weergeven. Om een totaalbeeld te geven zijn in de rechterhelft alle concepten met hun locatie op de machine
gemarkeerd en benoemd in Tabel 34.
Figuur 28 Links huidige situatie, rechts de situaties met alle toegepaste concepten uit hoofdstuk 5
Kleur in rechterhelft van Figuur 28 Omschrijving
Roze Servomotor rotary feeder (ongewijzigd t.o.v. huidige situatie) Paars Servomotoren kettingtransport (lengteverstelling)
Donker blauw Servomotoren bucket baan (lengteverstelling)
Blauw Kickers (lengteverstelling)
Rood / bruin Spindel + stelmotor (diepteverstelling)
Groen Actuator rotary feeder + boevengeleiding (hoogteverstelling)
Geel Actuator doosmagazijn (hoogteverstelling)
Tabel 34 Legenda Figuur 28
Kosten
Door in de voorgestelde concepten verstellingen op de Vento kartonneer deels te automatiseren dient de standaardmachine eenmalig herontworpen te worden. Deze eenmalige herontwikkeling zal een investering zijn van € 111948,00. Daarnaast zal elke machine ongeveer tienduizend euro meer kosten als nu het geval is. Deze extra kosten per machine zijn redelijk hoog vandaar dat wordt geadviseerd om een automatische verstelbare kartonneer op te nemen als extra optie voor klanten, welke de machine vaak willen verstellen naar een ander formaat doos.
Document: Automatic adjustable cartoner v1.0.doc Auteur: Jeroen & Maik
Versie: v1.0 Datum: 8 juni 2011 Pagina: 57 van 61
11.2. Conclusie per hypothese
Inleiding
Voor aanvang van dit verslag is er eerst naar de te verwachten uitkomsten gekeken. Na dit resultaat is er een onderzoek gestart. In dit onderzoek is getracht om zo objectiefmogelijk naar elk onderwerp gesteld in de hypothese te kijken. In deze paragraaf zal teruggekoppeld worden op deze hypothesen.
Hypothese 1: Automatische verstelmogelijkheden
“Van de gehele machine elke verstelmogelijkheid automatiseren zal vermoedelijk veel meer kosten met zich mee brengen dan nu het geval is.” (zie ook paragraaf 2.1)
Aan het begin van dit onderzoek werd gedacht aan het automatiseren van alle verstellingen op de machine. In de hypothese is aangegeven dat realisatie van alle verstellingen te veel en niet rendabel is. In het onderzoek is voor elke verstelling onderzocht of kosten en baten tegen elkaar afwegen. Hieruit blijkt dat het toepassen van automatische stelmogelijkheden op alle verstellingen veel meer gaat kosten. Wel kan door deze aanpassingen de reproduceerbaarheid verbeteren. Echter zijn kleine verstellingen voor een operator maar korte handelingen en zijn deze niet meegenomen.
Hypothese 2: Kosten besparen
“In eerste instantie wordt gedacht dat door vervangen en aanpassen van de verstellingen de kosten zullen toenemen.” (zie ook paragraaf 2.2)
Kostenbesparing is door het toepassen van elektrische verstelmogelijkheden zoals gedacht in de hypothese niet haalbaar als je de hele machine wil automatiseren. Echter als er individueel naar de verstellingen gekeken wordt zijn de kosten voor het automatiseren van de hoogteverstelling van het doosmagazijn hetzelfde gebleven als in de huidige situatie. Waar bij andere verstellingen
voornamelijk op bespaard wordt zijn de montage-uren van de componenten op de machine. Voor de diepteverstelling en lengteverstelling is dit met 66% verminderd. Dit geldt ook voor de
hoogteverstelling, doordat het inregelen van de hydrauliek veel tijd kost. Verder heb je nog de ontwikkelkosten. Om de standaard Vento met deze nieuwe concepten uit te voeren zijn er eenmalige ontwikkelingskosten van ongeveer € 112000,-. Hiervan is bekend dat dit eenmalig is, waarbij deze kosten te financieren zijn vanuit het engineering budget.
Hypothese 3: Machine toegankelijkheid / onderhoud
“Door het verplaatsen of anders bewerkstellen van verstellingen zal er aan de voorkant van de machine minder ruimte nodig zijn.” (zie ook paragraaf 2.3)
Voor het onderhoud en de toegankelijkheid van de machine is de optie om de gekozen verstelingen te automatiseren een goede keuze. Op deze manier heb je minder onderhoud betreft de aandrijving. Een ketting met tandriemschijven en verschillende tandriemen hebben meer onderhoud nodig dan alleen een servomotor. Een nadeel hierbij is dat spare parts van de machine duurder uitvallen, een reductiekast kost nu eenmaal meer dan een tandriem. Verder is de machine door de reductie van de kast veel toegankelijker. De kast zal door het toepassen van meerdere servomotoren vervallen. Dit is een zeer belangrijk resultaat voor Langenpac.
Document: Automatic adjustable cartoner v1.0.doc Auteur: Jeroen & Maik
Versie: v1.0 Datum: 8 juni 2011 Pagina: 58 van 61
11.3. Aanbevelingen
Aanbeveling 1, Lenze variant
Als nieuwe ontwikkeling voor het automatiseren van verstellingen op de Vento kartonneer zal de Lenze variant besproken in hoofdstuk 7 de beste totaaloplossing zijn.
Deze aanbeveling is gebaseerd aan de hand van de volgende punten:
Snelheid
De besturingseenheid zal een IPC zijn welke zowel het motion gedeelte als de overige besturing van de machine ondervangt. Daarbij zal deze IPC de bewerkingen in enkele milliseconden uitvoeren. Deze snelheid is vooral van belang bij het aansturen van
randapparatuur op de machine. Hieronder vallen onder andere de lijmunit voor het lijmen van dozen en de printer voor het printen van productcode op de verpakking.
Kennis / connectie
Langenpac is bekend met de software en hardware van Lenze. Het onderhouden van het Lenze systeem zal hier geen probleem zijn. Daarbij is Lenze als leverancier betrouwbaar en leveren zij goede ondersteuning.
Totaal oplossing
Bij deze variant vervalt de Siemens PLC en zullen de servo drives en I/O stations door één IPC worden opgevangen. De onderlinge communicatie zal via het EtherCAT
communicatieprotocol gaan. Alleen voor de stelmotoren zal een CANopen module moeten worden toegepast. Deze CANopen module is tevens van Lenze en integreerbaar in de IPC zodoende is er geen third party gateway nodig. Hierdoor blijft de programmeeromgeving van deze oplossing uniform.
Aanbeveling 2, Prestatieverbetering
Er dient onderzoek te worden gedaan naar prestatieverbetering op de standaard machines.
Gedurende het onderzoek is prestatie verbetering van de Vento kartonneer niet meegenomen. Wel is beschreven wat er allemaal komt kijken bij prestatieverbetering. Hieruit blijkt dat in de nieuwe situatie de servo aansturing voldoende capaciteit heeft om een prestatieverbetering te realiseren. Echter is de te transporteren doos een belemmering voor een hogere snelheid.
Het sneller laten gaan van de dozen zal resulteren op beschadigingen op de doos door het vouwen. Om beschadiging te voorkomen zal de productgeleiding langer of aangepast moeten worden. Dit houdt in een herontwerp in de productgeleiding.
Door de eventuele resultaten van de prestatieverbetering te combineren met het herontwerp voor de automatische verstellingen kunnen alle aanpassingen in een keer doorgevoerd worden. Hierdoor kunnen de eenmalige herontwerp kosten optimaal benut worden.
Document: Automatic adjustable cartoner v1.0.doc Auteur: Jeroen & Maik
Versie: v1.0 Datum: 8 juni 2011 Pagina: 59 van 61
Aanbeveling 3, Kickers
Voor toekomstige machines dient onderzocht te worden of het aantal kickers op de machine gereduceerd kan worden. De rede hiervoor is dat gedurende dit onderzoek door de mechanical afdeling gewezen is op een nieuwe ontwikkeling betreft het aantal kickers op de machine. Langenpac heeft al enkele jaren een kicker op de machine die de onderflap omlaag vouwt zie ook paragraaf 3.3. De laatste tijd is er geëxperimenteerd op machines om deze kicker weg te laten. Daarmee komen er twee in plaats van drie kickers op een standaard kartonneer. Echter zal bij lage doosjes een kicker toch nodig zijn. Met het voorgestelde concept voor de kickers (zie paragraaf 5.4) is deze eenvoudig toe te voegen bij machines waar dit van toepassing is.
Door het weg vallen van een kicker vervallen ook de kosten van de servomotor en servo drive die zijn voorgesteld in dit onderzoek. Het is hierbij dan ook belangrijk om aandacht te besteden aan deze aanbeveling om zo de kosten voor automatische stelmogelijkheden te reduceren. Deze
ontwikkelingen kunnen bovendien worden meegenomen in het nieuw concept.
Aanbeveling 4, AG05 stelmotor
Mocht Langenpac in de toekomst stelmotoren willen toepassen, ongeacht type machine, wordt er aanbevolen om de AG05 van Siko (toegelicht in paragraaf 6.5) toe te passen.
Ondanks dat deze motoren compacter zijn dan de voorganger, zijn deze instaat om een koppel van 5 Nm te leveren. Met daarbij het voordeel dat deze een display hebben waarop de actuele stand is uit te lezen. Daarnaast zijn de AG05 stelmotoren 25% goedkoper dan zijn voorganger de AG03.
Aanbeveling 5, Toekomstperspectief
Mocht in de toekomst het Lenze concept worden toegepast (aanbeveling 1) dan is Langenpac goed voorbereid op toekomstige aanpassingen op de machine. Dit komt mede door de volgende punten:
Uniform communicatieprotocol
De communicatie tussen de IPC motion controller, remote I/O station en servo drives zal plaatsvinden op het ethernet gebaseerde communicatieprotocol EtherCAT. Ethernet gebaseerde communicatieprotocollen zullen in de toekomst de voorkeur gaan hebben op seriële communicatieprotocollen. Externe componenten zoals een laserprinter,
internetverbinding of gehele ERP systemen zijn hiermee gemakkelijker te koppelen aan de machine.
Uitbreidingsmogelijkheden aantal assen
Voor het aansturen van de servomotoren wordt gebruik gemaakt van een IPC. Deze IPC heeft voldoende rekencapaciteit om tientallen assen aan te sturen. Dit is een groot voordeel ten opzichten van de Rockwell configuratie. Mochten er in de toekomst meer servomotoren of andere geautomatiseerde verstellingen*, welke CPU rekenkracht nodig hebben in de machines komen heeft dit weinig consequenties voor de rekencapaciteit van de IPC besturingseenheid.
Document: Automatic adjustable cartoner v1.0.doc Auteur: Jeroen & Maik
Versie: v1.0 Datum: 8 juni 2011 Pagina: 60 van 61