Het sorteerproces van de Koppert verpakkingsmachine.
11 april 2023
Eenvoud als uitgangspunt
Elektrische actuatoren in plaats van pneumatische
Koppert machines & zonen is een Westlandse machinebouwer die zich richt op machines voor de land- en tuinbouw. Onlangs zijn zij overgestapt van pneumatisch naar elektrisch aangedreven besturing van hun vulmachines voor bekers waarin bijvoorbeeld tomaatjes gesorteerd en verpakt kunnen worden. Dit levert vele voordelen op en maakt de machine en de aansturing een stuk eenvoudiger.
De draaifunctie in de zogenaamde bekervuller van Koppert wordt niet meer volledig pneumatisch aangedreven, maar met behulp van de draaiaandrijfeenheid ERMS uit de Festo Simplified Motion Series. Hiermee profiteren ze van de snelheid en nauwkeurigheid van servotechniek. Bovendien levert de totaaloplossing alle mogelijkheden om data te verzamelen voor onder andere optimalisatie- en onderhoudsdoeleinden.
Afbeelding 1. De ERMS wordt aangestuurd door IO-Link.
Van pneumatisch naar elektrisch Om voorop te blijven lopen, is de afdeling engineering van Koppert altijd scherp op het verbeteren of uitbreiden van het portfolio. Engineer Roshan Gangapersad werkt dagelijks aan innovatieve ideeën voor hun machines.
Onder andere verpakkingsmachines hebben zijn aandacht. Grofweg hebben ze twee verpakkingsmachines. De Multipacker en de volautomatische beker- en emmervuller. De laatste is ontwikkeld om stapels bekers te separeren en vervolgens onder een vaste vulpositie te plaatsen. Na het afvullen van de verpakking, bijvoorbeeld met snackgroenten, wordt een deksel aangebracht en aangedrukt.
Afbeelding 2. De machine is vanaf afstand af te lezen.
Verhogen van de snelheid De diverse processen in het hele traject van vullen, sluiten en afvoeren, werden voorheen puur pneumatisch uitgevoerd. Hiervoor werd onder meer gebruik gemaakt van een ventieleiland, pneumatische (draai)cilinders en ventielen en een luchtverzorgingsunit. Een prima en robuuste oplossing, maar met de wens om de snelheid van het proces op te voeren door de draaicilinder sneller te laten lopen, liep het bedrijf tegen de grenzen van de pneumatiek aan. Daarom wilden ze graag overstappen naar een elektrische aandrijving en riepen ze de hulp in van Festo om mee te denken.
In het kader van snelheid en nauwkeurigheid was een servomotor een zeer aantrekkelijke oplossing. Deze past alleen níet in de wens om de machine voor hun klanten eenvoudig te houden. Wanneer zij de actuator wil vervangen omdat ze een ander product gaat draaien, dan moeten zij dit eenvoudig, efficiënt en natuurlijk veilig kunnen doen. “Bij toepassing van een servomotor zou je echter een opgeleide E-monteur moeten inschakelen om de bekabeling op de juiste manier los te nemen en weer aan te sluiten en de aandrijving weer veilig in bedrijf te nemen. Je werkt immers ook met 230 VAC”, aldus Roshan Gangapersad.
Simplified Motion Serie Als alternatief stelde Festo de draaiaandrijfeenheid ERMS voor. Deze eenheid maakt onderdeel uit van de Simplified Motion Serie (SMS). Ieder onderdeel uit deze serie is een compleet systeem bestaande uit een as, een (servo)motor en bijpassende controller. Alle elementen kenmerken zich door eenvoud en zijn als totaaloplossing afgestemd op het realiseren van punt-naar-punt bewegingen. Deze zijn op kracht en snelheid aan te sturen door de parameters direct handmatig op het apparaat in te geven. Geen complexe software, geen schakelkast en geen 230 V wisselspanning maar een veilige 24 VDC. En bovendien een externe servoregelaar en maar twee kabels: één voor de voeding van de motor en een voor de stuur- en logische signalen.
Afbeelding 3. De SMS speelt ook een belangrijke rol bij het sluiten van de deksel.
Om de elementen uit de SMS geschikt te maken voor naadloze integratie in uiteenlopende machines en systemen, verloopt de aansturing via digitale IO’s die vergelijkbaar zijn met pneumatiek of via IO-Link. Koppert koos voor IO-Link omdat hiermee meer mogelijk is. Zo zijn de parameters eenvoudig uit te lezen en aan te passen op afstand. Hetzelfde geldt voor de gelogde proceswaarden of de eindpositie-instelling. Daarbij biedt IO-Link de mogelijkheid om met de Simplified Motion Series te positioneren en is de inbedrijfstelling eenvoudig door het plug&work principe.
Voor de klant Roshan: “Met dit voorstel kon ik exact de oplossing realiseren die ik nodig had. Juist omdat de ERMS een geïntegreerde oplossing betreft, is het vervangen van deze draai-eenheid simpel. Er is zelfs geen aparte E-monteur nodig. De veel vaker aanwezige mechanische monteur of zelfs de bediener van de machine kan deze handeling voor zijn of haar rekening nemen. Het is een kwestie van de benodigde waarden uitlezen, twee kabels loshalen, de actuator uitwisselen en de kabels weer aansluiten.”
Naast de eenvoudige en snelle uitwisseling van de ERMS, ziet het bedrijf grote voordelen in het gebruik van IO-Link voor het gebruiken van de beschikbare data. Door het monitoren van onder meer spanning en stroom zijn onder meer aankomende storingen in een vroeg stadium op te merken. Een stroom die steeds hoger wordt, kan bijvoorbeeld duiden op een verkeerde uitlijning of een onnodige wrijving.
Voor Koppert Tot slot is de oplossing ook voor de machinebouwer zelf prettig om mee te werken. Zo beschikt de draai-unit over een afgedichte holle as waarmee een geïntegreerde doorvoer voor leidingen en slangen is te realiseren. Verder voorziet hij in een gestandaardiseerde bevestigingsinterface en een geïntegreerde eindpositiedetectie. Het inbouwen tijdens de assemblage van de machine is hiermee eenvoudig.
