Yeni Kızaklı Hibrid Paletleyici ile Esnek, Yüksek Hızda ve Hassas Paketleme

👤Rockwell Automation / Çeviri: Çiğdem Çalap
Çözümler Entegre Archictecture Sistemi • Allen-Bradley ControlLogix programlanabilir otomasyon kumanda mekanizması yüksek hızdaki ayrık ve hareket becerilerini mevcut sisteme entegre edebilir. • EtherNet/IP Ağı üzerinden kesintisiz, gerçek zamanlı iletişim sunar. • Allen-Bradley Stratix 6000 yönetimli Ethernet doğrudan şebeke trafiğini yönetir. • Allen-Bradley MP Serisi servo motorludur. • Allen-Bradley Kinetix 6500 çoklu eksene sahip servo sürücüleri bulunur. PartnerNetwork • Kendall Electric Inc. Yerel Rockwell Automation distribütörü olup sistem tasarımı ve sevkiyatında PAI desteği almaktadır Sonuçlar Kolaylaşan bakım ve değişiklik imkânları • EtherNet/IP üzerindeki entegre hareket sunduğu RSLogix 5000 tasarımı ve konfigürasyon yazılımı ile makinelerin tek programlama ortamı olarak kullanılabilir. • Yeni bir izlek oluşturmak veya hareket ya da mantıkla ilgili sorunları çözmek için gerekli süreyi azaltır. • Makine tasarım ve geliştirme süresi sadece üç ay kadar kısa bir süreye inerek gerekli zaman neredeyse yarısı kadar azaltılmış olur. • Geliştirmeye yönelik maliyetler azaldığından nihai kullanıcıya daha düşük maliyetli makine sevk edilebilir Yetkili Distribütör Ortağı Kendall Electric Incorporated Ön bilgiler Süpermarkete gittiğinizde elinizi uzatıp aldığınız 28 şişelik su paketi modern bir rahatlıktan öte anlamlar taşır. Aslında bu paket bir mühendislik başarı öyküsüdür. İlk önce plastik şişelerin her biri siz çocukken su içtiğiniz şişelerden çok daha hafif olacak şekilde tasarlanmıştır. Hatta geçen sene satın aldığınız şişelerden daha da ince plastikten yapılmış bile olabilirler. Teknolojik gelişmeler sayesinde içecek sanayiinde şişelerde kullanılan plastiğin incelmesi sağlanarak malzeme ve imalat maliyetinde büyük tasarruflar elde edilmektedir. Hem ne demiştik, 28li su şişesi paketi mi? Son on yıla kadar, alışveriş yapanlar ancak altılı, 12 veya 24lü paketlerle alışveriş yapabiliyorlardı. Günümüzde ise içecek imalatçıları çok çeşitli perakende satış noktası ve tüketiciye hitap edebilmek için yine aynı çeşitlilikte paket boyutlarında imalat gerçekleştirebilmekteler. Piyasadaki bu tür taleplere karşılık verebilmek için uğraşan makine ve ekipman imalatçıları şişeleri paketleyecek ve sevkiyata hazırlayacak paketleme teknolojisini yaratma çabası veriyorlar. Alabama’nın Montgomery kentindeki bir makine imalatçısı ve uzmanlık alanı paletleyiciler olan Production Automation Inc. (PAI) değişken paket konfigürasyonları ile ebatlarına uygun olabilecek kadar esneklik taşıyan ve günümüzün ince plastik şişelerine zarar vermeyecek kadar nazik çalışabilecek bir makine tasarlamak için ellerindeki özgünlük ve yenilikçilik silahlarını kullanmaya karar verdi. Mücadele başlıyor Paletleyici tasarlama konusunda çok geniş bir deneyime sahip olan PAI’nin önceki tasarımları şişeleme sanayiinde faaliyet gösteren müşterilerinin her daim değişen taleplerine karşılık veremiyordu. Alışılagelen paletleyiciler ürünleri paketlemek amacıyla belirli şekillerde ayırabilmek için fiziksel ayrıcı mekanizmalar kullanmaktalar. Kullanılmak isteyen her yeni paket boyutu veya konfigürasyonu için yeni bir şablon gerektiğinden yeni ayırıcı mekanizmaların da eklenmesi, çıkartılması veya yeniden düzenlenmesi şart oluyor. Bu tür bir düzenleme ise test süresi de dahil olmak üzere ortalama üç gün gibi bir süre içerisinde tamamlanabiliyor. Kaybedilen imalat süresine ek olarak bir de yeni ayrıcı mekanizmalar, çevirici makineler veya diğer bileşenlerin maliyeti de bu sürece eklendiğinde on binlerce dolara ulaşan bir maliyet ile karşılaşmak mümkün olabiliyor. Elbette binlerce dolara ulaşabilecek makine bakım ve kurulum emek maliyetini de unutmamak gerekir. Bir ikilemi daha dile getirelim. Ayırıcı mekanizmalarla çalışan paletleyiciler, ürüne zarar ziyan vermeden hızlı bir şekilde daha ince plastikten yapılmış şişeleri düzenleyip paketlemede sorun yaşabiliyorlar. Robot kollu paletleyiciler söz konusu ayırıcı mekanizmalara alternatif olması amacıyla üretildiler. Robot makineler çok zarif hareketlerle yüksek hızda çalışabilirler ancak işletmesi ve bakımı pahalı cihazlardır. Bildiğimiz şişeleme tesisleri genellikle robot kollu makinelerin yedek parçalarını ellerinde bulundurmazlar. Pek çok robot kollu mekanizmanın yüksek hızda, hatasız şekilde işleyebilmesi için ayrı bir kumanda mekanizması hatta ayrı iletişim ağlarına sahip olması gerekir. Operatörler ile bakım personeli de bu tür parçalar ve yazılımlara pek aşina olmadıklarından bakım ve onarım işleri için üçüncü bir şirketin yardımı gerekecektir.Çözümler Ürünle çalışırken hızlı, esnek ve nazik olabilecek, ayrıca personelin mevcut altyapı içerisinde ve sahip olduğu bilgi çerçevesinde rahatlıkla çalışmaya başlayabileceği bir paletleme çözümü geliştirmek isteyen PAI şirketi Kendall Electric ile çalışmaya karar verdi. Bu kararın sonucunda ise Kızaklı Hibrid Paletleyici geliştirildi. Bu cihaz EtherNet/IP üzerinde entegre hareket kullanarak PAI müşterilerinin istediği esneklik ve kullanım kolaylığı sağlıyor ancak hızından ve paketleme kalitesinden asla ödün vermiyor. Kızaklı Hibrid Paletleyici şişe paketlerinin sabit ve düzgün bir şekilde taşıyan konveyör bandı üzerinde duran çift başlıklı bir kızaklı vinç ile çalışıyor. Her bir vinçten uzanan robot kollar yanlamasına hareket ediyor ve zarifçe alta uzanarak kasaları alıyor ve yavaşça kasayı paletlenmesi için daha önceden belirlenen izlek üzerine yerleştiriyor. Kasaların yerinden oynamaması için konveyör hattı üzerinde dolaşan birkaç görevli ek kasaların makineye eklenmesine ve belli bir şablon içerisinde hizalanmalarına yardımcı oluyorlar. Konveyör bant sonunda düzenlenen kasalar sipariş taleplerine bağlı olarak sevkiyat için katmanlar halinde paletlerin üzerine indiriliyorlar. Robot kolların net çalışmaları ve yumuşak hareketlere sahip olmaları sayesinde şrinkli ambalajdan mukavva tepsilere kadar her türlü malzemeden yapılmış kasayı paketlemesi mümkün olabiliyor. O gün istenen hıza bağlı olarak kasalar makineye farklı hızlarda atılabiliyor. Her iki vinç aynı anda çalışabiliyor veya biri destek verecek şekilde ayarlanabiliyor. Çiftli kipte çalıştığında makine dakikada 80’den fazla kasayı düzenleme hızına sahip. PAI tüm makinenin ağını EtherNet/IP üzerinden yapmayı tercih etti. EtherNet/IP bilindiği gibi donanım seviyesinden ayrık olanlar, süreçler, güvenlik, hareket ve sürücü kumandası gibi unsurlar da dâhil olmak üzere nihai kullanıcının IT altyapısına ve diğer uygulamalara bağlanmak üzere tasarlanmış tek kurulu sanayi tipi protokoldür. EtherNet/IP üzerine entegre olan hareket özelliği ile yeni makine artık tekli, açık ağ mimarisine sahiptir ve programlama için tek bir yazılım tasarım ortamında çalışır. Netlik sağlayabilmek için paletleyicinin robot koluna gönderilen hareket komutları Rockwell Automation tarafından üretilen Allen-Bradley ControlLogix programlanabilir otomasyon kontrol mekanizması (PAC) aracılığıyla EtherNet/IP ağı üzerinden iletilir. Eskiden hareket uygulamalarının kendilerine adanmış ağları olması gerekirdi. Ancak hareket kontrolü de dahil olmak üzere her türlü makine iletişimi için EtherNet/IP kullanımı sayesinde gerekli olan kablolama azalıyor, ikincil donanım ve yazılıma ihtiyaç kalmıyor ve izole ağlara veya bu ağlardan bilgi akış gerektiğinde ağ geçidi yaratılmasına gerek kalmıyor. Kendall Electric PAI’yi Rockwell Automation tarafından üretilen EtherNet/IP etkin net hareket kontrol ürünlerine uygulamaya başladığı zaman, PAI tasarım ekibi Kızaklı Hibrid Paletleyici için kullanılan kontrol platformlarına hareket özelliğini de verimli bir şekilde entegre edebileceklerini fark etti. Diğer Ethernet tabanlı çözümlerin aksine, EtherNet/IP standart altyapı bileşenleriyle çalışır ve ağ geçidine veya ağ yönlendiricisine gerek kalmadan tüm tesise yayılan Ethernet ağı üzerine entegre edilebilir. PAI tasarım ekibi Allen-Bradley MP Serisi düşük atalet momentli motorları kontrol edebilmek için EtherNet/IP’ye hazır Allen-Bradley Kinetix 6500 servo sürücüler kullandı. Ayrıca Allen-Bradley Stratix 6000TM idaresindeki anahtarlar ağ trafiğini yönetiyor ve ağ üzerindeki veri miktarını azaltıyor. Motorlar ve servo sürücülerin konfigürasyonu için de PAC programlama işleminde kullanılan aynı Rockwell Software RSLogix 5000 tasarım ve konfigürasyon yazılımı tercih edilmiş. PAI Genel Müdürü Terry Davis “Üçüncü tarafların yazılıma entegrasyonunu ve ek iletişim ağlarını ortadan kaldırarak müşterilerimize büyük bir hizmet vermiş olduk” diyor. EtherNet/IP zaman senkronizasyonu aracılığıyla hareket kontrolünün ihtiyaç duyduğu performans ve netliği sunabiliyor. Ağın zaman çizelgesine gereksinim duymaması için devreler arasında zaman referans dağılımı gerçekleştiriliyor. Ağ trafiği çok büyük ölçekte azalıyor çünkü veri paketlerinin ebatları ve içeriği dinamik anlamda değiştirilebiliyor. Davis şöyle açıklıyor; “Müşterilerimiz makineye, diğer makinelere, hattın tamamına ve tüm işletmeye bile tek bir kanaldan bağlanabiliyorlar. Bu nedenle hareket uygulamasını tasarlarken ağ gereksinimleri ve özelliklerini teker teker düşünmek zorunda kalmadık.” Sonuçlar Allen-Bradley Sürücüleri ile Hareket Analizcisi tasarım yazılımına sahip Hareket İvmelendirici Araç Takımı kullanarak tasarım süresini de kısaltmış oldu. “Makineyi piyasaya daha düşük geliştirme maliyetleriyle ve daha hızlı bir şekilde tanıtabildik” diyor Davis. Yeni geliştirilen araç takımı PAI’ye bileşenleri seçmede, CAD çizimlerinin geliştirilmesinde, kodların yazılmasında, HMI ekranlarının oluşturulmasında, makinelerin çalıştırılmasında ve makinelerin sorunlarını çözmede yardımcı oldu. PAI yazılımı kullanarak ilk önce paletleyiciyi dijital ortamda simülasyonla denedi ve gerçek makine ile çalışmaya başlamadan önce çıkabilecek sorunları baştan çözebildi. Bu araçlar sayesinde PAI sadece üç ay gibi kısa bir süre içerisinde Kızaklı Hibrid Paletleyici için işleyen fiziksel anlamda gerçek bir model üretebildi. Bu süre normalde ürün geliştirme süresinin sadece yarısı kadardır. Elektrik Tasarım Kumanda Müdürü Kevin Davis şöyle anlatıyor: “Makinemize detaylar ekledik, kullandığımız kumanda sistemi, ihtiyacımız olan hız gibi unsurları araç takımına ekledik ve birkaç dakika içerisinde istediğimiz her türlü malzeme önümüzdeydi. Program sayesinde ayrıca elektrik donanımla ilgili çizimleri doğrudan ilettiğimiz elektrikçiler Kızaklı Hibrid Paletleyici’nin kablolama işine koyuldular.” PAI mühendisleri için Base logic kodları yazıldığından mühendisler tüm makine için sadece 60 satırlık kod yazdılar. Dokunmatik ekran önyüzlerinin geliştirilmesi için de ek zamana gerek kalmadı. Davis “Ayrıca araç takımını kullanarak HMI plakalarını önceden konfigürasyonla tanımlayabildik. Hareket Analizcisi bize başlangıçta planladığımızdan daha küçük motorlar ve sürücüler kullanabileceğimizi gösterdi. Bu da bizim nihai kullanıcılar için bileşen ve enerji maliyetlerini düşürmemize olanak tanıdı” diyor. Tüm bu ücretsiz tasarım araçlarından faydalanan ve EtherNet/IP üzerinde entegre hareket kullanmayı tercih eden PAI bu sayede ucuz, net çalışan, hızlı robot kolla kasaları düzenleyebilecek bir çözümü müşterilerine sunabiliyor. Davis açıklıyor: “Diğer robot kollu çözümlerin düştükleri hatalara düşmedik. Kullandığımız yeni Kızaklı Sistem müşterilerimize büyük çaplı mekanik veya yazılım değişiklikleri yapmadan, sistemi durdurmaya uzun süreler ayırmadan palet yığınlarını kontrol etme şablonlarını değiştirme fırsatı sunmaktadır. Bu sayede makinelerin bakımı da daha kolay hale gelmiştir. Daha iyi bir çözümü daha ucuza sunuyoruz.”