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Avercon (machinebouw)
Schaalbare verpakkingsmachine voor Gates
Hubert Lahaut, Control & Automation Magazine
version française
In de logistiek hebben moderne besturingssystemen er mede voor gezorgd dat
verpakkingsmachines bij hogere prestaties betaalbaar bleven. Vandaag wijst de
tendens in de richting van doorgedreven decentrale besturingsarchitecturen.
Avercon ontwikkelde en bouwde een snelle verpakkingsmachine op basis van
Ethernetcommunicatie en een SERCOS-glasvezelverbinding voor het
distributiecentrum van Gates in Oostakker.
In het logistieke proces spelen verpakkingsmachines een uiterst belangrijke rol.
De eisen die aan dit type machines gesteld worden, verschillen niet van de
globale trends in de machinebouw: modulaire concepten, flexibiliteit, minder
onderhoud, betrouwbaarheid, eenvoudige bediening en standaardisatie van
besturingssystemen. Met dat verschil dat van een verpakkingsmachine nog meer
flexibiliteit – lees snelle omsteltijden – verwacht worden.
De tijd dat een verpakkingsmachine een eenvoudige machine was, bediend door een
operator, begint tot het verleden te behoren. De verpakkingsafdeling moet zich
invoegen in de goederenstroom die vanuit de productie op haar afkomt. ‘Lean
Production’ mag een mooi streven zijn van de engineering, maar de
verpakkingsafdeling moet volgen om geen bottleneck te gaan vormen. Een product
dat te lang vastzit in het verpakkingsstadium, kan niet geleverd worden, en dus
is de klant niet tevreden. ‘Serviceability’ dus, als onderdeel van Asset
Management.
Verpakkingen moeten diverse functies vervullen om het verpakte product in de
juiste staat bij de gebruiker te brengen. Vanuit deze functies kunnen eisen
worden afgeleid die onder meer betrekking hebben op de logistieke en het
gebruik. “Verpakkingsmachines van vandaag spelen daar op in en hebben reeds een
hoog niveau bereikt. Ze zijn geavanceerd, zijn ontworpen volgens de modernste
principes en maken gebruik van de nieuwste besturingen, elektronica en
software”. Aan het woord zijn Robert De Graeve en David Provoost,
respectievelijk electrical division manager en sales & marketing manager bij het
in Eeklo gevestigde Avercon.
Nieuwe verpakkingsmachine
Bij Avercon weet men waarover men spreekt. Het bedrijf is immers een
toonaangevende Europese constructeur van kartonverpakkingsmachines. “Avercon
ontwerpt en maakt volautomatische machines. Alle machines worden in eigen beheer
ontwikkeld en gebouwd, van tray erectors en dozenopzetters tot portaalrobots en
wrap-arounds. Onze geautomatiseerde oplossingen laten zich gemakkelijk
integreren in eender welke productielijn, waarbij de klanten kunnen kiezen uit
een waaier van standaardmachines maar ook maatwerk is mogelijk”, aldus Robert De
Graeve.
De eis van schaalbaarheid van verpakkingsmachines en –lijnen betekent ondermeer
dat machines en verpakkingslijnen modulair moeten zijn. Modulariteit, single
function cell en multifunctionaliteit zijn daarom uitdagingen voor de
constructeur van verpakkingsmachines. Een perfecte illustratie hiervan is de
nieuwe, modulaire verpakkingsmachine die werd gebouwd voor Gates en die bestemd
is voor het in Oostakker gevestigde distributiecentrum van Gates. Voor deze
machine werd vertrokken van een standaardsysteem dat verder werd ontwikkeld op
maat van de klant. Doel van deze nieuwe machine was alles op één lijn brengen,
waarbij de verpakkingsmachine de te verpakken goederen – in dit geval
distributieriemen voor de retail markt – zowel moest bedrukken, vouwen, lijmen,
etiketteren als wegen. De distributieriemen worden via vier inlegstations wel
manueel in de dozen gelegd.
David Provoost: “Om tegemoet te komen aan de behoefte van Gates, hebben wij in
samenwerking met Rockwell Automation een performante, flexibele
verpakkingsmachine ontworpen die tot zeventig dozen per minuut behandelt. De
machine behandelt zowel vlakkarton als microgolfkarton. Op het einde van de rit
worden de verpakte goederen opnieuw, per tien doosjes, ingepakt in een
bulkverpakking die op zijn beurt wordt dichtgeplakt, waarna ze automatisch
kunnen worden gepalletiseerd. De programmatie voor al deze handelingen werd
samen met Rockwell Automation ontwikkeld”.
De flexibele verpakkingsmachine van vandaag heeft duidelijk geprofiteerd van
moderne aandrijvingen en besturingen. De zware centrale en mechanische
aandrijvingen hebben in grote mate plaatsgemaakt voor de centrale aandrijving
met behulp van stappen- of servomotoren. Een groot voordeel is dat daardoor elk
machinedeel apart is aan te sturen. Belangrijk is bij decentrale aandrijvingen
dat er een perfecte synchronisatie is van de machinedelen. David Provoost:
“Besturingssystemen en de daarbij horende software zijn al goed ingeburgerd. Ze
hebben er mede voor gezorgd dat verpakkingsmachines bij grotere prestaties
betaalbaar bleven. Echter, zoals reeds aangestipt is er een sterke tendens naar
decentrale besturingen. Deze zullen perfect werken als ook de software perfect
werkt, en met simulatieprogramma’s zijn de prestaties van een lijn vooraf
redelijk nauwkeurig te bepalen. In het geval van Gates hebben we echter een
redelijk unieke technologie gebruikt. De verpakkingsmachine in kwestie, die
tenslotte toch zo’n veertig meter lang is, is opgebouwd uit drie delen, elk
uitgerust met een controller zodat ze, indien gewenst, elk onafhankelijk kunnen
werken. De servo-aandrijvingen, in ons geval van Allen Bradley, zijn
geoptimaliseerd voor het gebruik met de motion controllers van Rockwell
Automation. De communicatie tussen besturing en regelaar geschiedt via Ethernet,
zodanig dat via een centraal systeem alles op één plaats gecontroleerd en
gestuurd kan worden. De drager loopt over de ganse machine via een
glasvezelverbinding (SERCOS). De geringe bedrading en eenvoudige implementatie
is al snel een groot voordeel”.
Uniek concept
Vanwege de grote flexibiliteit en openheid van de Rockwell Automation
besturing en Allen Bradley aandrijvingen, heeft Avercon een relatief uniek
systeem voor de Gates verpakkingsmachine kunnen ontwikkelen. Deze redelijk
complexe en geavanceerde toepassing werd gerealiseerd in nauwe samenwerking
tussen beide bedrijven. Rober De Graeve: “Het relatief unieke is geboren toen
wij in de ontwerpfase een aantal berekeningen maakten aangaande snelheden en
tijden. Wij zijn toen met de betrokken partijen gaan samen zitten en hebben ons
idee voorgelegd. Alle partijen waren akkoord en zodoende kwamen we op een
systeem dat heel krachtig was en dat het voordeel had dat wij onze drivers
onderling en direct konden laten communiceren over Ethernet. M.a.w. de
informatie komt vanuit de processor, gaat over Ethernet naar de regelaars die
vervolgens onderling met elkaar communiceren via het glasvezelsysteem. Cruciaal
in dit geheel is, dat wij in de bewegingen de assen gaan ‘triggeren’ en
camprofielen gaan activeren. Doordat de ‘traymaker’ in feite een duplex
traymaker is, hebben we dus een linkse en rechtse zijde waardoor de nog steeds
plano verpakking niet altijd op hetzelfde ogenblik komt. Dus ook dezelfde
servo-as wordt door meerdere cams op verschillende wijze en tijdstippen
geactiveerd zodat alles mooi synchroon verloopt. En deze combinatie is wel vrij
uniek in de verpakkingswereld. Daarenboven is de machine, dankzij een ingebouwde
pc, ook controleerbaar van op afstand. Via een op Internet aangesloten modem
kan, indien nodig, worden ingebeld zodat de controle en/of onderhoud of andere
kleine correcties kunnen worden overgenomen. En uiteraard kan ook worden
ingebeld via GPRS”.
Uit het bovenstaande moge duidelijk blijken dat men bij het ontwerpen van een
verpakkingsmachine niet over één nacht ijs gaat. Naast zijn productiecapaciteit
en flexibiliteit moet de machine ook een perfect en onbeschadigd product
afleveren, want een verpakking vervult tal van functies, waarvan de
belangrijkste ongetwijfeld het bewaren én beschermen van het product is. De
verpakking zorgt ervoor dat het product in perfecte staat bij de gebruiker komt.
Als dat niet het geval is, wordt het product al snel onverkoopbaar. De consument
is immers zeer kritisch en laat verpakkingen die een teken van beschadiging
vertonen, in de winkelrekken liggen. <<
Avercon (construction de machines)
Une machine d’emballage évolutive pour Gates
Hubert Lahaut, Control & Automation Magazine
En logistique, les systèmes de commande modernes permettent de concevoir des
machines d’emballage très performantes à des prix abordables. Aujourd’hui, la
tendance va dans le sens d’architectures de commande fortement décentralisées.
Avercon a développé et construit une machine d’emballage rapide basée sur la
communication Ethernet via une liaison SERCOS sur une fibre optique pour le
centre de distribution de Gates à Oostakker.
Les machines d’emballage jouent un rôle excessivement important dans les
processus logistiques. Les exigences posées à ces machines ne diffèrent pas des
tendances globales en construction de machines : concepts modulaires,
flexibilité, réduction de la maintenance, fiabilité, simplicité de commande et
standardisation des systèmes de commande. A cette différence près que l’on
attend encore plus de flexibilité d’une machine d’emballage, c’est-à-dire des
temps de conversion rapides. L’époque où la machine d’emballage était une simple
machine, commandée par un opérateur, est révolue. Le département d’emballage
doit s’insérer dans le flux de marchandises qui lui arrive de la production. La
‘production allégée’ est certes un bel objectif pour l’ingénierie mais le
département d’emballage doit suivre pour ne pas créer de goulot d’étranglement.
Un produit qui reste trop longtemps au département d’emballage ne peut être
livré, ce qui engendre l’insatisfaction du client. Il faut donc viser la
‘disponibilité technique’ comme faisant partie intégrante de la gestion des
ressources.
Les emballages doivent remplir diverses fonctions si l’on veut fournir le
produit emballé en bon état à l’utilisateur. A partir de ces fonctions, on peut
déduire des exigences qui ont notamment trait à la logistique et à
l’utilisation. «Les machines d’emballage actuelles y réagissent et ont déjà
atteint un niveau élevé. Elles sont avancées et ont été conçues selon les
principes les plus modernes. En outre, elles implémentent les dernières
commandes, l’électronique et les logiciels les plus récents» remarquent Robert
De Graeve et David Provoost, respectivement electrical division manager et sales
& marketing manager chez Avercon à Eeklo.
Nouvelle machine d’emballage
Avercon sait de quoi elle parle. De fait, la société est un constructeur
européen de renom de machines d’emballages carton. «Avercon conçoit et fabrique
des machines full automatiques. Toutes les machines sont conçues et construites
en interne, des formeuses de boîtes et fermeuses de boîtes aux robots portiques
et suremballeuses. Nos solutions automatisées s’intègrent aisément dans
n’importe quelle ligne de production. Nos clients peuvent choisir parmi une
palette de machines standard mais nous pouvons également concevoir une solution
sur mesure» précise David Provoost. L’exigence d’évolutivité des machines et
lignes d’emballage signifie notamment que les machines et lignes d’emballage
doivent être modulaires. La modularité, la cellule à fonction unique et l’aspect
multifonctions sont dès lors des défis pour le constructeur de machines
d’emballage. La nouvelle machine d’emballage modulaire construite pour Gates et
destinée au centre de distribution d’Oostakker en est une illustration parfaite.
Cette machine a été conçue à partir d’un système standard développé ensuite à la
mesure du client. L’objectif de cette nouvelle machine était de ramener tout
sur une seule ligne, la machine d’emballage devant imprimer, plier, coller,
étiqueter et peser les marchandises à emballer, dans ce cas, des courroies de
distribution pour le marché de la vente au détail. Les courroies de distribution
sont toutefois placées manuellement dans les boîtes au travers de quatre
stations de mise en boîtes.
«Pour rencontrer le besoin de Gates, nous avons développé en collaboration avec
Rockwell Automation une machine d’emballage performante et flexible, capable de
traiter jusqu’à septante boîtes par minute. La machine travaille tant le carton
plat que le carton micro-ondulé. En fin de parcours, les marchandises emballées
sont suremballées par unités de dix boîtes, dans un emballage en vrac qui est
collé. Ensuite, elles peuvent être palettisées automatiquement. La programmation
de toutes ces opérations a été développée avec Rockwell Automation» explique
Robert De Graeve.
La machine d’emballage flexible actuelle a clairement profité d’entraînements et
de commandes modernes. Les lourds entraînements centraux et mécaniques ont en
grande partie cédé la place à des entraînements décentralisés basés sur des
moteurs pas à pas ou des servomoteurs. Cela permet la commande séparée de chaque
élément de machine. La parfaite synchronisation des composants de la machine est
alors capitale pour les entraînements décentralisés. «Les systèmes de commande
et les logiciels qui vont de pair sont déjà bien entrés dans les moeurs. Ils ont
permis de concevoir des machines d’emballage très performantes à des prix
abordables. Cependant, comme nous l’avons déjà remarqué, la tendance vers des
commandes décentralisées est forte. Celles-ci fonctionneront parfaitement si le
logiciel fonctionne lui aussi parfaitement. Avec les programmes de simulation,
les performances d’une ligne peuvent être prédéfinies de manière assez précise.
Dans le cas de Gates, nous avons toutefois utilisé une technologie relativement
unique. La machine d’emballage en question, dont la longueur atteint quand même
les quarante mètres, se compose de trois parties, chacune équipée d’un PLC afin
de pouvoir, si nécessaire, fonctionner indépendamment. Les entraînements servo,
dans notre cas de marque Allen Bradley, sont optimisés pour une utilisation avec
les contrôleurs de mouvement et les PLC de mouvement de Rockwell Automation. La
communication entre la commande et le régulateur passe par Ethernet, afin que
tout puisse être piloté et contrôlé d’un seul endroit via un système central. Le
support transite à travers toute la machine via une connexion Ethernet. Un
câblage réduit et une implémentation simple représentent de gros avantages»
poursuit-il.
Un concept unique
Grâce à la grande flexibilité et ouverture de la commande de Rockwell
Automation et des entraînements d’Allen Bradley, Avercon a pu développer un
système assez unique pour la machine d’emballage de Gates. Les deux sociétés ont
réalisé cette application complexe et sophistiquée en étroite collaboration. Et
d’ajouter «Le caractère unique de cette machine est apparu dès la phase de
conception, lorsque nous réalisions les calculs des vitesses et des temps à
obtenir. Nous nous sommes réunis avec les parties concernées et nous avons
soumis notre idée. Tout le monde était d’accord et nous sommes arrivés ainsi à
un système très puissant, permettant une communication mutuelle et directe entre
les entraînements via Ethernet. En d’autres termes, l’information vient du
processeur, passe par Ethernet et se dirige vers les régulateurs qui
communiquent ensuite ensemble via le réseau en fibre optique. Les points
cruciaux de cet ensemble sont le ‘déclenchement’ des axes durant les mouvements
et l’activation des profils de cames. La ‘formeuse de boîtes’ étant en fait une
formeuse de boîtes duplex, nous avons un côté gauche et un côté droit. De ce
fait, l’emballage plano n’arrive pas toujours au même moment. L’axe servo est
donc également activé par plusieurs cames de manière différente et à divers
moments. Ainsi, tout se déroule de manière bien synchronisée. Et cette
combinaison est assez unique dans le monde de l’emballage. En outre, le PC
intégré peut aussi contrôler la machine à distance. Un modem raccordé à Internet
permet, si nécessaire, de se connecter à la machine afin d’en reprendre le
contrôle et/ou d’en assurer la maintenance ou encore d’effectuer de petites
corrections. Bien entendu, il est également possible de s’y connecter par GPRS.»
L’illustration ci-dessus montre clairement qu’on ne peut se lancer à la légère
dans la conception d’une machine d’emballage. Outre sa capacité de production et
sa flexibilité, la machine doit aussi fournir un produit parfait et non
endommagé. De fait, l’emballage remplit de nombreuses fonctions dont la
principale est incontestablement la conservation et la protection du produit.
L’emballage veille à ce que le produit arrive en parfait état chez
l’utilisateur. Si ce n’est le cas, le produit sera vite invendable. Le
consommateur est en effet très critique. Les emballages endommagés restent dans
les rayons. <<
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