Az XTS forradalmasítja a csomagolóipari gépek építését
A dohány feldolgozására és csomagolására alkalmas gépek tervezésére szakosodott holland TDC (Technical Development Corporation) vállalat megvalósított egy kísérleti projektet, amely a Beckhoff által kifejlesztett XTS szállítórendszer rugalmasságát aknázza ki. A „Doysis” a dohányt tartalmazó tasakok formázására, töltésére és lezárására alkalmas gép.
A Technical Development Corporation az XTS lineáris szállítórendszer egyik első felhasználója
A Doysis csomagológép-projekt 2012. decemberében indult, amikor a TDC egy lengyel dohánygyártótól kapott megbízást egy olyan berendezés fejlesztésére, amely függőlegesen elhelyezett tasakok dohánnyal való megtöltését teszi lehetővé. A dohány csomagolása bonyolult folyamat, hiszen a természetes alapanyag mérete, for­mája, sűrűsége és súlya változhat. A Doysis csomagológép hajtása és vezérlőrendszere teljes mértékben szabványos Beckhoff-összetevőkön alapszik: a C6930-0040 ipari PC erőteljes kétmagos processzorral, egy vezérlőpanellel, EtherCAT I/O terminálokkal, TwinCAT 3 automatizálási szoftverrel, valamint az XTS lineáris szállítórendszerrel rendelkezik. A teljes berendezés EtherCAT kommunikációt használ.
Két tartómodul szilárdan tartja a tasakokat, majd kinyitja azokat úgy, hogy miközben kissé egymás felé haladnak, a tasak külső széleit vákuum tartja nyitva
Annak érdekében, hogy a tasakba helyezett dohány mindig azonos mérettel és formával rendelkezzen, a folyamat első lépésében a dohány tömegét – mielőtt a töltőgépbe kerül – lemérik. A Doysis gyártási folyamata azzal kezdődik, hogy műanyag filmből előállítják a tasakot. A filmet „U” alakúra formázzák, egy cipzárt hegesztenek rájuk a tasakok visszazárhatósága érdekében, majd összehegesztik az oldalakat. A következő lépésben a tasak egy címkéző- vagy szövegnyomtató gépen halad át, majd méretre vágják. Ezután két XTS-tartómodul fogja meg a tasakokat, kinyitja azokat a tartómodulok megfelelő mozgatásával és a tasakot nyitva tartó vákuummal. Egy pufferállomáson a nyomás alatt levő kamrában egyidejűleg négy tasak helyezhető el. Ezekbe a tasakokba a TDC által kifejlesztett modulok helyezik be a kis csomagokba préselt dohánymennyiséget. A töltés és újrapufferelés után a tasakokat összerázzák, ionizált levegővel tisztára fújják és lezárják. Ezután lyukat vágnak a tasakra, hogy a bolti állványra lehessen akasztani, és felvisznek a felületére egy – a zárjegy rögzítésére szolgáló – ragasztóréteget. A zárjegy megfelelő pozícióba való elhelyezését egy kamerarendszer ellenőrzi. A hibás termékek lekerülnek a szállítórendszerről, a megfelelő tasakokat pedig egy szállítószalag továbbítja.
A TDC a világon elsőként használja az XTS lineáris szállítórendszert
XTS: optimális rugalmasság minimális helyigénnyel
A TDC korábban gyártott gépeinél a töltési folyamatot mechanikusan vezérelték. Ennek legnagyobb hátránya az volt, hogy a folyamat csak egyetlen, a mechanika által meghatározott módszer szerint, fix ciklusidő alatt mehetett végbe. Az új töltősor fejlesztésének alapkoncepciója az volt, hogy a rendszer moduláris és a lehető legrugalmasabb legyen. Az XTS a Beckhoff lineáris szállítórendszere, amely képes arra, hogy egy lineáris motorhajtáshoz kialakított zárt pályán egymástól függetlenül mozgassa a tartómodulokat. Ez az elv teljes mértékben megfelelt a TDC elképzeléseinek, mivel például lehetővé teszi – a kapacitás növelése érdekében – számos vákuumkamra vagy feldolgozóegység felszerelését a gyártósorra.
Az XTS legnagyobb előnye a rugalmasan változtatható ciklusidő. A mechanikus megoldásban – a nagy termelékenység érdekében – számos töltőállomást két vagy több példányban kellene megvalósítani. Az XTS segítségével az alkalmazás lényegesen kevesebb töltőállomással megoldható. Ez nemcsak a hardverköltséget, hanem a karbantartást igénylő mechanikai alkatrészek számát is jelentősen csökkenti.
Termékváltáskor vagy a tasak formájának megváltoztatásakor nem kell mechanikusan beavatkozni a rendszerbe, hanem szoftveresen módosíthatók a kocsik beállításai és a folyamatok szekvenciái, ami sokkal kevesebb erőfeszítéssel, és gyorsabban kivitelezhető. A kocsik egyéni programozhatóságának köszönhetően a tasakok egyenként pozicionálhatók, tölthetők, illetve mozgathatók.
Elvileg az XTS még azt is lehetővé tenné, hogy akár kis mennyiségben gyárthassanak különböző készítményeket, eltérő töltőtömeggel, egyidejűleg, egyazon gyártósoron.
A jövőben lehetőség lesz a töltőállomások és a tartómodulok együttes mozgatására is a „repülő fűrész” elve alapján, ami folyamatos termékáramlást eredményez. Ezenfelül az XTS kompakt hajtásrendszerének köszönhetően nagymértékben csökken a gyártósor telepítéséhez szükséges helyigény is. Egy, a Doysis csomagológép feladatait ellátó hagyományos gép jelentősen nagyobb lenne már csak azért is, mert az összes töltőállomást több példányban kellene tartalmaznia. Az XTS lineáris szállítórendszernek köszönhetően a Doysis-berendezéssel a felhasználó a kisebb helyigény miatt is költséget takarít meg.
Hatékony fejlesztés TwinCAT-tel
A Doysis projekt kifinomult szoftvermegoldásokat tartalmaz: az alkalmazás szoftverét objektumorientált programozással dolgozták ki TwinCAT 3.1 fejlesztői környezetben. Az XTS szoftveroldalon objektumként jelenik meg, ami azt jelenti, hogy egy tartómodul egy szervomotornak felel meg. A TwinCAT minden mechanikus, mágneses és elektromos egység számára szükséges összes illesztőprogramot és rutint tartalmazza. A szoftvert a holland szoftverfejlesztő specialista, a Gain Automation Technology fejlesztetette ki, amely már számos TwinCAT kísérleti projektet valósított meg, és az IEC 61131-3 programozásában is van tapasztalata.
A TwinCAT 3 egyik fontos előnye az, hogy a CPU összes magját teljes mértékben képes „foglalkoztatni”, ami a vezérlő számítógép erőforrásait lényegesen jobban kihasználhatóvá teszi.
A Doysis-töltősor nagyon összetett, de mindössze nyolc hónap alatt elkészült
A kihívások rekordidő alatt leküzdhetők
A TDC minden tekintetben elégedett az eredménnyel: a TDC, a Gain és a Beckhoff szoros együttműködésének köszönhetően, mindössze nyolc hónap alatt lehetséges volt a teljes berendezés megvalósítása a koncepciótól a fejlesztésen át a telepítésig.
A Doysis-t a megrendelő 2013. szeptemberében helyezte üzembe 32 tartómodullal. A berendezés 50 tasakot tölt meg percenként. A terv 60 tasak/perc, amelyet a második – a TDC Innovációs Központjában továbbfejlesztett – töltősorral már meg is valósítottak.
A TDC feltételezi, hogy a rugalmas és moduláris felépítésnek köszönhetően a berendezés más iparágak, illetve csomagolási alkalmazások esetében is alkalmazható.
A TDC eredetileg egy svájci székhelyű cég volt, amelyet 1995-ben a holland SCM (Sluis Cigar Machinery) vállalat vett át a dohánymérő-, illetve töltőberendezések gyártása érdekében. Amikor a TDC székhelyét a hollandiai Kampenbe helyezték át, minden addigi – a „kézzel sodort dohányt” érintő – tevékenységet ebben a cégben összpontosítottak. A TDC termékpalettája a dohányipar számára tervezett egyedi gépmoduloktól a komplett gépsorokig terjed.
Címkék: XTS