Spuitgietspecialist verkort cyclustijd met elektrische besturing
De succesvolle productie van kunststofsluitingen is afhankelijk van twee factoren: snelheid en nauwkeurigheid. In samenwerking met Eaton ontwikkelde spuitgietspecialist Weener Plastik Packaging Group een oplossing op basis van een programmeerbare controller, waarmee een eenvoudige en nauwkeurige parametrisatie van het assemblagegereedschap voor het sluiten van net gegoten doppen mogelijk is. Met deze methode is de cyclustijd verkort en het aantal weigeringen verminderd.
Weener Plastik Packaging Group (WPPG) uit het Noord-Duitse Ween is wereldwijd actief met 31 vestigingen en meer dan tweeduizend medewerkers. De spuitgietexpert ontwikkelt en produceert kunststofverpakkingen voor een groot aantal markten en klantgroepen, met name voor de cosmeticasector en de voedingsmiddelenindustrie. De onderneming levert oplossingen op maat. Dit is vooral te danken aan het feit dat het bedrijf uit Oost-Friesland als een van de weinige fabrikanten van sluitingen eigen gereedschappen voor spuitgietmachines vervaardigt. Hierdoor kan het op relatief korte termijn op alle locaties wereldwijd voldoen aan specifieke wensen van de klant, zoals speciale ontwerpdetails, kleuren of oppervlakken.
Een sluiting wordt op de volgende manier geproduceerd: de spuitgietmachine perst de twee delen van de matrijs – met bijvoorbeeld vierentwintig sluitingen – krachtig tegen elkaar met een contactdruk van ongeveer 350 ton. De vloeibare kunststof wordt ingespoten met een druk tot 2000 bar. Met name de laatste productiestap, waarbij de voltooide open sluitingen zorgvuldig worden gesloten, is essentieel. Deze bewerking is lastig, omdat het materiaal krimpt als gevolg van onder meer de temperatuur en de luchtvochtigheid. Tijdens de sluitprocedure kan zelfs materiaalschade ontstaan. Het totale productieproces duurt gemiddeld tien tot twaalf seconde per sluiting.
Voor de sluitprocedure gebruikt WPPG een speciale module: de sluitbalk. De activering van die sluitbalk gebeurde voorheen met energieslurpende en slijtgevoelige pneumatische of hydraulische systemen, die uitsluitend naar eindposities (boven of onder) konden worden verplaatst. Om een correcte sluiting van de kap te garanderen, is het beter om de sluitbalk afzonderlijk af te stemmen op elk individueel product. Als de systeeminstelling niet perfect is, leidt dit namelijk tot een groot aantal weigeringen, met name als gevolg van de krachtige slag waarmee het proces gepaard gaat. Bij productaanpassingen of nieuwe productielijnen moest WPPG daarom in het verleden telkens nieuwe matrijzen vervaardigen en deze aanpassen aan de toepassing, waarbij het langdurige tests met verschillende mechanische varianten moest uitvoeren. Bij hydraulische oplossingen bestond bovendien kans op olielekkage, waardoor problemen ontstaan bij de productie voor de voedingsmiddelen- of cosmetica-industrie.
Als gevolg van de toenemende vraag van klanten naar efficiëntere en volledig elektrische machines, besloot WPPG zijn gereedschappen geleidelijk aan te passen voor gebruik in combinatie met een elektrische besturing. Als eerste gebeurde dit bij de sluitinrichting. Het schakelde Eaton in als partner.
Afstemmen
Samen kozen WPPG en Eaton voor een oplossing met twee elektrische servoaandrijvingen voor de positionering van de sluitbalk. Die componenten worden gelijktijdig aangestuurd door de XV-102 HMI/PLC van Eaton, die kan worden geprogrammeerd via Codesys. De ene aandrijving stuurt de verticale verplaatsing aan en de andere de rotatie. Voor de regel- en visualisatie-eenheid kan nu een doelcurve worden ingesteld, waarbij de aandrijvingen de sluithandeling uitvoeren bij een maximale snelheid en met een grote gevoeligheid en nauwkeurigheid in de kritieke gedeeltes. De controller vergelijkt de ingestelde en de werkelijke posities van beide aandrijvingen met een cyclussnelheid van minder dan 2 ms en bepaalt nauwkeurig de verdere positionering van de sluitbalk.
Ingredients enabling carbon neutrality of warehouse systems
5 oktober 2023 vindt de INCOSE-NL workshop 2023 plaats, met spreker Daan Meijsen van Vanderlande. Tijdens de workshop krijg je inzicht in de verschillende cross-cutting duurzaamheidsperspectieven voor hightech systemen. Bekijk het volledige programma online en registreer nu!
Via het 7 inch touchscreen kunnen curveposities, versnellingen, snelheid en afremmen worden gespecificeerd voor elke positie van de servoaandrijvingen. Zo is het mogelijk om sluitcurves te creëren die exact zijn afgestemd op de toepassing. Dit zorgt op zijn beurt voor een grotere nauwkeurigheid bij de positionering van de sluitbalk en zodoende voor een efficiënter sluitproces.
‘Dankzij de parameterfunctie kan elk gewenst gereedschap worden afgestemd op elke behoefte en wordt de bedieningsprocedure voor de gebruiker vereenvoudigd’, aldus Marc Vogel, verantwoordelijk voor het ontwerp van elektrische uitrustingen bij WPPG. ‘Tijdrovende en kostenintensieve mechanische tests behoren vanaf nu tot het verleden.’
Smering
Eaton integreerde een communicatiemodule in de XV-102 waarmee directe communicatie via Can mogelijk is, met name voor de gegevensuitwisseling met beide servocontrollers. De data-uitwisseling met het vergrendelsysteem van de veiligheidsdeur, de positiesensoren of tussen het gereedschap en de spuitgietmachine werd geïmplementeerd met behulp van het modulaire XI/ON I/O-systeem van Eaton, dat is voorzien van een Can-veldbuskoppeling. Eaton ontwikkelde het Codesys-programma in nauwe samenwerking met WPPG specifiek voor deze toepassing. Hierdoor kunnen servicemonteurs over de hele wereld parameters gebruiken en instellen indien er eventueel specificaties worden gewijzigd, bijvoorbeeld met betrekking tot materiaal of kleur van de kunststof.
Voor de nieuwe controller is het onderhoud vereenvoudigd. Zo kan de status van de aangesloten componenten worden gecontroleerd via kleurendisplays in een grafisch overzicht. Op deze manier kunnen eventuele mechanische en elektrische storingen eenvoudiger tijdens het proces worden vastgesteld en kunnen sneller effectieve tegenmaatregelen worden genomen. Via een cyclusteller kan het systeem bovendien de geplande smering van de servomotoren aangeven. Monteurs hebben vervolgens tien dagen de tijd om die onderhoudswerkzaamheden uit te voeren. Als dit niet gebeurt, wordt de machine uitgeschakeld totdat het onderhoud is uitgevoerd en de controller weer wordt geactiveerd.
Energieverbruik
De XV-102 is een lean automation-oplossing die de gelijktijdige aansturing van de servoaandrijvingen met nauwkeurige snelheid van de sluitinrichting regelt: cyclustijden, weigeringen en energieverbruik worden gereduceerd, terwijl flexibiliteit en productiviteit zijn verbeterd. Machineslijtage is eveneens gereduceerd en de toepassing is olievrij. Er zijn nu zestien spuitgietmachines met de elektrisch aangestuurde sluitbalk in bedrijf bij WPPG en de Eaton-controller behoort inmiddels tot de standaarduitrusting van nieuwe machines voor een groot aantal toepassingen binnen de hele Weener-groep.
‘Steeds meer klanten zijn op zoek naar energiezuinige machines – in ons geval volledig elektrisch aangestuurde spuitgietmachines. Dankzij de ontwikkeling van een elektrisch aangestuurde sluitinrichting, zijn we de eerste die een dergelijke oplossing op de markt kan aanbieden’, aldus WPPG’s enthousiaste productiemanager Günter Rieken. ‘We hebben berekend dat we, door over te stappen van een hydraulisch systeem op een gedeeltelijk elektrisch systeem met Eaton-controller, ons energieverbruik met 65 procent kunnen reduceren. Dankzij de goede prijs-prestatieverhouding van de XV-102 en het grote aantal voordelen voor dagelijks gebruik is de investering in het nieuwe systeem zeer de moeite waard geweest. Bij een test met twee identieke machines, een met een hydraulische sluitinrichting en een met een elektrische, zorgden alleen al de kortere cyclustijden voor een kortere afschrijvingsperiode van slechts zes maanden. We willen daarom graag de door ons ingeslagen weg voortzetten en andere processtappen in de Eaton-controller integreren.’
Christian Bücker is vakpersmanager bij Eaton.
