New-Motion ontwikkelt slimme robotpalletiser

Het Zeeuwse New-Motion koos geen standaard robotarm voor zijn palletiseeroplossing maar een gantryconstructie. Voor de aansturing van de grijperarm met een direct drive kwam het bedrijf terecht bij Omron, dat gelijk ook de interface voor zijn rekening nam.

25 juni 2015

In de werkplaats van New-Motion in Middelburg staat al sinds de Empack in ’s-Hertogenbosch een nieuwe machine, die onder het wakende oog van een webcam continu dezelfde bewegingen uitvoert. Het is een nieuwe, door New-Motion zelf ontwikkelde en gebouwde palletiser. De teller staat nu op ruim 900 duizend bewegingen. Na het virtueel stapelen van een miljoen dozen op een pallet wordt de duurproef – die tot nu toe zonder haperingen verliep – als geslaagd beschouwd. De nieuwe machine is een belangrijke uitbreiding van de intern-transportoplossingen die New-Motion met name voor de voedingsmiddelenindustrie bouwt. Omron tekende voor de besturing van de palletiser en leverde ook de bijzondere interface voor de bediening.

De portaalrobotpalletiser krijgt dozen via transportbanden aangevoerd. Een telescopische arm pakt ze met een grijperkop op en plaatst ze laag voor laag op een pallet. Foto: Studio Groenling

Het Zeeuwse New-Motion bestaat sinds 2004 en heeft zich gespecialiseerd in conveyor- en handlingsystemen voor de voedingsmiddelenindustrie. De producten – vooral transportsystemen uitgevoerd in rvs – worden gebruikt door fabrikanten van droge voeding die hun producten in dozen, zakken of emmers verpakken en distribueren. Aanvankelijk bouwde New-Motion klantspecifieke transportoplossingen voor alle fasen van het productieproces die technisch complex waren of afwijkende afmetingen hadden. De laatste jaren verschuift de aandacht langzamerhand naar end-of-line-systemen voor verpakking en logistiek.

Twee jaar geleden werd bovendien een flinke standaardisatie in rvs-profielen, afmetingen, componenten en aandrijvingen doorgevoerd waardoor het bedrijf nu met een beperkt aantal onderdelen zeer efficiënt verschillende standaardmodules bouwt, die de basis vormen voor elke oplossing. Die standaardisatie heeft geleid tot een intensieve samenwerking met een aantal preferred suppliers, tot vermindering van de voorraden en aanzienlijk kortere ontwikkel- en productietijden. Hierdoor is de prijs van de systemen veel aantrekkelijker geworden. Dat heeft zich in de Nederlandse voedingsmiddelenindustrie klaarblijkelijk rondgesproken, want New-Motion is de laatste jaren gegroeid tot een bedrijf met een omzet van meer dan twee miljoen euro en twaalf werknemers.

‘Onze systemen kun je zien als de verbindende factor tussen de verschillende machines en processtappen in een bedrijf’, zegt salesmanager Rubert Remijn. ‘Dat betekent aan de ene kant een perfecte aansluiting op de apparatuur van de machinebouwers en aan de andere kant een intensieve samenwerking met de opdrachtgever om tot een optimale proceslay-out te komen en een doordachte engineering, waarin sensoren, aandrijving, elektrische en mechanische componenten zijn geïntegreerd.’

Dat New-Motion nog steeds niet terugschrikt voor het complexere maatwerk bewijst een aantal machines dat in de hal in aanbouw is: een deegverdeler voor de productie van hondenbrokken, een transportband voor pvc-bakjes die ze meteen correct positioneert voor de vulmachine en een UV-C-tunnel voor de ontsmetting van etenswaren en verpakkingen in een voedingsmiddelenbedrijf. De basis van al die oplossingen zijn transportsystemen, waaromheen New-Motion zijn technologie bouwt.

Niet morsen

New-Motion was zich ervan bewust dat alleen intern-transportsystemen – met of zonder slimme add-ons – te beperkt zijn voor verdere groei van het bedrijf. ‘We hebben ons dus georiënteerd op aanvullende systemen’, legt Remijn uit. ‘Toevallig vroeg een klant of wij een palletiser konden ontwikkelen, omdat hij niet erg tevreden was over zijn huidige machine. Uit een klein onderzoekje bleek bovendien dat er veel meer klachten over de bestaande palletisers en robots waren. Omdat een palletiser min of meer het logische eindpunt van onze intern-transportsystemen is en het automatisch stapelen van dozen op pallets op zich niet supercomplex is, besloten we een nieuw type palletiser te ontwikkelen.’

In die opzet lijkt New-Motion geslaagd. Er is een verrassend concept ontwikkeld. In de nieuwe portaalrobotpalletiser worden dozen via transportbanden aangevoerd, waarna een telescopische arm met een grijperkop ze oppakt en laag voor laag op de pallets plaatst. De robotarm wordt aangedreven door drie servomotoren van Omron: een op een telescopische arm voor bewegingen op en neer en twee voor de aandrijfriemen van de single-belt gantry/H-brug, waardoor de grijperarm met grote nauwkeurigheid in elke gewenste positie kan worden gebracht. Uniek is de liggende aandrijving van de H-brug.

New-Motions palletiser verwerkt tweehonderd tot duizend dozen per uur. Foto: Studio Groenling

De grijperarm kan afhankelijk van het product worden uitgerust met vacuüm-, klem- en zakgrijpers. Het wisselen van de grijpers is eenvoudig dankzij de snelkoppeling en stekerverbindingen. De arm zelf maakt een roterende beweging met behulp van een direct drive-servomotor. Dankzij het gebruik van de directe aandrijving morst er geen vet of olie op het product en is de grijperarm energiezuinig.

Een belangrijk onderdeel van de grijperarm is de ingebouwde load cell, die niet alleen een rol speelt bij de eindcontrole van de inhoud op het juiste gewicht, maar die ook afwijkingen kan signaleren. Als een doos bijvoorbeeld maar half gevuld is of een deel van de inhoud verliest omdat hij niet goed is afgesloten, kan dat problemen veroorzaken bij het stapelen.

De capaciteit van de palletiser is tweehonderd tot duizend dozen per uur. De afmetingen van de dozen kunnen variëren van 100 bij 100 bij 100 millimeter tot 600 bij 400 bij 400 millimeter en een gewicht van een tot twintig kilo. Er zijn palletisers leverbaar met meerdere palletplaatsen en verschillende aan- en afvoermogelijkheden van verpakkingen en pallets. Optioneel zijn een tussenvellade en een lichtkrant zodat de status van de machine op afstand goed zichtbaar is.

Zes weken

Omron heeft met advies en technische ondersteuning bijgedragen aan de ontwikkeling en de bouw van de nieuwe palletiser. Het bedrijf heeft voor zijn nieuwe types PLC’s een aantal belangrijke doelmarkten gedefinieerd, waarvan food & beverages er een is. Via partnerships met innovatieve machinebouwers in dat segment hoopt Omron snel een plek te veroveren.

‘We hebben contact gehad met diverse leveranciers van aandrijvingen, maar vooral de aansturing van de grijperarm met een direct drive bleek een probleem, omdat de meeste aanbieders een vaste combinatie van servo en driver verkopen’, verduidelijkt Ronald Dekker, die bij New-Motion verantwoordelijk is voor de engineering. ‘Omron en Edwin Denissen van Denissen Engineering beschikken echter over een enorme technische expertise. Het inregelen van de Omron-servoversterker en de direct drive die we in de grijperarm gebruiken, bleek geen probleem. Uiteraard heeft Omron ook de andere componenten voor de besturing geleverd, zoals de PLC’s en de servomotoren.’

‘Een belangrijke toegevoegde waarde van Omron was de grafische interface voor de bediening’, vervolgt Dekker. ‘De kwaliteit van het HD-beeldscherm is fantastisch en de bediening heel eenvoudig. Via het beeldscherm kan de operator korte instructievideo’s bekijken en de interface werkt met duidelijke pictogrammen. Dankzij de intelligentie van het scherm waren we in staat om allerlei wizards te programmeren, bijvoorbeeld voor de palletselectie en de palletbelading. De operator kan zelf stapelpatronen definiëren en opslaan. Het systeem is geprogrammeerd met behulp van Sysmac Studio, het nieuwe platform van Omron voor de integrale ontwikkeling en programmering van het systeem inclusief interface, PLC’s en servodrives. Dankzij deze geïntegreerde ontwikkelomgeving kon het project binnen zes weken worden afgerond.’

In de toekomst wil New-Motion nog een programma ontwikkelen dat op basis van de afmetingen van de pallets en de dozen automatisch de meeste ideale stapelpatronen vaststelt. En zo staan nog enkele uitbreidingen gepland, die Remijn met het oog op de concurrentie nog niet wil prijsgeven.

Vrij van bugs

Dekker en Remijn schatten de marktkansen van de nieuwe palletiser hoog in. New-Motion hoopt er uiteindelijk zo’n vijfentwintig per jaar te verkopen. Er zijn dan ook enkele belangrijke voordelen van een portaalrobotpalletiser ten opzichte van een palletiser die gebruikmaakt van een knikarmrobot. Volgens Remijn is het beperkte ruimtebeslag het belangrijkste voordeel: ‘Omdat de grijperarm zich boven de pallet bevindt, is maar de helft van het aantal vierkante meters nodig. Dat is vooral interessant voor bedrijven die op de bestaande locatie willen uitbreiden. Mede daarom zijn ook de panelen voor de besturing boven in de machine geplaatst. Vaak heeft een knikarmrobot wegens het gewicht en de abrupte bewegingen een versterkte fundering nodig. Een nadeel van onze palletiser kan de benodigde hoogte zijn. Dankzij de telescopische grijperarm hebben we dat echter tot een minimum kunnen beperken.’

Het systeem is geprogrammeerd met behulp van Sysmac Studio, het nieuwe platform van Omron. Foto: Studio Groenling

Dekker vult aan: ‘We kunnen de palletiser compleet in onze eigen werkplaats bouwen. Daardoor kunnen we de installatie tot in detail testen zodat we zeker weten dat de robot perfect werkt. De uiteindelijke installatie en ingebruikname bij de klant kosten maar twee dagen. Onze palletiser is aanzienlijk goedkoper dan een nieuwe knikarmrobot. Dat scheelt tienduizenden euro’s, maar ik weet ook dat er veel palletisers gebouwd worden met tweedehands knikarmrobots. Dat maakt de prijs weliswaar aantrekkelijker, maar het is de vraag of de betrouwbaarheid en de onderhoudsvriendelijkheid op de lange termijn niet in het geding komen.’

Dekker schat dat de prestaties in termen van capaciteit ongeveer gelijkwaardig zijn, maar hij gaat ervan uit dat de energiekosten voor de portaalrobot lager liggen. New-Motion wil de palletisers nog iets lichter en stiller maken en overweegt de energie van de remweerstand terug te winnen, waardoor de operationele kosten verder zullen dalen.

Een interessante optie die New-Motion voor zijn palletisers aanbiedt, is remote maintenance via een Ethernet-router. De servicemonteurs in Middelburg hebben op afstand toegang tot de software in de palletiser en kunnen problemen zo snel oplossen. De robot kan worden uitgerust met een webcam, die eveneens van nut kan zijn bij ondersteuning en hulp aan de gebruikers. Voor mechanische problemen zullen de monteurs uiteraard nog steeds in de auto moeten stappen, maar de geslaagde duurproef in de bedrijfshal in Middelburg geeft alle vertrouwen dat dat soort ritten tot een minimum beperkt blijft. De installatie heeft vanaf begin mei volledig vrij van bugs gefunctioneerd en er is geen enkele slijtage of andere mankementen aan de bekabeling, de aandrijving of de mechanische of elektrische componenten geconstateerd.

Theo Snijders is tekstschrijver bij Wisse Kommunikatie, het pr-bureau van Omron.