PWR kiest eigen weg in verpakkingsmachines

Razendsnel pakken en plaatsen, dat is de kern van de verpakkingsmachines van PWR. Het bedrijf uit Ede draait er zijn hand niet voor om om drieduizend koekjes per minuut in hun traytje te leggen. Dat doet het onder meer door een eigen deltarobot in ontwikkeling te houden en slimme distributiesoftware.

Alexander Pil
15 maart

PWR prijst zich gelukkig dat het opereert in een zeer stabiele markt: de voedingsindustrie. ‘Ik zit nu zo’n 25 jaar in deze sector en heb de nodige crisissen meegemaakt. Mijn ervaring is dat je er in de foodbranche weinig van merkt’, aldus Ron Fortman, technologiemanager bij PWR. Het bedrijf met zijn hoofdkantoor in Ede boekte in 2020 weliswaar een kleinere omzet dan het jaar ervoor, maar zag de vraag tegen het eind van het jaar weer aantrekken. ‘De vraag naar automatisering in de foodsector neemt alleen maar toe. Producenten worstelen nu met alle maatregelen om besmettingen te voorkomen. En daarmee groeit het besef dat ze minder afhankelijk zijn als ze meer – of zelfs alles – met machines doen.’

PWR ontwikkelt zijn eigen deltarobots voor het verpakken van bijvoorbeeld koekjes.

PWR is gespecialiseerd in pick-en-place-verpakkingsoplossingen voor foodproducten op basis van razendsnelle deltarobots. Dat loopt van chipzakjes en chocolaatjes tot koekjes en donuts. Op het eerste gezicht lijken die producten wellicht weinig met elkaar te maken te hebben, maar Fortman legt uit dat er absoluut een gemene deler is: ‘Het zijn stuk voor stuk kwetsbare producten. Ze mogen niet botsen zoals je dat bijvoorbeeld met flesjes of blikjes kunt doen. Voor die categorie zijn simpelere oplossingen beschikbaar; dat is niet onze markt.’

Een andere overeenkomst is dat die producten ongeordend van de productielijnen afkomen. Dat is vrijwel altijd het geval, heeft Fortman ervaren. ‘Soms ziet het er heel netjes uit, maar net niet geordend is ook gewoon chaos’, aldus Fortman. ‘Om die stroom goed te kunnen picken en placen, heb je een geavanceerd camerasysteem nodig.’

Eigen deltarobots

Daarmee zijn de twee hoofdtechnologieën van PWR genoemd: deltarobots en camerasystemen. Voor beide vaart het bedrijf een eigen koers. In het geval van de deltarobots begon dat al kort na de oprichting in 2002. Het Zwitserse Demaurex had op dat moment de octrooien voor deltarobots in handen en licenties verstrekt aan onder meer ABB. ‘In 2006, net nadat de patenten waren verlopen, waren wij de eerste met een eigen deltarobot’, vertelt Fortman, een van de oprichters van PWR. ‘Nu is het een commodity geworden, maar dat was het destijds zeker niet.’

Productstromen zien er vaak netjes uit, maar net niet geordend is chaos en vergt een geavanceerd camerasysteem.

‘We gebruikten toen besturingstechnologie van Elau, inmiddels al heel lang onderdeel van Schneider Electric’, gaat Fortman verder. ‘Ze waren daar helemaal voorbereid op de opkomst van deltarobots en hadden de kinematische modellen al in hun systeem opgenomen. Maar het is natuurlijk heel zonde als je een aparte besturingskast naast je verpakkingsmachine moet zetten alleen voor die deltarobots. Om maar te zwijgen over de uitdagingen om alles goed met elkaar te laten praten. Je wilt dat natuurlijk op één cpu laten draaien. Ze zijn al snel onze deltarobots met een open platform gaan afnemen.’

Een succesvolle symbiose. De robotbouwafdeling van PWR werd dusdanig groot dat het bedrijf ervoor koos om het af te splitsen als Codian Robotics. ‘Ook omdat die business soms conflicteerde met onze eigen klanten’, merkt Fortman op. Codian werd vorig jaar overgenomen door ABB.

Ondanks de afsplitsing is PWR altijd zijn eigen deltarobots blijven ontwikkelen en gebruiken. ‘Dat is nog steeds interessant’, legt Fortman uit. ‘Om te beginnen, scheelt het veel in de inkoop, want we gebruiken er toch een paar honderd per jaar. Bovendien hebben we de kennis in huis en zijn alle kinderziektes uit onze robots. Onze delta’s zijn vaak beter dan van sommige concurrenten.’ PWR’s eigen assortiment is natuurlijk niet zo uitgebreid, maar in grofweg 80 procent van de gevallen komt het uit met zijn twee modellen. ‘Soms hebben we te maken met een natte ruimte en moet er een rvs variant in, of hebben we een extra groot formaat nodig. Die kopen we dan in.’

Eigen camerasysteem

PWR gebruikt een lijnscanner om de binnenkomende product op de lopende band te registreren. In combinatie met input vanuit de encoder kan het zo een nauwkeurig beeld opbouwen. De realtime coördinaten van alle producten verzendt het modulaire en uitbreidbare camerasysteem naar de robotbesturing zodat de delta precies weet waar hij ze moet oppakken.

‘We bouwen natuurlijk zelf geen camera’s, maar het systeem eromheen is wel van PWR. Net als de softwarelaag’, vertelt Fortman. ‘Op de markt is geen standaard oplossing beschikbaar. Het is ook vrij specifiek, dus de business is te klein voor een commerciële aanbieder.’

Snelheid is de grootste uitdaging voor het camerasysteem. Een flow van drieduizend producten per minuut is geen uitzondering.

Snelheid is de grootste uitdaging voor het camerasysteem. Een flow van drieduizend producten per minuut is geen uitzondering. Het systeem moet die niet alleen lokaliseren, maar vaak ook analyseren en beoordelen. Voor zo’n kwaliteitscontrole kijkt PWR soms zelfs van twee kanten. ‘Of we voegen een 3d-camera toe zodat we ook de hoogte kunnen registreren’, zegt Fortman. Die informatie is nodig bij bijvoorbeeld het verpakken van koekjes. Midden op de band zijn die vaak dikker dan aan de rand. ‘Het scheelt niet zo heel veel, maar als je alleen dikkere koekjes selecteert voor een verpakking, past het waarschijnlijk niet in de tray.’

Het is voor de PWR-machines sowieso altijd zoeken naar de juiste verdeling. Alle verpakkingen moeten immers vol en er mogen aan het eind van de band geen producten over zijn. ‘Onze distributiesoftware is heel goed en kan de binnenkomende producten goed toewijzen aan de verpakkingen’, stelt Fortman. ‘Die schil draait op een eigen ipc die de acties van de robot regisseert. We halen een heel hoge efficiency.’

Apex Dynamics

Waar mogelijk, probeert PWR te standaardiseren. Zo werkt het bedrijf uitsluitend met Schneider-besturingen. ‘Daar wijken we nooit vanaf, ook niet als een klant dat vraagt’, aldus Fortman. ‘Al onze engineers zijn getraind op het Schneider-platform. Als we een keer een uitzondering zouden maken, helpen we daar een klant uiteindelijk ook niet mee. We kunnen namelijk niet garanderen dat we die kennis nog in huis hebben als we over tien jaar service moeten verlenen.’

Een verpakkingsmachine van PWR bestaat voor 70 tot 80 procent uit hergebruikte technologie, schat Fortman. ‘Je voert aan het begin van de ontwikkeling een aantal parameters in – de breedte van de lijn, het aantal robots, het aantal banen – en de baseline van het systeem staat, inclusief de software.’

Voor veel rotatiearmen en bijna alle aan- en afvoerbanden kiest PWR voor tandwielkasten van Apex Dynamics.

Die drang naar standaardisatie maakt dat PWR regelmatig samenwerkt met Apex Dynamics. Voor veel rotatiearmen en bijna alle aan- en afvoerbanden kiest het bedrijf voor tandwielkasten uit Taiwan. ‘Ons voordeel is dat we 62 productseries hebben waarvan meerdere in rvs zijn uitgevoerd’, zegt Thom van Oss van Apex Dynamics Nederland. ‘Als je daarin food-grade smeermiddelen doet, heb je een tandwielkast die gelijk voldoet aan de eisen van PWR.’

‘PWR is een technisch vooraanstaand bedrijf, met heel veel kennis in huis’, prijst Van Oss zijn klant. ‘Ze nemen ons veel werk uit handen omdat wij de berekeningen niet meer hoeven doen. Ze weten precies wat ze nodig hebben en kennen de specificaties van onze producten. PWR-engineers hebben ook toegang tot alle tekeningen en step-files.’

Van Oss gaat prat op de korte levertijden van Apex Dynamics. ‘Als een klant ons vertelt dat hij waarschijnlijk meerdere kasten van een bepaald type per jaar nodig heeft, houden we die hier in Helmond op voorraad’, legt Van Oss uit. ‘We bestellen dan in grotere aantallen bij onze fabriek in Taiwan en laten ze met zeevracht overkomen, zodat we gunstiger kunnen leveren. Dat laatste is tegenwoordig wel wat ingewikkelder. Luchtvracht is schaars en de prijzen zijn sterk gestegen, maar ook over zee wordt het steeds duurder. Er zijn momenteel blijkbaar niet genoeg containers.’

Trends en uitdaging

Welke trends ziet Fortman voor de toekomst? Hij merkt bij zijn klanten nog weinig interesse voor iot-oplossingen. ‘Volgens mij is het vooral een industriepush. Je kunt veel met iot-technologie, maar onze klanten denken nog niet in die richting. Bovendien registreren we al heel lang alle belangrijke machinedata. We weten precies hoeveel slagen de robots hebben gemaakt. Zo kunnen we heel nauwkeurig in de gaten houden wanneer we onderdelen moeten nakijken of vervangen. Omdat onze distributiesoftware ervoor zorgt dat alle robots evenredig worden belast, heeft het ook weinig meerwaarde om informatie over elke individuele motor te verzamelen. We kunnen het allemaal prima inbouwen, maar zo lang de klanten er niet voor willen betalen, zullen we er niet zo snel aan beginnen.’

Een ontwikkeling waar Fortman wel wat in ziet, zijn logistieke oplossingen op basis van lineaire motoren, zoals de Acopostrak van B&R of het XTS-systeem van Beckhoff. ‘Van dat soort systemen verwacht ik wel wat’, zegt Fortman. ‘Daar moet je uiteraard wel de goede toepassing voor hebben. Die is nog niet voorbijgekomen, maar dat gaat ongetwijfeld gebeuren.’

Een machineonderdeel dat PWR-engineers steeds meer hoofdbrekens kost, is de besturingskast.

Een machineonderdeel dat Fortman en zijn engineeringcollega’s steeds meer hoofdbrekens kost, is de besturingskast. ‘Machines moeten kleiner en toegankelijker worden en dan zit zo’n kast al snel in de weg’, weet Fortman. Van oudsher plaatst PWR de besturingskast vaak boven op zijn productielijnen. Dat leek jaren geleden de ideale oplossing, en PWR doet het nog altijd, maar het bedrijf loopt tegen steeds meer problemen aan. Met een laddertje naar de kast klimmen, is arbotechnisch niet gewenst. En de productielijnen worden zo hoog dat ze vaak niet eens meer in de fabriekshal passen.

Wat is de oplossing? ‘Om te beginnen, moeten alle componenten in de kast kleiner worden. En het zou helemaal mooi zijn als we ze buiten de kast kunnen houden en kunnen verspreiden over de machine’, antwoordt Fortman. ‘De driver direct bij de motor dus, maar daarvoor moet hij wel aan de IP67-norm voldoen. Er zijn al i/o-eilanden die je buiten de besturingskast kunt gebruiken. En je kunt motoren met geïntegreerde elektronica kopen. Helaas liggen de prestaties daarvan lager. Het maximale koppel is bijvoorbeeld kleiner of ze kunnen niet tegen de hoge temperaturen in een bakkerij. We zitten echt op die veldcomponenten te wachten. Ik zie wel ontwikkelingen op dat gebied, maar mijn gevoel is dat veel leveranciers nog niet goed inzien hoe lastig het voor een machinebouwer kan zijn.’