Beckhoff Applicaties:

Airspray innovatief in productontwikkeling en eigen machinebouw


Airspray International in Alkmaar produceert jaarlijks meer dan 170 miljoen kunststof pompjes voor het verpompen van vezorgingsproducten als zeep, shampoo en cosmetica. Het bedrijf bedenkt niet alleen de pompjes zelf; ook de bouw en engineering van nieuwe assemblagemachines neemt Airspray zelf ter hand. Voor het besturingsysteem gebruikt Airspray de EtherCAT-technologie van Beckhoff




Airspray is al sinds '83 actief in de productie van pompjes voor dispensers van 'personal care'-producten. Vanaf het begin was een belangrijk uitgangspunt dat de producten milieuvriendelijk moesten zijn. Onder meer door te werken zonder drijfgassen. Een belangrijke stap voorwaarts is gezet in '96 toen een nieuw schuimpompje, van oorsprong een Japans product, door Airspray geschikt gemaakt werd voor massafabricage. Tegelijk met deze productontwikkeling startte Airspray destijds met het ontwerp van de noodzakelijke productie-installaties. "Ons idee was dat het mogelijk moest zijn met standaard componenten zelf machines te bedenken." Aldus Rein de Jong, Manager Operations bij Airspray in Alkmaar. "In plaats van de engineering en bouw uit te besteden aan een machinebouwer, hebben we zelf de ontwikkeling van de machine aangepakt. Een van onze argumenten was dat wij een heel andere keuze maken van machinedelen. Wij kijken veel meer naar de levensduur van componenten en de leverbetrouwbaarheid op de lange duur. Machinebouwers hebben al gauw de neiging een goedkoper component in te bouwen. Bijvoorbeeld omdat ze daarmee goedkoper kunnen aanbieden. Zoiets past niet bij onze werkwijze. Wij produceren semi-continu en het gaat bij ons om enorme aantallen. Om maar een idee te geven: wij verwerken jaarlijks 2 miljard losse kunststof deeltjes tot kant-en-klare dispensers. Het tempo in de productie ligt bij ons enorm hoog. Vandaar dat wij absoute zekerheid willen over de technische beschikbaarheid van onze machines."


Schuimpompje zonder drijfgassen
Het schuimpompje is een mooi voorbeeld van innovatie. Het is een eigen ontwikkeling van Airspray. Het bedrijf is ook de enige ter wereld die dit pompje produceert. Bekende zeep- en cosmeticafabrikanten als Procter & Gamble, Unilever en Johnson maken massaal gebruik van deze pompjes. Het pompje voert zonder drijfgassen vloeibare zeep op die er in de vorm van een luchtig schuim uitkomt. Dat gebeurt op een slimme manier doordat het pompje de zeep met lucht vermengt. Het resultaat is een perfecte schuimmassa. Links liggen alle onderdelen van het pompje, rechts het resultaat. De assemblagemachine doet er 0,75 tot 1 seconde over (afhankelijk van het type pomp) om alle onderdelen in elkaar te zetten.


Nokkenasbesturing
Hoe worden de pompjes in elkaar gezet? De machines warmee dit gebeurt, zijn nog het meest te vergelijken met een ronddraaiende carrousel. Stap voor stap worden de plastic onderdeeltjes vanuit trommels en gootjes aangevoerd. Uiteraard wordt de aanwezigheid van elk onderdeeltje door sensoren gecontroleerd. De onderdelen worden door pneumatische grijpertjes opgepakt en op hun tegendeel gedrukt. De hele cyclustijd bedraagt afhankelijk van het product 0,75 tot 1 seconde. Als de carrousel rond is, wordt het product afgevoerd en door een robot netjes gerangschikt in rijtjes in een doos gelegd. Mechanisch wordt de machine bestuurd door middel van een nokkenas. Rein de Jong: "De nokkenasbesturing is een heel betrouwbare en flexibele oplossing. We betrekken onze nokken van een zeer deskundige leverancier die onze nokken op specificatie fabriceert. Veranderen we iets aan de machine, dan bestellen we gewoon een nieuwe nok. Op die manier kopen we een machine voor weinig geld."

Assemblagemachine
Hart van de besturing is een Beckhoff IPC Pentium C5102 met een Lightbuskaart voor 400 I/O en een Can-buskaart. De machine beschikt over drie servo-assen met AX2003 servoversterkers. De software voor de PTP-besturing van de servodrives is TwinCAT met de onderdelen SoftPLC en Softmotion; deze draait op de IPC onder Windows XP. Het programmeren gebeurt conform de standaard IEC61131.3, waarbij de software een open platform is. Dankzij deze openheid is een koppeling gerealiseerd met SQL-Database; dit ter verbetering van de efficiency van de machine. De database is uit te lezen via een .Net-applicatie in het bedrijfsnetwerk. Zodoende kan de TD tot op onderdeelniveau van elke machine de uptime zien. Storingen, frequenties, percentages etc. worden daarmee overzichtelijk in beeld gebracht. De bron van deze data zijn sensoren op de machine die slijtage waarnemen. Via Lightbus gaan deze data in 1 milliseconde naar TwinCAT waar ze voorzien worden van een time-stamp. Vervolgens worden de data op een tweede PC in een Frame.net-applicatie verwerkt en in My SQL-Database beschikbaar gesteld. De PC met deze SQL Database draait op een Linux besturingssysteem. Dat besturingssysteem wordt door de mensen van Airspray als bijzonder stabiel ervaren.




Interactie tussen productontwikkeling en machineontwikkeling
Inmiddels hebben de mensen van Airspray al 25 assemblagemachines gebouwd. Rein de Jong: "Voor de engineering hebben we nu een werktuigbouwkundige engineer en een software engineer waarbij er voortdurend interactie is tussen productontwikkeling en machineontwikkeling. Het bedenken van een nieuw pompje wordt bij ons in huis direct gekoppeld aan het bedenken van de technische oplossing die nodig is om het product ook en massa te kunnen maken. Onze keuze voor standaard, op de markt verkrijgbare componenten geeft ons veel vrijheid en flexibiliteit. Bij de introductie van de klembussystemen van Beckhoff in 1996 waren we een van de eersten die daarmee gingen werken. Voor de besturing gebruikten we toen SoftPLC S2000, dat later is opgevolgd door TwinCAT. In '96 konden we al beschikken over noodstops met gegarandeerde cyclustijd van 2 ms. Dat was toen de snelste noodstop in de markt. Deze snelle noodstop is voor ons belangrijk, omdat we werken met curve- of nokkengestuurde machines. Sinds die tijd zijn de besturingscomponenten van Beckhoff standaard geworden binnen Airspray. In 2002 zijn we gestart met het gebruik van TwinCAT. Onze nieuwe machines worden uitgerust met EtherCAT waardoor we de cyclustijd terugbrengen van 2 ms naar 0,01 ms."



Airspray, Alkmaar