Ferit Tut
Makina Mühendisi
Pulsar Robotik ve End. Otm. Sist. San. ve tic. Ltd. Şti.
PAKETLEME UYGULAMALARINDA ELEKTRİKLİ
ELEKTR
AKTÜATÖRLERİN
İN KULLANIMI
Tüketime cevap vermeye çalışan
şan
an üretim endüstrisindeki rekabet her geçen gün artarken, firmalar
markalarının yüzü olacak bir paket/ambalaj tercih etmelerinin yanında yeterli mikarda üretim yapabilmek için
hatlarında iyileştirmelere
tirmelere devam etmektedirler. Basit gibi gözükmekle beraber üretimin son noktası ve en
kritik kısımlarından biri olan, paketleme aşaması
aması buraya kadar elenmeden gelebilmiş
gelebilmi ürünün özenle ve
dikkatle hazırlanmış bir ambalajla müşteriye
müşteriye sunulması açısından çok önem arzetmektedir.
Paketleme endüstrisi, müşterilerinin
terilerinin bu rekabet ortamında ihtiyaç duydukları paketleme hızı, kalitesi, mali
maliyeti
vb gereksinimlerini yerine getirebilmek adına yeni ve avantajlı teknolojilere yönelmiş
yönelmi bulunmaktadırlar. Tam
da bu noktada hızla pnömatik uygulamaların yerini alan daha temiz, daha hızlı, daha akıllı, daha kompakt,
daha az enerji sarfiyatlı ve daha birçok
rçok ekstra özellikleriyle Elektrikli Aktüatörler'ler
'ler devreye giriyor. Elektrikli
aktüatörler, esnek, kullanımı kolay, ve ekonomik hareket modülleridir.
Servo veya step motorların dairesel hareketi, düşük
dü ük sürtünmeli mekanik sistemlerle linear hale getire
getiren
RoboCylinder®'ler veya manyetik kuvvet mantığına
mantı ına dayanan hareketli bobin ile SMAC aktüatörler Elektrikli
Aktüatörlere örnek verilebilirler. Peki geleceğin
gelece in bu yeni teknolojileri bize neler getiriyor?
Sensör gerekmeksizin dahili encoder ile herhangi bir noktada
noktada pozisyonlanabilme – Her iki teknolojide
de sınırsız farklı pozisyon ile ±1mikronlara'a kadar tekrarlanabilirlik kolaylıkla sağlanabiliyor.
sağlanabiliyor.
Paketleme hatlarında son müşteriye
şteriye
teriye en çok zaman kaybettiren noktalardan biri olan, ürün değişimlerindeki
de
mekanik
ik ayar gereksinimleri elektrikli silindir kullanımı ile ortadan kalkar.
Paketlenecek farklı büyüklük ve şekillerdeki
ş
ürünler
için
farklı
uzanımları
kaydetme/programlama ve hemen çağırabilme
ça
özellikleri sayesinde, aynı paketleme hattında
farklı ürünler arasıdaki geçişlerdeki
şlerdeki set süresi
neredeyse sıfıra iner.
İvme
vme sayısal olarak ayarlanabiliyor – Kalkış
ve duruş ivmeleri (rampaları) birbirlerinden
bağımsız olarak istenilen değerde
ğerde ayarlanabilir.
Bu sayede ürünün hassasiyetine göre çarpma etkileri yok edilbildiği
edilb
i gibi, ani kalkış ve duruşlar yapılarak
zaman tasarrufu da sağlanabilir.
lanabilir. Herhangi bir çarpma olmadığından
olmadı ından aktüatörün ömrü çok daha uzun olur.
Özellikle SMAC aktüatörler, 30G ye varan ivmeleri sayesinde, birim zamanda maksimum döngü yapmaya
olanak sağlarlar.
larlar. (G: yerçekimi ivmesi =9800mm/s^2)
Yüksek Hızlar ve Hareket Halinde Hızı Değiştirebilme
De
– Elektrikli silindirler, hareket halinde iken dahi
hızları değiştirilebilir.
tirilebilir. Bu sayede, paketleme sistemindeki diğer
di
iş elemanlarının durum ve davranışlarına
davranı
göre
daha hızlı veya daha yavaş harekete geçilerek, toplam döngü süresi olabildi
olabildiğince
ğince kısaltılır.
Diğer
er yandan, elektrikli aktüatörlerin yüksek hızları sayesinde, paketleme hatlarından birim zamanda geçen
ürün sayısı önemli ölçüde artırılabilir.
Örnek olarak, bir şişe
e dolum hattının sonunda kamera ile yapılan seviye kontrolünden red alan ürünlerin
hattan çıkarılması gerekmektedir. Ancak hattın çok hızlı olması sebebiyle durmaksınızın akan ürünlerin
arasında girerek şişeyi
eyi hattan çıkarmak standart aktüatörlerle
aktüatörlerle mümkün olmamaktadır. SMAC ile
gerçekleştirilen
tirilen uygulamada 500 şşişe/dakika
ş
hızında ilerlerleyen hattan şişeleri
ş şeleri sorunsuzca çıkarmak
mümkün olmuştur.
“Hassas Yaklaşım
ım (Soft Land)” özelliği
özelli – sayesinde SMAC aktüatörlerle ürün teması kontrollü olarak
düşük kuvvetlerle sağlanabilir.
lanabilir. Dolayısıyla kırılma, hasar görme vb gibi zararların önüne geçilmi
geçilmiş olunuyor.
Örneğin, Önceki paragrafda şşişelerin
şelerin hattan çıkarılma işleminde
i leminde bu özellik sayesinde şişelere “yavaş
yaklaşım” özelliğiyle yaklaşılıp
şılıp daha sonra hızlı
hız bir şekilde hattan çıkarılmışş ve kırılmasının da önüne
geçilmiş,, tekrar kullanılabilmeleri sağlanmıştır.
sağ
“Sabit Kuvvet (Push & Hold)” özelliği
özelli – Basma kuvveti pozisyona göre ayarlanabildiği
ayarlanabildi gibi sabit değer
olarak da belirlenebilir. Avantajı ise, paketleme
paketl
esnasında oluşabilecek
abilecek konveyör hız dalgalanmalarında
paket aralarına inmesi gereken aktüatör, dalgalanma sebebiyle paketin üzerine denk gelmdiğinde
gelmdi
gereken
basınçtan fazlası oluşacağından
ından aktüatör bunu fark edip sistemi bunun gibi hatalarda durduracaktır.
durduracak
Yine aynı özellik sayesinde, hat üzerinde aynı anda akan farklı ürünlerin boyutlarına göe ayrıştırmak
ayrı
herhangi bir sensör, kamera, vb ekipman kullanmadan mümkün olacaktır.
Duraklayabilme ve kaldığı
ğı yerden devam edebilme – Pnömatik sistemlerin aksine RoboCylinder®'in
“Duraklama (Pause)” özelliği
ği sayesinde, sisteme dı
dışarıdan
arıdan müdahaleler durumunda (operatör müdahalesi,
güvenlik kapılarının açılması, vb), aktüatör hedef noktaya gitmeden, olduğu
olduğu noktada durup bekleyebilir,
müdahale sinyali bittiğinde
inde de kaldığı
kaldığ yerden yaptığı işe
e (pozisyonlamasına) devam edebilir.. Bu sayede
paketleme esnasındaki herhangi bir duraklamada yeniden kalibrasyon, sıfırlama veya düzeltmeye gerek
kalmaksızın paketlemeye devam edilebilir.
Ekonomik Çözüm - Paketleme hatlarında bulunan pnömatik aktüatörler bilindiği
bilindiği üzere basınçlı havanın
mekanik itme kuvveti oluşturması
turması prensibi ile çalışırlar.
çalı ırlar. Bu teknik her ne kadar basit gibi görünse de aslında
çok fazla sayıda ekipmanın bir dizi halinde çalışması
çalı
sonucu
ucu elde edilir. Kompresör, ana filtre, kurutucu,
yağlayıcı,
layıcı, akümülatör, besleme hatları, regülatörler ve basınç saatleri, yön kontrol valfleri, hız kontrol valfleri,
pnömatik aktüatör, susturucular, sensörler, vs. Yapılan tesler sonucunda ortaya çıkan gerçek
ger
Havalı
pistonlarda sistem verimliliğii ortalama %14' tür.
RoboCylinder® ise elektrik enerjisini, sadece elektrik motorunu çalıştırmak
çalı tırmak için kullanır. Elektrik motoru direkt
olarak hareket mekanizmasına bağlıdır. Sonsuz dişlinin
di
dönme hareketi bir bilyalı somun sayesinde lineer
harekete dönüşür.
ür. Bu sistemdeki tek kayıp vida ve somun arasındaki sürtünmedir. Dolayısıyla sistem
verimliliği ortalama %90' tir.
Eşit şartlarda yapılan testler sonucunda, aynı işi yapmak için kullanılan pnömatik aktüatör 100TL'lik harcama
yaptığında Robocylinder'in ancak 9-11TL civarında harcama yaptığı görülmüştür. Bu testler sırasında
sistemin hiçbiryerinde kaçak olmadığı varsayılmıştır ki, herkesin malumu olduğu üzere bir üretim tesisinde
böyle bir durum sözkonusu dahi değildir. Sonuç olarak, durmadan çalışan paketleme hatlarında Elektrikli
Aktüatörler kullanılırsa elektrik masraflarının ortalama %90'ı yatırımcının cebinde kalacaktır.
Bakım Gerektirmez - Bir önceki maddede pnömatik bir aktüatörü çalıştırmak için kurulan sistemdeki
ekipmanların fazlalığından bahsedilmiştir. Ekipman fazlalığı, verimi düşürmenin yanı sıra bakım ekiplerinin de
kabusudur. Her bir ekipman gerektiğinde ayrı ayrı yedeklenmelidir. Her bakım döneminde her bir ekipman
ayrı ayrı gözden geçirilmelidir. Paketleme sürecinde herhangi bir sorun çıktığı zaman, sorunun hangi
ekipmandan kaynaklandığının bulunabilmesi için ekstra zaman ve işgücü harcanmalıdır. Pnömatik
sistemlerin, kapasitelerini tam olarak kullanabilmeleri için kullanım sıklıklarına göre belli periyotlarda bakım
işlemi yapılması gerekmektedir. Sadece aktüatörü ele aldığımızda, bakım işlemi için öncellikle aktüatörün
sökülüp parçalarına ayrılması gerekmektedir. Bir çok parçanın ayrı ayrı yağlanması ve muhtemeldir ki aşınan
piston keçesinin değiştirilmesi gerekmektedir. Aktüatör tekrar toplanırken, sızdırmazlık için özel kimyasallar
kullanılmalı ve en son sızdırmazlık testleri yapılmalıdır. Benzer bir şekilde kompresörlerin de periyodik olarak
bakımlarının yapılması gerekir. Kompresör bakımı sırasında filtrelerin, karterin, yağlayıcının, aktarma
organlarının, sızdırmazlığın, vs kontrol edilmesi
gerekir. Tüm bu bakım işlemleri maliyetli, zaman
alıcı, işgücü tüketici olmakla beraber bakımlar
sırasında yaşanan hattın durması sebebiyle
ortaya çıkan paketleme gecikmesinden kaynaklı
kayıplar da ayrıca göz önüne alınmalıdır.
Robocylinderlerin bir kısmı sadece 5.000km'de
bir bakım gerektirirken diğer bir kısmı ise asla
bakım gerektirmezler. Bakım gerektiren az
sayıda Robocylinder'in bakımı ise sadece 1
dakika sürer. 5.000km'yi daha somut açıklamak
gerekirse; 100mm uzanıma sahip, dakikada 5
kez git-gel yapan bir Robocylinder' in üç vardiya
çalışarak 3472 günde kat ettiği yoldur.
Yukarıdaki başlıkları açıklayan somut bir örnek vermek gerekirse, müşteri sahasında yapılan testlerde yıllık
elektrik tüketimi ~3800TL olan bir pnömatik silindir, elektrikli aktüatör ile değiştirilmiş ve elektrik tüketimi
ölçülmüştür. Ölçüm sonucunda aynı işi yapan elektrikli aktüatörün 1 yıl içerisinde ~300TL elektrik masrafı
olduğu gözlenmiştir. Bunun yanısıra, 1 yıl içerisinde elektrikli aktüatör hiç bakıma ihtiyaç duymadığı gibi
pozisyonlama, zamanlama hatalarından kaynaklanan ıskarta miktarı sıfıra inmiştir.
Paketleme uygulamaları, hız gereksinimi, hassasiyet gereksinimi, düşük maliyet gereksinimi ve süreklilik
gereksinimleri sebebiyle elektrikli aktüatör kullanılması zaruri olan uygulmalardır.
Download

Paketleme Hatlarında Elektromekanik Silindirlerin Kullanımı