Eigenzinnig ingenieursbureau doet het even anders

Een belangrijke fabrikant van ladders en steigers vroeg ingenieursbureau QING om een moderne uitvoering van een machine voor de productie van steigerschoren te ontwikkelen. Voorwaarde van de opdrachtgever: pas sensoren van Turck toe. Het werd meer dan dat.

 

/ Factory Facts //

• Machineveiligheid
• Ethernet met TBEN-S I/O-modules van Turck
  
• Lineaire aandrijving
  

Vijf maanden heeft Marc Salemink, mechanical lead engineer bij Qing, met zijn team gewerkt aan de nieuwe machine voor de productie van ladders en steigers. Wie via internet op zoek gaat naar Qing, gevestigd in Arnhem met dependances in Utrecht, Wageningen en Born, stoot al snel op de boodschap: ‘QING is een afwijkend ingenieursbureau’. Het ingenieursbureau belooft ook wel het een en ander. Zoals innovatieve en duurzame oplossingen in de vorm van industriële automatisering, speciale machines en energie, vooral voor de voedingsmiddelenbranche en verpakkingsindustrie. Opvallend is ook hun stelling dat werken leuk moet zijn: werken met plezier aan oplossingen voor hun opdrachtgevers – en dat dit ook merkbaar is bij die klanten.

 

Schoren

De machine voor de opdrachtgever produceert schoren, die dienen voor de stabilisering van steigers. De schoren worden gemaakt uit aluminium. Het zijn in feite buizen die aan de uiteinde worden voorzien van haakvormige klauwen. De klauwen worden tijdens de steigerbouw gekoppeld aan andere steigerdelen. De opdrachtgever wilde dat ook in de nieuwe machine sensoren van Turck zouden worden toegepast. Het aantal reserveonderdelen moest in dit geval ook zo klein mogelijk worden gehouden. Door deze wens kwam het eerste contact tussen Qing en Turck tot stand.

De oude machine dateerde van tien jaar geleden en was door voorgangers ontwikkeld. De machine was nog uitgevoerd met punt-puntbedrading en van een noemenswaardig machineveiligheidsysteem was geen sprake. “De techniek van nu is veel verder. Daarom moet de nieuwe machine natuurlijk aan de eisen van dit moment voldoen”, aldus Salemink. “Wel is het mechanische deel van de oude machine voor het grootste deel in de nieuwe uitvoering behouden gebleven. Wel werden enkele mechanische onderdelen verwijderd. Deze veroorzaakten fouten in de productie van de dwarsbalken. Ze zijn nu vervangen door nieuwe onderdelen. Het mechanische deel is dan ook deel aanzienlijk verbeterd.”

 

Tijdbesparing

“Aanvankelijk hadden we het alleen over Turck-sensoren. Maar we al gauw hadden we het over welk automatiseringsconcept wij voor die machine wilden gebruiken. Turck kwam toen met drie verschillende scenario’s op de proppen. Die hebben we samen uitgewerkt en met elkaar vergeleken: punt-puntbekabeling voor de machine, een Ethernetgebaseerde oplossing en een op IO-Link gebaseerde variant voor de aansluiting van sensoren”, vertelt Salemink over het adviesproces. “Wij hebben gekozen voor de op Ethernet gebaseerde oplossing. Deze oplossing past het beste in ons machineconcept wat betreft hedendaagse eisen, prijs en prestatie.”

Tegenwoordig worden praktisch alle klassieke sensoren en actoren direct in het veld gekoppeld aan Ethernet, bijvoorbeeld met TBEN-S I/O-modules van Turck. Het enige dat nodig is voor de communicatie met sensoren en actoren zijn twee kabels naar de schakelkast: een voor de date en een voor de voeding. Qing gebruikte voorheen passieve verdelers. Maar die moesten een voor een in de schakelkast worden aangesloten. Een tijdrovende oplossing die in de nieuwe machine met meer sensoren nog meer tijd zou gaan kosten.

Salemink: ”Een actieve I/O-module is wel duurder dan een passieve. Maar die is wel eenvoudig aan de Profinet-aansluiting van de Siemens-besturing te koppelen. Zo voorkom je kosten voor ingangskaarten in de PLC. Ook heel gemakkelijk is de toegang tot het TiA-portal (Totally integrated Automation – red.); belangrijk voor het programmeren van de machinebesturing. De verschillende machineonderdelen staan in de catalogus en hoeven alleen maar te worden geselecteerd. Voor de verdere parametrering hoef je niets te programmeren.”

 

Machineconcept

De machine produceert de schoren in drie stappen die parallel worden uitgevoerd. De eerste stap is het verwijderen van bramen die nog aan de afgezaagde buizen zitten. Met als resultaat dat elke buis de zelfde kwaliteit en vorm heeft. In de tweede stap wordt op elke buis een uniek serienummer aangebracht. In de derde en laatste stap schuift de machine links en rechts de aluminium klemmen in de pijp, die vervolgens onder een druk van 80 bar vast worden geperst. De machine kan aluminium buizen van 1 tot en met 4 m lengte verwerken en levert elke twaalf seconden een kant en klare schoor af. Voor de precieze verplaatsing van de aluminium buizen is de machine uitgerust met optische sensoren. Deze sensoren ‘zien’ tijdens de eerste stap de naad tussen de twee opeenvolgde buizen. Het is tenslotte de bedoeling om één buis tegelijk naar de volgende stap door te schuiven. De sensoren onderscheiden elke ruimte tussen twee buizen en melden dat in de vorm van een signaal. De sensoren die hier voor worden gebruikt, zijn Q20EQ7-infraroodsensoren van Banner Engineering, partner van Turck.

 

Systeemoplossing

Dankzij het feit dat Turck in een zo vroeg stadium betrokken was bij het project kon het ook een complete oplossing aanbieden. “Er was eigenlijk sprake van een sneeuwbaleffect”, volgens Salemink. “We begonnen met sensoren. Maar toen we met elkaar in gesprek raakten, kwamen ook andere producten aan bod. Zoals signaallampen, kabels, I/O-modules en ook nog eens de safety-controller.”

Het gebruik van de SC26-2-veiligheidsbesturing van Banner was nieuw voor Qing. Tot voor kort werden veel veiligheidsvraagstukken opgelost met behulp van relais. De nieuwe complex machine stelde daar echter te veel eisen voor. De nieuwe machine is namelijk uitgerust met zeven veiligheidsschakelaars, een lichtscherm en een noodschakelaar – allemaal van Banner. Als een gereed product uit de machine komt, is ‘muting’ van het lichtscherm noodzakelijk. Deze en andere voorwaarden worden nu in de safety-controller geconfigureerd.

 

Logica

“Het was de eerste safety-controller die ik heb geprogrammeerd”, vertelt Qing-er Enrico van de Vliert, verantwoordelijk voor de safety- en PLC-programmering. “Maar als je eenmaal een gewone PLC hebt geprogrammeerd is een safety-controller geen probleem.” Deze controllers zijn eenvoudiger opgebouwd en gebruiken ook functiebouwstenen om de veiligheidsingangen met de -uitgangen te verbinden. Om bepaalde voorwaarden preciezer te selecteren, kan de programmeur gebruik maken van Booleaanse operatoren die onderdeel zijn van de functiebouwstenen. Bovendien beschikken de modules over een zekere intelligentie om daarmee de logica van de veiligheidstoepassing te testen. “Alleen voorkom je daarmee niet dat er onveilige instellingen worden geprogrammeerd”, merkt Van de Vliert op. Uiteindelijk moet een veiligheidsexpert alle instellingen activeren en testen. ‘De software zelf is best wel eenvoudig, maar je moet uiteindelijk wel een correct veiligheidsconcept afleveren. Je hebt wel minder tijd nodig om het concept in een controller op te zetten.”

 

Meerwaarde

De meerwaarde van de nieuwe machine is niet dat deze veel sneller werkt dan de voorganger. De meerwaarde is eerder dat deze veel betrouwbaarder werkt. De opdrachtgever van de machine zal bij de productie van de steigerbuizen dus veel minder afval maken. Dat is onder meer te danken aan de optimalisering die Qing heeft uitgevoerd op basis van de ervaringen die met de eerdere versie waren opgedaan. Voorheen werden buizen hydraulisch gepositioneerd waarna ze over twee rails naar buiten gleden. Dit resulteerde soms in kleine beschadigingen aan de buizen, omdat de hydrauliek niet zo nauwkeurig kon opstarten en vertragen. In de nieuwe uitvoering is dit verholpen door een nauwkeurig aan te sturen elektrische lineaire aandrijving toe te passen.

Uit de woorden van Salemink valt op te maken dat het ingenieursbureau ook in de samenwerking met Turck een meerwaarde ziet: “We werken graag met een ‘one-stop-shop’. Als we onze doelen bij een fabrikant kunnen bereiken, in plaats van twee of drie, dan doen we dat graag.” De breedte van het portfolio en het advies door Turck hebben Qing overtuigd. De projectleider verwacht in de toekomst nog meer gezamenlijke projecten uit te kunnen voeren. “Zolang onze klanten geen andere oplossingen voorschrijven werken wij graag samen met Turck.”

Foto's: QING

Dit artikel verscheen ook in Constructeur augustus/september 2018