Ferit Tut Makina Mühendisi Pulsar Robotik ve End. Otm. Sist. San. ve tic. Ltd. Şti. PAKETLEME UYGULAMALARINDA ELEKTRİKLİ AKTÜATÖRLERİN KULLANIMI Tüketime cevap vermeye çalışan 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 devam etmektedirler. Basit gibi gözükmekle beraber üretimin son noktası ve en kritik kısımlarından biri olan, paketleme aşaması aması buraya kadar elenmeden gelebilmiş ürünün özenle ve dikkatle hazırlanmış bir ambalajla müşteriye sunulması açısından çok önem arzetmektedir. Paketleme endüstrisi, müşterilerinin bu rekabet ortamında ihtiyaç duydukları paketleme hızı, kalitesi, maliyeti vb gereksinimlerini yerine getirebilmek adına yeni ve avantajlı teknolojilere yönelmiş 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 ekstra özellikleriyle Elektrikli Aktüatörler'ler devreye giriyor. Elektrikli aktüatörler, esnek, kullanımı kolay, ve ekonomik hareket modülleridir. Servo veya step motorların dairesel hareketi, düşük ük sürtünmeli mekanik sistemlerle linear hale getiren RoboCylinder 'ler veya manyetik kuvvet mantığına ına dayanan hareketli bobin ile SMAC aktüatörler Elektrikli Aktüatörlere örnek verilebilirler. Peki geleceğin bu yeni teknolojileri bize neler getiriyor? Sensör gerekmeksizin dahili encoder ile herhangi bir noktada pozisyonlanabilme Her iki teknolojide de sınırsız farklı pozisyon ile ±1mikronlara'a kadar tekrarlanabilirlik kolaylıkla sağlanabiliyor. Paketleme hatlarında son müşteriye en çok zaman kaybettiren noktalardan biri olan, ürün değişimlerindeki mekanik ayar gereksinimleri elektrikli silindir kullanımı ile ortadan kalkar.
Paketlenecek farklı büyüklük ve şekillerdeki ürünler için farklı uzanımları kaydetme/programlama ve hemen çağırabilme özellikleri sayesinde, aynı paketleme hattında farklı ürünler arasıdaki geçişlerdeki set süresi neredeyse sıfıra iner. İvme sayısal olarak ayarlanabiliyor Kalkış ve duruş ivmeleri (rampaları) birbirlerinden bağımsız olarak istenilen değerde ayarlanabilir. Bu sayede ürünün hassasiyetine göre çarpma etkileri yok edilbildiği i gibi, ani kalkış ve duruşlar yapılarak zaman tasarrufu da sağlanabilir. Herhangi bir çarpma olmadığından ından aktüatörün ömrü çok daha uzun olur. Özellikle SMAC aktüatörler, 30G ye varan ivmeleri sayesinde, birim zamanda maksimum döngü yapmaya olanak sağlarlar. (G: yerçekimi ivmesi =9800mm/s^2) Yüksek Hızlar ve Hareket Halinde Hızı Değiştirebilme Elektrikli silindirler, hareket halinde iken dahi hızları değiştirilebilir. Bu sayede, paketleme sistemindeki diğer iş elemanlarının durum ve davranışlarına göre daha hızlı veya daha yavaş harekete geçilerek, toplam döngü süresi olabildiğince kısaltılır. Diğer 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 hattan çıkarmak standart aktüatörlerle mümkün olmamaktadır. SMAC ile gerçekleştirilen uygulamada 500 şişe/dakika ş hızında ilerlerleyen hattan şişeleri şşeleri sorunsuzca çıkarmak mümkün olmuştur. Hassas Yaklaşım (Soft Land) özelliği sayesinde SMAC aktüatörlerle ürün teması kontrollü olarak düşük kuvvetlerle sağlanabilir. Dolayısıyla kırılma, hasar görme vb gibi zararların önüne geçilmiş olunuyor. Örneğin, Önceki paragrafda şşelerin şişelerin hattan çıkarılma işleminde bu özellik sayesinde şişelere yavaş yaklaşım özelliğiyle yaklaşılıp daha sonra hızlı bir şekilde hattan çıkarılmış ş ve kırılmasının da önüne geçilmiş, tekrar kullanılabilmeleri sağlanmıştır. Sabit Kuvvet (Push & Hold) özelliği Basma kuvveti pozisyona göre ayarlanabildiği gibi sabit değer olarak da belirlenebilir. Avantajı ise, paketleme esnasında oluşabilecek konveyör hız dalgalanmalarında paket aralarına inmesi gereken aktüatör, dalgalanma sebebiyle paketin üzerine denk gelmdiğinde gereken basınçtan fazlası oluşacağından aktüatör bunu fark edip sistemi bunun gibi hatalarda durduracaktır.
Yine aynı özellik sayesinde, hat üzerinde aynı anda akan farklı ürünlerin boyutlarına göe ayrıştırmak herhangi bir sensör, kamera, vb ekipman kullanmadan mümkün olacaktır. Duraklayabilme ve kaldığı yerden devam edebilme Pnömatik sistemlerin aksine RoboCylinder 'in Duraklama (Pause) özelliği sayesinde, sisteme dışarıdan müdahaleler durumunda (operatör müdahalesi, güvenlik kapılarının açılması, vb), aktüatör hedef noktaya gitmeden, olduğu noktada durup bekleyebilir, müdahale sinyali bittiğinde inde de kaldığı yerden yaptığı işe (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 üzere basınçlı havanın mekanik itme kuvveti oluşturması prensibi ile çalışırlar. ırlar. Bu teknik her ne kadar basit gibi görünse de aslında çok fazla sayıda ekipmanın bir dizi halinde çalışması sonucu elde edilir. Kompresör, ana filtre, kurutucu, yağlayıcı, akümülatör, besleme hatları, regülatörler ve basınç saatleri, yön kontrol valfleri, hız kontrol valfleri, pnömatik aktüatör, susturucular, sensörler, vs. Yapılan tesler sonucunda ortaya çıkan gerçek Havalı pistonlarda sistem verimliliği i ortalama %14' tür. RoboCylinder ise elektrik enerjisini, sadece elektrik motorunu çalıştırmak için kullanır. Elektrik motoru direkt olarak hareket mekanizmasına bağlıdır. Sonsuz dişlinin 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.