iTRAKはスループットとメンテナンスの課題を解消

背景

ECONO-PAK GmbH (1985年設立、ドイツのラインラント＝プファルツ州)は、大手包装機械メーカです。長年の経験と取扱製品の継続的な開発により、お客様にコンセプトの設計、製品計画、現場設置を含む包装機械と完璧な製品ラインを提供し続けています。

同社は、包括的かつカスタマイズされた包装機械と食品分野および非食品分野向け製品ラインを設計、開発、製造し、プロジェクト管理全体を行なっています。また、繊細な製品の効率的で円滑なハンドリングと同時に最高の価格/性能比を提供する非常に使いやすいシンプルなマシンに誇りを持っています。

ヨーロッパ、米国、オーストラリア、南米、近東、アジア、ロシアへの輸出での食品業界の用途には、アイスクリーム、ピザ、魚、野菜、果物、肉の包装が含まれています。また、主な非食品の用途には、食器洗浄機用タブレット、健康製品、自動車、電子部品が含まれます。

ECONO-PAKの最近のプロジェクトは、大手ポーランド製菓会社であり国内最古のチョコレートブランドであるロッテ･ウェデル社からの依頼でした。同社は、多様な包装形態や製品数により簡単に対応できる包装/箱詰め機械の開発に向けECONO-PAKを必要としました。ECONO-PAKによって開発されたマシンは、ロックウェル･オートメーションのiTRAK^®インテリジェント･トラック･システムの開発により、お客様が直面している間欠的な速度、転送のズレ、チェーンの磨耗の問題を完全に解決しました。
 

課題

旧式の複数のサーボドライブで駆動する箱詰め機械技術およびロッテ･ウェデル社の特定のプロジェクト要件に関する問題は、製品(この場合、トレイ型PTP包装のチョコレートプラリネ)が箱詰め前に二重または三重でカウントされた際に、既存のマシンでは断続的に作動させ追加製品投下の処理を行なわなければなりませんでした。共通チェーンドライブであるということと単一のトレイを出すように調整されていたことで、既存のマシンの速度は梱包手順の中で最も遅いステップで調節されていました。一重、二重、三重パックのトレイの一定生産フローには、1分間に最大90の断続的なステップを兼ね備えた高速連続モーションが実行できるシステムが要求されます。

数、パッケージサイズ、形状の点で包装の柔軟性を高めることに加え、ロッテ･ウェデル社は顧客需要の増加に対応してスループットを増加する方法を求めていました。したがってECONO-PAKは、実際の目標速度が1分間に170製品としながら120～180製品/分とし、少なくとも50%のライン速度の増加にいどみました。また、品質レベルの向上もこの概要の大きな部分を占めていました。
 

ソリューション

ECONO-PAKは、ロックウェル･オートメーションの革新的なiTRAKインテリジェント･トラック･システムをベースにした新しいマシンコンセプトにより、ロッテ･ウェデル社が直面していたすべての問題を解決することができました。

iTRAKは、包装とマテリアルハンドリングのトラックベースのソリューションの設計と構築に革命をもたらしました。直線運動および回転運動を組み合わせることにより、機械設計者は、包装と処理効率、さらにスループットを大きく転換するのに役立つ柔軟性の高い完全に統合されたソリューションを提供します。

設計&受注処理のエリアマネージャであるライナー･ベルシュ氏は、次のように述べています。「私たちは何十年にもわたってロックウェル･オートメーションと協力してきており、お客様もまたAllen-Bradley®製品を採用してきておりご存知でした。そのため、ロックウェル･オートメーションはこの新しいソリューションの潜在的なオートメーションサプライヤのリスト上で上位に置かれていました。私たちが探していたのは、製品を独立して収集でき、それらをカートンに送ることができるシステムでした。重要なのは、1製品以上をピックアップする際に生じる長い滞留時間がシステムの残り部分の全体速度に影響しないということです。この理由からiTRAKが候補にあげられました。」

さらに、彼は続けます。「私たちはロックウェル･オートメーションの技術者とのキックオフミーティングを開始しました。そして、私たちはイタリアのボローニャにあるロックウェル･オートメーションのOEMコンピテンシセンターでiTRAKシステムのサンプルを視察しました。これが、私たちがロッテ･ウェデル社のニーズに応えるiTRAKベースのソリューションに向けて、共に取り組む両社共通の開発プログラムの始まりとなりました。iTRAKもまた、Rockwell Automation^®のIntegrated Architecture^® (統合アーキテクチャ)のコンセプトと密接に結びついているため、私たちは完全に統合されたオートメーションの基盤を開発できるということは分かっていました。」

動作時に、モータとリニア駆動部を備えたiTRAKソリューションは、1～3つのブリスタパック/トレイの間に集まる製品送り込みの下にある独立したシャトル(1対のムーバに取付けられた)に配置されます。その後、iTRAK回路と平行な別のライン上で動作して開いたカートンに製品を積載する梱包ステーションに迅速かつスムーズに移動します。独立して制御されるシャトルを使用することにより、製品送り込みステーションでの滞留時間(複数のトレイが配置される場合)はマシン全体の速度に影響を与えません。これは、一般的なチェーンやコンベアによって駆動するシステムの場合となります。空になると、シャトルはトラックの周りを素早く逆戻りして、次のバッチが積載される位置に戻される前に一時的に「保持位置」で待機します。

主な制御は、Allen-BradleyのCompactLogix™プログラマブル･オートメーション･コントローラにより実行され、追加のモーション軸はAllen-BradleyのKinetix 5500サーボドライブによって操作されます。Allen-BradleyのPowerFlex^®可変周波数ドライブは、他のマシンの動作の一部を制御し、Allen-BradleyのPanelView™ Plus 1000 HMIがオペレータとのやり取りを担います。ソリューション全体(ロックウェル･オートメーションの統合アーキテクチャのグラフィックデモ)が単一の開発環境にあるStudio 5000^®上でプログラミングされます。

ベルシュ氏は次のように説明します。「送り出しとカートンの押し出しは完全に分離しました。過去の共通チェーンマシンではこれは絶対に不可能でした。ロッテ･ウェデル社は、マシン速度を遅くする拡張送り出しのプロセスを心配することなく、同じマシン上で多種多様な製品数を使用できるようになりました。」
 

結果

ECONO-PAKとロッテ･ウェデル社は、ロックウェル･オートメーションのOEMテクニカルコンサルタント(GOTC)とドイツおよび米国の技術者によって提供された重要なプログラムサポートを受けました。共同開発の一環として、これにはシャトルカウント、モーションプロファイル、目標速度に関する計算設計およびプログラミングのサポートが含まれていました。

その後、ユニットは米国で試験を受け、組み立てられて始動前試験を受ける前にガイダンスシステムが搭載された状態で配送されました。ベルシュ氏はさらに続けます。「設置時に、私たちは、現場でロックウェル･オートメーションのプログラマと試運転を開始しました。そして、現場受入れ試験では8時間の試運転しか必要がなく、それは効率100%という結果をもたらしました。」

「ロッテ･ウェデル社は、現在、パッケージ数の点で非常に柔軟性があり、他の製品フォーマットや形状に対して簡単に適応できるマシンを所有しています」と、ベルシュ氏は補足しました。このお客様は、ダウンタイムの短縮、パフォーマンスの向上、資産活用率の向上も確認することができました。

ECONO-PAKは、既存の専門知識とロックウェル･オートメーションの技術的支援を通してこのマシンを提供することを可能にしました。ベルシュ氏は次のように結論づけています。「私たちは、共同開発の過程でお互いに何かを確実に学びました。私たちは、iTRAKを使用して革新的なマシンを開発する方法を学びました。また、ロックウェル･オートメーションの技術者は、マシン設計と包装業界の経験を基にしたiTRAKの新たな実例をまたひとつ増やしました。プログラミングとアフター･セールス･サポートは非常に効果的であり、私たちはすでに米国市場向けに追加で類似プロジェクトについて話し合いを行なっています。」

Allen-Bradley, CompactLogix, iTRAK, Kinetix, LISTEN. THINK. SOLVE., PowerFlex, PanelView Plus, Rockwell Automation, Studio 5000は、Rockwell Automation, Inc.の商標です。
Rockwell Automationに属していない商標は、それぞれの企業に所有されています。