Bij het afvullen van octabins met polymeerbestanddelen voor de mantel van elektriciteitskabels mag absoluut geen contaminatie optreden. Daarom moet de verpakkingslijn onder cleanroom-condities werken. Het ontwerp en de bouw van de octabin-verpakkingslijn was een uitdaging.
Onlangs heeft Delaere Engineering uit Deerlijk (B), specialist in big bag- en octabin-verpakkingssystemen, een complexe octabin-verpakkingslijn gebouwd voor het afvullen van polymeerbestanddelen bij een productiebedrijf in de Wire & Cable Compound branche.
Polymeren afvullen in octabins
De polymeren worden toegepast in de fabricage van midden- en hoogspanningskabels, onder meer gebruikt voor het aan land brengen van de stroom die energie-eilanden op zee opwekken. De hiervoor benodigde polyolefinen moeten aan de strengste eisen voldoen, vandaar dat het verpakken in achthoekige kartonnen dozen (octabins) onder cleanroomcondities plaatsvindt.
In de eerste zone worden pallets klaargezet, en worden de 8-hoekige dozen automatisch opgebouwd met een octabin-erecting systeem. De octabins hebben een gat in de bodem: de 'bottom discharge opening’ | foto: Delaere
Delaere moest alle onderdelen van de complexe verpakkingslijn die in contact komen met de polyolifinen uitvoeren in rvs 316, om elk risico op contaminatie te voorkomen. Er werd een extra ‘mirror polishing’ toegepast om de oppervlakken van de onderdelen zo glad te maken dat ze een ruwheid (Ra-waarde) van slechts 0,4 µm hebben. Na productie van de vulbuizen werden er speciale tape-testen uitgevoerd. Daarmee is nagegaan of de contactonderdelen voldoende ‘flush’ zijn, dat wil zeggen dat ze zodanig vlak zijn dat er geen vuilophoping kan optreden. Vervolgens werden de vulbuizen speciaal verpakt en pas kort voor de inbedrijfname definitief gemonteerd in de vulstations.
Er worden 3 types octabins gebruikt met verschillende hoogtes. Te zien zijn de wikkelaar, labeler en het box-on-box systeem | foto: Delaere
Er worden drie soorten octabins afgevuld. In de eerste zone van de lijn worden ze automatisch opgebouwd met een octabin-erecting systeem. Eerst worden pallets geïsoleerd middels een palletdispenser en vervolgens wordt op elke pallet lijm gespoten. Dit komt de stabiliteit van de octabins tijdens transport ten goede.
De drie types octabins verschillen in hoogte en bodemdesign en zijn elk voorzien van een ‘bottom discharge opening’. Alle centreringsunits en manipulatiehanden van het robotsysteem zijn pneumatisch verstelbaar, om zowel gelijkzijdige als ongelijkzijdige octabins automatisch te kunnen opbouwen.
Het eigenlijke afvullen gebeurt op 3 lijnen in de cleanroom. De bins worden daarvoor eerst (handmatig) gevoerd met een flessenhals liner. De positionering daarvan luistert nauw en wordt gecontroleerd met een camerasysteem met gekoppelde AI patroonherkenning | foto: Delaere
Na het opbouwen van de dozen worden de lege octabins via een air-lock getransporteerd naar de tweede zone, de cleanroom. Daar zijn drie octabin-vullijnen geplaatst. In octabins met ‘bottom discharge opening’ komt een flessenhals-liner, die de operators handmatig dienen te plaatsen.
Om zeker te zijn dat de liner correct is gepositioneerd, moet het patroon van de liner in de doos worden gecontroleerd op de rollenbaan van het vulstation. Dat wordt verzorgd door een geïntegreerd camerasysteem met daaraan gekoppeld kunstmatige intelligentie (AI) voor patroonherkenning.
Voordat het vullen start, wordt de liner opgeblazen door een ventilator, die alle drie de vulstations bedient. De ventilator trekt lucht aan van buiten de procestoren en is voorzien van een F9 voorfilter.
Per vulstation is er een H13 absoluutfilter geplaatst, om ook daar het risico op contaminatie uit te sluiten. Het ventilatorsysteem werkt frequentiegestuurd om de drukopbouw te regelen ten behoeve van het piping-traject tussen de ventilator en elk vulstation.
Ergonomie voor operators
Om te zorgen dat de operators ergonomisch optimaal kunnen werken, zijn de werkbordessen tussen de drie vullijnen voorzien van een elektrisch spindelsysteem, met een nuttige slag van 60 cm. Zo kunnen operators het werkbordes op de juiste hoogte afstellen voor hun eigen lengte. De vulstations zijn uitgerust met een pivoterende vulbuis voor het eenvoudig en snel verbinden van de liner met de vulbuis.
Na het vullen en automatisch sealen van de liner wordt de volle octabin via de rollenbaan uit de cleanroom getransporteerd. In de derde zone van de lijn wordt het deksel automatisch gevormd en op de octabin geplaatst | foto: Delaere
Na het vullen en automatisch sealen van de liner wordt de gevulde octabin uit de cleanroom getransporteerd. In de derde zone van de lijn wordt het deksel automatisch gevormd en op de octabin geplaatst. De pallet met de volle octabin wordt eerst gecentreerd met een hydraulische centreerunit om de octabin uit te lijnen met het robotsysteem.
Ook hier zijn de centreringsunits en manipulatiehanden voor de deksels pneumatisch verstelbaar om zowel gelijkzijdige als ongelijkzijdige deksels te kunnen maken.
In de vierde en laatste zone worden een data- en een veiligheidslabel geprint en aangebracht op de octabins. Daarna worden ze gewikkeld met een Tosa ringwikkelaar, die is voorzien van een topsheet dispenser en automatische folierolwisselaar. Vervolgens wordt er nogmaals een datalabel aangebracht.
Er worden dozen van 600 kg en 1200 kg gevuld. De kleine octabins worden met een box-on-box systeem op elkaar geplaatst. Als laatste stap worden de pallets met gevulde octabins ‘gepaard’ (twee stuks zo dicht mogelijk tegen elkaar geplaatst) en automatisch geladen in een truck uitgerust met twee rijen kettingbanen.
Besturingsarchitectuur en veiligheidsconcept
Een grote en complexe verpakkingslijn als deze vergt een uitgekiend veiligheidsconcept en heldere controle-architectuur. De lijn wordt aangestuurd met één centraal plc-systeem en remote I/O per zone. Het besturingssysteem is uiteraard voorzien van de nodige pallet- en datatracking en datatransfers met het dcs (distributed control system) van de klant.
-> Bekijk hieronder het automatische octabin doosbouwsysteem met robotarm en automatische dekselvormer:
