GARDENA to przedsiębiorstwo uznawane na świecie za ekologicznego innowatora. Wystarczy pomyśleć o zasilanej akumulatorowo podkaszarce z 1973 r. lub komputerze do nawadniania z lat 80. Od tamtego momentu koncepcje i procesy produkcyjne znacząco uległy zmianie. Współczesny rynek nazywany erą Przemysłu 4.0 wyznaczył konkretne granice ekologiczne i ekonomiczne.
W związku z tym, grupa Husqvarna, która sprzedaje produkty firmy GARDENA, stoi przed dużym wyzwaniem. Jest zobligowana do produkowania w sposób bardziej zintegrowany, szybszy i przede wszystkim bardziej przyjazny dla środowiska.
Co ważne, podstawowe warunki zrównoważonej produkcji zostały już spełnione dzięki partnerowi. Z pomocą najnowocześniejszej technologii liniowo-obrotowej i liniowej opracowanej przez specjalistę od napędów LinMot, firmie GARDENA udało się na nowo zdefiniować precyzję, szybkość i zrównoważony rozwój swoich zakładów produkcyjnych.
Racjonalne zużycie wody jako priorytet w planowaniu procesów produkcyjnych
130 litrów na mieszkańca. Tyle wody zużywa codziennie każdy mieszkaniec Niemiec do picia, mycia, sprzątania i gotowania. Jest to duża ilość, ale tak naprawdę to tylko ułamek rzeczywistego całkowitego wykorzystania wody. Dzieje się tak, ponieważ często niewidoczny wskaźnik, tak zwana wirtualna woda, przyczynia się znacznie bardziej do nadmiernego zużycia zasobów wodnych. Jeśli uwzględnimy tę wodę, która jest potrzebna do produkcji żywności, napojów, odzieży i innych dóbr konsumpcyjnych, ślad wodny wynosi około 7200 litrów dziennie na osobę. Daje to 219 miliardów metrów sześciennych rocznie dla całych Niemiec. Są to dane z projektu badawczego przeprowadzonego na Politechnice Berlińskiej. Nie ma wątpliwości, że producenci, dysponujący ogromnymi zakładami produkcji, mają ogromny udział w rosnącej liczbie zużycia wody.
Jednak GARDENA jest świadoma tej odpowiedzialności i związanych z nią konsekwencji, dlatego od dziesięcioleci projektuje swoje procesy produkcyjne skupiając się na jej oszczędzaniu. “Zarówno nasze produkty, jak i ich produkcja powinny być bardziej przyjazne, wydajne i ekonomiczne” – tak Heribert Wettels, Dyrektor ds. Komunikacji w GARDENA, krótko podsumowuje filozofię firmy.
Etapy tworzenia systemu Micro-Drip
O tym, że filozofia ta zawsze była praktykowana, świadczy modułowy system nawadniania kropelkowego Husqvarna. System Micro-Drip (MDS) to zasobooszczędne rozwiązanie do nawadniania, które dostarcza wodę kropla po kropli tam, gdzie rośliny tego potrzebują, czyli do korzeni. „Pierwsza wersja MDS została wprowadzona na rynek w 1985 r. To było na długo przed suszami w Europie i wielkimi debatami na temat zrównoważonego rozwoju”, mówi Heribert Wettels, Dyrektor ds. komunikacji, wyjaśniając historię początków systemu nawadniającego. Wettels podkreśla proekologiczne podejście firmy, które na przestrzeni lat miało również wpływ na technologię automatyzacji zakładów produkcyjnych.
“Odkąd nowa generacja systemu Micro-Drip została całkowicie zmieniona, konieczne było dalsze rozwijanie systemu produkcyjnego oraz jego technologii napędowej,” mówi Reinhold Steck, Menedżer ds. projektowania specjalistycznych maszyn w GARDENA, wyjaśniając techniczne aspekty tej zmiany. Z racji, że system MDS znajduje się już w czwartym etapie zmian, postęp w procesach produkcyjnych musiał nastąpić również na prawie wszystkich poziomach technologii napędowej. “W pierwszych trzech etapach rozbudowy systemu MDS stosowane były konwencjonalne rozwiązania,” mówi menedżer ds. projektowania Steck. Nowa generacja systemów miała oferować większą niezawodność bazową i procesową, wyższą precyzję w sterowaniu siłą i parametrami procesu, a także zoptymalizowaną trwałość oraz poprawę efektywności energetycznej. Pomocny w znalezieniu rozwiązania dla wymagających zadań typu pick-and-place okazał się LinMot. “Systemy napędowe LinMot są bezkonkurencyjne pod względem dynamiki i precyzji.” mówi Steck.
Wszechstronne silniki liniowe PR02
Wdrażanie przemysłowych systemów precyzyjnego i dynamicznego zamykania, przykręcania czy montażu jest niezwykle złożone w przypadku rozwiązań z wykorzystaniem konwencjonalnych serwo. Różne komponenty, takie jak dwa typy serwomotorów, chwytaki, przewody, czujniki itp., muszą być ze sobą wzajemnie skoordynowane i uwzględnione w projekcie.
To sprawia, że realizacja wydajnych maszyn przemysłowych wymaga konkretnego planowania i pochłania dużo środków finansowych, surowców i czasu. Jednocześnie nie zapewnia pełnej precyzji i wszechstronności w przetwarzaniu – jak ma to miejsce, na przykład, w przypadku systemu Micro-Drip od GARDENA – komponentów o niewielkich wymiarach.
Na przykład kroplownik rzędowy i kroplownik końcowy, który idealnie sprawdza się do wybiórczego podlewania i pomagają zaoszczędzić wodę są bardzo małe, dlatego wymagają nowego poziomu precyzji montażu. Dzięki dwóm serwomotorom możliwe jest prowadzenie z kontrolowaną siłą. Niestety przy dużej masie, którą należy przesunąć, traci się precyzję wymaganą w systemach MDS” – mówi kierownik projektu Steck, wyjaśniając podstawowy problem montażu małych części z klasycznymi serwonapędami. W tym miejscu warto wyeksponować główną zaletę silników PR02. Moduły liniowo-obrotowe LinMot posiadają oddzielny obrotowy serwosilnik, dzięki czemu tylko wał silnika musi być przyspieszany lub hamowany. Co oznacza, że masa, którą należy przesunąć, jest znacznie mniejsza, zarówno obrotowo, jak i liniowo. Dodatkowo, siłę posuwu można określić bardzo precyzyjnie, nawet w procesach montażu w pionie.
Komponenty LinMot z krótszymi czasami reakcji
Nie tylko zakłady GARDENA korzystają z właściwości silników PR02. LinMot rozpoznaje wszystkie potrzeby klientów. Niezależnie od tego, czy chodzi o wkręcanie, montaż czy zamykanie, silniki liniowo-obrotowe serii PR02 charakteryzują się również wysoką elastycznością, dynamiką, a także bezpieczeństwem i możliwością pracy w sieci. Powtarzalne i możliwe do zarejestrowania sekwencje ruchu zapewniają kalibrowalne czujniki siły i momentu obrotowego. Czujniki te oprócz wartości zadanych dostarczanych z kontrolera serwo umożliwiają monitorowanie i ocenę takich parametrów jak: siła docisku, moment obrotowy, kąt czy położenie liniowe. Wartości tych wskaźników dostępne są w czasie rzeczywistym dla każdego procesu z dokładnością nie mniejszą niż 1% wartości nominalnej. „Pozwala to również na znacznie dokładniejsze dopasowanie parametrów sterowania do kształtu odpowiedniego komponentu” – potwierdza pan Steck, wskazując wynikające z tego korzyści dla GARDENA: „„Dzięki precyzji silników LinMot PR02 nasze systemy są stabilniejsze, a czasy reakcji i cykli uległy znacznemu skróceniu” – mówi kierownik projektu.
15 lat temu czas cyklu trwał od 6 do 7 sekund i był całkowicie wystarczający dla procesu produkcji i liczby produkowanych towarów. Obecnie systemy MDS i stosowane w nich silniki LinMot są projektowane jako maszyny o dużej prędkości. Działają z czasem wyjściowym od 1 do 2 sekund i pracują nawet w dwóch ścieżkach. „Takie czasy cykli nie są możliwe w przypadku zastosowania napędów pneumatycznych – mówi kierownik projektu Steck, wskazując na wspomniany wcześniej zakraplacz rzędowy. Z pomocą LinMot PR02 można go przykręcić do trójnika w zaledwie 0,3 sekundy.
Szybsze modyfikacje ustawień w komponentach LinMot
Ponadto komponenty LinMot mogą spełniać inne wymagania, które wynikają ze szczególnego stanowiska działu projektowego GARDENA:” „Wysoki stopień elastyczności napędów jest dla nas szczególnie ważny, ponieważ nowo opracowane systemy są dostosowywane do indywidualnych potrzeb dla poszczególnych nowych produktów” mówi kierownik projektu Steck. Podczas trwania procesu, parametry i kształty zmieniają się zarówno po stronie produktu, jak i maszyny. Zmiany te dzieją się bardzo szybko i są zauważalne. W związku z tym ponowne ustawienie poszczególnych pozycji musi być szybkie, łatwe i precyzyjne. „Dzięki swojej elastyczności komponenty LinMot są na bieżąco ze wszystkimi dostosowaniami maszyn produkcyjnych, a wszelkich zmian można dokonać w mgnieniu oka” – mówi Reinhold Steck.
Z pomocą komponentów LinMot procesy są w pełni zautomatyzowane. Niezależnie od rozmiaru, materiału, kształtu lub złożoności obrabianych części, kompletne procesy pick-and-place są realizowane szybko, ekonomicznie i w sposób zrównoważony dzięki modułom liniowym LinMot i silnikom liniowo obrotowym.
Kompleksowe moduły liniowe LinMot
Wysoce dynamiczne moduły LinMot DM01, SM01 i SM02 to wstępnie zmontowane jednostki, gotowe do instalacji. Stanowią one rozwój prowadnic B i H firmy LinMot, które są w użyciu już od ponad 20 lat i co ważne posiadają wszystkie zalety konstrukcyjne nowoczesnego napędu. Heribert Wettels: „System GARDENA nie jest rozwiązaniem gotowym do użycia. Oznacza to, że instalowane w nim komponenty muszą charakteryzować się dużą elastycznością. Co więcej jako konstruktorzy maszyn, nasi koledzy mają do czynienia z wieloma różnymi technologiami. To właśnie tam komponenty LinMot muszą pasować idealnie. Moduły DM01 są w stanie obsłużyć nieskończoną liczbę sekwencji ruchu dla każdego rozwiązania klienta. Prowadnice liniowe i moduły LinMot idealnie sprawdzą się w każdym środowisku produkcyjnym i maszynie. Jest to możliwe dzięki szerokiej ofercie modeli, które można dostosować pod względem klasy wytrzymałości, rozmiaru, długości skoku. Dodatkowo komponenty LinMot posiadają funkcjonalności, które pomagają usprawnić pracę. Są to możliwość mycia wnętrza silnika, wyboru wersji ze stali nierdzewnej, całkowicie zamknięty stojan i długości skoku wynoszący do 2 metrów.
To co przekonało inżynierów GARDENA do modułów liniowych LinMot to ich modułowość. Z jednej strony komponenty te mają takie samo sterowanie, jak używane silniki liniowo-obrotowe. Dzięki temu konfiguracja elektryczna systemów GARDENA jest znacznie szybsza i wydajniejsza. Z drugiej strony liczne otwory centrujące w panelu czołowym i bloku prowadzącym umożliwiają szybkie i precyzyjne mocowanie ładunku lub innych modułów LinMot. „W fazie rozwoju firma LinMot zapewniła nam bardzo intensywne wsparcie” – mówi Felix Kaifel, szef planowania projektów oprogramowania dla systemów MDS. Konfiguracja testowa umożliwiła firmie GARDENA zbadanie różnych procesów i określenie optymalnych sekwencji programów. Wszystkie zalety modułów liniowych LinMot umożliwiają delikatniejsze poruszanie się po napędzie i maszynie, które jednocześnie jest szybsze i bez gwałtownych ruchów”, relacjonuje kierownik projektu Kaifel.
Bezpieczeństwo i skuteczność dzięki funkcji Safety Drives
Produkcja przemysłowa w Niemczech charakteryzuje się wysokimi standardami bezpieczeństwa. Dlatego dla inżynierów GARDENA bezpieczeństwo funkcjonalne oferowane przez LinMot ma szczególne znaczenie. Napędy LinMot z opcją 2S zawierają zintegrowany, certyfikowany moduł bezpieczeństwa umieszczony w tej samej obudowie. W połączeniu z silnikami 2S umożliwia to realizację funkcji bezpieczeństwa, takich jak bezpieczne ograniczenie prędkości (SLS) i bezpieczne zatrzymanie robocze (SOS). „Funkcja bezpieczeństwa 2S firmy zapewniła nam nie tylko bezpieczeństwo, ale także komfort podczas rozwiązywania problemów i uruchamiania systemów produkcyjnych” – wyjaśnia kierownik projektu Kaifel. “Na przykład, dzięki wysokiemu poziomu bezpieczeństwa 2S, można otworzyć drzwi ochronne systemów, gdy silnik jest zasilany, w celu nauczenia pozycji lub usunięcia usterek. „Takie usuwanie usterek jest nie tylko bezpieczniejsze, szybsze i wydajniejsze, ale przede wszystkim zwiększa dostępność systemu. Okazało się to istotną zaletą, która umożliwiła szybkie rozpoczęcie produkcji i sprzedaży wszystkich sezonowych produktów ogrodowych firmy GARDENA.”
Moduły liniowe LinMot to absolutnie wszechstronny produkt, który idealnie sprawdzi się do zastosowań typu pick-and-place. Wyróżnia go wyjątkowa modułowość i możliwość łączenia z systemami dwuosiowymi. Przyspieszenia do 50 m/s^2 i prędkości do 5 m/s sprawiają, że komponenty LinMot DM01 nie mają sobie równych.
Współpraca pomiędzy GARDENA i LinMot
15 lat temu rzeczywistość wyglądała inaczej. Bywało tak, że zrównoważony rozwój wykluczał efektywność, a efektywność wykluczała zrównoważony rozwój. Jednak dziś współpraca pomiędzy GARDENA i LinMot pokazuje, że przyjazna dla klimatu produkcja przemysłowa i zwiększona wydajność nie muszą się wzajemnie wykluczać. Co więcej, mogą prowadzić do dużych korzyści przy odpowiednio dobranej technologii napędowej.
Partnerstwo pomiędzy GARDENA i LinMot ma podwójny wymiar. Z jednej strony tworzone są produkty, które wykorzystują zasoby naturalne w sposób przyjazny dla środowiska. Natomiast z drugiej opracowywane są nowe procesy produkcyjne, które pomagają skutecznie redukować konsumpcje wody spowodowaną nadmiernym zużyciem podczas produkcji przemysłowej. Dla GARDENA istotne jest inwestowanie w zrównoważone technologie automatyzacji. Dlatego będziemy efektywnie rozwijać partnerstwo z LinMot”, podsumowuje Heribert Wettels. „Systemy są już dostarczane do zakładów w Czechach, Chinach, USA i Australii. Oznacza to, że maszyny z komponentami LinMot cieszą się tak samo globalną pozycją i popularnością, jak sama firma GARDENA.”
GARDENA, znana z ekologicznych innowacji, stoi przed wyzwaniem produkcji zgodnej z zasadami Przemysłu 4.0, wymagającej większej integracji i przyjazności dla środowiska. Dzięki współpracy z LinMot, firma wprowadziła zaawansowane technologie napędowe, które podniosły precyzję, szybkość i zrównoważony rozwój procesów produkcyjnych. Współpraca z LinMot pozwala GARDENA łączyć zrównoważony rozwój z wysoką wydajnością produkcji. Komponenty LinMot są wdrażane na całym świecie, co podkreśla ich globalną popularność i skuteczność.
