Wat doe je als je de interne productie wilt optimaliseren, maar de standaard oplossingen in de markt voldoen niet aan alle wensen? Dan ontwikkel je het toch zelf, dachten de engineers bij Zuidberg. Dit bedrijf in Ens ontwerpt en produceert diverse componenten voor landbouwvoertuigen, waaronder front PTO’s (Power Take Off) voor tractoren. En juist in de nieuwe innovatieve assemblagelijn voor deze front-PTO’s staan nu vijf in huis ontwikkelde en gebouwde balancers. Deze maken het werk van de assemblagespecialisten een stuk ergonomischer. Mede dankzij de servopneumatische Balancer Kit van Festo.
Zuidberg in Ens is een bijzonder bedrijf. Niet alleen worden hun fronthefs, front-PTO’s (zie kader) en rupsband-aandrijvingen voor landbouwmachines wereldwijd verkocht, de complete productie vindt gewoon in Nederland plaats. Waar veel bedrijven de productie outsourcen, doet Zuidberg het tegenovergestelde. Nagenoeg alle componenten worden in huis gemaakt, geassembleerd en getest. Dat is ook wel te zien op het industrieterrein in Ens. Inmiddels staan er vijf grote hallen, zijn er vier bedrijfsdivisies en telt het bedrijf zo’n 400 medewerkers. Terwijl het amper 40 jaar geleden is dat Henk Zuidberg zijn eerste fronthef bouwde voor zijn broer die melkveehouder was. Door de enorme groei en internationale vraag moet het bedrijf elke keer verder innoveren, ook op het gebied van productietechnologie. Vandaar dat onlangs een compleet nieuwe innovatieve assemblagelijn voor de Front-PTO’s in gebruik is genomen. Met de nadruk op een efficiënte flow van de componenten, een hogere capaciteit en vooral betere ergonomie voor de assemblagemedewerkers. Van de lichtere handling van de onderdelen aan het begin van de assemblagelijn tot de handling van de complete PTO’s aan het einde van de lijn ontwikkelden de engineers van Zuidberg in huis een ergonomische balancer. Een soort tilhulp voor zware lasten waarbij het gewicht van de last in dit geval gecompenseerd wordt door perslucht.
Waarom zelf ontwikkelen als je ook kant-en-klare balancers kunt kopen? Toon van Steenoven is Manufacturing Engineer bij Zuidberg en legt het uit: “We hebben deze balancers ontwikkeld vanuit ergonomisch perspectief. Toen we met de assemblagelijn begonnen, zagen we nog best wel wat handlingpunten, waar we naar ons idee geen goede oplossing voor hadden. Nu zijn er genoeg bedrijven die balancers maken. Die boden totaaloplossingen aan, ook wel voor onze specifieke producten, maar wij vonden die oplossingen niet datgene wat wij voor ogen hadden. Als we zelf iets ontwikkelen, kunnen we het precies zó maken zoals wij het willen, was onze gedachte. We hebben daarbij niet alleen gekeken naar ergonomie, maar ook naar producthandling.”
In de nieuwe front-PTO assemblagelijn komen de verschillende onderdelen van één PTO aan in een krat. Via een RFID-code op deze krat worden automatisch de juiste tekeningen getoond op de beeldschermen in de productie en worden alle instellingen geladen van de machines en gereedschappen. Zo worden alle schroeven vastgezet met het juiste koppel en hoekverdraaiing. Ook worden alle gegevens opgeslagen via een soort track & trace systeem. Wie, wanneer en wat, alles wordt bijgehouden. Van Steenoven: “De lichte versies van de balancers hebben een capaciteit van rond de 40 kg, de zwaardere versies 80 kg. Met de zwaardere versie kunnen de medewerkers de complete PTO oppakken. Vroeger werden deze met de hand op de werkbank gedraaid, nu is het allemaal veel ergonomischer.”
De vijf balancers die nu in de productielijn zijn geïntegreerd, hebben nagenoeg een identieke opbouw. Alleen zijn de productklemmen specifiek voor dat betreffende werkstation ontwikkeld. Bij het eerste werkstation is het nog puur een pneumatisch gestuurde klem, bij het derde werkstation zien we dat de klem via een stappenmotor en wormwielkast ook kan roteren. Als er niets inhangt is de balancer gewichtloos en kan de assemblagemedewerker de balancer makkelijk sturen om het product of onderdeel op te pakken. Als het product geklemd wordt gaat de besturing in een andere modus, waardoor hij het gewicht dwingt. Dan kan de operator de balancer met product een bepaalde richting op sturen.
Balancers of tilliften zijn op meerdere manieren aan te drijven. Waarom maakte Zuidberg de keuze voor pneumatiek en deels elektrisch? “Het pneumatische deel is voor het tillen en klemmen,” legt van Steenoven uit. “De elektrische aandrijving gebruiken we alleen voor het draaien van de klem en dan ook nog eens met maar 48 Volt. We wilden hier geen 380 Volt aan hangen in verband met de veiligheid. Bovendien is zo’n stappenmotor ook veel compacter, wat weer goed in ons ontwerp paste.”
De engineers van Zuidberg vonden de stappenmotor en bijbehorende closed-loop servo controller gewoon via de website van Festo. “Ook de onderdelen voor de YHBP Balancer Kit zijn via de Festo-website gevonden,” legt Willem van der Wal uit. Van der Wal is Senior Sales Engineer bij Festo en was nauw betrokken bij de interesse van Zuidberg voor de balancer kit.
De eerste contacten voor de balancer kit liepen via Festo-dealer Duursma in Lelystad. “Dat klopt,” beaamt Marcel Kluin, vestigingsmanager Duursma in Lelystad. “De eerste aanvraag voor de Balancer Kit kwam via Toon bij ons binnen. Het is nog een vrij nieuw product, dus wij moesten dat met Festo zelf bespreken. Zodoende kregen wij weer contact met Willem en is de driehoek van onze samenwerking gesloten.”
Van der Wal vult hem aan. “Bij zo’n nieuw product ga je al snel als fabrikant naar de klant toe om de verschillende mogelijkheden toe te lichten. Wij hebben toen samen met de productspecialisten van Festo Duitsland en Zuidberg de stuklijsten voor hun balancer kit samengesteld. Deze werden daarna naar Duursma gestuurd. Als dit soort processen eenmaal lopen dan kunnen Zuidberg en Duursma het prima samen oplossen en kunnen wij als fabrikant er weer tussenuit. Het was wel een bijzonder project. Ook voor Festo Nederland is het een relatief nieuw product en is Zuidberg de eerste klant in Nederland die de Balancer Kit gebruikt. In Duitsland en Tsjechië worden de Balancer Kits al meer ingezet bij de auto-industrie. Daar zijn ook mooie video’s van te vinden op Youtube.”
Festo heeft de Balancer Kit YHBP ontwikkeld voor de automobielindustrie, omdat daar veel balancers en tilhulpen gebruikt worden. De Balancer Kit bestaat uit diverse standaard componenten. Allereerst de cilinder van het type DSBG, welke de kracht levert om de lading te verplaatsen. De cilinder is leverbaar in diverse groottes afhankelijk van de last die met de balancer verplaatst moet worden. Voor het opnemen van positie en snelheid wordt de lineaire encoder DNCI-32 gebruikt. De regelklep van het type VPCB bevat onder meer een 3/3-weg proportionele drukregelaar en twee 2/2-weg kleppen.
De besturing is van het type CECC-D-BA met speciale balancer-functies in de voorgeïnstalleerde software, welke beschikt over een browser gebaseerde web visualisatie voor inbedrijfname en diagnose. Dan is er nog een sensor-interface van het type CASB en een bedieningselement met handgreep van het type VAOH.
Ook aan de veiligheid heeft Festo gedacht door een Pilz veiligheidsrelais toe te voegen. Van der Wal: “Met één hendel kan de assemblagemedewerker, met minder dat 10 Newton kracht, de gehele last bewegen. Je kunt dan de last heen en weer bewegen, maar je kunt de last ook in een stand zetten zodat het gewicht geblokkeerd is. Mocht het gewicht er plotseling uitvallen, dan blijft de balancer in deze stand staan. Hij zal dus niet zomaar omhoog terugschieten. Bijkomend voordeel is dat deze balancer heel weinig lucht verbruikt.”
Zuidberg is erg tevreden over de Balancer Kit en de mogelijkheden hiervan. De engineers hebben alle mechanische berekeningen gemaakt qua krachtenspel. Op het gebied van software zijn de engineers zeer te spreken over de basissoftware van Festo. “De software van de balancer zit gewoon goed in elkaar. Hiermee kun je hem helemaal instellen zoals je wilt.” Aan het woord is Software engineer Pim Schonenberg die tijdens het interview live verbinding maakt met een balancer kit in de productie. “We kunnen de actuele druk zien, de positie en de massa die er in hangt. Ook kunnen we deels diagnose uitvoeren en kunnen we de foutmeldingen zien, allemaal dankzij de componenten en software van Festo. Het aansluiten was eenvoudig. Eerst sluit je alle componenten aan, dan open je het IP-adres van de besturing en daarna kun je hem zelf instellen. Dan is het parameters invoeren en gaat de balancer-besturing zelf de regelparameters berekenen. Na het testen konden we de balancer nog verder afstellen en finetunen. Alleen de stappenmotoren worden via ProfiNet en onze eigen software in de Siemens plc aangestuurd.”
Daarnaast maakten de engineers van Zuidberg gebruik van de Automation Suite van Festo, onder andere bij het berekenen van de stappenmotor. In de Automation Suite zijn de basisfuncties van alle Festo-componenten geïntegreerd. Waardoor parameterinstelling, programmering en onderhoud in één programma worden gecombineerd. Daarbij visualiseert de software de machinetopologie heel begrijpelijk. Feitelijk wordt de berekening gedaan in een andere software, voorheen PositioningDrives, nu Electrical Motion Sizing. De resultaten van de dimensionering kunnen worden geïmporteerd in de FAS software voor een snelle inbedrijfname. Schonenberg: “Het mooie is dat je het hierin volledig kunt testen zonder dat je de plc-koppeling dan al werkend hoeft te hebben. Daarna hoef je alleen maar de plc te verbinden en het werkt.” Steenoven vult hem aan: “Voor mijn gevoel hebben we er niet lang over gedaan om de balancers aan de gang te krijgen.”
Ook over het importeren van CAD-bestanden van Festo componenten zijn de engineers van Zuidberg te spreken: “We tekenen niets na. Festo heeft alle modellen beschikbaar en dat heeft niet elke fabrikant. Tegenwoordig is dat wel een must.”
Bij Zuidberg is inmiddels weer een nieuwe balancer is ontwikkeling. Dit wordt een stand-alone versie voor zwaardere componenten. Deze zware balancer komt straks te staan in de assemblagehal waar speciale PTO-kasten gemaakt gaan worden.
Wat zijn nu precies een fronthef en een front PTO? Een fronthef is een mechanische arm die voorop een tractor wordt gemonteerd om bepaalde werktuigen te bevestigen, te laten zakken bij gebruik en weer te heffen als ze niet gebruikt worden. Met meer dan 1.000 verschillende modellen biedt Zuidberg voor nagenoeg elke tractor een passend fronthefsysteem. Een front PTO (power take off) ook wel frontaftakas genoemd is verbonden met de aftakas aan de voorzijde van een tractor. In de front PTO bevindt zich een tandwielenset die het toerental verlaagt en een natte lamellenkoppeling met proportioneel instelbare inschakeling. Dit zorgt voor een soepel aangrijpen van het werktuig.