Middenin de hal van Naaijkens in Berkel-Enschot staat een machine op het punt van vertrek. De machine, bestemd voor klant SodaStream, kan koolzuurcilinders uiterst snel van een ventiel voorzien. SodaStream groeit gigantisch en dat vraagt om verdere automatisering. Oké, de ontwikkeling van de machine heeft iets langer geduurd dan gedacht, zegt directeur Jorrit Naaijkens met gevoel voor understatement. Maar dan heb je ook wat. Bosch Rexroth levert het schroefsysteem, zodat dat het verschroeven accuraat en gecontroleerd verloopt.
‘Ons bestaansrecht is innovatieve concepten ontwikkelen’
‘We hebben enkele maanden nodig voor de bouw van de machine’, hadden Jorrit en zijn broer Bart Naaijkens tegen SodaStream gezegd toen die met de vraag voor geautomatiseerd schroeven aanklopte. Het werd zo’n twee jaar. ‘Maar in deze machine zit nu ook echt alle techniek en knowhow die we in huis hebben’, zegt Jorrit, directeur van Naaijkens Innovative Design, leverancier van embedded oplossingen voor de industrie. ‘Dit is ons paradepaardje’, voegt Bart, directeur van Naaijkens Engineering, gespecialiseerd in totaaloplossingen voor de machinebouw, eraan toe. Er lopen nu probleemloos 1.800 aluminium cilinders per uur door de machine heen. Die worden elk in de spindels van Rexroth voorzien van een messing ventiel dat exact volgens de specificaties van SodaStream wordt aangedraaid.
Bubbels
SodaStream is een booming Israëlisch bedrijf dat in bijna vijftig landen aan consumenten een systeem levert om thuis van kraanwater vers bruiswater te maken en zo een hoop plastic flessen uit te sparen. De koolzuurcilinder zorgt voor licht tot intens bruisende bubbels. Elke koolzuurcilinder wordt na een aantal jaren van steeds weer hervullen gekeurd en vervolgens gereviseerd of afgevoerd. Frisdranken- en snackfabrikant PepsiCo nam het bedrijf vorig jaar over voor een slordige 3,2 miljard dollar. In het Brabantse Rijen zit een SodaStream-vestiging, meteen ook het grootste Europese (na)vulstation. Wie iets doet met CO2, wordt in veel landen aangemerkt als chemische fabriek; hier in Nederland is dat niet zo, al zijn vanzelfsprekend wel allerlei vergunningen nodig. SodaStream uit Rijen schakelde Naaijkens jaren geleden in om mee te denken over efficiënte, veilige CO2-aanvoer en ook over het labelen van de flessen.
De productie van nieuwe koolzuurcilinders is arbeidsintensief: de ventielen op de cilinders werden in Rijen tot nog toe handmatig aangebracht. De Nederlandse vestiging vroeg de broers Naaijkens of ze ideeën hadden voor automatisch verschroeven. Jorrit Naaijkens: ‘Ik had ergens anders een schroefsysteem van Rexroth gezien en dacht toen meteen dat we daarmee iets zouden kunnen bedenken voor deze toepassing.’
Staand of liggend
‘Het lijkt op zich niet zo’n ingewikkelde handeling om te automatiseren’, zegt hij. ‘Een van de bottlenecks bleek de manier van aanvoeren van de koolzuurcilinders. We kregen ze eerst in kartonnen dozen aangeleverd, maar een robot kan daar niets mee, dus moesten ze in grote kratten. En zouden we de flessen liggend of staand de machine in moeten voeren? Hoe wisten we dat de flessen precies goed stonden en niet gingen wankelen?’ Alle problemen zijn opgelost. Nu voedt een Yaskawa-robot vier sporen met cilinders, zo nodig uit te breiden tot zes. Die sporen leiden de rechtopstaande flessen naar de schroefmachines. Met een 3D-vision systeem worden de pallets gecontroleerd op aantallen en positie van de cilinders. Zo pakt de gripper de cilinders op dezelfde manier. Een tweede robot zorgt voor de aanvoer van de ventielen die verschroefd moeten worden.
Er dient altijd een rubberen afdichting te zitten tussen de fles en het ventiel. Of deze afdichting aanwezig is, wordt gecontroleerd door het Rexroth-schroefsysteem op basis van de schroefcurve die wordt gemonitord in het systeem. Het schroefsysteem controleert ook de hoek en het koppel en kan op deze manier garanderen dat het messing ventiel in de aluminium fles is gemonteerd. Tot slot volgt een eindcontrole met een tweede visionsysteem, zodat de defecte of ongeschroefde cilinders makkelijk uitgestoten kunnen worden. De schroefspindels weten nu de genoemde 1.800 flessen per uur te halen.
‘Alles communiceert met alles, die flexibiliteit is een absolute eis in een smart industry’
Bart Naaijkens: ‘Wij zijn voorzichtig begonnen met 100 flessen per uur, toen 200, toen 500. Ik doe alle mechanica tot aan de PLC, en dan pakt Jorrit het over. Het complete concept van idee tot aan de installatie ter plaatse, is onze kracht.’ Het werkt boven verwachting, concluderen de heren. ‘We besteden veel uit, het plaatwerk bijvoorbeeld komt van toeleveranciers uit de regio. Voor die spindels dachten we meteen aan Rexroth. Natuurlijk zijn er meer aanbieders, maar hun schroefsysteem voldoet aan de specificaties. Een korte cyclustijd is hier cruciaal, we moeten kwaliteit garanderen en een hoge snelheid halen.’
Uitdaging
Erik de Git, branchemanager factory automation bij Rexroth, koploper op het gebied van aandrijf- en besturingstechniek: ‘Er was geen kant-en-klare oplossing voor deze machine in de standaard machinebouw. Ons schroefsysteem wordt veel toegepast in bijvoorbeeld de automotive, maar een wiel aandraaien is wat anders dan honderden ventielen per uur. Wij hebben gerekend aan de specificaties van SodaStream om te kijken of het zou lukken. De aantallen zijn een uitdaging, je moet de warmte in die spindels kwijt kunnen. Maar het kan.’ De besturing van het schroefsysteem van Rexroth is standaard ingericht om de kwaliteit van het verschroeven te meten. De operator ziet op zijn scherm precies of het goed gaat. ‘De schroefmachine zorgt voor het accuraat inschroeven van de ventielen. De operator kan zich zo vooral focussen op de logistiek rondom de machine.’
Onderling communiceren
Op het dashboard is ook meteen alles van de machine te zien en te regelen, inclusief de twee robots. De machine bevat onderdelen en modules van Naaijkens zelf en van meerdere toeleveranciers. ‘Dat moesten we allemaal op elkaar afstemmen. De software hebben we 100 procent zelf ontwikkeld. Alles communiceert met elkaar, die flexibiliteit is een absolute eis in een smart industry’, aldus Jorrit Naaijkens.
Nu tonen data op batchniveau aan of er juist verschroefd is. In de toekomst worden productiedata op flesniveau verzameld. Maar een fles heeft nu nog geen unieke identificatiecode. ‘Dat gebeurt al wel in de automotive: daar wordt alles per identificatienummer vastgelegd’, zegt Erik de Git.
Nek uitsteken
SodaStream gaf de gewenste specificaties en liet Naaijkens vervolgens vrij in het bedenken van een oplossing. Jorrit Naaijkens: ‘We willen liefst zo weinig mogelijk input van de klant hóe we het moeten doen. Als we de specificaties hebben en we denken dat we het kunnen, gaan we aan de slag. Dit is zo’n specialistisch werk.’ Door deze aanpak heeft Naaijkens een extra specialisme opgebouwd waardoor er in de toekomst nog meer en betere machines gebouwd kunnen worden. ‘We hebben onze nek uitgestoken om deze schroeftechniek in de machinebouw toe te passen. Dat leverde best een paar keer stress op: gaan we de aantallen halen, kloppen alle berekeningen? We hebben gigantisch veel uren in deze machine gestoken, ondersteund door Rexroth. Met alles wat we geleerd hebben, kunnen we misschien ook andere gezamenlijke klanten zoeken. Ons bestaansrecht is innovatieve concepten ontwikkelen. Dit geeft ons een unieke positie in de markt.’
