İhtiyaç duyulan düşük ve orta kapasiteli, monoblok şaseli, kolay taşınabilen ve kurulabilen ve çalıştırılması için servis veya montörlük hizmeti gerektirmeyen tam otomatik ve yarı otomatik paletayzırın ülkemizde üretilmesi amaçlanmıştır. Bu noktadan hareketle paletleme hattının, tüm süreçlerinin otomatik, kesintisiz, güvenlikli, hızlı, hijyenik, ekonomik ve ergonomi sağlayacak tek bir sistemle yerine getirilmesi amaçlanmaktadır. Proje kapsamında; üretim firmalarında kullanılmak üzere paletleme hattı, mekanik, elektrik ve otomasyonel olarak tasarlanacak, güçlü bir şase üzerinde ürün taşıyıcı ve kaldırıcı sistemleri üretilerek PLC kontrollu sistemler ile kumanda edilebilecek şekilde ve açık reçeteleme yöntemi kullanılarak prototip olarak imal edilecektir.
1.GİRİŞ
Üretilen paletayzırlar çoklu ekipmanların bir araya getirilmesiyle oluşan demonte yapıda olup bunların sevk edilmesi, monte edilmesi, çalıştırılması, devreye alınması ve kullanıcı egitimi verilerek teslim edilmesi süreçleri uzun ve masraflı süreçlerdir. Bu tür makinelerin montajının yapılması için 2 kişilik mekanik ve elektrik personeli, devreye alınıp eğitim verilip teslim edilmesi için ise 1 kişilik otomasyon personeli olmak üzere toplam 3 kişilik ekipler gerekmektedir.Müşterinin iş yerinde yapılan kablolama ve montajlar da ise genellikle kot ve yerleşim ayarı kaynaklı ve reçete hazırlama ile ilgili sıkıntı oluşturmakta ve teslimat zamanı uzamaktadır.
Bu süreçlerin elimine edilmesi için firmamız tek şase üstünde, açık reçeteleme sistemi ile her firma ve ürüne uyarlanabilen bir paletrayzır geliştirip, herhangi bir ekip gereksinimi olmadan gerek yurt içine gerekse yurt dışına kolay sevkiyat, montaj, devreye alma ve eğitim verip teslim edebilme esnekliğine kavuşturacak bir sistem geliştirmek istemektedir. Şu anda nasıl ki evlere buzdolabı veya çamaşır makinesi alınıyor ve kimseye gereksinim duyulmadan çalıştırılıyor veya tablalı streç makinesi veya koli kapama makineleri nasıl seri üretim olarak satılabiliyorsa firmamız da bu yapıda bir paletayzırın yapılması gereksinimini duymuştur.
Paletayzır ihtiyacının gereksinimleri ile ilgili olarak piyasa ile ilgili aşağıdaki hususların göz önüne alınması gerekmektedir : Günümüzde tüketime yönelik talebin ve tüketicilerin kalite beklentilerinin artması, pazar rekabet şartlarının zorlaşması, personel temin ve çalıştırılması zorlukları, v.b. unsurlar, üreticileri hızlı, ekonomik, daha hijyenik çalışma süreci ve teknolojik çözümleri kullanma noktasında daha fazla zorlar hale getirmiştir. Bu nedenle pek çok sektörde olduğu gibi paletleme sektöründe de kaliteyi ve üretim kapasitesini artırarak ekonomik olmaya devam edebilmek, artış ve değişkenlik gösteren gereksinimlere hızla cevap verebilecek esnekliğe sahip olabilmek, mevcut üretim ve dağıtım yöntemlerinde otomasyona ve optimizasyona gitmekle mümkün olabilmektedir.
İçme suyu, peynir, bisküvi, un, çimento, sıvı yağ, gazlı içecek, peçete, yapı kimyasalı, vb. üretim sektörünün mamul üreten proses makineleri otomatik paketleme süreçlerini büyük ölçüde tamamlamış olmasına rağmen birincil ve ikincil ambalajlamadan sonraki paletleme aşamaları genellikle insan gücü ile yapılmaktadır. Üretim proseslerini iyileştirmeyi ve üretim gücünü artırmayı hedefleyen üreticiler için; daha seri üretim, daha az işçilik, daha hijyenik proses akışı ile maliyet kazancı, kalite güvence açısından daha fazla elverişlilik gibi özellikleri ile otomasyon sistemleri önem arzetmektedir.
2.PALETAYZIRIN YAPISI
Yapmayı düşündügümüz “kompakt paletayzır”, modüler ve kompakt bir yapıda tasarlanacak olup şekil-1 deki gibi monoblok şase üzerinde monte edilecek olup bu sayede, sistem tek bir forklift manevrası ile kamyona veya konteynıra yüklenecek, kurulacagı işletmeye monoblok bir yapıda sevk edilecek ve yine işletmeye tek bir forklift manevrası ile indirilip direct olarak çalışacagı yere monte edilecektir.
Şekil-1 Monoblok Şase
Şekil -2 deki açık reçete sistemi ile ürün hazırlama, döndürme, sıra hazırlama, kat hazırlama, kat koyma, kat adedi belirleme, palet tipi seçme, separator koyma, separator adedi belirleme gibi tüm işlemlerin bir birleri ile entegre olarak degiştirilebilecegi, hız, mesafe, zaman gibi ayarlamaların belirlenmiş bir algoritma ile kendiliginden hesaplanarak kullanıcının taleplerine cevap verilebilecegi bir yapı oluşturulacaktır.
Şekil – 2 Açık Reçeteleme
Paletleme sistemleri birden fazla ekipmandan oluşmakta ve her ekipman farklı görevler icra etmektedir. Yapmayı düşündügümüz şekil-3 teki modüler yapı ile müşterilerin talepleri dogrultusunda “LEGO” mantığında bir yapı oluşturulacak ve tüm sistem monoblok şase üzerine monte edilmekle beraber, müşterinin yapacağı işe veya bütçesine göre gerek duyduğu ek ekipmanlar veya çıkarmak istediği prosesine veya bütçesine göre fazla ekipmanlara göre monoblok şase değişim gösterecektir. Açık reçeteleme sistemi ile otomasyon ayarlamaları da kolaylıkla yapılacaği için çok esnek bir makine sistemi üretilmiş olacaktır.
Şekil-3 Modüler Yapı
Proje konusu “ kompakt paletayzır” cam şişeler için özel stoperli ve çarpma önleyici sistemli yapılacaktır : Piyasada mevcut paletayzırlarda cam şişelere dolum yapılan su, gazlı içecek, soda, vb. ürünlerin paletlenmesinde kullanılan klasik teknolojiler şişelere çarparak ürünü paletlediği için kılcal çatlaklar oluşturmaktadırlar. Insanla yapılan paletleme işleminde de standart olmadıgı için carpma ve vurma sonucu bahse konu kılcak çatlaklar oluşumu gerçekleşmektedir. Yapılacak kompakt paletayzır da cam şişeler için ara bariyerli ayrı bir modül ve sistem bulunacak ve böylece işletmelerin dizilim sırasında oluşan çarpmalar sonucundaki kılcal çatlakların oluşması riski %92 oranında azaltılacaktır.Şekil-4 te görüimektedir.
Şekil-4 Stoperli Sistem
Paketlerinin birbiri ile aralarında boşluk kalmayacak şekilde dizilebilmesini sağlayan şekil -5 teki gibi “Olimpik dizilim “ metodu geliştirilmiştir. Bu metod ile işletmelerin paletlere daha fazla ürün koymaları sağlanarak nakliye maliyetlerinin azaltılması sağlanmış ürünü alan işletmelerde ise bir palette daha fazla ürün olacağı ve aynı alanda daha fazla ürün tutacağı için alan kullanımı açısından stok maliyetleri azaltılmıştır.
Şekil- 5 Olimpik Dizilim
Paletleme sistemleri (palletizer), besleme üntesinden gelen ürünleri belirli sayıda ürünün belirli dizilim şekliyle palet üzerine otomatik dizilimini sağlayan ünitelerdir. Paletayzır tek başına paletleme yapmak üzere planlanacağı gibi müşterinin talebine göre palet çıkış konveyörü ve sonrasında da streçleme makinesi de eklenerek tam hat olarak kurulması saglanabilir.
3.PALETAYZIRIN SİSTEMATİĞİ VE ÇALIŞMA PRENSİPLERİ
Insert content here…
İşletmemizde paletleme ve streçleme makinelerin tasarımını ve imalatını gerçekleştirmekteyiz. Paletleme sistemleri (palletizer), besleme üntesinden gelen ürünleri belirli sayıda belirli dizilim şekliyle palet üzerine otomatik dizilim sağlayan sistemlerdir.
1-REGÜLATÖR GRUBU
Hattan gelen ürünün kontrolünü ele almamız ve ürünü stabilize hale getirmek için yaptığımız bir sistemdir. Ürünün devrilmeden ve düzgün şekilde ilerlemesini sağlar.
2-AYIRICI
Bitişik gelen ürünlerin arası açılarak layer kısmına tek tek almamızı sağlayan ve ürünün sensörler yardımı ile sayabildiğimiz gruptur.Regülatör ve ayırıcı grubunu iki tahrik yerine tek tahrikli olması da ayrıca bir avantaj sağlayacaktır. Bu durumda dişlilerin farkından dolayı bir kısım daha yavaş hareket ederken diğer kısım daha hızlı olur. Bu durumda da sabit ve birleşik gelen ürün hız farkından dolayı arası açılarak ilerler.
3-DÖNDÜRME
Ayırıcı ünitesinden gelen ürünlerin, palette kilitleme sistemini yapmak için bazılarını düz alıp bazılarını da yan kısımda bulunan piston yardımı ile döndürerek layer hazırlama grubuna alınmasını sağlar. Bu durumda döndürme grubu ürünleri kilitleme sistemine hazırlayan ünitedir.Regülatör/Ayırıcı ve döndürme tek şase üzerinde olacaktır. Bunu monoblok olarak tanımlıyoruz.
4-LAYER HAZIRLMA
Giriş gurubundan tek tek alınan ürünleri bir araya getiren ve paletleme grubu için ürünün hazırlandığı alandır. Palet dizilimin ön hazırlık grubu da denilebilir. Bu sistemde karton, pet, teneke, cam gibi farklı ürünlerin paletlenmesine imkan verilmesi avantajlarımızdan biridir. Bu kısım asansörlüdür. Asansörlü olmasında ki amacımız kat sayısı arttığında paletleme grubu ile ortak çalışmasının sağlanmasıdır.
5-PALETLEME GRUBU
Ürünler layer hazırlamada belirli bir dizilim haline geldiğinde paletleme grubunda bulunan itici mekanizması ile ürünler tam layer kısmına geçer. Bu grupta ürünler bir kat olacak şekilde hazırlanır ve palet üzerine tam layer kısmından boşaltılarak yerleştirilir. Bu işlem tamamlandıktan sonra 2. Kat için işlem tekrarlanır ve ürüne bağlı kat sayısı kadar palete dizme işlemi tekrar eder. Bu grupta layer hazırlama grubu gibi asansörlüdür. Kat sayısı her arttığında bu sistem bir kat yukarı çıkacak şekilde kurulmuştur.
6-PALET MAGAZİNİ
Forklift yardımı ile üst üste olan ve yaklaşık 15 adet olabilen paletler bu sistem içerisine yerleştirilir. Paletlerin tek tek alınmasını ve makinenin otomatik beslemesini sağlayan mekanizmadır.
7-SEPERATÖR MAGAZİNİ
Ürüne göre değişkenlik gösterebileceği gibi, makinenin istediği duruma göre ve operatörün seçimine bağlı katlar arasına ürünün devrilmemesi sağlamak için seperatör (ara/ayırıcı karton) konulur. Bu grup seperatörlerin operatörler tarafından beslendiği istifleme alanıdır.
8-OTOMATİK SEPERATÖR
Seperatör magazininin içinde yer alan ara kartonların paletteki katların arasına yerleştirilmesini sağlar. Kollarının ucundaki vantuzlar yardımı ile ara kartonu tutmayı ve kat aralarının otomatik olarak beslenmesini sağlayan mekanizmadır.
9-ELEKTRİK PANOSU
Tüm ekipmanların ve elektrik tesisatının güvenli çalışmasını sağlayan cihazların bir araya geldiği donanımdır. Elektriğin hattımızda bulunan sistemlere dağıtımında ve iletiminde kullanılan şalt malzemeler ve kablolar gibi ürünlerin bir arada bulunduğu kabindir.
Paletayzırın çalışma sistematiği ise aşağıda özetlenmiştir :
- Sistem, üretim hattından gelen ürünlerin giriş grubu olarak bahsedilen regulator üzerinde belirli bir rejime sokulup kontrol altına alınması ile başlar.
- Regülatör grubunda kontrol altına alınan ve birbirine bitiştitilerek rejime sokulan ürünler ayırma istasyonu tarafından belirli sayı ile sıra hazırlama istasyonuna gönderilir.
- Sıra hazırlama istasyonuna gönderilen ürünler, palet dizilimine göre gerektiğinde döndürülerek belirli forma sokulacak şekilde hazırlanır. Palet dizilimindeki önemli olan hususlardan bir tanesi de ürünlerin duvar tuğlasının örülmesi gibi birbirini kilitleyecek şekilde üst üste ve yanyana konulmasının sağlanmasıdır.
- Sıra hazırlama istasyonunda bir sıra olacak şekilde dizilen ürünler kat hazırlama istasyonuna itici mekanizması ile ittirilerek ürünlerin tam kat olarak olarak hazırlanması sağlanır.
- Ürünler bir kat haline geldiği zaman açılır klepeli sistemler ile paletin üzerine bırakılarak palet katı oluşturulur.
- Oluşturulan katların üzerine ve arasına ürüne bağlı olarak otomatik seperatör kolu vasıtası ile seperatör magazininden alınan seperatör (ara karton) yerleştirilir.
- Yukarıda bahse konu işlemler bir palet kat sayısı tamamlanıncaya kadar tekrar edilir ve paletin kat sayısı tamamlandıktan sonra da palet çıkış konveyörü vasıtasıyla hattan çıkarılır.
- Dolu palet hattan çıkarken palet magazininden de boş palet gönderilerek hat beslenir ve bu sayede paletleme hattının kesintisiz olarak çalışması sağlanır
4.SONUÇ
Bu çalışma monoblok şaseli kolay taşınabilen kurulabilen ve çalıştırılması için servis-mentörlük hizmeti gerektirmeyen tam otomatik ve yarı otomatik paletayzırın yapısı sistematiği ve çalışma prensipleri tanıtılmıştır.Projemizdeki kompakt paletayzır imalatıyla standart paletayzırların üretimi , sevk edilmesi, monte edilmesi çalıştırılması, devreye ve kullanıcıya eğitim verilerek teslim edilme süreçleri elimine edilecektir. Masraf minimize edilecektir . Montaj – devreye alma – eğitim aşamasında insana duyulan ihtiyaç ortadan kalkacaktır .Müşterinin isteğine göre ürünün durumuna göre açık reçeteler içerisinde esnek bir yazılım sayesinde kullanım kolaylığı sağlanmaktadır.
KAYNAKLAR
[1] Bruee, John K. “Palletizer.” U.S. Patent No. 2,633,251. 31 Mar. 1953. [2] Winski, Ernest P., and David R. Rastall. “Palletizer and palletizing methods.” U.S. Patent No. 5,372,472. 13 Dec. 1994. [3] Verwey, William GA, and Stephen Stanton. “Palletizer.” U.S. Patent No. 4,214,848. 29 Jul. 1980. [4] Pierson, Cary Michael, and Stephen L. Heston. “Compact palletizer.” U.S. Patent No. 7,802,959. 28 Sep. 2010.AR-GE MERKEZİ TANITIM
Optimum STU Ar-Ge Merkezi 19 Haziran 2018 yılında Mekatronik, Makine, Metalurji ve Malzeme, Elektrik Elektronik , Endüstri ve Bilgisayar mühendislerinden oluşan güçlü, genç ve dinamik mühendis kadrosuyla Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı onayınca kurulmuştur.1 tane tamamlanan TEYDEB Projesi , 2 tane tamamlanan KOBİGEL Projesi , 1 tane tamamlanan MARKA Projesi,1 tane yürütülen KOSGEB- ARGE İNOVASYON Projesi , 1 tane onaylanan SANAYİ- DOKTORA Projesi ,1 tane değerlendirme aşamasında olan TEYDEB Projesi vardır. Merkezimiz akademik projelerin sanayi ayağında mentörlük faaliyetleri yapmaktadır. Halen 22 kişilik güçlü kadrosuyla Ar-Ge çalışmalarına devam etmektedir.
Optimum STU AR-GE Merkezi
Sorumlu Yazar : Halil KIRDEMİR
halil.kırdemir@tr.optimakstu.com