Vermeerdering rozetplanten automatiseren met ventieleiland VTUX

Rozen stekken met een robot is niets nieuws, maar John van de Ven, oprichter van Aventec, gaat een stap verder. Met Festo als partner brengt hij de nieuwste technieken en innovaties in de praktijk. Het VTUX-ventieleiland speelt daarin een sleutelrol.

Als electrical engineer kent John de wereld van robots en beeldverwerking door en door. Met Aventec automatiseert hij uiteenlopende processen. In de begindagen van het bedrijf, rond 2013, lag zijn focus vooral op interim projectmanagement. Inmiddels richt hij zich steeds meer op innovaties in de glastuinbouw.

Zijn doorbraak kwam toen oud-klanten van zijn vorige werkgever – een bedrijf dat inmiddels niet meer bestond – bij hem aanklopten. Ze hadden een machine waarmee potrozen werden gestekt, maar die dringend onderhoud nodig had. Wat begon als een onderhoudsopdracht, groeide al snel uit tot een groter ontwikkelingsproject. Want na een eerste inventarisatie bleek dat er nog wel iets meer nodig was. John zag de mogelijkheden en ging aan de slag met verbeteringen. 

“Om de continuïteit van die stekmachines te kunnen garanderen, was het nodig om de machines om te bouwen met nieuwe componenten. Van de gebruikte onderdelen had inmiddels een belangrijk aantal hun levensduur bereikt. We hebben er toen voor gekozen om de machine opnieuw te ontwerpen met de moderne servotechniek aangestuurd uit het Festo CPX-E plc-platform. Samen met een modern visionsysteem.” Veel onderdelen moesten helemaal opnieuw worden geprogrammeerd met de visie van een snelle en betrouwbare machine waar klanten jarenlang op kunnen vertrouwen. 

Hogere snelheid en precisie door nieuwe technologie

Om meer controle te krijgen over leveringen en de betrouwbaarheid van zijn machines, besloot hij ze volledig zelf te bouwen. Maar hoe complex is zo’n machine eigenlijk? Het proces begint met rozentakjes die handmatig in een transportsysteem worden gehangen. Elke stek belandt in een houder en wordt naar een verwerkingscel gebracht. Daar draait het visionsysteem de stekjes 180° rond voor een 3D-scan, zodat de beste stekken worden geselecteerd. Vervolgens knipt een robot ze op maat en plant ze direct in een nieuwe pot. Dit gebeurt met hoge snelheid en uiterste precisie. Met vier stekstations haalt de machine indrukwekkende prestaties: tot wel 5200 stekjes per uur worden geknipt en geplant.

Tijdens de ontwikkeling van de machine kwam John in contact met Festo. “Vanaf het begin hebben ze me geholpen bij de keuze en integratie van verschillende disciplines. Vooral het draaien en knippen was een uitdaging. Om te zien hoe we dat met Festo-componenten konden realiseren, stuurden we rozentakjes met houders naar hun ontwikkelcentrum in Delft. Een week later kreeg ik een filmpje met een update. Ik was verbaasd hoe snel ze vooruitgang hadden geboekt! Daarna bouwden we een testmodule met Festo-componenten en nodigden we onze klant uit om het resultaat met eigen ogen te zien.” 

“Waar mogelijk gebruik ik Festo”

John wil zoveel mogelijk componenten van één leverancier. “Waar het kan, kies ik voor Festo. Anders loop je het risico dat toeleveranciers elkaar de schuld geven als iets niet werkt, en daar heeft de eindklant last van. In de modules zitten nu Festo-lineargeleiders, pneumatiek, PLC’s, een HMI en ventieleilanden. Inmiddels draait de eerste volledig omgebouwde machine met de nieuw ontwikkelde modules. Elke module heeft een eigen PLC voor de benodigde rekenkracht bij de beeldverwerking. Voor de hoofdbesturing gebruiken we een HMI en nieuwe ventieleilanden. Tijdens de ontwikkeling bleef Festo doorwerken aan productverbeteringen, waardoor we soepel konden overstappen op hun nieuwste HMI. De conversie van de vorige generatie verliep verrassend eenvoudig. Het werk dat we toen al deden werd makkelijk overgezet. Het platform is nu sneller en efficiënter en we hebben de structuur behouden.” John waardeert de ondersteuning van Festo enorm. “Ze denken mee over de noodzaak van de juiste oplossing. Waarom een stappenmotor gebruiken als pneumatiek hetzelfde kan doen? 

Belangrijke ontwerpvoordelen

Een van de opvallendste componenten in de rozenstekmachine is het nieuwe VTUX-ventieleiland van Festo. Jeroen Holt van Festo legt uit waarom deze technologie zo bijzonder is. “Een groot voordeel van dit ventieleiland is dat het zowel voor decentrale als centrale machine-inrichting ideaal is. In dit geval is de besturing decentraal opgezet, waardoor het eiland niet in een aparte schakelkast hoeft te worden weggewerkt. Mede dankzij de IP-beschermingsklasse kan het gewoon in de open ruimte worden geïnstalleerd. Bovendien is het compacter – met een veel kleinere installatieruimte – dan zijn voorgangers, wat veel ontwerpvoordelen oplevert.”

John koos bewust voor decentrale besturing om de bekabeling in de machine te beperken. “Je kunt de aansluitpunten dichter bij de sensoren plaatsen, waardoor je minder I/O in de schakelkast nodig hebt. Dat bespaart ruimte én werk. Bovendien, als een kabel vervangen moet worden, hoef je niet door een gaffelkop de kast in, maar kun je direct bij het VTUX-ventieleiland.”

John begon zijn ontwikkeling met de voorganger van de VTUX, de VTUG. “Die had een aluminium basisplaat en kon deel voor deel uit elkaar. De VTUX is een grote stap vooruit en de toekomst van het ventieleiland,” knikt hij. “Hij is veelzijdiger en lichter.”

Dankzij de interne seriële aansluiting kunnen nu tot 128 ventielfuncties worden toegewezen. “We hoeven niet meer elk ventiel en elke sensor apart te bedraden. Eén aansluiting voor lucht, stroom en communicatie is genoeg. Waar we vroeger twee schakelkasten nodig hadden, volstaat nu één. De decentrale besturing maakt het mogelijk om alles afzonderlijk te bedienen. Dat is
erg fijn.” 

Tijdsbesparing als grootste toegevoegde waarde

Volgens John zit de grootste winst in tijdsbesparing. “We besparen uren werk, waardoor de investering zich razendsnel terugverdient.” Naast efficiëntie benadrukken Jeroen en John ook de voordelen van datacommunicatie. Het nieuwe Festo-automatiseringsplatform CPX-AP-A biedt verschillende communicatieopties voor snelle en foutloze I/O tussen componenten en biedt geavanceerde diagnosefuncties. Jeroen legt uit: “Als ergens een kabel breekt, bijvoorbeeld bij een sensor, zie je meteen waar het probleem zit.”

Het systeem is bovendien eenvoudig in gebruik. “Alle tags worden automatisch ingelezen in de VTUX, je hoeft ze alleen nog toe te wijzen,” zegt Jeroen. John past in elke machine negen van deze ventieleilanden toe: één op de hoofdunit en per rozenknipmodule zit er zowel boven als onder een eiland. 

Snelheid bepaalt vaak de benodigde kracht en slag, maar ook vervuiling speelt een rol. In een stoffige werkomgeving moet een cilinder bestand zijn tegen verontreiniging. De VTUX, met zijn IP67-classificatie, biedt precies die bescherming, wat in de bedrijfsomstandigheden van deze applicatie een belangrijke en onderscheidende factor is.

John was een van de eerste klanten die in november 2023 met de VTUX aan de slag ging. “Als Festo iets nieuws ontwikkelt, twijfel ik niet om het meteen te gebruiken. Ik ben in hun fabriek in Esslingen geweest en heb gezien hoe grondig alles wordt getest. Dat geeft me volledig vertrouwen in het Festo-team.”

Ook de samenwerking met Jeroen verloopt vlot. “Ik geef aan wat ik nodig heb, en Jeroen laat zien wat mogelijk is. We hebben samen de hele machine doorgenomen, bepalen wat we willen en hij komt terug met de antwoorden en extra informatie. De machine moet over tien jaar nog steeds onderhoudbaar zijn, dus levensduur is een belangrijk punt. Jeroen denkt actief mee over toekomstige ontwikkelingen.” Jeroen knikt instemmend. “Het meedenken is echt inhoudelijk, ik ken het hele proces en we gaan uit van een basisidee met open vragen. Dat vind ik leuk om te doen.”

John is duidelijk tevreden. “We hebben ons eigen algoritme ontwikkeld om het proces sneller te maken. Daarvoor hadden we meer rekenkracht nodig dan het oude systeem bood, en dat is ruimschoots gelukt. Daarnaast wilden we twee unieke processen gelijktijdig laten verlopen zonder elkaar te beïnvloeden. Dat hebben we opgelost met twee aparte wachtrijen, elk met een eigen kern in de PLC. De cyclustijd blijft de sleutel. We zitten nu op vier milliseconden, maar mikken op twee.”