Samenvatting: De automatische slangopwikkel- en verpakkingsmachine integreert het oprollen en beschermend verpakken van slangen in één geautomatiseerde cyclus. De machine verwerkt slangen met een diameter van 10-150 mm en een gewicht tot 100 kg, met een cyclustijd van 45-90 seconden per rol. De machine is voorzien van PLC-gestuurde spanningsregeling, programmeerbare wikkelpatronen en CE-gecertificeerde veiligheidsvergrendelingen. Geschikt voor tuinslangen, hydraulische slangen, industriële buizen en flexibele leidingen.
Automatische slangopwikkel- en -wikkelmachines voltooien de volledige verpakkingscyclus in zes opeenvolgende stappen: slangtoevoer, lengtemeting, nauwkeurig oprollen, roloverdracht, beschermende verpakking en afvoer van het eindproduct.
Fase 1: Slangaanvoer — De machine trekt de slang van de bron (extruderlijn of bulkhaspel) met behulp van aangedreven aanvoerrollen waarvan de oppervlaktesnelheid is gesynchroniseerd met de oprolbehoefte. Precisiegeleiders zorgen voor een laterale uitlijning binnen ±2 mm. Dansarmen of pneumatische accumulatoren dempen spanningsschommelingen en houden de lijnspanning op 15-30 N voor flexibele slangen (PVC, rubber) en 30-60 N voor versterkte slangen (staaldraad, textielvlechtwerk).
Fase 2: Meten en snijden — Roterende encoders meten de slanglengte met een nauwkeurigheid van ±5 mm over afstanden van 10 tot 100 meter. Optioneel geïntegreerd snijden maakt gebruik van een roterend mes (voor thermoplastische slangen) of een schaarsnijder (voor met staal versterkte slangen). Herhaalbaarheid van de snijlengte: ±2 mm. Voor continue productielijnen bedraagt de snij- en transporttijd 3-5 seconden.
Fase 3: Opwikkelen en oprollen — De slang wordt op een inklapbare doorn of roterende oprolkop gewikkeld. De diameter van de doorn varieert van 150 tot 600 mm (instelbaar afhankelijk van de gewenste binnendiameter van de slang). De wikkelspanning wordt geregeld via een gesloten-lus koppelterugkoppeling op de hoofdaandrijfmotor, waardoor een constante spanning behouden blijft ondanks een veranderende spoeldiameter. Voor een tuinslang met een binnendiameter van 25 mm (100 m lengte) bedraagt de typische wikkeltijd 25-35 seconden bij een spindelsnelheid van 40-60 tpm. Een dwarsmechanisme zorgt voor een gelijkmatige laagverdeling met een tussenruimte van 0.5-1.0 mm tussen de lagen.
Fase 4: Spoeloverdracht — Zodra het wikkelen is voltooid, klapt de doorn in (pneumatische aandrijving, cyclus van 2-3 seconden) en wordt de spoel via een robotgrijper of transportband naar het wikkelstation getransporteerd. Overdrachtstijd: 5-8 seconden. De grijpkracht van de grijper is beperkt tot 200-300 N om vervorming van de spoel te voorkomen.
Fase 5: Inpakken — De inpakunit brengt rekfolie (LLDPE, 15-23 micron) of omsnoeringsbanden (PP/PET, 9-12 mm breed) aan. Bij het inpakken met rekfolie is de voorrekverhouding 200-250% en het folieverbruik 40-60 g per rol. Het inpakpatroon is programmeerbaar: 3-5 randwikkelingen (boven en onder) plus 2-3 wikkelingen rond het lichaam met een overlap van 30-40%. Totale inpaktijd: 15-25 seconden per rol.
Fase 6: Uitwerpen en lossen — De afgewerkte rol wordt via een pneumatische duwer of kantelplatform op een uitvoerband of verzameltafel geworpen. Uitwerptijd: 2-3 seconden. De rollen worden verzameld voor palletisering of directe verzending.
Totale cyclustijd: Voor een tuinslang van 25 mm binnendiameter × 100 m duurt de volledige cyclus (opwikkelen + wikkelen + uitrollen) 55-75 seconden. Voor grotere hydraulische slangen (50 mm binnendiameter, 50 m) loopt de cyclus op tot 80-110 seconden vanwege de hogere wikkelspanning en de benodigde wikkeling.
Hoe is de machine ontworpen voor duurzaamheid en aanpasbaarheid?
Automatische slangopwikkel- en -wikkelmachines maken gebruik van zwaar uitgevoerde stalen frames, een modulaire componentarchitectuur en niet-schurende contactoppervlakken om een levensduur van 15,000-20,000 uur bij een tweeploegendienst te garanderen.
Frameconstructie: Basisframe vervaardigd uit Q355B constructiestaal (vloeigrens 355 MPa), plaatdikte van 10-12 mm voor de belangrijkste dragende elementen. Lasnaden geïnspecteerd volgens ISO 5817 Klasse B. Het frame doorstaat de statische belastingstest bij 150% van de nominale capaciteit (typische puntbelasting van 500-800 kg) met een doorbuiging van ≤2 mm. Oppervlaktebehandeling: zandstralen tot Sa 2.5, epoxyprimer 60-80 micron, polyurethaan toplaag 40-60 micron.
Contactonderdelen: Alle onderdelen die in contact komen met de slang zijn vervaardigd van niet-schurende materialen om oppervlakteschade te voorkomen.
- Geleiderollen: UHMW-PE (polyethyleen met ultrahoge moleculaire massa) of geanodiseerd aluminium met een oppervlakteafwerking Ra ≤0.8 μm
- Doornsegmenten: Gehard staal (HRC 45-50) met chemische vernikkeling of roestvrij staal 304
- Transportbanden: Voedselveilig PU (polyurethaan) of met siliconen gecoat glasvezel
Modulair ontwerp: De machine is opgedeeld in vier modulaire eenheden: (1) invoer- en meetmodule, (2) wikkelmodule, (3) verpakkingsmodule, (4) besturingskast. De modules worden met elkaar verbonden via snelkoppelingen (IP67-gecertificeerd) en pneumatische push-to-connect koppelingen. Wisseltijd van de modules: 30-45 minuten per module. Dit maakt het volgende mogelijk:
- Snel onderhoud (defecte module vervangen, reparatie offline uitgevoerd)
- Toekomstige upgrades (bijv. toevoeging van een visuele inspectie- of etiketteereenheid)
- Flexibele fabrieksindeling (modules kunnen worden herschikt)
Aanpassingsvermogen: Eén machine kan meerdere slangspecificaties aan:
- Slangdiameter: 10-150 mm (omschakeling van doorn en geleider vereist)
- Spoeldiameter: 150-600 mm (instelbare doorndiameter)
- Spoelbreedte: 100-400 mm (verstelling van de dwarsbeweging)
- Gewicht van de spoel: 10-100 kg (afhankelijk van het motorkoppel en de capaciteit van de transportband)
Omsteltijd tussen formaten: 15-25 minuten voor mechanische aanpassingen (doorn wisselen, geleider herpositioneren) plus 5 minuten voor het oproepen van het recept op de HMI. Gereedschapsloze aanpassingen mogelijk voor de positie van de geleiderol en de bewegingslimieten van de wikkelkop.
Wat zijn de belangrijkste onderdelen en hun specificaties?
| Subsysteem | Bestanddeel | Specificaties | Notes |
|---|---|---|---|
| Voeden | Invoerrollen | Diameter 80-120 mm, urethaancoating | Oppervlaktesnelheid 5-25 m/min, VFD-gestuurd |
| Voeden | Spanningsdanser | Pneumatische cilinder, krachtbereik 0-100 N | Gesloten-lus spanningsregeling, nauwkeurigheid van ±5 N |
| Meten | Rotary encoder | 1024 PPR, lengtenauwkeurigheid van ±5 mm | Resets per spoel, accumuleert batchtotalen |
| Bochtig | Hoofdspil | 3-7 kW servomotor, 0-120 RPM | Koppellimiet 50-200 Nm, inklapbare doorn |
| Bochtig | Doorloopmechanisme | Kogelspindel aandrijving, 200-500 mm slag | Laagafstand 0.5-2.0 mm, programmeerbaar |
| Omhulsel | Filmwagen | Voorrek 200-300%, 0.5-2.0 m/s verplaatsing | Automatische foliesnijder/klem, 0.4-0.6 MPa lucht |
| Omhulsel | Draaischijf | Diameter 800-1200 mm, 5-15 RPM | Draagvermogen 150 kg, VFD-gestuurd |
| Controleer: | PLC | Siemens S7-1200 of Mitsubishi FX5U | 24VDC I/O, Ethernet/IP of Profinet |
| Controleer: | HMI | 10 inch kleurentouchscreen, 800×600 | Receptbewaring: 50-100 producten |
| Veiligheid | Licht gordijn | Type 4, SIL3, detectiebereik 0-3 m | De machine stopt binnen ≤150 ms. |
| Veiligheid | Noodstops | Categorie 3, PLd volgens ISO 13849 | 4-6 locaties rondom de machine |
Details van de precisiewikkelmodule
De oprolkop maakt gebruik van 3-4 inklapbare segmenten (pneumatische aandrijving, 0.5-0.7 MPa) die 15-25 mm naar binnen trekken voor het verwijderen van de spoel. De oppervlakken van de segmenten zijn machinaal bewerkt met een randradius van R0.5 mm om inkepingen in de slang te voorkomen. De wikkelspanning kan op twee manieren worden geregeld:
- Koppelregelingsmodus: Het koppel van de servomotor is beperkt tot een vooraf ingestelde waarde (10-150 Nm), de spanning wordt afgeleid uit de motorstroom.
- Feedback van de krachtsensor: Spanrol gemonteerd op krachtsensor (bereik 0-500N), gesloten-lus PID handhaaft instelpunt
Bij met staaldraad versterkte slangen moet de spanning geleidelijk toenemen naarmate de spoeldiameter groter wordt (constante spanning veroorzaakt losse buitenlagen). De PLC berekent de spanningsopbouw: beginspanning + (spoelopbouwsnelheid × aantal lagen). Typische opbouw: 50 N bij de eerste laag tot 120 N bij de laatste laag voor een hydraulische slang met een binnendiameter van 50 mm.
Details van de veilige verpakkingseenheid
De filmwagen beweegt verticaal langs de mast (lineaire geleiderails, kogelomloopaandrijving). De voorrekunit maakt gebruik van twee met rubber beklede rollen (hardheid Shore A 70-75) met een differentieel toerental: een langzame rol van 1.0 m/s en een snelle rol van 2.5-3.0 m/s, waarmee een rekverhouding van 250-300% wordt bereikt. Foliebreukdetectie wordt uitgevoerd met een fotocel; bij breuk stopt de machine en verschijnt de melding "FILM BROKEN" op het HMI-scherm.
Voor zware rollen (>50 kg) is een omsnoeringsoptie beschikbaar: PP- of PET-band (9-12 mm breed, 0.5-0.8 mm dik), trekkracht 200-400 N, sluiting door middel van wrijvingslassen of metalen clip. Aantal banden: 2-4 per rol, programmeerbare posities.
Intelligent besturingssysteem
PLC-scantijd: 10-20 ms voor de hoofdlogica, 2-5 ms voor de veiligheidsfuncties. HMI-schermen omvatten:
- Hoofdscherm (start/stop, cyclusteller, huidig recept)
- Parameterinstellingen (slanglengte, spoelafmetingen, spanningsinstellingen, wikkelpatroon)
- Receptbeheer (50-100 producten opslaan/oproepen)
- Diagnostiek (I/O-status, alarmgeschiedenis, onderhoudsherinneringen)
- Gebruikersbeheer (3 toegangsniveaus: operator, supervisor, engineer)
Communicatiemogelijkheden: Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP. Bewaking op afstand via OPC-UA of MQTT voor integratie met Industrie 4.0.
Geïntegreerde veiligheidsfuncties
De machine voldoet aan de CE-machinerichtlijn 2006/42/EC en de veiligheidsnormen ISO 12100:2010.
- Fysieke afscherming: hoogte 1.8-2.0 m, maaswijdte ≤20 mm (vingerbescherming)
- Vergrendelde toegangsdeuren: Veiligheidsschakelaar (SIL3, PLd) stopt de machine bij opening.
- Lichtschermen: Type 4, resolutie 30 mm, detectiebereik 0-3 m, reactietijd ≤15 ms
- Noodstops: Paddestoelvormige knoppen, 4-6 locaties, directe openingsactiecontacten
- Motoroverbelasting: Thermische overbelastingsrelais (klasse 10A) op alle motoren >0.5 kW
- Pneumatische veiligheid: Luchtdrukbewaking, de machine start niet als de druk lager is dan 0.4 MPa.
Veiligheidscategorie: Categorie 3 volgens EN ISO 13849-1, prestatieniveau PLd.
Wat zijn de operationele voordelen en het rendement op de investering (ROI)?
Automatische machines voor het oprollen en wikkelen van slangen verlagen de arbeidskosten met 60-75%, verhogen de doorvoer met een factor 3-4 in vergelijking met handmatig oprollen en verbeteren de consistentie van de wikkeling (spanningsvariatie <10% versus 30-50% bij handmatig oprollen).
Arbeidsvermindering
Voor het handmatig oprollen en oprollen van een tuinslang van 25 mm binnendiameter × 100 m zijn twee personen nodig: één voor het oprollen (3-4 minuten) en één voor het oprollen (1.5-2 minuten). In totaal: 4.5-6 minuten per rol, of 10-13 rollen per uur per team.
Automatische machine: 1 operator laadt/lost (cyclustijd 55-75 seconden), produceert 48-65 rollen per uur. Arbeidsefficiëntiewinst: 3.7-5.0×.
Voor een faciliteit die 400 rollen per dag verwerkt (8-urige werkdag):
- Handmatig: 4 operators (2 teams), arbeidskosten $704/dag ($22/uur × 4 × 8 uur)
- Automatisch: 1 operator, arbeidskosten $176/dag
- Dagelijkse besparing: $528, jaarlijkse besparing (250 dagen): $132,000
Doorvoerverhoging
Handmatig: 10-13 rollen/uur per team. Automatisch: 48-65 rollen/uur per machine.
Doorvoersnelheid: 3.7-5.0×. Bij productie met een hoog volume (extruderlijn met een output van 60-80 coils/uur) kunnen meerdere automatische machines de lijnsnelheid evenaren, terwijl handmatig oprollen een knelpunt wordt bij een output van meer dan 15 coils/uur.
Consistentie van de verpakking
De handmatige wikkelspanning varieert met 30-50% als gevolg van vermoeidheid van de operator en verschillen in techniek. Dit veroorzaakt:
- Losse wikkelingen: de spiralen raken los tijdens het transport, waardoor het product beschadigd raakt.
- Strakke wikkelingen: vervorming van de slang, met name bij zachte PVC- of gegolfde slangen.
De automatische machine handhaaft de wikkelspanning binnen ±10% (rekfolie) of ±5% (omsnoeringsband). Resultaat:
- Schadeclaims tijdens transport zijn met 40-60% gedaald.
- Het aantal retourzendingen van klanten voor losse coils is met 50-70% gedaald.
Materiaalbesparingen
Door het vooraf rekken van de rekfolie (250-300%) wordt het folieverbruik met 50-60% verminderd ten opzichte van handmatig wikkelen (zonder voorrekken). Voor 400 rollen per dag:
- Handmatig: 120-150 kg film per dag, kosten $336-420 per dag ($2.80 per kg)
- Automatisch: 50-65 kg film per dag, kosten $140-182 per dag
- Dagelijkse besparing: $196-238, jaarlijkse besparing: $49,000-59,500
ROI-berekening
Machinekosten: $55,000-85,000 (inclusief installatie, afhankelijk van de configuratie) Jaarlijkse besparing: Arbeidskosten $132,000 + Folie $54,000 = $186,000 Terugverdientijd: 4-6 maanden bij een volume van 400 rollen per dag.
Bij 200 spoelen per dag (de helft van het volume) bedraagt de terugverdientijd 8-12 maanden. Het break-evenpunt ligt bij ongeveer 80-100 spoelen per dag.
Hoe kies je tussen machines die alleen wikkelen en machines die zowel wikkelen als oprollen?
| Selectiecriteria | Machine die alleen kan worden opgewonden | Geïntegreerd wikkel- en oprolproces | Besluitaanbeveling |
|---|---|---|---|
| Uitrustingskosten | $ 35,000-50,000 | $ 55,000-85,000 | Budget beperkt: alleen opwinden |
| Vloer ruimte | 2.0 × 2.5 m | 3.5 × 3.0 m | Ruimtegebrek: alleen oprollen |
| Arbeid vereist | 2 operators (opwinden + inpakken apart) | 1 operator | Hoge arbeidskosten: geïntegreerd |
| Doorvoer | 40-55 spoelen/uur (alleen wikkelen) | 48-65 spoelen/uur (compleet) | Hoog volume: geïntegreerd |
| Flexibiliteit | Kan gebruikmaken van een apart inpakstation. | Enkele geïntegreerde cyclus | Meerdere wrap-methoden: apart |
| Ingewikkeldheid | Lager (gemakkelijker onderhoud) | Hoger (meer subsystemen) | Geen onderhoudsteam: alleen wikkelen. |
| ROI-terugverdientijd | 6-10 maand | 4-8 maand | Snellere ROI: geïntegreerd |
Beslissingskader
- Dagelijks volume > 300 coils? → Ja → Kies voor geïntegreerd (arbeidsbesparing rechtvaardigt de kosten)
- Arbeidskosten hoger dan $18 per uur? → Ja → Kies voor geïntegreerd (1 operator versus 2)
- Vloeroppervlakte < 10 m²? → Ja → Kies alleen oprollen + apart inpakstation
- Zijn er meerdere verpakkingsmethoden nodig (folie + band + etiket)? → Ja → Kies voor alleen oprollen + modulaire wikkelstations
- Alles hierboven, toch? → Kies voor alleen liquidatie (lager kapitaalrisico)
Hybride aanpak
Sommige bedrijven installeren machines die alleen wikkelen, met een bufferband tussen de wikkelstations. Dit maakt het volgende mogelijk:
- Onafhankelijke werking (het oprollen gaat door als de wikkeling vastloopt)
- Meerdere wikkelopties (foliestation, bandstation, labelstation parallel)
- Eenvoudiger onderhoud (subsystemen geïsoleerd)
Afweging: vereist 1.5 tot 2.0 keer zoveel vloeroppervlak en 1 extra operator voor het verplaatsen van de spoel.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Wat is de minimale en maximale slangdiameter die deze machine aankan?
Standaardmachines verwerken slangen met een buitendiameter van 10 tot 150 mm. Voor slangen van 150 mm (bijvoorbeeld baggerslangen van 200 mm) zijn er speciale, zware modellen beschikbaar met een spoelcapaciteit van 200-300 kg. Omschakelen tussen de verschillende maten vereist het verwisselen van de doorn en het herpositioneren van de geleiderol (15-25 minuten).
Kan de machine voorgesneden slangen verwerken, of moet deze vanaf een bulkhaspel worden aangevoerd?
Beide configuraties worden ondersteund. Voor het aanvoeren van bulkrollen is de machine voorzien van aangedreven aanvoerrollen en een spaninrichting. Voor voorgesneden slangen plaatst de operator de slang op de laadband. De machine detecteert de aanwezigheid van de slang via een fotocel en start de wikkelcyclus. Het verwerken van voorgesneden slangen voegt 5-8 seconden per rol toe (laadtijd), maar maakt het beheer van bulkrollen overbodig. Sommige bedrijven gebruiken een hybride systeem: bulkrollen voor standaardlengtes en het laden van voorgesneden slangen voor lengtes op maat.
Hoe snel kan ik wisselen tussen verschillende slangdiameters?
De omsteltijd is afhankelijk van het grootteverschil:
- Dezelfde doorn, maar een andere lengte: 2-3 minuten (recept oproepen via HMI, geen mechanische aanpassing)
- Verschillende doornmaten (bijv. 200 mm binnendiameter tot 300 mm binnendiameter): 15-20 minuten (doorn wisselen, geleiderol herpositioneren, bewegingslimiet van de wikkelkop aanpassen)
- Verschillende slangmaterialen (bijv. PVC tot staalversterkt): 20-25 minuten (bovenstaande plus herkalibratie van de spanningsparameters, aanpassing van de wikkelspanning)
Voor bedrijven waar de afmetingen 2-3 keer per ploegendienst worden gewijzigd, is het aan te raden reserve-doornen vooraf op de wisselwagens te monteren (dit verkort de wisseltijd tot 8-10 minuten).
Welk onderhoud is vereist en wat is de verwachte levensduur?
Preventief onderhoudsschema (2-ploegendienst, 3200 uur/jaar):
- Dagelijks: Verwijder foliestof van de verpakkingseenheid en controleer de noodstopfunctie (5 minuten).
- Wekelijks: Smeer de lineaire geleiderails, controleer het pneumatische filter (15 minuten).
- Maandelijks: Controleer de segmenten van de doorn op slijtage en verifieer de spanningskalibratie (30 minuten).
- 500 uur: Vervang het rubber van de voorgespannen rol, controleer de slijtage van de motorborstels (1 uur).
- 2000 uur: Vervang de afdichtingen van de doorn, controleer de elektrische aansluitingen (2 uur)
- 6000 uur: Revisie van de hoofdlagers van de spindel, herkalibratie van alle sensoren (4-6 uur)
Verwachte levensduur: 15,000-20,000 uur (5-7 jaar bij tweeploegendienst) voordat belangrijke onderdelen (hoofdmotor, PLC, spindellagers) vervangen moeten worden. Het frame gaat bij goed onderhoud meer dan 20 jaar mee.
Is training vereist voor operators, en hoe lang duurt die?
Basistraining voor operators: 4-8 uur (leslokaal + praktijk). Onderwerpen:
- HMI-bediening (receptselectie, parameterinstelling, alarmreactie)
- Dagelijks onderhoud (reiniging, filmrolwissel, eenvoudige probleemoplossing)
- Veiligheidsprocedures (vergrendeling/markering, noodprocedures)
Geavanceerde onderhoudstraining: 2-3 dagen (voor onderhoudstechnici). Onderwerpen:
- PLC-diagnostiek (I/O-bewaking, interpretatie van alarmcodes)
- Mechanische aanpassingen (vervanging van de doorn, spanningskalibratie)
- Elektrische storingen opsporen (motorstoringen, sensorstoringen)
De meeste operators beheersen de apparatuur binnen 2-3 dagen onder begeleiding. De leverancier verzorgt doorgaans training op locatie tijdens de installatie (inbegrepen in de aankoopprijs).
Technische documentatie aanvragen
Voor complete specificatiebladen, CAD/STEP-bestanden of FAT-testrapporten kunt u contact opnemen met ons engineeringteam.
Wij bieden:
- Gedetailleerde specificatielijst (PDF, inclusief alle optionele configuraties)
- 3D STEP-bestand (voor integratie in de lay-out van de productielijn)
- Elektrische schema's (DWG-formaat)
- FAT-fabrieksacceptatietestrapporten (inclusief demonstratie van de cyclustijd)
- CE-conformiteitsverklaring en ISO 12100-risicobeoordelingsrapport
- Onderdelenlijst met aanbevolen voorraad (inclusief levertijden)
- Bedienings- en onderhoudshandleidingen (PDF, Engels + opties voor lokale talen)
