Palletizzazione automatizzata nella produzione di marmellate e confetture
Una prima colazione perfetta
Marmellate e confetture svizzere di qualità con il pane fresco sono l'ideale per iniziare bene la giornata. Al tavolo della colazione nella propria abitazione oppure al buffet di un sofisticato hotel, Hero AG, azienda di produzione alimentare con sede nella città svizzera di Lenzburg, offre ai propri clienti confetture di frutta fresca ogni giorno. Numerose attività di logistica sono necessarie prima che la marmellata raggiunga la tavola del cliente per essere consumata, in un contenitore di alluminio o in un vasetto. Robotec, specialista nell'automazione con sede nella città svizzera di Seon, gioca un ruolo fondamentale in questa catena di fornitura. Dopo il riempimento, infatti, i singoli contenitori di marmellata devono essere prima confezionati in base al tipo in vassoi e in seguito impilati per l'ulteriore trasporto sui pallet. Per l'ultimo passaggio di questo processo logistico, entrano in gioco i robot FANUC con tecnologia di presa specifica di Robotec. Una cella di pallettizzazione installata presso Hero e un robot a sei assi con tecnologia di presa specifica, consentono di eseguire la pallettizzazione ininterrottamente e di realizzare un sistema veloce, affidabile e sicuro.
Mentre in precedenza cinque dipendenti avevano il noioso compito di caricare confezioni di marmellata, oggi il lavoro viene eseguito da tre robot FANUC M-710iC in una cella chiusa. A una velocità incredibile, gli organi di presa afferrano due confezioni alla volta dalla linea di assemblaggio per l'alimentazione, si girano verso il pallet e posizionano le confezioni con precisione millimetrica sul pallet in base allo schema di impilamento programmato, in genere dieci confezioni per livello, per un massimo di 15 livelli. Non appena i pallet sono caricati in base alle specifiche, il robot invia un segnale all'operatore che apre la cella, rimuove i pallet caricati e, tramite una carrello elevatore, colloca manualmente un euro-pallet vuoto in posizione. Tramite il dispositivo di funzionamento manuale situato all'esterno della cella, viene selezionato lo schema di impilamento specifico del prodotto. Dopo che l'area di lavoro è stata liberata, le porte di accesso alla cella vengono chiuse, viene inviata una conferma sul dispositivo di funzionamento manuale da parte dell'operatore e il sistema viene avviato. In base alle informazioni sul prodotto e sulle dimensioni della pila, le confezioni vengono afferrate dal robot e impilate sul pallet a seconda dello schema di impilamento selezionato.
Sfide locali
Il processo sembra semplice e lineare, ma richiede comunque un notevole lavoro di sviluppo. Sebbene la cella di pallettizzazione sia stata realizzata e collaudata da Robotec presso l'impianto del cliente, si sono verificati problemi imprevisti e sono sorti nuovi requisiti. È stato necessario, ad esempio, adattare lo schema di pallettizzazione a causa delle condizioni dei pallet e riprogettare il dispositivo di funzionamento manuale.
Poiché il progetto prevedeva la rinuncia a un'ispezione visiva tramite una videocamera sugli organi di presa, questi ultimi, realizzati in acciaio inossidabile, dovevano rispondere all'esigenza di lavorare in modo affidabile tramite una tecnica di movimento intelligente senza la necessità di alcuna conversione dell'attrezzatura per i cambi di produzione. "Per questo motivo abbiamo scelto un organo di presa a forma di pala con un dispositivo di scorrimento integrato che spinge delicatamente le confezioni quando le posiziona sul pallet, mentre l'organo di presa si ritrae", spiega Daniel Bärtschi, responsabile Robotec per il progetto. È stato necessario inoltre prendere in considerazione due concetti di base, uno per le unità in vetro pesante e l'altro per quelle di alluminio. "Nei movimenti del robot deve essere valutato il peso diverso della confezione, in modo che le confezioni non cadano a causa della forza centrifuga esercitata dal rapido movimento di rotazione dal nastro trasportatore verso il pallet", chiarisce l'ingegnere. La velocità di lavoro è stata una delle più importanti attività di programmazione che è stato necessario rettificare sul campo. È stato inoltre necessario prendere in considerazione le diverse dimensioni della confezione, a seconda che quest'ultima fosse un vasetto o un contenitore di alluminio. Un altro problema riguarda anche il comportamento delle confezioni avvolte nei fogli di alluminio sulla pala dell'organo di presa. "La marmellata nelle unità di packaging contenute nelle confezioni è ancora calda quando arriva alla cella di pallettizzazione. La temperatura viene trasferita al foglio di alluminio e di conseguenza la confezione diventa scivolosa durante la presa e il trasporto". In tal caso le confezioni potrebbero non essere posizionate in modo corretto sulla pala, situazione che determina uno schema di pallettizzazione non più corretto e la necessità di ricaricare il pallet a causa dell'impilamento storto delle confezioni. Gli specialisti di Robotec hanno controllato queste situazioni con la piena soddisfazione di Rudolf Roth, responsabile della produzione a Hero, che ha diretto l'installazione e il collaudo: "L'installazione è continuata in base a stringenti parametri di tempo e i tecnici di Robotec hanno completato il collaudo della cella di pallettizzazione secondo le nostre esigenze." Grazie all'eccellente lavoro preliminare e ai test della cella completa presso l'impianto Robotec a Seon, Bärtschi e i suoi colleghi sono stati in grado di affrontare gli eventi imprevisti in modo mirato.
"Un'installazione non pianificata nella specifica dei requisiti è stata la semplificazione del pannello di controllo. In origine, erano ancora presenti pulsanti integrati nel pannello di controllo e l'operatore era in grado di spostarsi tramite un menu in modalità touchscreen", afferma Bärtschi. Roth aggiunge: "I nostri operatori internazionali della cella di palletizzazione trovavano questa soluzione troppo complicata, pertanto a Robotec è stato richiesto con breve preavviso di sviluppare un pannello di controllo modificato e limitato ai passaggi chiave di cambio pallet senza alcun pulsante aggiuntivo. Questa soluzione ha funzionato perfettamente e i nostri dipendenti non hanno più alcun problema."
L'operatore non seleziona alcun programma sul robot, ma tramite il pannello di controllo può selezionare il numero di livelli desiderato nonché il tipo di pallet, ovvero euro-pallet o di dimensioni minori. L'operatore è in grado di riconoscere e di avviare il programma. È stato scelto inoltre lo schema di controllo intuitivo con i codici di colore riconosciuti a livello internazionale: il rosso indica l'arresto, il verde indica l'avvio.
"Quello che spesso sembra molto semplice e funzionante di conseguenza, è anche la sfida maggiore", afferma Bärtschi. Per il team Robotec, questi problemi sono tuttavia all'ordine del giorno perché sono fornitori di soluzioni e il loro compito è quello di implementare le esigenze dei clienti. I pallet imballati da Robotec in base al tipo, in Hero vengono inviati a un ulteriore provider di servizi, dove vengono disimballati e ricombinati. Anche per questi cicli di pick and place, Robotec ha sviluppato e installato numerosi sistemi.
Specialisti con una presa solida
L'ulteriore sviluppo degli attacchi dell'organo di presa è uno dei fattori chiave decisivi per i miglioramenti nella tecnologia in campo robotico. Requisiti in continuo aumento in termini di flessibilità e precisione, materiali più leggeri e nuove e impegnative aree di applicazione, pongono agli ingegneri dello sviluppo sempre nuove sfide da affrontare. Per questo motivo Robotec analizza esattamente e in ogni dettaglio la tecnologia dell'organo di presa necessaria per l'applicazione richiesta. In generale, negli ultimi vent'anni, sono state sviluppate centinaia, se non migliaia, di diverse soluzioni per tutte le possibili aree del settore.
Questa tendenza è dovuta al continuo aumento della pressione della concorrenza che richiede alle aziende industriali di trovare alternative convenienti ai loro processi di produzione. Le soluzioni di automazione, che utilizzano robot e tecnologia dell'organo di presa all'avanguardia, trovano un uso sempre più ampio nella catena di valore aggiunto. Come regola generale, le dimensioni e la forma di un organo di presa del robot vengono determinate esattamente dall'oggetto che deve essere prelevato. Sono disponibili organi di presa che impilano, afferrano, prelevano per sezione, afferrano con accoppiamento forzato e utilizzano uno o più punti di presa. Alcuni funzionano in modo esclusivamente meccanico, mentre altri utilizzano una tecnologia a ventosa. In un momento in cui nel settore consumer vengono sviluppati sempre più prodotti in ogni forma, materiale e dimensione diversi, gli organi di presa diventano ogni giorno più complessi e più avanzati. "I cicli di produzione si riducono continuamente", spiega Bärtschi. "Per questo motivo riceviamo un numero maggiore di richieste per celle di produzione completamente automatiche." Tutte le aziende desiderano aumentare la propria produttività riducendo nel contempo i costi. Si tratta di essere più efficienti con minore sforzo ed è questo che gli specialisti di Seon cercano di realizzare per i propri clienti.
Servizio completo per il cliente
Fin dal 1983, Robotec ha sviluppato e realizzato sistemi di automazione di ogni tipo. La gamma di applicazioni varia da soluzioni pick and place fino alla manipolazione di parti pesanti. A seconda dell'attività richiesta, infatti, diverse dimensioni di organi di presa a sei assi possono essere distribuite come elementi di robot. Oggi l'azienda si concentra sull'automazione assistita da robot, dalla fase di concetto fino al collaudo. Da quattro anni è possibile eseguire ispezioni di produzione finali dei sistemi completi presso gli impianti Robotec prima che le macchine vengano messe in opera nella struttura del cliente.
Soluzioni robotiche di Robotec per la produzione nel settore alimentare
Sempre di più, le soluzioni con robot flessibili aumentano la produttività nel settore alimentare. Modifiche più rapide ai prodotti e cicli di produzione più brevi sono il risultato. Oltre alla pallettizzazione, le operazioni di pick and place e di packaging sono le attività più importanti per i robot dotati di organi di presa adatti allo scopo. In questo campo, la gamma di soluzioni con robot Robotec nel settore della lavorazione alimentare spazia dalle celle di pallettizzazione chiuse fino all'ordinamento e al posizionamento in base allo schema dei prodotti, ad esempio le unità di packaging dell'azienda produttrice di marmellata Hero.
