Automatizált raklapozás a lekvárok és befőttek gyártásában
A tökéletes reggelihez
Kellemesen indított nap – finom svájci lekvárok és befőttek friss péksüteményen. Lehet szó otthoni reggelizésről vagy egy vezető szálloda reggeli büféjéről – a svájci Lenzburgban működő Hero AG élelmiszergyártó vállalat naponta kínál friss gyümölcsbefőttet ügyfeleinek. Több logisztikai művelet is szükséges, mire a lekvár az ügyfél étkezőasztalára kerül fogyasztásra készen, alumínium-dobozban vagy kis befőttesüvegben. Ebben az ellátási láncban kulcsszerepet játszik az automatizálásra specializálódott Robotec vállalat (székhelye a szintén svájci Seonban található). A feltöltést követően a lekvárosegységeket először a típusuknak megfelelően dobozokba kell csomagolni, majd ezeket raklapon történő szállításhoz egymásra kell rakodni. A logisztikai folyamat utolsó lépésében a Robotec által kifejlesztett, speciális megfogási technológiát alkalmazó FANUC-robotok kapnak szerepet. A Hero üzemében telepített raklapozócella, valamint egy speciális megfogási technológiát alkalmazó, hattengelyes robot szünet nélküli raklapozást tesz lehetővé – a rendszer gyors, megbízható, és sem balesetek, sem meghibásodások nincsenek.
Korábban öt alkalmazott végezte a teli lekvárosdobozok fárasztó rakodását, ma viszont három FANUC M-710iC robot dolgozik egy zárt cellában. A megfogók hihetetlen sebességgel emelnek fel egyszerre két dobozt a rakodási adagolósorról, a raklap felé fordulnak velük, majd milliméteres pontossággal helyezik a dobozokat a raklapra – a beprogramozott rakodási sémának megfelelően. Rétegenként tíz doboz, legfeljebb 15 rétegben. Mihelyt kész a specifikáció szerinti felrakodás a raklapon, a robot jelet küld a kezelőnek. A kezelő kinyitja a cellát, targoncával elviszi a megrakott raklapokat, és kézzel egy üres, Euro-szabványú raklapot helyez a megfelelő helyre. A kezelő a cellán kívül található, kézi működtetőeszköz segítségével választja ki a termékspecifikus rakodási sémát. A munkaterület elhagyását követően a cellák ajtaját zárja a rendszer, ezt a rendszer kezelője megerősíti a kézi működtetőeszközön, majd a rendszer elindul. A dobozokat a robot fogja meg és helyezi a raklapra a – termékre és a rakodási mennyiségre vonatkozó információk alapján kiválasztott – rakodási sémának megfelelően.
Helyi kihívások
Azonban ami egyszerű és gördülékeny folyamatnak tűnik, az meglehetősen sok fejlesztési erőfeszítést igényelt. Bár a raklapozócellát a Robotec telepítette és tesztelte az ügyfél üzemében, előre nem látott nehézségek és új követelmények merültek fel. A raklapozási mintázatot például módosítani kellett a raklapok állapotának megfelelően, és a kézi működtetőeszközt is át kellett tervezni.
Mivel a kialakítás értelmében a megfogókra szerelt kamerás technológia vizuális ellenőrzést végez, a rozsdamentes acélból gyártott megfogókat úgy kellett megtervezni, hogy összetett mozgások mellett is megbízhatóan működjenek, miközben a megfogóegységek átalakítására se legyen szükség a gyártás változtatása esetén. „Ehhez ásó alakú megfogót választottunk integrált szánnal, amely enyhén a dobozhoz nyomódik a raklapra helyezéskor, miközben a megfogó lapátja visszahúzódik” – magyarázta Daniel Bärtschi, a Robotec jelen projektért felelős munkatársa. Emellett két alapvető helyzettel kellett számolni – az egyik a nehéz üvegből készült egységek, a másik az alumíniumból készült egységek esetén. „A dobozok eltérő tömegét számításba kellett venni a robot mozgásának kidolgozásakor, hogy a dobozok ne essenek le a szállítószalagról a raklapra mozgatáskor, a gyors elfordulás miatt keletkező centrifugális erő miatt” – részletezte a helyzetet a fejlesztőmérnök. A munkavégzési sebesség volt az egyik legfontosabb programozási feladat, amelyet a helyszínen újra be kellett állítani. Ráadásul különféle dobozméreteket kellett figyelembe venni, attól függően, hogy a termék befőttesüvegben vagy alumíniumtárolókban kerül-e a dobozba. További kihívást jelentett a fóliába tekert dobozok viselkedése a megfogólapátokon. „A dobozokban található csomagolási egységekben a lekvár még meleg a raklapozási cellába érkezéskor. A fólia is átmelegszik, amitől a doboz csúszóssá válik a megfogási és mozgatási művelet alatt.” Ez azt eredményezheti, hogy a dobozokat nem a megfelelő helyzetben tartják a lapátok, azaz a raklapozási mintázat sérül, és a raklapot újra kell rakodni a rosszul felhelyezett dobozok miatt. Rudolf Roth, a Hero vállalat termelési igazgatójának legnagyobb megelégedésére – aki felügyelte az installációt és az üzembe helyezést – a Robotec szakértői megoldották ezeket a problémákat: „Az installáció a szűkös időkereteket betartva zajlott, és a Robotec szakemberei sikeresen végrehajtották a raklapozócella üzembe helyezését.” A kitűnő előkészítő munkának, illetve a teljes cella Seonban, a Robotec üzemében elvégzett tesztelésének köszönhetően Bärtschi és munkatársai képesek voltak célzottan reagálni az előre nem látott fejleményekre.
„Az előzetesen megfogalmazott követelmények alapján nem tervezett installációs feladat volt a vezérlőpanel egyszerűsítése. Eredetileg rögzített gombok voltak a vezérlőpanelben, a kezelő pedig érintőképernyő segítségével tudott volna navigálni a menürendszerben” – mondta el Bärtschi. Roth hozzátette: „A raklapozócella különféle nemzetekhez tartozó kezelői túl bonyolultnak találták ezt a megoldást, ezért módosított – kizárólag a „Raklapváltás” kulcslépéseihez kapcsolódó gombokat tartalmazó – vezérlőpanel kifejlesztését kértük igen rövid határidővel a Robotec vállalattól. Ez pompásan bevált, az alkalmazottaknak semmilyen problémájuk nincs a megoldással.”
A kezelő nem választ programot a roboton. A vezérlőpulton kiválaszthatja a rétegek számát és a raklap típusát (amely lehet Euro-szabványú vagy kisebb). Megerősíti a választást, és elindítja a programot. Ezen túlmenően intuitív vezérlési sémát választottunk, amely a nemzetközileg használt színkódolást használja. A piros jelentése „Leállítás”, a zöld jelentése „Indítás”.
„Gyakran a kifejezetten egyszerűnek látszó és megfelelően működő dolgok jelentik a legnagyobb kihívást” – mondta el Bärtschi. A Robotec csapata számára azonban ez a mindennapok része, hiszen hivatásszerűen foglalkoznak a megoldások szállításával, feladatuk az ügyfél igényeinek megvalósítása. Emellett: a Robotec által a Hero üzemében, típus szerint felrakodott raklapokat egy újabb szolgáltatóhoz szállítják, ott kicsomagolják és átrendezik. Ezekhez a felvételi és elhelyezési (pick and place) feladatokhoz a Robotec több rendszert is sikeresen kifejlesztett és telepített.
A biztos fogás szakértői
A megfogóegységek továbbfejlesztése az egyik legfontosabb tényező a robottechnológia előrelépése terén. A követelmények folyamatosan szigorodnak a rugalmasság és a pontosság, a könnyebb anyagok használata, valamint új, kihívást jelentő alkalmazási területek terén, így a fejlesztőmérnökök előtt mindig újabb feladatok állnak. Éppen ezért a Robotec minden egyes megrendelés esetén precízen kielemzi, hogy az adott alkalmazáshoz melyik megfogási technológiára van szükség. Általánosságban elmondható, hogy az elmúlt húsz évben különféle megoldások százait (vagy akár ezreit) fejlesztették ki a legkülönbözőbb ipari ágazatokban.
Ehhez a versenytársak folyamatosan erősödő nyomása adja a hajtóerőt, amely az ipari vállalatokat a termelési folyamataik költséghatékony alternatíváinak keresésére sarkallja. A csúcstechnikát jelentő robot- és megfogótechnológiát alkalmazó automatizálási megoldások egyre nagyobb szerepet játszanak a hozzáadott értékek láncolatában. Általános szabályként megfogalmazható, hogy a robotizált megfogó méretét és alakját az szabja meg, hogy pontosan mit kell felemelni a segítségével. Léteznek megfogók rakodáshoz, rögzítéshez, szakaszonkénti emeléshez, erőhatárolós megfogáshoz, és a megfogók használhatnak egy vagy több megfogási pontot is. Néhány kizárólag mechanikus munkát végez, mások vákuumtechnológiát alkalmaznak. Ahogy a fogyasztási cikkeket gyártó ipar egyre változatosabb alakú, anyagú és méretű termékeket fejleszt, a megfogóknak is egyre összetettebbé és fejlettebbé kell válniuk. „A termékciklusok folyamatosan rövidülnek” – jegyezte meg Bärtschi. „Éppen ezért egyre több megkeresést kapunk teljesen automatizált gyártócellákkal kapcsolatban.” Minden vállalat növelni kívánja termelékenységét, egyúttal csökkenteni kívánja kiadásait. Az egész lényege: több eredmény kevesebb erőfeszítéssel. Pontosan ez az, amit a Seonból érkező szakértőknek sikerül megvalósítania az ügyfeleknél.
Teljes körű szolgáltatás az ügyfél számára
A Robotec 1983 óta fejleszt és épít különféle automatizálási rendszereket. Az alkalmazások köre az egyszerű megfogási és áthelyezési (pick and place) feladatoktól a nehéz tárgyak kezeléséig terjed. A feladattól függően különféle méretű, hattengelyes megfogókat lehet beépíteni robotizált elemként. Jelenleg a vállalat elsősorban a robotokkal támogatott automatizálásra összpontosít – a koncepciótervezéstől az üzenbe helyezésig. Már négy éve van lehetőség teljes rendszerek végső üzemelési vizsgálatára a Robotec üzemében – azaz még az ügyfél telephelyén történő üzembe helyezés előtt.
A Robotec robotizált megoldásai az élelmiszergyártásban
A gyártott élelmiszerek ágazatában egyre rugalmasabb robotizált megoldások növelik a termelékenységet. Ennek eredményeképpen gyorsabb lehet a termékváltás és rövidebb a termékciklus. A raklapozás mellett a megfelelő megfogóval szerelt robotok legfontosabb feladati közé tartozik a felszedés és a csomagolás. E téren a Robotec robotizált élelmiszer-gyártói megoldásai minden igényt képesek kielégíteni – a zárt raklapozó celláktól a termékek válogatásáig és adott minta szerinti elhelyezéséig, ahogyan ezt a Hero lekvárgyártó termékcsomagjai esetében is láthattuk.
