Automatyczne paletyzowanie w produkcji dżemów i przetworów
Perfekcyjne śniadanie
Dżemy i konfitury Fine Swiss ze świeżym pieczywem na dobry początek dnia. Niezależnie od tego, czy chodzi o śniadanie w domu czy w bufecie eleganckiego hotelu — producent żywności, firma Hero AG z siedzibą w Lenzburg w Szwajcarii, codziennie zapewnia klientom świeże konfitury owocowe. Zanim dżem gotowy do zjedzenia znajdzie się na stole klienta w aluminiowej puszce lub małym słoiku, niezbędna jest odrobina logistyki. Firma specjalizująca się w automatyzacji, Robotec, zlokalizowana w Seon w Szwajcarii, odgrywa kluczową rolę w tym łańcuchu dostaw. Świeżo napełnione słoiki z dżemem muszą być zapakowane zgodnie ze swoim typem do pudełek, a pudełka ustawione na sobie, aby można je było dalej przewozić na paletach. W ostatnim kroku tego procesu logistycznego do gry wchodzą roboty FANUC ze specjalnie dostosowaną technologią chwytania firmy Robotec. Cela paletyzująca o nazwie Hero oraz sześcioosiowy robot ze specjalną technologią chwytającą umożliwia paletyzowanie przez całą dobę — system jest szybki, niezawodny, odporny na wypadki i awarie.
Kiedyś pięciu pracowników wykonywało żmudną pracę załadunku zapakowanych pudeł z dżemem. Obecnie pracę tę wykonują trzy roboty FANUC M-710iC w zamkniętej celi. Przy dużej prędkości chwytaki mogą pobrać z linii podawczej dwa pudełka naraz, skręcić w kierunku palety i umieścić pudełka z milimetrową dokładnością na palecie, zgodnie z zaprogramowanym schematem układania. 10 pudełek na warstwę, maksymalnie 15 warstw. Po załadowaniu palet zgodnie ze specyfikacją robot wysyła sygnał do operatora. Operator otwiera celę, usuwa załadowane palety i za pomocą wózka paletowego ręcznie umieszcza puste europalety na stanowisku palet. Za pomocą ręcznego urządzenia sterującego znajdującego się poza celą wybierany jest schemat układania specyficzny dla danego produktu. Po opuszczeniu strefy roboczej drzwi do celi są zamykane, co jest potwierdzane ręcznie przez operatora, i system jest uruchamiany. Na podstawie informacji o produkcie i rozmiarów stosu, robot chwyta pudełka i umieszcza na palecie zgodnie z wybranym schematem.
Lokalne wyzwania
To, co wygląda na łatwy i bezproblemowy proces, wymaga dużo pracy. Mimo że cela do paletyzacji została skonfigurowana i przetestowana w siedzibie klienta, pojawiły się nieprzewidziane wyzwania i nowe wymagania. Na przykład wzór paletyzowania musiał być dostosowany do stanu palety i ręczne urządzenie sterujące musiało zostać przeprojektowane.
Ponieważ projekt zakładał eliminację wizualnej inspekcji za pomocą kamer w zaciskach, stalowe zaciski musiały zostać zaprojektowane w taki sposób, aby działały niezawodnie dzięki inteligentnej technice ruchu oraz aby nie była konieczna zmiana zacisku w przypadku zmian w produkcji. „W tym celu zdecydowaliśmy się na kształt łopaty ze zintegrowanym ześlizgiem, który delikatnie dociska pudła, przesyłając je w dół do palety. W tym czasie łopata zacisku odchyla się”, wyjaśnia Daniel Bärtschi, osoba odpowiedzialna za projekt ze strony firmy Robotec. Należało także wziąć pod uwagę dwie koncepcje — dla ciężkiego szkła i dla jednostek aluminiowych. „W ruchy robota muszą być wkalkulowane różne wagi pudełek tak, aby nie spadały one z powodu siły odśrodkowej wytworzonej przez szybki ruch obrotowy z przenośnika w kierunku palety”, wyjaśnia inżynier ds. rozwoju. Szybkość pracy to jedno z najważniejszych zadań związanych z programowaniem, które miały być wykonane w miejscu instalacji. Należało także wziąć pod uwagę różne rozmiary pudełek, w zależności od tego, czy produkt jest zapakowany w słoik czy pojemnik aluminiowy. Wyzwaniem było także zachowanie pudełka owiniętego folią na łopacie chwytaka. „Dżem umieszczony w opakowaniach, które znajdują się w pudełkach, jest nadal gorący, gdy dociera do celi paletyzowania. Temperatura przechodzi na folię i pudełka stają się śliskie, co może powodować problemy podczas chwytania i transportu”. W efekcie pudełka mogą zostać ustawione nieodpowiednio na łopacie, a to oznacza, że wzór paletyzacji nie będzie prawidłowy i paleta będzie wymagała przepakowania, ponieważ pudełka będą krzywo ułożone. Specjaliści z Robotec poradzili sobie z tym wyzwaniem. Rudolf Roth, dyrektor produkcji w Hero, który nadzorował instalację i odbiór, był zadowolony: „Instalacja przebiegała zgodnie ze ścisłymi wytycznymi czasowymi, a efekty prac techników z Robotec były zadowalające”. Dzięki doskonałemu przygotowaniu i przetestowaniu kompletnej celi w zakładzie Robotec w Seon Bärtschi i jego koledzy byli w stanie odpowiednio reagować na nieprzewidziane wydarzenia.
„Instalacją, która nie było planowana w specyfikacji wymagań, było uproszczenie panelu sterowania. Początkowo nie było jeszcze przycisków zintegrowanych na panelu sterowania, a operator mógł poruszać się po menu za pomocą ekranu dotykowego”, mówi Bärtschi. Roth dodaje: „Dla operatorów celi paletyzującej z różnych krajów było to zbyt skomplikowane. Firma Robotec została poproszona o bardzo szybkie opracowanie zmodyfikowanego panelu sterowania, który został ograniczony do najważniejszych kroków procesu „Zmiana palety” i nie miał żadnych dodatkowych przycisków Takie rozwiązanie bardzo dobrze się sprawdziło, nasi pracownicy nie mieli już z tym problemu”.
Operator nie wybiera programu w robocie. Za pomocą panelu sterowania może wybrać żądaną liczbę warstw oraz typ palety ― europaletę lub mniejszą paletę. Potwierdza i rozpoczyna program. Poza tym, wybrano intuicyjny schemat sterowania, wykorzystujący zrozumiały na całym świecie kod kolorystyczny. Czerwony oznacza „Stop”, zielony oznacza „Start”.
„To, co wygląda na łatwe, stanowi często największe wyzwanie”, stwierdza Bärtschi. Ale dla zespołu Robotec to codzienność, ponieważ zajmuje się dostarczaniem rozwiązań, a jego zadanie to sprostać potrzebom klientów. Co więcej: palety pakowane w celi Hero przez urządzenie Robotec według typu są zabierane do dostawcy dodatkowych usług, rozpakowywane i ponownie łączone. Również do takich zadań typu „podnieś i umieść” firma Robotec z sukcesem zaprojektowała i zainstalowała kilka systemów.
Specjaliści z mocnym uchwytem
Dalszy rozwój chwytaków to jeden z decydujących czynników postępu w technologii robotów. Stale rosnące wymagania w zakresie elastyczności i precyzji, lżejsze materiały oraz nowe, wymagające obszary zastosowań — wszystko to sprawia, że projektanci muszą zmierzyć się z nowymi wyzwaniami. Właśnie dlatego firma Robotec dokładnie analizuje każde zamówienie pod kątem technologii chwytaków wymaganej w danym zastosowaniu. Przez ostatnie dwadzieścia lat zaprojektowano setki lub nawet tysiące różnych rozwiązań we wszystkich gałęziach przemysłu.
Siłą napędową jest ciągle rosnące ciśnienie ze strony konkurencji, które wymaga, aby firmy produkcyjne znajdowały sposoby takich modyfikacji procesów produkcyjnych, które przyniosą oszczędności. Automatyzacja, najwyższej klasy roboty i technologia chwytaków znajdują coraz większe zastosowanie w łańcuchu wartości dodanej. Ogólna zasada jest taka, że wielkość i kształt chwytaka robota są określane przez to, co ma zostać podniesione. Istnieją chwytaki, które układają, chwytają, podnoszą za część elementu, zaciskają, dopasowując siłę i używają jednego lub kilku punktów chwytania. Niektóre działają całkowicie mechanicznie, w innych stosowana jest technologia próżniowa. W czasach, w których przemysł konsumencki wytwarza produkty we wszystkich wyobrażalnych kształtach, rozmiarach i z właściwie wszystkich materiałów, chwytaki stają się coraz bardziej skomplikowane i zaawansowane. „Cykle produktów stają się coraz krótsze”, wyjaśnia Bärtschi. „Dlatego otrzymujemy coraz więcej zapytań o całkowicie zautomatyzowane cele produkcyjne”. Wszystkie firmy chcą zwiększyć produktywność, jednocześnie obniżając koszty. Chodzi o to, żeby robić więcej za mniej. To właśnie specjalistom z Seon udaje się uzyskać dla swoich klientów.
Pełny zakres usług dla klientów
Od roku 1983 firma Robotec projektuje i wytwarza różnorodne systemy automatyzacji. Zakres zastosowań obejmuje różnorodne operacje — od prostych rozwiązań typu „podnieś i umieść” po przenoszenie ciężkich części. W zależności od wymaganego zadania, jako elementy robota, można stosować sześcioosiowe chwytaki o różnych rozmiarach. Obecnie firma koncentruje się na automatyzacjach opartych na robotach — od fazy koncepcyjnej po uruchomienie. Od czterech lat istnieje możliwość przeprowadzenia finalnej inspekcji produkcyjnej kompletnego systemu w fabryce Robotec, przed uruchomieniem urządzeń w fabryce klienta.
Rozwiązania firmy Robotec z robotami w przemyśle spożywczym
W coraz większym stopniu elastyczne rozwiązania z robotami zwiększają produktywność w sektorze przetwórstwa żywności. Wynikiem są szybsze zmiany produktów i krótsze cykle produktów. Obok paletyzowania pobieranie i pakowanie to jedne z najważniejszych zadań dla robotów wyposażonych w odpowiednio dostosowane chwytaki. Firma Robotec oferuje całą gamę rozwiązań z robotami dla przemysłu przetwarzania żywności — od zamkniętych cel paletyzujących, po sortowanie i rozmieszczanie produktów na podstawie wzorców, jak na przykład pakowanie słoików z dżemem w firmie Hero.
