Roboty LR Mate pakują puszki na końcu linii produkcyjnej w firmie Hoffmann Neopac 

Zadanie:
Wyposażenie systemu pakowania w złożoną linię pakującą z robotami, bez negatywnego wpływu na niezawodność i czasy dostawy.

Rozwiązanie:
Firma Roboplan na nowo zaprojektowała cały zakład produkcyjny, zastępując stare roboty Scara robotami FANUC LR Mate 200iD na końcu linii. Roboty te okazały się idealnie przystosowane do wymagających zadań umieszczania w pudełkach puszek produkowanych przez firmę Hoffmann. Kołnierzowe krawędzie puszek oznaczały, że roboty musiały być niezwykle sprawne.

Wynik:
6-osiowe, kompaktowe roboty FANUC LR Mate potrafiące przechylać puszki gwarantują, że są one właściwie umieszczane w pudełkach. Roboty LR Mate osiągają bardzo wysokie tempo pracy.


Hoffman Neopac unowocześnia linię pakowania w celu zwiększenia jej wydajności

W firmie Hoffmann Neopac, produkującej opakowania metalowe i plastikowe („puszki i rurki”), szybkie dostarczanie towarów do klientów to oczywistość. Aby utrzymać ten wysoki standard, firma postanowiła zmodernizować swoje maszyny pakujące. Wymieniono układy sterowania i roboty. Podzespoły mechaniczne w dobrej kondycji pozostawiono bez zmian. Celem modernizacji było przywrócenie wysokiej niezawodności i poziomu dostępności systemu.


Kiedy blaszane puszki stały się modne, projektanci stworzyli kilka prawdziwych klejnotów. Niegdysiejsze przedmioty codziennego użytku stały się obecnie cennymi przedmiotami kolekcjonerskimi. Wiele tych produktów powstało w szwajcarskim mieście Thun i zeszło z linii produkcyjnych firmy Hoffmann. Obecnie już piąte pokolenie rodzinnych właścicieli z pasją kontynuuje tradycję zapoczątkowaną 110 lat temu. Dzisiaj bardziej niż kiedykolwiek wcześniej marka Hoffmann Neopac jest utożsamiana z wysokiej jakości konstrukcjami i indywidualną dekoracją puszek.
Dysponując własnym działem badawczo-rozwojowym, zakładami produkcyjnymi i drukarnią, firma wytwarza masowe produkty dla klientów na całym świecie, ale w tak zindywidualizowany sposób, że wiele puszek wciąż zasila prywatne kolekcje. Jednak mimo całej tradycyjności i powszechności tych wyrobów co roku pojawiają się nowe pomysły, które zdobywają różne nagrody, takie jak Szwajcarska Gwiazda (za puszkę do świeżych produktów Ricola) czy srebrny medal w konkursie Puszka Roku. A jeśli nagrody nie zdobywa akurat puszka, zawsze w odwodzie jest wenflon odporny na wyrwanie przez dziecko, który otrzymał nagrodę Szwajcarska Gwiazda w 2013. Innowacyjność wynika tu z tradycji...
Każda puszka powstaje mniej więcej tak samo. Z płaskiego arkusza metalu części są wytłaczane, wyginane lub formowane, podnoszone, a następnie zamykane. O ile dość dużo dzieje się na etapie wytłaczania, w żadnej kolejnej fazie nie występują procesy mechaniczne z dużymi obciążeniami. Dlatego linie do produkcji puszek mogą pracować przez lata albo raczej dziesięciolecia.
Mechanizmy przenośników i zrobotyzowanych cel, „dopiero co dotartych” po dwudziestu latach pracy, nadal były w doskonałym stanie. Obudowa nadal spełnia wymagania techniczne. Jednak zainstalowane roboty Scara zaczynały się starzeć i popełniać błędy. Pojawiły się częste przestoje, a serwisanci musieli poświęcać za dużo czasu na podtrzymanie funkcjonowania robotów. Specjalista ds. automatyzacji z firmy Robofact obiecał pomóc. Fabian Anderegg, dyrektor działu u integratora systemów Robofact AG z siedzibą w Gossau: „System praktycznie nie miał żadnej aktualnej dokumentacji”. Przez całe lata nikt nie spisywał dokonywanych modyfikacji. To sytuacja niespotykana we współczesnych praktykach napraw i utrzymania. Dlatego w Robofact sporządzono model CAD całego systemu, precyzyjnie opisując wszystkie instalacje mechaniczne, pneumatyczne i elektryczne właściwie jak przy tworzeniu nowej instalacji. Anderegg: „Wraz z modernizacją Hoffmann Retropak otrzymali kompletną dokumentację zakładu”. Beat Lehnherr, szef działu serwisu i utrzymania w Hoffmann Neopac, uważa, że cel modernizacji został osiągnięty: „Teraz znów znamy cały system od podszewki”. W kategoriach finansowych ta wiedza jest mniej istotna dla codziennej produkcji, ale ważna dla prac konserwacyjnych i serwisowych oraz dla przyszłego rozwoju.
Firma Robofact musiała najpierw sporządzić dokumentację wszystkich specjalnych funkcji, a następnie model zakładu. Inwentaryzacja i przeprojektowanie zakładu odbywały się oczywiście w ścisłej współpracy z serwisantami firmy Hoffmann. Anderegg: „Szczegółowo przetestowaliśmy całe oprogramowanie wewnętrznie i wykonaliśmy symulację całego procesu”. Według informacji inżyniera systemów spis inwentarzowy i całościowy schemat wymagały niewielkich korekt. Program napisany przez Robofact wystarczyło załadować tylko do układu sterowania systemem. Precyzyjna regulacja na miejscu została przeprowadzona wspólnie, a dzięki dobremu przygotowaniu zajęła bardzo mało czasu.
Wraz z nowym układem sterowania firma Robofact zainstalowała nowy interfejs użytkownika. W ostatecznym rozrachunku Lehnherr przywoływał dwa główne kryteria: „Nowy interfejs użytkownika jest znacznie lepiej uporządkowany, a przy zmianie rozmiarów łatwiej wybiera się produkty”. Oba czynniki mają bezpośredni wpływ na wydajność pracy i dostępność systemu. Błędy operatorów zostały praktycznie wyeliminowane. Anderegg wyjaśnia procedurę: „Wszystkie „receptury” są zapisane w układzie sterowania i wywoływane palcem z ekranu dotykowego”. Dotychczasowy interfejs użytkownika zawierał zabezpieczenia hasłem na różnych poziomach. Operator miał dostęp wyłącznie do przycisków niezbędnych do obsługi systemu. Doświadczenia pokazują, że uproszczona obsługa różnych programów i opcji wypełnianych przez użytkownika zmniejsza liczbę błędów, a więc poprawia dostępność systemu. W przeszłości podczas zmiany formatu należało otworzyć program robota i wprowadzić poszczególne parametry. Jeśli w systemie wystąpił błąd, przestój był sygnalizowany czerwoną lampką, natomiast teraz pojawia się tekstowy opis awarii. Komunikat typu „Nie można aktywować siłownika xy” radykalnie skraca czas potrzebny na rozwiązanie problemu. Dodatkowo wszystkie powierzchnie mają teraz ujednolicony projekt, co zapewnia lepszy całościowy obraz sytuacji.
Stare roboty Scara zostały zastąpione robotami LR Mate 200iD z ramionami przegubowymi. Te 6-osiowe roboty FANUC wybrano ze względu na dodatkowe stopnie swobody. Większego znaczenia nie miał zasięg 717 mm ani udźwig wynoszący 7 kg. Natomiast Lehnherr oczywiście nie narzeka na te dodatkowe parametry: „Zawsze im więcej elastyczności, tym lepiej”. W końcu ta sama zasada dotyczy procedur pakowania. Wszyscy specjaliści od pakowania wiedzą, że ostatni rząd jest zawsze najtrudniejszy. Ponieważ niektóre puszki mają krawędzie kołnierzowe, ostatni rząd nie zawsze bez problemu mieści się w opakowaniu. Dlatego robot powinien być mobilny — podczas wkładania puszek musi być w stanie podejść do opakowania z różnych kątów. Firma oszczędza sobie także kłopotów z analizowaniem cykli czasu pracy robota FANUC: „Jest tak szybki, że bez problemu wyrabia się w każdym przedziale czasu”.

Zależnie od rozmiarów puszek i opakowań, w których są umieszczane, robotowi jest udostępniane jednorazowo od 6 do 9 puszek. LR Mate zawsze chwyta cały rząd puszek. W trakcie zmiany formatu odpowiednia przystawka jest rekonfigurowana poza celą. Przystawkę można zmienić w kilku prostych krokach.

Linia 8 już działa

Ostatnio modernizacja zakończyła się na linii nr 8. Ogółem w Thun pracuje 10 linii tego typu. Ich konfiguracje są mniej więcej identyczne. Na początku linii poszczególne części puszek są wytłaczane, zaginane, podnoszone i pakowane. Linia 8 działa w tempie 80 cykli na minutę. Nowy robot nie zwiększył tej wydajności. Po prostu nawet nowoczesną modernizacją nie da się oszukać praw fizyki. Beat Lehnherr: „Nowy robot poprawił nam jednak wyraźnie niezawodność. A w ostatecznym rozrachunku to się przekłada na większe ilości jednostkowe”. W zastosowanej konfiguracji robot pracuje zaledwie na poziomie 60% swojej maksymalnej prędkości.
Lehnherr wyjaśnia, że był również inny powód pozostawienia całościowej konfiguracji systemu bez zmian: „Cały proces produkcji i składania jest podzielony w taki sposób, aby dało się zarządzać poszczególnymi stanowiskami”. Stopień komplikacji każdej linii jest pochodną ogólnego procesu.
Osobom dokonującym oglądu całego systemu nakazywano noszenie odzieży ochronnej. Nic dziwnego, w końcu na liniach pakowano również żywność. W celu uniknięcia ewentualnych nieporozumień wyjaśniamy, że wszystkie maszyny wykorzystują smary lub oleje zaaprobowane przez amerykańską agencję FDA. Klasycznym przykładem są tzw. puszki 3-częściowe. To bardzo opisowa nazwa dla tradycyjnej blaszanej puszki, która składa się ze spodu, korpusu i wieczka.

Używane produkty firmy FANUC