Robotyzacja: paletyzatory i depaletyzatory

Automatyzacja procesów w przemyśle spożywczym przejawia się w dążeniu do zapewnieniu pożądanej wydajności pracy danej instalacji przez całą dobę. Idealna sytuacja to ta, gdy zapewnione są:

• precyzja oraz powtarzalność ruchów robota,
• odpowiedni kształt i wielkość palety oraz
• optymalizacja kosztów magazynowania.

Układanie ładunków na paletach to jeden z procesów logistycznych, który przygotowuje towary do dalszego magazynowania oraz transportu. Paletyzacja jest procesem powtarzalnym ze względu na szereg występujących po sobie czynności w powtarzalnej sekwencji. Proces paletyzacji znacznie ułatwia praca ze specjalnie zaprojektowanymi robotami tzw. paletyzerami. Paletyzatory to maszyny spełniające wiele funkcji, przystosowane są do ładunków różnego typu, toteż mogą obsługiwać kilka linii produkcyjnych w tym samym czasie. W przypadku produkcji o wysokiej wydajności, zastosowanie paletyzatorów jest szczególnie polecane i opłacalne. Zwłaszcza gdy produkcja wymaga pracy w systemie zmianowym czy zaangażowania w pracę wielu osób. Ładunkami, które najczęściej są paletyzowane to ładunki o kształtach regularnych: kartony, pudełka, worki itp. Często usługa paletyzacji łączona jest z usługami: zamykania, etykietowania, foliowania opakowań.

Nie ulega wątpliwości, że podstawową zaletą paletyzacji jest wzrost efektywności pakowania opakowań zbiorczych, w połączeniu z akceptowalnymi kosztami eksploatacji. Natomiast zautomatyzowanie procesu pozwala na zaoszczędzenie czasu i przeznaczenie go przykładowo na opracowywanie strategii produkcji czy strategii marketingowej. Cały proces ulega usprawnieniu, towar jest zabezpieczony, a przestrzeń załadunkowa jest w pełni wykorzystana. Maszyna do paletyzacji kontrolowana jest przez operatora, ponadto normą staje się dopasowywanie parametrów pracy, w zależności od rodzaju, wagi czy kształtu towarów.

Właściwie opracowana paletyzacja pozwala na poprawę obsługi, stabilność pracy i czas poszczególnych cykli produkcyjnych, a to z kolei przekłada się na zwiększenie wydajności produkcji. Sama paletyzacja staje się bardziej dokładna. Na paletyzację składają się:

• systemy i produkty pomiarowe,
• systemy kontrolne,
• napędy,
• sterowniki PLC,
• systemy przetwarzania mocy.

Firma Promag oferuje kompleksowe połączenie robota paletyzującego typu PAL lub NJ, indywidualnie zaprojektowanego dla danego rozwiązania chwytaka, „feederów” tzw. przenośników zasilających, dostarczających produkty w opakowaniach jednostkowych lub zbiorczych w obszar pracy robota, urządzeń sztaplujących i przygotowujących detale do prawidłowego podania na chwytak, magazynka palet i połączonej linii zasilającej system w główne jednostki transportowe, system przenośników paletowych odbiorowych, które mają za zadanie transportować spaletyzowane jednostki poza celę robota. Ponadto firma wyposaża system paletyzacji najczęściej w owijarkę automatyczną czy bandownicę oraz urządzenie etykietujące. Każdy system posiada serce – robota przemysłowego wraz z dedykowanym chwytakiem, który jest dopasowany do potrzeb danej linii. Analizowana jest prędkość, zasięg i możliwość pracy ramienia. Chwytak stanowi często odrębne urządzenie, które wykonuje wiele funkcji w całym procesie paletyzacji. Chwytak może być doposażony w specjalne moduły pneumatyczne, które dostarczają przekładki poszczególnych warstw, w mechaniczne manipulatory jednostek ładunkowych, które podają palety na daną linię, zaawansowane systemy wizyjne i skanujące. Warto dodać, że systemy wizyjne i skanujące umożliwiają sterowanie funkcjami robota przemysłowego w zależności od zaprogramowanego rodzaju detekcji. W zależności od potrzeb, robot może chwytać pojedynczy przedmiot lub przygotowany zestaw kilku sztuk, stosu czy kilku pełnych warstw paletyzowanych towarów. Podczas obsługiwania procesu paletyzacji prowadzone są analizy zagrożeń oraz ocena ryzyka po to, aby firma mogła na tej podstawie dostarczyć do istniejącej infrastruktury wygrodzenie modułowe wyposażone w wysokiej klasy rygle, elektrozamki, bariery świetlne wykorzystujące funkcje muttingu. Nad całością czuwa programowalny sterownik bezpieczeństwa.

Do zalet rozwiązań paletyzacji należy wyróżnić możliwość przestawienia w sposób bezproblemowy paletyzatora na inne parametry jak np. większe gabaryty ładunków, regulację szybkości pakowania, a co za tym idzie, zwiększenie powtarzalności oraz ilości wykonywanych ruchów w danej jednostce czasu. Co więcej istnieje możliwość pracy w utrudnionych warunkach środowiskowych np. przy braku oświetlenia czy zapyleniu, ruchy stają się precyzyjne dzięki zaprogramowanej, powtarzalnej sekwencji.

Paletyzatory jednostanowiskowe to paletyzatory, których konstrukcja umożliwia formowanie jednej jednostki ładunkowej – palety w danym przedziale czasowym. Formowanie kolejnej jednostki rozpoczyna się dopiero po przesunięciu uformowanej palety z urządzenia. Paletyzatory wielostanowiskowe, to urządzenia analogiczne do paletyzatorów jednostanowiskowych, przeznaczone są do formowania kilku jednostek ładunkowych w tym samym czasie. Paletyzatory niskopoziomowe to urządzenia z paletą stacjonarną, zaś wysokopoziomowe mają możliwość regulowania wysokości palety.

Roboty przemysłowe to zrobotyzowane urządzenia z mechanicznym wysięgnikiem, umożliwiającym płynne dostosowanie pracy urządzenia do rodzaju produktu. Zajmują znacznie mniej miejsca, w porównaniu z paletyzatorami jednostanowiskowymi i wielostanowiskowymi i umożliwiają zarazem obsługę kilku stanowisk w tym samym czasie. Firma GEA w swojej ofercie posiada: niskopoziomowy paletyzator Opera, niskopoziomowy paletyzator Artis Evo, niskopoziomowy paletyzator Fluens oraz wysokopoziomowy paletyzator Fluens. Niskopoziomowy paletyzator Opera to paletyzator ze stabilnym poziomem załadunku palet, dedykowany do produkcji na niewielką i średnią skalę. Urządzenie podaje opakowania na niewielkiej wysokości, a w zależności od tempa produkcji możliwa jest pojedyncza, podwójna lub potrójna konfiguracja doprowadzania wraz z przygotowaniem rzędów na taśmach z napędem zębatym. Paletyzator Opera może zostać także dostarczony z przegrodami na opakowania bądź z manipulatorami dla niestabilnych opakowań. Jak podaje producent, rdzeń konstrukcji paletyzatora posiada dwie kolumny wykonane z blachy ze stali węglowej o grubości 5 mm. Zasilanie silnika do podnoszenia głowicy ładującej/rozładowującej warstwę pochodzi z urządzenia sterującego z falownikiem i koderem. Ruch podnoszący/opuszczający głowicy jest uzyskiwany za pomocą łańcuchów oraz stalowych kółek ślizgających się na prowadnicach wykonanych z bardzo wytrzymałej stali.

Paletyzator Opera może być wyposażony w jednowarstwowy bądź dwuwarstwowy system popychający ustawiony pod kątem 90° od doprowadzania. Głowica, która rozładowuje warstwy z platformą rolkową otwiera się na środku sprawiając, że nadaje się do dowolnego schematu paletyzacji rodzaju opakowania. Niezależne, zasilane prowadnice do ściskania bocznego umożliwiają zmianę schematów paletyzacji i wymiarów palety w sposób automatyczny. Do dowolnej części maszyny dostęp jest ułatwiony ze względu na odpowiednią jej konstrukcję sprawiając, że konserwacja i konfiguracja stają się o wiele prostsze. Wydajność produkcyjna niskopoziomowego paletyzatora Opera sięga 4 warstw na minutę.

Paletyzator niskopoziomowy z jedną kolumną Artis EVO to paletyzator wyposażony w stabilny system załadunku oraz innowacyjną głowicę do podnoszenia warstwowego, dedykowany do pracy gdzie wymagana jest średnia i duża wydajność. Ten model paletyzatora korzysta z opatentowanego systemu przenoszenia warstwowego po to, aby uzyskać oszczędność miejsca, ograniczyć koszt konserwacji oraz utrzymać szybkie tempo produkcji. Urządzenie gwarantuje wysoką wydajność z zastosowaniem kompaktowego systemu dając poprzez to dużą widoczność, łatwy dostęp do maszyny w celach konserwacyjnych. W innym rozwiązaniu tego modelu paletyzatora brak jest popychacza, a to za sprawą nowego systemu do przenoszenia warstwami. Dokładne dopasowanie głowicy podnoszącej do warstwy, podnosi ją gdy tylko ta jest gotowa. Popychacz nie jest potrzebny ze względu na obecność w głowicy specjalnej płyty poruszającej się pod warstwą. To innowacyjne rozwiązanie ze względu na redukcję przestojów maszyny pozwala temu prostemu i kompaktowemu rozwiązaniu na osiągnięcie zawrotnej już szybkości układania sześciu warstw w ciągu minuty. W tym modelu zastosowano nowy system do przenoszenia warstwami nadając mu mniejszy rozmiar oraz zmniejszając koszty konserwacji. Warto także zaznaczyć, że paletyzator Artis EVO stał się łatwiejszy w transporcie i montażu na miejscu u klienta.

Szerokie zastosowanie pasów transmisyjnych, które redukują hałas to przykład funkcjonalności paletyzatora. Paletyzator przenosi różnego rodzaju opakowania tj. kartony, skrzynki, opakowania owinięte folią, puszki, małe opakowania butelkowe z jedną bądź dwiema porcjami. Na etapie poprzedzającym, rozdzielanie warstw jest zapewniane przez system przenoszenia POlaris Evo lub przez system tradycyjny z rozdzielaczem i stołem rolkowym. Wydajność produkcyjna to sześć warstw na minutę. Paletyzator Fluens to kolejna propozycja, tu wydajność produkcyjna przekracza osiem warstw na minutę w konfiguracji z niskopoziomowym podawaniem produktu oraz pionowym podnośnikiem załadunku palet. To także ponad dziesięć warstw na minutę w przypadku wyposażenia w wysokopoziomowe doprowadzanie produktu. Dzięki konfiguracji z pionowym podnośnikiem do załadunku palet paletyzator Fluens jest w stanie zapewnić paletyzację przy średniej i dużej prędkości z układaniem ponad ośmiu warstw na minutę.

W modelu wysokopoziomowym, prędkość produkcyjna osiąga wartość dziesięciu warstw na minutę. Opakowania podawane są co najmniej dwoma torami – łączone w schematy warstwowe oraz przekazywane prosto w linii na paletę. Za pomocą systemu dystrybucji opakowań tworzy się warstwy przy pomocy tradycyjnego rozdzielacza o ruchu ciągłym, bądź za pomocą zrobotyzowanego manipulatora opakowań. Uformowana warstwa przekazywana jest na stół pośredni, a ten przenosi ją na poziom rozładunkowy, dalej na paletę.

Stół pośredni to stalowa konstrukcja w kształcie grzebienia. W momencie gdy stół pośredni osiągnie najwyższe położenie, w górnej części urządzenia, podobny stół w kształcie grzebienia, zamontowany na ruchomym moście zbiera warstwę. Warstwę ze strefy formowania na ruchomy stół przekazuje zamocowany do ruchomego stołu popychaczo-ubijak. Drugi popychacz zamontowany w górnej części maszyny, przekazuje warstwę ze stołu ruchomego do głowicy rozładunkowej, która umieszcza ją na palecie. Głowica rozładunkowa posiada otwór centralny z rolkami i jest zamocowana na ustalonej wysokości. Aby odebrać warstwę, podnośnik przemieszcza się pionowo, na nim zaś zostaje umieszczona paleta. Paletyzator Fluens wykorzystuje tam, gdzie to możliwe – pas transmisyjny w celu zredukowania poziomu hałasu oraz po to, aby wyeliminować częstotliwość smarowania, a prosta, zgodna z wymogami konfiguracja systemu daje dostęp do wszystkich części maszyny w celu łatwej konfiguracji i konserwacji.

Firma EasyLink Polska w swym portfolio posiada paletyzator automatyczny EasyLink CUBE G1, który pozwala na w pełni automatyczne przeprowadzenie procesu paletyzacji. Maszyna wyposażona jest w narzędzie chwytające dostosowane do rodzaju opakowania, rozmiarów, wagi. Firma wskazuje na łatwość w montażu, kompaktową konstrukcję zajmującą minimalną ilość przestrzeni przy linii pakowania produktów. Możliwe jest dodatkowe wyposażenie paletyzatora o dodatkowe moduły tj. dodatkowe narzędzia chwytające produkty, podajnik rolkowy transportujący produkty czy automatyczny podajnik do przekładek, do wstępnie wyciętych przekładek, które zwiększają funkcjonalność urządzenia. Ponadto firma umożliwia podłączenie paletyzatora do sieci komputerowej oraz uzyskanie zdalnej pomocy ze strony producenta w kwestiach związanych z konfiguracją urządzenia, rozwiązywaniem problemów technicznych czy aktualizacją oprogramowania.

Depaletyzatory są to urządzenia przeznaczone do rozformowywania paletowych jednostek ładunkowych z opakowań grupowych czy ze sztywnych pojemników z określoną zawartością. Spośród depaletyzatorów wyróżnia się modele jednostanowiskowe bądź wielostanowiskowe. Wydajność i rodzaj depaletyzatora można indywidualnie dopasować do potrzeb klienta. Depaletyzatory są w pełni zautomatyzowane, z minimalną koniecznością ingerowania ze strony operatora. Systemy depaletyzacji zapewniają pełne wsparcie produkcji optymalizując czas oraz wydajność linii produkcyjnych. O ile paletyzatory mają za zadanie szybko i precyzyjnie uformować i ułożyć produkty na paletach, to depaletyzator ma dokładnie odwrotne zadanie i rozładowuje towary z jednostek paletowych na linię produkcyjną. Depaletyzator to robot, który wykorzystywany jest w produkcji do podnoszenia czy też pobierania towarów z uformowanych ładunkowych jednostek paletowych bez względu na ich masę, kształt, materiał. W zależności od rodzaju towarów, wyróżnia się depaletyzatory: dolnopoziomowe, górnopoziomowe, automatyczne, kolumnowe.

Depaletyzacja zaczyna się od momentu wprowadzenia palety przy pomocy transportera rolkowego w odpowiedni obszar, w którym zachodzi cykliczny pobór kolejnych warstw produktów. Depaletyzatory są dokładne, a te z portfolio firmy Koch posiadają możliwość modulowania siły nacisku, a także dodatkowych funkcji chwytaków. Dopasowanie chwytaka paletyzatora w sposób indywidualny do rodzaju produktu umożliwia skuteczną ochronę towarów na każdym etapie produkcji, a do klienta trafiają nieuszkodzone produkty. Depaletyzatory można stosować zarówno do produkcji jednolitych pod względem produktów oraz w przypadku depaletyzacji zróżnicowanej, w której rodzaj wyrobów zmienia się cyklicznie.

Depaletyzatory firmy Ultrapack przeznaczone są do rozładunku jednorazowych opakowań tj. butelki, słoiki, puszki, specjalistyczne opakowania itp. Konstrukcja stołów wyładunkowych oraz transporterów liniujących dostosowana jest do kształtów opakowań jednostkowych, zaś dostępne rozwiązania techniczne umożliwiają pracę z różnymi wydajnościami linii. Do depaletyzacji szklanych, metalowych, plastikowych opakowań stosuje się depaletyzatory spychające bądź unoszące pełne warstwy na stół pośredni. Do depaletyzacji skrzynek z opakowaniami zwrotnymi firma stosuje systemy zaciskowo-szczękowe. Alternatywę dla powyższego rozwiązania stanowi depaletyzacja z wykorzystaniem robotów przemysłowych. I tak zespół podnoszący warstwy w automatycznym depaletyzatorze butelek w modelu CFT301 wyposażony jest w urządzenie zabezpieczające, rama nośna stołu wyładunkowego wytworzona jest z zamkniętych profili, na których pracuje transporter stołu wyładunkowego wyposażony w łańcuch płytkowy ze stali nierdzewnej bądź żywicy acetalowej. Silnik przekładniowy napędza ramię służące do pobierania i przenoszenia przekładek bądź tac międzywarstwowych, podczas przenoszenia do magazynku, międzywarstwowe przekładki utrzymywane są we właściwej pozycji za pomocą chwytaków pneumatycznych, zaś w trakcie pracy niezależne urządzenie centrujące zabezpiecza opakowania z dolnej warstwy.

Operator może komunikować się z maszyną za pomocą interfejsu HMI z panelem dotykowym. Depaletyzatory w swym portfolio produktów posiada firma GEA. Firma proponuje modele Resolvis oraz Velox. Depaletyzator Resolvis może pracować z wydajnością sięgającą 2,5 warstw/minutę. Ruch podnoszenia/opuszczania jest (w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami) szybszy i łagodniejszy, bez gwałtownego przyspieszania, ponadto model ten dostępny jest z obrotowym urządzeniem do usuwania przekładek z kolumny wraz ze zintegrowanym systemem usuwania pustych palet/tac. Zastosowano przekładnię pasową w celach zmniejszenia hałasu i eliminacji smarowania. Co więcej konstrukcja umożliwia łatwą konfigurację systemu, zgodnie z wymaganiami, a także zapewnia otwarty dostęp do wszystkich części maszyny.

Depaletyzator Velox to model pracujący z wydajnością 6 warstw na minutę. Rozładowuje produkt od góry, jest wyposażony w pionowy system rozładunku palet. Podnoszenie czy przenoszenie palet itp. kontrolowane jest za pomocą enkoderów, co z kolei zapewnia dokładność pozycjonowania w trakcie pracy. Co więcej jednostka napędowa reduktora silnik-przekładnia jest sterowana przez falownik, aby uniknąć ewentualnych uszkodzeń podczas uderzeń w produkt. Do usuwania przekładek można zastosować takie urządzenia jak: zintegrowany system z urządzeniem do popychania warstwy prostopadłej od palety bądź w połączeniu z urządzeniem do usuwania tacy/górnej ramy.