I rischi dell’automazione della pallettizzazione e la soluzione di Columbia/Okura
Palletizing performance depends on product presentation, gripping, pallet flow, safeguarding, and recovery—not robot payload alone. This guide maps the desig...
La pallettizzazione è un settore importante di per sé. Quasi ogni settore utilizza la pallettizzazione insieme ai processi produttivi. La pallettizzazione e la depallettizzazione si trovano vicino alle porte di spedizione di praticamente tutte le fabbriche di prodotti.
Il fatto che il concetto sia comune non significa che tutte le operazioni di pallettizzazione siano uguali. Ogni prodotto e processo di trasporto introduce delle variazioni. Sacchi o scatole? Un solo sistema di alimentazione o diversi? Si lavora accanto alle persone o all’interno di una gabbia? I pallet vengono forniti da un robot mobile o da un transpallet? Queste sono solo alcune delle domande da affrontare in ogni progettazione personalizzata.
Di recente ho avuto l’opportunità di visitare Columbia/Okura, un’azienda specializzata nella pallettizzazione robotizzata con sede a Vancouver, nello Stato di Washington. Una breve visita all’azienda partner, Columbia Machine, situata accanto, ha inoltre rivelato la presenza di pallettizzatori ancora automatizzati, ma non robotizzati.
Figura 1. Rappresentazione di alto livello di Columbia Okura. Immagine utilizzata per gentile concessione di Columbia/Okura
Cosa comprende la pallettizzazione robotizzata
Per progettare efficacemente una soluzione completa, è necessario considerare diversi elementi del processo, anche al di là del robot addetto all’impilamento dei pallet vero e proprio.
Il sistema di alimentazione comprende tutti i trasportatori o sistemi di movimentazione dei materiali che portano il prodotto alla portata del robot. Non solo deve essere accessibile, ma deve anche essere allineato esattamente nello stesso modo ogni volta. In caso contrario, è necessario un sistema di visione per indicare al robot come prelevare il prodotto. La visione offre flessibilità, ma comporta il rischio di costi e complessità aggiuntivi. Alcuni sistemi includono più trasportatori di alimentazione per unificare le linee di confezionamento. L’integrazione di questa parte del processo implica naturalmente che il pallettizzatore comunichi con l’intera linea di produzione tramite un PLC e un’interfaccia operatore.
Figura 2. Un sistema di alimentazione per una cella robotizzata. Immagine utilizzata per gentile concessione di Control.com
Il meccanismo di presa è realizzato su misura per ogni tipo di prodotto. Esistono somiglianze tra tutte le scatole e tra tutti i sacchi, ma anche variazioni di dimensioni, peso, consistenza della superficie e orientamento, tra gli altri aspetti. Le pinze di base possono consistere semplicemente in un accessorio a vuoto disponibile in commercio per scatole e fogli di cartone. Le pinze più avanzate utilizzano più attuatori, sensori e servomotori per regolare la larghezza di presa in base a carichi diversi.
Figura 3. Una pinza robotizzata progettata appositamente per un produttore alimentare. Immagine utilizzata per gentile concessione di Control.com
L’alimentazione dei pallet è spesso un elemento a cui non viene prestata sufficiente attenzione. Nel confezionamento tradizionale, i pallet vengono riportati indietro con un carrello elevatore o un transpallet. Questi processi manuali sono ancora molto comuni, quindi il robot può disporre di due stazioni per pallet, così da confezionare un pallet mentre il secondo viene riportato indietro. Le soluzioni più automatizzate includono distributori di pallet (come un’enorme rampa caricata con i pallet) o robot mobili autonomi (AMR) per prelevare e riportare i pallet.
Figura 4. Sistema di distribuzione dei pallet per una cella robotizzata. Immagine utilizzata per gentile concessione di Columbia/Okura
Il percorso di scarico (uscita) deve consentire di allontanare dal robot i pallet caricati. Alcuni pallet vengono avvolti immediatamente nella plastica. Altri sono dotati di robuste protezioni angolari e vengono poi circondati da reggette in plastica. Alcuni articoli di grandi dimensioni possono poggiare saldamente su un pallet senza alcun involucro, ma per la maggior parte dei carichi robotizzati, una pila alta di scatole o sacchi più piccoli necessita sicuramente di una maggiore stabilità.
Un secondo aspetto da considerare per lo scarico non riguarda solo il modo in cui il pallet viene avvolto, ma anche il modo in cui viene portato via. I carrelli elevatori sono ancora il metodo predominante per il trasporto dei pallet, ma gli AMR stanno diventando sempre più comuni. Per entrambi i dispositivi, è necessario poter navigare, svoltare e fare retromarcia in sicurezza senza che altre apparecchiature siano d’intralcio. Lo spazio percorribile è una considerazione fondamentale nella progettazione del sistema.
Figura 5. Percorso di uscita in cui i pallet vengono rimossi dalla zona di carico del robot. Immagine utilizzata per gentile concessione di Control.com
Pallettizzazione non robotizzata
I robot possono essere il simbolo per eccellenza del risparmio di manodopera, ma non sono l’unico modo per prevenire l’affaticamento, gli infortuni e il ricambio del personale associati al sollevamento ripetitivo. Poiché la pallettizzazione è un processo altamente geometrico e ripetitivo, si presta molto bene al movimento lineare, ovvero ai sistemi a portale.
Columbia Machine, l’azienda partner di Columbia/Okura (situata dall’altra parte della strada), comprende una divisione dedicata ai pallettizzatori che realizza questo tipo di macchinari.
Perché sarebbe necessario un sistema di questo tipo quando un robot di grandi dimensioni può prelevare e impilare praticamente qualsiasi tipo di oggetto? La velocità. I pallettizzatori convenzionali non robotizzati possono consentire l’alimentazione simultanea di diversi prodotti, allineandoli con precisione in righe e colonne da aggiungere a una pila. Questa quantità simultanea di oggetti offre un enorme vantaggio per i prodotti più piccoli e singoli, mentre i robot sono ideali per sacchi più grandi o scatole riempite di prodotti.
Figura 6. Pallettizzatore convenzionale a livello del pavimento. Immagine utilizzata per gentile concessione di Columbia/Okura. Immagine utilizzata per gentile concessione di Columbia/Okura
I pallettizzatori convenzionali sono inoltre altamente modulari, sia in termini di allineamento dei prodotti sia di orientamento, e possono quindi essere progettati più rapidamente per quasi ogni tipo di situazione.
Pallettizzazione: non significa solo sollevare scatole
Nel campo della robotica e dell’automazione si ripete continuamente: non esiste una soluzione universale. Se fosse così, esisterebbe un solo tipo di sistema di pallettizzazione. Invece, ogni stabilimento, ogni prodotto, ogni dimensione aziendale e ogni visione del futuro richiedono un esame dettagliato di come e perché progettare ciascun elemento del processo.
Questa visita a Columbia/Okura e Columbia Machine ha dimostrato che il fatto che ogni processo sia diverso non significa che sia difficile adattarlo. Serve semplicemente l’azienda giusta, con il team di progettazione giusto, per trasformare una visione in un prodotto nelle mani di un cliente soddisfatto.
