Projektowanie celi paletyzacyjnej wykraczającej poza samo ramię robota

Projekt paletyzacji często przedstawia się jako zakup robota, jednak robot jest tylko jednym z elementów systemu przepływu materiałów. Sposób podawania produktów, oprzyrządowanie na końcu ramienia, dostarczanie pustych palet, obsługa przekładek, stabilizacja ładunku, osłony, odbiór produktów na dalszym etapie oraz przywracanie pracy po awariach zwykle decydują o tym, czy gniazdo osiągnie zakładaną wydajność.

Dlatego wybór należy rozpocząć od produktów i danych produkcyjnych, a nie od udźwigu robota. Kartony, worki, tacki, wiadra i otwarte pojemniki różnie reagują na przyspieszenie. Mieszane SKU zmieniają środek ciężkości, tarcie, granice ściskania, układy warstw i częstotliwość przezbrojeń.

Model na poziomie całego gniazda ujawnia ograniczenia, które znikają, gdy projekt zaczyna się wyłącznie od zasięgu i nominalnego udźwigu.

Określ ciągłą wydajność przed maksymalną prędkością robota

Model cyklu powinien uwzględniać nadejście produktu, indeksowanie, potwierdzenie pobrania, ruch robota, odkładanie, przejścia między warstwami, wymianę palety, przekładki, odrzucone produkty i przekazanie ładunku na dalszy etap. Maksymalna liczba pobrań na minutę opisuje krótki okres. Ciągła wydajność zależy od każdej przerwy oraz od tego, czy akumulacja przed gniazdem może ją zamortyzować.

Używaj reprezentatywnego rozstawu produktów i prędkości przenośnika. Jeśli dwa kartony nadejdą jednocześnie albo jeden się obróci, system sterowania musi je rozdzielić, zmienić ich orientację, odrzucić lub zatrzymać. Każda korekta pochłania czas. Bufor bez określonej maksymalnej pojemności może jedynie przesunąć zator w górę linii, natomiast zbyt mała akumulacja sprawi, że szybki robot będzie czekał na produkt.

W przypadku mieszanych produktów oblicz najgorszy prawidłowy cykl zamiast uśredniać łatwe i trudne SKU. Cięższy lub niestabilny produkt może wymagać mniejszego przyspieszenia. Wysoki stos może wymuszać dłuższą drogę w pionie. Zmiany wzoru mogą dodawać obrót narzędzia i etapy weryfikacji.

Sposób podawania produktu tworzy warunki pobrania

Powtarzalne pobranie wymaga kontrolowanego położenia, orientacji, odstępów i czasu nadejścia. Sztywne kartony mogą wymagać jedynie prowadnic i ogranicznika. Elastyczne worki mogą wymagać uspokojenia, spłaszczenia, uformowania lub systemu wizyjnego, ponieważ ich powierzchnia i środek masy zmieniają się z cyklu na cykl. Otwarte tacki mogą narzucać ograniczenia przyspieszenia, aby zapobiec przesuwaniu się zawartości.

Czujniki powinny odróżniać stan „produkt obecny” od stanu „produkt gotowy do pobrania”. Stan gotowości może obejmować położenie, orientację, zatrzymanie przenośnika, swobodę ruchu chwytaka oraz potwierdzenie, że kod produktu odpowiada aktywnej recepturze. Jeśli stosowane jest widzenie maszynowe, określ reakcję na niski poziom pewności, przesłonięcie, odblaski lub produkt znajdujący się poza skalibrowanym obszarem roboczym.

Oprzyrządowanie na końcu ramienia jest podsystemem procesu

Narzędzia próżniowe muszą utrzymywać chwyt mimo porowatego kartonu, szwów, pyłu, odkształconych powierzchni i częściowo zasłoniętej przyssawki. Projektuj z uwzględnieniem dostępnego przepływu próżni i nieszczelności, a nie wyłącznie statycznej siły przyssawki. Monitoruj poziom lub ciśnienie próżni po pobraniu i podczas ruchu. Zbiornik może kompensować krótkotrwałą nieszczelność, ale nie powinien bezterminowo maskować pogarszającego się stanu przyssawki.

Chwytaki zaciskowe muszą zapewniać siłę wystarczającą do przeciwstawienia się przyspieszeniu bez zgniatania opakowania. Narzędzia widłowe lub czerpakowe mogą podtrzymywać ciężkie albo odkształcalne produkty, lecz wymagają kontrolowanego podawania i odpowiedniego prześwitu. Narzędzia wielopobierające mogą zwiększyć wydajność, jednak większa masa i bezwładność zmniejszają osiągi robota oraz zwiększają energię zderzenia.

Uwzględnij masę narzędzia, masę produktu, przesunięcie środka ciężkości, moment obrotowy nadgarstka, bezwładność, przewody pneumatyczne i ruch pakietu przewodów. Sam znamionowy udźwig robota nie dowodzi, że nadgarstek poradzi sobie z każdą pozycją i każdym przyspieszeniem. Potwierdź kompletny diagram obciążenia dla wybranego robota.

Logistyka palet może zagłodzić robota lub zablokować jego pracę

Puste palety muszą dotrzeć, zanim aktywna paleta zostanie zapełniona. Sposobem podawania może być podajnik, przenośnik, wózek widłowy lub autonomiczny robot mobilny. Każde rozwiązanie tworzy inne blokady wzajemne i zagrożenia dostępu. Stan palety również ma znaczenie: uszkodzone deski, wystające gwoździe, różnice wymiarowe lub niewłaściwa paleta mogą uniemożliwić dokładne odkładanie.

Uzupełnianie palet jest częścią cyklu produkcyjnego i należy je uwzględnić w testach wydajności oraz przywracania pracy.

Owijanie, spinanie taśmą, etykietowanie, ważenie, kontrola i odbiór na dalszym etapie muszą mieć odpowiednią wydajność. Zapełniona paleta, której nie można odebrać, blokuje produkcję nawet wtedy, gdy robot jest gotowy. Określ akumulację, odpowiedzialność za przekazanie oraz sygnały wymiany między paletyzatorem a urządzeniami magazynowymi.

Jakość warstwy zależy od wzoru i zachowania produktu

Wzór geometryczny, który mieści się na palecie, nadal może być niestabilny. Uwzględnij wystawanie poza obrys, cofnięcie względem krawędzi, zazębianie, szczeliny, wytrzymałość na ściskanie, wysokość ładunku, rozkład masy i przyspieszenia podczas transportu. Worki mogą osiąść po odłożeniu. Kartony mogą tracić wytrzymałość w wilgotnych warunkach lub podczas długiego składowania.

Zweryfikuj wzory na rzeczywistych produktach oraz z użyciem docelowej metody owijania lub stabilizacji. Potwierdź, że dolna warstwa podtrzymuje ładunek i że górne warstwy nie tworzą stosu o zbyt wysoko położonym środku ciężkości. Dane receptury powinny obejmować wymiary palety, wzór warstwy, orientację, wysokość odkładania, ustawienia narzędzia i dozwolone warianty produktu.

System bezpieczeństwa wynika z pełnej mapy zagrożeń

Ocena ryzyka musi obejmować robota, chwytak, spadający ładunek, przenośniki, podajnik palet, owijarkę stretch, zmagazynowaną energię pneumatyczną oraz interakcję z pojazdami. Klasyfikacja robota współpracującego nie sprawia, że ciężki ładunek paletyzacyjny jest bezpieczny w pobliżu ludzi. To zastosowanie określa wymagane osłony, skanery, blokady wzajemne, bezpieczne prędkości, odległości separacji i miejsca resetowania.

Dostęp w celu usunięcia zatoru i konserwacji należy zaprojektować przed ostatecznym ustawieniem ogrodzeń. Operatorzy potrzebują bezpiecznego sposobu usunięcia uszkodzonego kartonu, wymiany przyssawek, usunięcia palety i przywrócenia pracy po upuszczeniu produktu. Punkt resetowania musi zapewniać odpowiednią widoczność i nie powinien umożliwiać osobie znajdującej się wewnątrz strefy chronionej ponownego uruchomienia ruchu.

Projekt przywracania pracy decyduje o dostępności

Dobre gniazdo informuje o fizycznej przyczynie zatrzymania: niskiej próżni, nieudanym pobraniu, braku gotowości produktu, niedostępnej palecie, niezgodności wzoru, zablokowanym odbiorze, otwartym urządzeniu bezpieczeństwa lub błędzie robota. Sterownik PLC i robot powinny zachowywać wystarczający stan sekwencji, aby umożliwić kontrolowaną ponowną próbę lub odrzucenie bez konieczności opróżniania całego gniazda.

Określ sposób przywracania pracy w stanach niejednoznacznych. Jeśli podczas trzymania kartonu nastąpi awaria zasilania, system musi ustalić, czy produkt nadal znajduje się w chwytaku, spadł, czy został ręcznie usunięty. Jeśli paleta opuści stanowisko przed potwierdzeniem, kolejne odkładanie nie może odbyć się na podstawie nieaktualnego stanu. Dowody z czujników i komunikaty dla operatora powinny prowadzić przez proces przywracania pracy.

Sprzęt do sterowania linią można znaleźć w sekcji Systemy PLC i PAC, natomiast urządzenia robotyczne i serwonapędy są uporządkowane w sekcji Napędy i sterowanie ruchem.

Zweryfikuj system na podstawie danych z produkcji

Odbiór fabryczny powinien wykorzystywać reprezentatywne produkty, palety, receptury i scenariusze awarii. Mierz ciągłą wydajność podczas odpowiednio długiej pracy, a nie podczas demonstracji z idealnym podawaniem. Rejestruj nieudane pobrania, ponowne próby, czas wymiany palety, czas zablokowania, czas przywracania pracy i wady jakościowe.

Najlepsza architektura zależy od asortymentu produktów. Roboty przegubowe sprawdzają się przy różnorodnych wzorach i wielu doprowadzeniach. Systemy formowania warstw lub bramowe mogą zapewniać większą wydajność w przypadku regularnych produktów. Właściwy wybór równoważy ciągłą wydajność, przezbrojenia, zajmowaną powierzchnię, możliwości serwisowe i koszt przestojów.

Skuteczny paletyzator to system przepływu materiałów, w którym robot stanowi jeden z elementów. Projekty, w których przed zamówieniem sprzętu weryfikuje się zachowanie produktu, marginesy narzędzia, logistykę palet, system bezpieczeństwa i przywracanie pracy, znacznie częściej zapewniają zarówno wymaganą wydajność, jak i łatwość utrzymania.