Thiết kế một ô xếp pallet vượt xa cánh tay robot

Một dự án xếp pallet thường được giới thiệu như việc mua robot, nhưng robot chỉ là một phần của hệ thống luân chuyển vật liệu. Cách đưa sản phẩm vào, dụng cụ ở đầu cánh tay robot, việc cấp pallet rỗng, xử lý tấm ngăn, ổn định tải, che chắn, lấy sản phẩm ở công đoạn sau và khôi phục khi xảy ra lỗi thường quyết định liệu cell có đạt được năng suất cam kết hay không.

Vì vậy, việc lựa chọn nên bắt đầu từ sản phẩm và dữ liệu sản xuất, không phải từ tải trọng robot. Thùng carton, túi, khay, xô và các vật chứa không có nắp phản ứng khác nhau với gia tốc. Các SKU hỗn hợp làm thay đổi trọng tâm, ma sát, giới hạn nén, kiểu xếp lớp và tần suất chuyển đổi.

Mô hình ở cấp độ cell cho thấy những hạn chế bị che khuất khi thiết kế chỉ bắt đầu từ tầm với và tải trọng danh định.

Xác định năng suất duy trì trước tốc độ cực đại của robot

Mô hình chu kỳ nên bao gồm thời điểm sản phẩm đến, định vị, xác nhận gắp, chuyển động của robot, đặt sản phẩm, chuyển lớp, đổi pallet, tấm ngăn, sản phẩm bị loại, và đưa sản phẩm ra công đoạn sau. Số lần gắp mỗi phút ở tốc độ cực đại chỉ mô tả một khoảng thời gian ngắn. Năng suất duy trì phụ thuộc vào mọi lần gián đoạn và khả năng hệ thống tích lũy ở thượng nguồn có hấp thụ được các gián đoạn đó hay không.

Sử dụng khoảng cách sản phẩm và tốc độ băng tải đại diện cho thực tế. Nếu hai thùng carton đến cùng lúc hoặc một thùng bị xoay, hệ thống điều khiển phải tách, định hướng lại, loại bỏ hoặc tạm dừng chúng. Mỗi lần hiệu chỉnh đều tiêu tốn thời gian. Một vùng đệm không xác định giới hạn tối đa chỉ có thể đẩy điểm tắc nghẽn ngược lên thượng nguồn, trong khi khả năng tích lũy không đủ sẽ khiến robot nhanh phải chờ sản phẩm.

Đối với sản phẩm hỗn hợp, hãy tính theo chu kỳ hợp lệ tệ nhất thay vì lấy trung bình giữa các SKU dễ và khó. Một sản phẩm nặng hơn hoặc không ổn định có thể cần gia tốc thấp hơn. Một chồng cao có thể buộc robot phải di chuyển theo quỹ đạo thẳng đứng dài hơn. Việc thay đổi kiểu xếp có thể bổ sung các bước xoay dụng cụ và xác minh.

Cách đưa sản phẩm vào tạo ra điều kiện gắp

Một lần gắp có thể lặp lại cần vị trí, hướng, khoảng cách và thời điểm đến được kiểm soát. Thùng carton cứng có thể chỉ cần thanh dẫn và chặn. Túi mềm có thể cần được ổn định, làm phẳng, tạo hình hoặc sử dụng thị giác máy vì bề mặt và trọng tâm của túi thay đổi theo từng chu kỳ. Khay hở có thể yêu cầu giới hạn gia tốc để tránh xê dịch sản phẩm bên trong.

Cảm biến cần phân biệt “có sản phẩm” với “sẵn sàng để gắp”. Điều kiện sẵn sàng có thể bao gồm vị trí, hướng, trạng thái băng tải đã dừng, khoảng hở cho bộ kẹp và xác nhận mã sản phẩm khớp với công thức đang hoạt động. Nếu sử dụng thị giác máy, hãy xác định phản ứng khi độ tin cậy thấp, bị che khuất, bị lóa hoặc sản phẩm nằm ngoài vùng làm việc đã hiệu chuẩn.

Dụng cụ ở đầu cánh tay robot là một phân hệ của quy trình

Dụng cụ chân không phải duy trì lực bám dù bìa carton xốp, có đường nối, bụi, bề mặt cong vênh hoặc một giác hút bị che khuất một phần. Hãy thiết kế dựa trên lưu lượng chân không và mức rò rỉ hiện có, không chỉ dựa vào lực của giác hút ở trạng thái tĩnh. Theo dõi mức chân không hoặc áp suất sau khi gắp và trong quá trình di chuyển. Bình tích áp có thể bù cho một khoảng rò rỉ ngắn, nhưng không nên che giấu tình trạng giác hút xuống cấp trong thời gian dài.

Dụng cụ kẹp cần đủ lực để chống lại gia tốc mà không làm bẹp bao bì. Dụng cụ dạng càng hoặc xúc có thể đỡ sản phẩm nặng hoặc dễ biến dạng, nhưng đòi hỏi cách đưa sản phẩm vào và khoảng hở được kiểm soát. Dụng cụ gắp nhiều sản phẩm có thể tăng năng suất, dù khối lượng và mô men quán tính tăng sẽ làm giảm hiệu suất robot và tăng năng lượng va chạm.

Hãy tính đến trọng lượng dụng cụ, trọng lượng sản phẩm, độ lệch trọng tâm, mô men xoắn ở cổ tay, mô men quán tính, các ống khí nén và chuyển động của bó cáp. Chỉ riêng thông số tải trọng robot không chứng minh được rằng cổ tay có thể xử lý mọi tư thế và gia tốc. Hãy xác nhận đầy đủ sơ đồ tải cho robot được chọn.

Logistics pallet có thể khiến robot thiếu việc hoặc bị chặn

Pallet rỗng phải đến trước khi pallet đang hoạt động hoàn tất. Phương thức cấp pallet có thể là bộ phân phối, băng tải, xe nâng hoặc robot di động tự hành. Mỗi phương thức tạo ra các liên động và nguy cơ tiếp cận khác nhau. Tình trạng pallet cũng rất quan trọng: ván mặt sàn bị gãy, đinh nhô ra, sai lệch kích thước hoặc sử dụng pallet không đúng loại có thể cản trở việc đặt chính xác.

Việc bổ sung pallet là một phần của chu kỳ sản xuất và phải được đưa vào các bài kiểm tra năng suất và khôi phục.

Các công đoạn bọc màng, đai kiện, dán nhãn, cân, kiểm tra và lấy pallet ra ở phía sau cần có công suất tương thích. Một pallet hoàn chỉnh không thể rời đi sẽ chặn sản xuất ngay cả khi robot đã sẵn sàng. Hãy xác định khả năng tích lũy, bên chịu trách nhiệm chuyển giao và các tín hiệu bắt tay giữa máy xếp pallet với thiết bị kho.

Chất lượng lớp xếp phụ thuộc vào kiểu xếp và đặc tính sản phẩm

Một kiểu hình học vừa với pallet vẫn có thể không ổn định. Hãy xem xét phần nhô ra, phần thụt vào, khả năng liên kết, khe hở, độ bền nén, chiều cao tải, sự phân bố trọng lượng và gia tốc khi vận chuyển. Túi có thể lún xuống sau khi đặt. Thùng carton có thể mất độ bền trong điều kiện ẩm hoặc khi lưu kho lâu ngày.

Hãy xác nhận kiểu xếp bằng sản phẩm thực tế và phương pháp bọc hoặc ổn định dự kiến. Đảm bảo lớp dưới cùng đỡ được tải và các lớp phía trên không tạo thành chồng hàng có trọng tâm quá cao. Dữ liệu công thức nên bao gồm kích thước pallet, kiểu xếp lớp, hướng đặt, độ cao đặt, cài đặt dụng cụ và các biến thể sản phẩm được phép.

Thiết kế che chắn dựa trên toàn bộ bản đồ mối nguy

Đánh giá rủi ro phải bao quát robot, bộ kẹp, tải rơi, băng tải, bộ phân phối pallet, máy quấn màng, năng lượng khí nén tích trữ và tương tác với phương tiện. Xếp hạng robot cộng tác không khiến tải pallet nặng trở nên an toàn khi vận hành gần con người. Ứng dụng sẽ quyết định các yêu cầu về che chắn, máy quét, liên động, tốc độ an toàn, khoảng cách ly và vị trí đặt lại.

Việc tiếp cận để xử lý kẹt và bảo trì nên được thiết kế trước khi cố định hàng rào. Người vận hành cần có cách an toàn để lấy thùng carton bị hỏng ra, thay giác hút, dọn pallet và khôi phục sau khi sản phẩm rơi. Vị trí đặt lại phải có tầm nhìn đầy đủ và không được cho phép người đang ở bên trong khu vực được bảo vệ khởi động lại chuyển động.

Thiết kế khôi phục quyết định khả năng sẵn sàng

Một cell tốt sẽ báo cáo nguyên nhân vật lý của lần dừng: chân không thấp, gắp hụt, sản phẩm chưa sẵn sàng, không có pallet, sai kiểu xếp, đường ra bị chặn, thiết bị an toàn đang mở hoặc lỗi robot. PLC và robot nên lưu giữ đủ trạng thái trình tự để thực hiện lại hoặc loại bỏ có kiểm soát mà không cần lấy hết sản phẩm ra khỏi toàn bộ cell.

Hãy xác định phương án khôi phục cho các trạng thái không rõ ràng. Nếu mất điện trong khi một thùng carton đang được giữ, hệ thống phải xác định sản phẩm còn trong bộ kẹp, đã rơi hay đã được lấy ra thủ công. Nếu pallet rời đi trước khi được xác nhận, lần đặt tiếp theo không được thực hiện dựa trên trạng thái cũ. Bằng chứng từ cảm biến và lời nhắc cho người vận hành nên hướng dẫn quá trình khôi phục.

Có thể xem thiết bị điều khiển dây chuyền tại Hệ thống PLC & PAC, còn thiết bị robot và servo được sắp xếp trong Bộ truyền động & Điều khiển chuyển động.

Xác nhận hệ thống bằng bằng chứng sản xuất

Việc nghiệm thu tại nhà máy nên sử dụng sản phẩm, pallet, công thức và các kịch bản lỗi đại diện cho thực tế. Hãy đo năng suất duy trì trong một lần chạy đủ ý nghĩa, không phải qua một buổi trình diễn với nguồn sản phẩm đến hoàn hảo. Theo dõi số lần gắp hụt, số lần thử lại, thời gian đổi pallet, thời gian bị chặn, thời gian khôi phục và lỗi chất lượng.

Kiến trúc phù hợp nhất phụ thuộc vào cơ cấu sản phẩm. Robot tay khớp nối phù hợp với các kiểu xếp đa dạng và nhiều đường cấp sản phẩm. Hệ thống tạo lớp hoặc robot cổng trục có thể đạt sản lượng cao hơn đối với sản phẩm đồng nhất. Lựa chọn đúng phải cân bằng năng suất duy trì, thời gian chuyển đổi, diện tích chiếm dụng, khả năng bảo dưỡng và chi phí thời gian dừng.

Một máy xếp pallet thành công là một hệ thống luân chuyển vật liệu có robot bên trong. Những dự án xác nhận đặc tính sản phẩm, biên độ của dụng cụ, logistics pallet, che chắn an toàn và khả năng khôi phục trước khi đặt mua thiết bị có nhiều khả năng đạt được cả năng suất lẫn khả năng bảo trì.