【案例】奶酪自动包装生产线“样板间”来了!

包装经理人2018-07-15 17:53:30

——Arbot多轴机器人码垛机,能在货盘上码放多层收缩裹包托盘,然后将货盘转移到拉伸裹包机,还能自动安装保护性边板

费城通心粉公司是美国一家专门的通心粉和奶酪合同包装商,总部位于费城,另外在北达科他州的大福克斯市和华盛顿州的斯波坎市拥有两家工厂。

大福克斯工厂是这三个工厂中规模最大的,年产量达到9000万磅。在过去的这个夏天,大福克斯工厂腾空了一个2.5万平方英尺的仓库(一个新的占地6万平方英尺的仓库正在建设中),为工厂的第二条高速通心粉和奶酪装盒生产线让路。如今,这条生产线已经顺利投产。

“我们的订单一直在增长,而老生产线产能有限,所以我们决定建设第二条生产线,”费城通心粉公司运营副总裁Frank Radano说:“我们希望这条新生产线拥有更多的功能,生产速度更快。”

与大福克斯工厂现有老生产线(已经服役10年时间)相比,新线在多个方面都进行了升级换代,尤其是后段包装部分。据Radano称,后段包装是这条新线的重点:包括动态分道,纸箱/托盘包装,机器人码垛,机器人自动上边板,和拉伸裹包等等。所有这些功能都集成在ARPAC公司提供的一台名为ARBOT的码垛机上。ARPAC是一家设备集成商,大福克斯工厂新生产线的整个后段包装生产部分包括传送带和控制器的无缝集成都是由该公司负责完成的。

“ARPAC的团队给了我们很大的帮助,他们的工作卓有成效,让一切都得以顺利推进,还帮我们解决了多个有关纸箱和托盘尺寸方面的问题,”Radano说:“对于任何出现的问题他们都有求必应。”

新老生产线的主要区别在于:

• 老线的最高速度为300纸盒每分钟,新线的日常速度为350-400纸盒每分钟。

• 新线采用了X射线系统来进行金属检测。

• 对于收缩裹包瓦楞托盘和缠绕裹包瓦楞纸箱,新线采用的是机器人码垛系统,老线采用的是一台高架码垛机。

• 对于保护性瓦楞边板,新线是由机器人自动安装,老线要经人工手动安装。

• 新线采用的是伺服驱动的垂直装盒机来将奶酪和通心粉袋装进纸盒,老线采用的是机械定向的装盒机。

据Radano称, 新线毫无疑问达到了“更多的功能”这个关键指标,而且其后段包装部分成为了整条线的亮点。ARPAC公司提供的Arbot码垛系统不仅操作简单,能建造货盘,自动安装防护边板,而且还能进行货盘裹包。

ARPAC公司机器人集成系统部门总监Paul Moore说:“对于任何一个机器人包装系统来说,成功的关键是要把这个系统做的尽量简单,让每天和它接触的操作员能够轻松上手”。在大福克斯工厂新线这个案例中,自动安装边板就是简化操作员工作的一个功能。

“在建造一个货盘前,机器人首先要安装防护边板,它抓起边板,将其定位到一台涂胶机前,”Moore说:“如果涂胶过程中发生了故障,Arpac系统无需操作员去改这台机器人的程序,或是用机器人教导箱——我们已经将所有的信息写入到了机器人的罗克韦尔人机交流界面,操作员可以用它来轻松控制机器人。操作员只需在触摸屏上按一下按钮,就能操控机器人或是拉伸裹包机。我们的程序员在编程的时候最大程度地考虑到了机器的简单易用性,对于一些常见的故障,操作员自身就能够轻松排除。”

“一个机器人系统好不好用,关键在于集成商的工作到不到位,”Moore指出:“如果是一家汽车工厂,一条生产线就要安装几百台机器人,工厂雇佣了大量机器人专家,这种情况一般无需集成商的介入。但大福克斯工厂不是汽车工厂,它的新线只用到了两台机器人,工厂内部也没有懂机器人的专家或是技术人员,所以我们要做的就是将尽量多的控制命令加入到罗克韦尔人机交流界面中去。我们尝试将它设计得尽量直观,让操作员自身就能够排除一些因为包装材料问题或是其他小错误导致的故障。”


新奶酪包装生产线

这条新线的开头是一台R.A.Jones公司提供的Pouch King制袋机,速度为500个每分钟,它将纸/箔材料制造成袋子,然后充填上粉末状的奶酪混合物。充填好的袋子随后经传送带传输到PMI公司提供的VXL2-6型垂直装盒机。

制袋机的生产速度要快于下游的装盒机,这就意味着中间会有一个缓冲积聚带。这些积攒的袋子会在制袋机更换制袋薄膜材料的时候输送到下游的装盒机进行装盒。

VXL2-6装盒机采用的是边封纸盒,一台旋转纸盒送料机用真空吸取板坯,并将其撑开制造成纸盒。

一个诺顿ProBlue10涂胶系统负责将纸盒底部的盒舌折起,并涂上胶水进行密封。密封好的纸盒沿着一个椭圆形轨道前进,这时候奶酪袋会从上方的倾斜通道下降落入到纸盒内。

在被问到为什么要选择PMI公司的装盒机时,Radano回答说:“我们是PMI公司的老客户,大福克斯工厂老线上的PMI装盒机已经工作10年了,一点问题没有,就好像我们昨天刚将它买来一样。当然,新线上的装盒机采用的是伺服驱动,这是唯一的不同”。新线所使用的VXL2-6装盒机采用了由罗克韦尔公司提供的一台PLC ControlLogix处理器,伺服驱动和电机也是由罗克韦尔公司提供的。

装盒完成后,纸盒进入到Sapphire公司提供的一个X射线金属检测系统进行金属检测。Radano说:“”之所以选择这个系统是因为其他系统的速度无法满足我们的要求“。


Arbot后段包装系统

完成金属检测后,纸盒进入到赛默飞世尔公司提供第一台检重器进行称重,之后,纸盒到达ARPAC公司提供的一个伺服驱动动态分道机系统。这个系统将单道传输的纸盒分成四道,这四条通道将纸盒传输到ARPAC公司提供的一台PC3500型装箱系统,它负责将12,15,或24个纸盒装入到瓦楞托盘或是缠绕裹包瓦楞纸箱。当装盘/箱完成后,传送带将托盘/纸箱运输到一台ARPAC BPT-W5300持续动作收缩裹包机进行裹包。

裹包好的纸箱随后进入机器人码垛工作台。“我们认为机器人码垛系统的码垛精度更高,完整性更好,“当被问及为什么更青睐机器人码垛系统的时候,Radano回应说。托盘是经Spantech公司提供的一个低背压积聚传送系统运送到码垛机的。这个传送系统具备相当的产品积聚能力,在码垛机发生故障停机的时候,它能确保上游设备继续工作一段时间。据Radano称,这条Spantech传送系统是整个Arbot后段包装生产部分中至关重要的一部分。

在托盘包装和码垛之间有一台Weber热转印标签打印贴标机,它安装了一台Zebra打印引擎,负责在托盘上的压感标签上打印批次和日期代码。

当托盘到达Arbot码垛机后,一台多轴安川机器人将托盘放置到一个货盘上。机器人的末端执行器采用一个真空吸盘来抓起和安放托盘,这有利于机器人随意对货盘结构进行布置和调整。例如,它能一次性满负荷抓起四个托盘,然后将它们放置到货盘上作为货盘的一层;它也可以根据需要一次抓起两个托盘,放到货盘上后,然后再从其他地方弄两个托盘过来。当一层货盘建造完成后,这个末端执行器会抓起一片滑托板,放置在货盘上,对货盘进行分层。

当一个货盘建造完成后,一个辊式传送带将其传输到Arbot后段包装系统的另外一个工作台——拉伸裹包。在对货盘进行拉伸裹包前,机器人会在货盘的四个角上插入保护性瓦楞边板。ARPAC公司在这里选的同样是安川机器人。它的真空吸盘先是从料仓处抓起一块边板,然后移动到一台诺顿涂胶机处,后者在边板上涂上热熔胶。随后,机器人精确地将边板安放到货盘上。

据ARPAC公司的Moore称,这两台安川机器人的操作非常直观简单。“我们的程序员编写的界面软件,确保了操作员在罗克韦尔PanelView人机交流界面上做任何事情都非常简单。“

当所有四块边板安装好后,拉伸裹包机给货盘裹上薄膜进行固定,随后货盘进入仓库,准备发货。

据Radano称,保护性边板的安装工作之前都是由人工完成的。“这个工作最大的挑战可能是要针对货盘尺寸的不同进行调整,”Radano说:“但是ARPAC公司提供的解决方案显然很好地解决了这个问题。”