Автор: Том Дженсен
Упаковочные решения ELAU
Schneider Electric
Упаковочные роботы выполняют задачи, которых нет в других приложениях, поэтому было бы нецелесообразно использовать программные методы, предназначенные для автомобильного или сварочного робота. Вот обзор стратегий контроля, специфичных для упаковки.
Что отличает упаковочного робота от сварочных, погрузочно-разгрузочных, малярных и сборочных роботов или традиционных конфигураций SCARA, портальных и шарнирно-сочлененных роботов с подвесами teach, установленными в защитных клетках на производственном этаже? По большей части эти промышленные роботы перемещают тяжелые предметы из точки А в точку В с помощью механических концевых приводов для обработки грузов на относительно низких скоростях, постоянно опасаясь столкновений.
Когда робот перемещает блок двигателя, проблемы программирования заключаются в том, чтобы поднять блок и переместить его в новое положение. При сварке обычно используется шарнирно–сочлененный робот с запястьем, что требует синхронизации всех шести осей по радиусу — центральной точке инструмента (TCP).
Упаковочные приложения редко требуют выполнения этих двух задач – за исключением робота-укладчика на поддоны, который используется для обработки материалов или третичной упаковки, поскольку как первичная, так и вторичная упаковка уже завершены. Конфигурации упаковочных роботов, как правило, бывают трехмерными (дельта-3) и двумерными (дельта-2) конфигурациями манипуляторов.
Вы могли бы запрограммировать упаковочного робота, используя те же подходы, которые используются в автомобилестроении или сварке, но лучше работает другая стратегия управления.
Разница в упаковке
Отслеживание ленты, сопоставление лент, планирование траектории, контроль ускорения и кинематика, специфичная для заказчика, — это задачи, связанные с перемещением упаковки.
Отслеживание ленты — Во многих упаковочных приложениях крайне важно, чтобы конвейерная лента продолжала двигаться. Следовательно, робот должен отслеживать движение ленты и вычислять, где будет находиться продукт на ленте после его обнаружения. Эта задача часто требует, чтобы робот действовал в трехмерном пространстве: снимал предметы с ленты, ориентировал их и помещал в лоток или футляр. Однако в некоторых случаях размер объекта (более 1 фунта) потребует использования двумерного робота.
Система сортировки лент, такая как классическая двойная лента, используется в 70% случаев упаковки. Здесь используются двухмерные роботы, потому что вы должны подготовить продукт к производству.
Двумерные роботы с функцией сортировки могут выполнять несколько сложных задач.
Планирование траектории — столкновения не являются серьезной проблемой при упаковке, поскольку робот согласован с остальным оборудованием. Но вы работаете на высоких скоростях — скажем, 70 подборов в минуту, — поэтому оптимальный путь может обеспечить более высокую производительность.
При планировании траектории вы рисуете сплайн в пространстве для определения кратчайшего расстояния и плавных ускорений в этом пространстве, а затем сохраняете это как запланированный путь. Начиная с этого пути, робот выбирает позиции и размещает их с помощью стандартного программного профиля камеры.
Если вы программировали роботов, например, в автомобилестроении, вы, вероятно, использовали обучающую подвеску. Этот метод работает и при упаковке, но не всегда может быть эффективным при высокоскоростных операциях.
Управление ускорением — как только траектория спланирована, вы даете команду роботу двигаться по ней с запрограммированной скоростью. Какая скорость правильная? Клиент может произвольно рассчитать
опаздывает со скоростью 60 подборов в минуту. Но они не знают силу перегрузки в точке разрежения и на продукте, поэтому могут в конечном итоге повредить продукт или потерять контроль над ним, приложив чрезмерную силу перегрузки.
Управление ускорением (G force) — это программная функция для программирования робота на максимальную скорость при сохранении определенного G force во всех измерениях управления (вверх, вниз, спереди, сзади).
Готовые роботы с кинематикой заказчика обычно используют стандартный пакет управления, который включает в себя программные функции для кинематики. Однако такой пакет, как правило, ограничивает гибкость производителя в программировании робота под конкретное приложение, не входящее в стандартный пакет. Другие конструкции роботов сталкиваются с теми же ограничениями, например, глобальный робот или робот на пьедестале, сочетающий движения вверх-вниз и портальные перемещения с вращающимся основанием — конфигурация, часто используемая для смены инструмента на станках с ЧПУ.
Вы могли бы взять трехосевого робота и добавить его в один из этих форматов роботов. Но роботизированная система для упаковки — это не просто объединение типов роботов, но и добавление необычных механизмов, таких как трансформация кривошипа, для достижения сложного механического движения.
Во многих упаковочных роботизированных системах управление всеми различными плоскостями в пространстве является основным для упаковочной машины, позволяя заказчику запрограммировать все необходимое. Любая необычная коллекция механики может быть преобразована в размеры с любым количеством степеней свободы робота и запрограммирована. Программное обеспечение, которое занимается таким программированием, известно как transformations. Это дает заказчику возможность сформулировать свою кинематику.
Примеры применения упаковки
Радужные упаковки — это упаковки с различными вкусами напитков, йогурта, кондитерских изделий, закусок и других продуктов на одну порцию. В целях рентабельности их в основном переупаковывают вручную в распределительных центрах и на предприятиях по совместной упаковке, что увеличивает затраты, время, вероятность усадки, а иногда и неидеальную вторичную упаковку. До тех пор, пока клубные магазины и другие влиятельные розничные сети будут пользоваться спросом на эти разнообразные упаковки, возникнет необходимость в их более экономичной переупаковке.
Один из способов справиться с этой задачей — использовать роботов, но не привычных шарнирно-сочлененных роботов, используемых при укладке на поддоны, а иногда и при упаковке в ящики. Вместо этого наиболее целесообразными являются роботы delta 2 и портального типа, а также сложная оснастка для концевых рычагов, которая может быть оснащена вакуумным и сервоприводным приводом.
Компания XPAK USA, LLC представила систему сборки различных упаковок (V-PASS) на последней выставке Pack Expo с использованием сервоавтоматических систем. Роботизированные механизмы опускаются на наполненные мультипакеты с одним вкусом, извлекают упаковки и переупаковывают их в созданные им отверстия. Система подходит для небольших региональных упаковщиков по контракту, которые составляют основную часть совместной упаковки в пищевой промышленности.
На противоположном конце спектра находится мощная упаковочная машина SetLine от OYSTAR A+F. Представленный на выставке Interpack в Германии, SetLine включает в себя три комплекта сдвоенных манипуляторов delta 2, две тележки на параллельных направляющих и в конфигурации rainbow до четырех подающих конвейеров.
Первый робот выбирает четыре группы по три упаковки одного аромата с лотка на первом входном конвейере. Инструмент расширяется, чтобы поместить по одной ванне в каждое из четырех приспособлений. Затем робот-манипулятор выбирает продукты с подающего конвейера до тех пор, пока все четыре вкуса не будут распределены по различным конфигурациям упаковки.
Затем тележка перемещается на следующую станцию, где второй робот выбирает гильзу, устанавливает ее в тележку и наполняет стаканчиками. На станции 3 робот склеивает и герметизирует заполненные гильзы и помещает их в лотки на разгрузочном конвейере.
Машина SetLine является «старшим братом» двухосевого робота TwinLine от A+F, который, как полагают, является самым первым роботом delta 2 для упаковки корпусов. Он подходит для более крупных упаковочных операций, включая предприятия пищевой промышленности, где продукты могут быть перенаправлены со специализированных линий розлива с одним вкусом после упаковки в лотки / футляры на отдельную линию rainbow. Машина SetLine может быть так же легко сконфигурирована для упаковки отдельных ароматизаторов на основных упаковочных линиях.
Тенденция в области упаковки заключается в переходе от роботов общего назначения сторонних производителей для первичной и вторичной упаковки к встроенным роботам, внедряемым производителями упаковочных машин. Встроенные роботы компактны, обладают хорошей полезной нагрузкой и свободой передвижения, хорошо синхронизированы с остальной частью упаковочной машины и применяются с учетом знаний производителя о процессе упаковки.
Компактные автономные роботы Delta 2, в частности, помогли при упаковке ящиков. Робот delta 2 от Nuspark Engineering Inc. может упаковывать пустые бутылки в футляры, извлекать их для наполнения, а также ориентировать и переносить упаковки с одной ленты на другую. Второй рычаг может устанавливаться на ту же раму, что удваивает производительность без какого-либо увеличения занимаемой площади.
Во всех этих примерах система автоматического управления, соответствующая стандарту IEC, заменяет традиционные фирменные контроллеры роботов «черного ящика». Там, где требуются сложные кинематические алгоритмы, они рассчитываются «за кулисами», поэтому программирование такое же, как и для «обычных» сервоупаковочных машин.
Упаковочные решения ELAU,
Schneider Electric
www.schneider-electric.us/solutions/packaging/
Свежие комментарии