圖 1 特種薄膜生產(chǎn)廠Bilcare Research 公司中使用的機(jī)器人將卷繞好的薄膜成品放置在輸送帶上
包裝過程是一個非常復(fù)雜和獨特的物流工藝過程，需要根據(jù)不同的被包裝物品、數(shù)量以及包裝單位來確定包裝工藝，因此可以使用的機(jī)器人系統(tǒng)也是多種多樣的，如拐臂式、龍門式機(jī)器人以及類似機(jī)器人的自動化上下料裝夾系統(tǒng)。
除了將機(jī)器人專業(yè)化的集成到內(nèi)部物流系統(tǒng)中之外， 能夠確保機(jī)器人每次都能準(zhǔn)確抓取的機(jī)器人控制軟件也是非常重要的。Bilcare Research 股份公司是世界上技術(shù)領(lǐng)先的塑料包裝膜和特殊用途硬膜的生產(chǎn)廠， 為了能夠不斷的提高企業(yè)的競爭力，Bilcare 公司利用庫卡公司的合作伙伴 Koch 公司的自動化設(shè)備武裝了 Breisgau 市的包裝材料生產(chǎn)基地， 其采用的七臺庫卡公司的機(jī)器人確保了高質(zhì)量和快速的薄膜卷的包裝。作為庫卡公司 20 多年的官方合作伙伴， Koch 公司極為靈活的自動化包裝設(shè)備能夠不用任何輔助工具就自動化的處理好用戶的訂單， 這里的七臺機(jī)器人中有六臺是庫卡 KR Quantec 系列，另外一臺是 KR-6-2 型機(jī)器人，這些機(jī)器人承擔(dān)著自動化解決方案中的產(chǎn)品裝卸、標(biāo)記、碼垛以及定位輸送等多種任務(wù)。
為保證薄膜卷芯筒的準(zhǔn)確定位， Bilcare 公司專門開發(fā)了一種全自動化系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，KR-6-2 型機(jī)器人在定位和檢測中承擔(dān)著關(guān)鍵的工作， 即確保薄膜卷芯筒準(zhǔn)確的送達(dá)規(guī)定的位置。根據(jù)客戶訂單的要求， 機(jī)器人可以將 2 個至 20 個薄膜卷芯筒準(zhǔn)確的輸送到位。
薄膜卷包裝機(jī)器人
機(jī)器人能夠自動的從倉庫中取出薄膜卷芯筒， 在必要時也可以將薄膜卷芯筒直接運送到芯筒切割機(jī)中。然后將芯筒送到裝夾和運輸設(shè)備中， 使芯筒準(zhǔn)確的定位在卷膜軸上。
與卷材切割機(jī)配套的 KR- Quantec 機(jī)器人型號為 KR 300 R2500 ultra， 它負(fù)責(zé)將卷繞好的薄膜卷從卷膜軸上取下來， 放到輸送帶上。塑料膜卷的重量在 10 kg~200 kg 之間， 直徑和寬度分別75mm~800mm和75mm~450mm之間。機(jī)器人使用的是夾鉗式機(jī)械手，機(jī)器人控制系統(tǒng)控制著機(jī)械手抓取不同直徑的塑料膜卷，機(jī)器人的承載能力為 300 kg。靈活性很高的機(jī)械臂有效工作范圍為 2500 mm。在薄膜卷包裝前后，機(jī)器人會在卷芯內(nèi)部和薄膜卷全部粘貼好帶有客戶訂貨合同號的標(biāo)簽，隨時可以掃描、識別產(chǎn)品的客戶，這樣， 薄膜卷就可以不再局限于它們的尺寸大小而是按照任意的順序自動的進(jìn)行包裝了， 也無需再在包裝過程中調(diào)整捆扎膜了。
在托盤碼垛區(qū)域，三臺 KR 300R2500 ultra 型機(jī)器人會將這些無序送達(dá)的薄膜卷按照客戶訂單合同自動的分別碼垛在 18 個托盤上。
機(jī)器人能夠顯著的提高包裝能力
根據(jù)需要，庫卡機(jī)器人會將薄膜卷垂直的或者水平的放在托盤上， 必要時可以在薄膜卷的下面墊好泡沫塑料或者在薄膜卷的上面蓋好防塵用的塑料布。在這一過程中， 機(jī)器人配用的是 Koch 公司專門為Bilcare 公司研發(fā)的機(jī)械手， 這個機(jī)械手可以抓取尺寸范圍較大的芯軸和吸盤， 機(jī)器人的控制系統(tǒng)可以將托盤分配給所有的薄膜卷繞設(shè)備， 因此在機(jī)器人系統(tǒng)投入使用后的前兩年時間里就已經(jīng)將塑料薄膜包裝的工作效率提高了 30%。
Reca 集團(tuán)公司旗下的 Reca Norm公司是一家有著 74000 家客戶的直銷商，每天處理的合同數(shù)量多達(dá) 4000 份，他們采用了機(jī)器人托盤堆垛裝置， 每天發(fā)送的產(chǎn)品多達(dá) 18000 種，4000 多個包裝，150 個托盤，重量大約 50 t。這些發(fā)貨周轉(zhuǎn)箱的碼垛工作原來一直是由倉庫搬運工人工完成的，這是一項非常繁重的體力勞動。因此 Reca 公司決定在發(fā)貨周轉(zhuǎn)箱的碼垛工作中引進(jìn)自動化技術(shù)。在物流規(guī)劃公司 WürthLogistics 公司完成了數(shù)據(jù)分析和周密的規(guī)劃設(shè)計之后，機(jī)器人專業(yè)公司和系統(tǒng)供應(yīng)商為其專門設(shè)計、制造了一臺機(jī)器人支持的托盤碼垛系統(tǒng)。
圖 2 Reca Norm 公司是工具和夾緊技術(shù)方面的專家，該公司采用龍門式機(jī)器人實現(xiàn)托盤碼垛
龍門式機(jī)器人提高了發(fā)貨速度
利用 Genix FP150 型龍門式機(jī)器人加快了發(fā)貨速度，高動態(tài)性能的 Genix FP 150 龍門式機(jī)器人， 氣動驅(qū)動的對置機(jī)械手，帶有托盤庫的托盤輸送裝置和碼垛后端的全自動打包機(jī)以及帶有檢測站和梳理裝置的發(fā)貨周轉(zhuǎn)箱輸送帶， 它們都在龍門式機(jī)器人直接控制的范圍內(nèi)。另外， 龍門式機(jī)器人的控制軟件Ro-Pack 還提供了在線規(guī)劃設(shè)計合適的碼垛位置，并具備將碼垛數(shù)據(jù)傳送給企業(yè) ERP 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)的功能。
這臺龍門式機(jī)器人安裝在 Reca Norm 公司的發(fā)貨區(qū)， 占地面積只有5.5 mx12 m，這一方案的最大特點是包裝線輸送設(shè)備、托盤輸送設(shè)備與包裝線打包機(jī)的特殊配置形式以及設(shè)備工作區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃的安全操作區(qū)。
正如項目負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào)說的那樣 ：“這一龍門式機(jī)器人系統(tǒng)的最大特色是它的控制軟件 Ro- Pack。”檢測站檢測到的數(shù)據(jù)會反饋給 Ro- Pack 軟件， 這些數(shù)據(jù)被立即傳送到包裝箱輸送帶的梳理裝置處。同時， 軟件系統(tǒng)也會自動的測算出包裝箱在托盤中的最佳放置位置， 以保證能夠最佳的利用好托盤的面積和體積， 同時保證托盤運輸?shù)姆€(wěn)定性。
一個具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)就是在不增加托盤數(shù)量的情況下提高系統(tǒng)的物資運輸量， 也就是說碼垛系統(tǒng)的控制軟件要事先做好‘預(yù)案’，只有這樣才能獲得最后的成功。
圖 3 新的SPOB1f 型軟管吸盤非常適合動態(tài)的拾取又細(xì)又薄的產(chǎn)品
真空系統(tǒng)加快了整個過程的速度
品牌差異化需要高度靈活的包裝解決方案，而更短的產(chǎn)品開發(fā)時間和更新?lián)Q代時間對消費品行業(yè)也尤為重要。由于在包裝過程中常常要遇到相同的或者類似的包裝材料，因此對設(shè)備提出了很高的靈活性要求，即必須要滿足被包裝產(chǎn)品形狀不斷變化的要求。
在包裝過程中，真空技術(shù)提供了很多好處， 如氣動控制的卡爪和吸盤有著更高的靈活性，而且氣動卡爪和吸盤的動作更快 ；物資的拾取速度更快，例如氣動裝夾機(jī)構(gòu)對夾芯巧克力和格蘭諾拉麥片等產(chǎn)品的拾取速度每分鐘可超過100 件。
包裝技術(shù)專家 Pira 國際公司是全球最重要的包裝材料紙張和紙板的供應(yīng)商， 除此以外， 該公司還生產(chǎn)硬質(zhì)塑料、薄膜、金屬、玻璃和木質(zhì)包裝材料， 在諸如折疊盒、包裝袋、金屬鐵皮的罐頭盒或者飲料罐等許許多多的包裝材料類型中， 最值得注意的是包裝袋的發(fā)展動態(tài)。
Schmalz 公司研發(fā)生產(chǎn)的 SPOB1f 型軟管吸盤非常適合在飲料食品工業(yè)薄、窄型的產(chǎn)品中使用， 而且這一吸盤不僅節(jié)省空間， 還能非常柔和的從上方拾取工件。
圖 4 FXP 面接觸式真空吸盤能夠可靠的搬運紙板箱 ；并通過智能真空和壓力開關(guān)確保包裝過程有著更高的透明度
Grundejektor 公 司 研 發(fā) 生 產(chǎn) 的SBPL 真空吸盤在很短的排氣釋放時間和工作循環(huán)內(nèi)有著很高的吸氣能力。它非常適合吸取紙板箱、包裝材料或者隔熱材料等多孔的疏松物資和零件。
此外，Schmalz 公司還提供預(yù)配置的真空系統(tǒng)， 這一系統(tǒng)能夠明顯的提高自動化包裝過程的生產(chǎn)效率。例如該公司研發(fā)生產(chǎn)的 FXP 面接觸式真空吸盤適用于拾取各種不同的物資和零件，無論其尺寸、幾何形狀和材料如何。正如 Schmalz 公司強(qiáng)調(diào)的那樣 ：“用戶可以從 FXP 吸盤比市場類似競爭產(chǎn)品還要強(qiáng)的吸力中獲益匪淺。”
除 了 面 接 觸 的 真 空 吸 盤 之 外，Schmalz 公司還開發(fā)了適合在倉儲物流公司和企業(yè)內(nèi)部物流中使用的大面積真空吸盤系統(tǒng) SPZ，這一系統(tǒng)有三種不同的型號， 在拾取擺放整齊的同層產(chǎn)品時有著非常大的優(yōu)勢。即便是擺放的產(chǎn)品之間有空隙、或是混合擺放在一起的產(chǎn)品又或者是生產(chǎn)過程中臨時擺放的產(chǎn)品和托盤等物品， 這種大面積真空吸盤都能毫無問題的拾取起來， 甚至在 -30℃的低溫冷凍環(huán)境中也可以正常使用。
