智能機(jī)器人實現(xiàn)產(chǎn)品自動化包裝搬運

　　機(jī)器人不斷增長的精確性向全球企業(yè)證明了機(jī)器人可以提供更加富有吸引力的產(chǎn)品包裝。在過去，保守人士認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人意味著昂貴的投資和生產(chǎn)的不確定性。但是，隨著成本的壓力持續(xù)增加，生產(chǎn)企業(yè)開始轉(zhuǎn)而運用機(jī)器人，以自動化工序完成一些最為費時耗力的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

　　更加嚴(yán)格的法規(guī)要求和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，以及機(jī)器人技術(shù)更加卓越的精確性能形成了強(qiáng)有力的推動因素，促使機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用不斷壯大。一些技術(shù)創(chuàng)新，比如視覺系統(tǒng)的應(yīng)用、更加出眾的靈活性，意味著機(jī)器人已對一些企業(yè)具備了強(qiáng)大的吸引力。

通力合作
　　為了減輕成本壓力以及分享專業(yè)經(jīng)驗，很多企業(yè)開始通過合作開發(fā)機(jī)器人。例如，博世Sigpack系統(tǒng)公司與CFS公司展開了合作，開發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)。歐洲瓦楞紙箱包裝巨頭Smurfit Kappa公司也與發(fā)那科（Fanuc）機(jī)器人展開了合作。

　　該機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計旨在方便將產(chǎn)品裝入包裝這個比較耗時費力的環(huán)節(jié)。Smurfit Kappa公司與發(fā)那科以“為企業(yè)減少操作時間”為目標(biāo)，研發(fā)出多功能、更富柔性的機(jī)器人包裝設(shè)備。作為發(fā)那科機(jī)器人系統(tǒng)的戰(zhàn)略合作伙伴，Smurfit Kappa公司的工程師獲得了先進(jìn)的程序培訓(xùn)和技術(shù)支持，他們采用發(fā)那科公司的“Roboguide”機(jī)器人預(yù)訂仿真軟件驗證了系統(tǒng)�！癛oboguide”軟件建議的流程可以有效地減少安裝和試運行時間，還提供了可實現(xiàn)的循環(huán)時間和生產(chǎn)能力等數(shù)據(jù)信息，這在很大程度上提升了企業(yè)應(yīng)用的信心。
 　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　圖1 Sigpack Delta的機(jī)器人采用了先進(jìn)的視覺系統(tǒng)以引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行操作

　　在蛋白質(zhì)生產(chǎn)行業(yè)，盡管自動化的處理工藝和包裝設(shè)備已經(jīng)被應(yīng)用了一段時間，但是在包裝這個工藝環(huán)節(jié)中，還是集中了大量的人力操作。這個事實，也是機(jī)器人供應(yīng)商試圖改變的。

　　當(dāng)前，機(jī)器人技術(shù)可以自動地將鮮肉、家禽肉、熏肉、奶酪等產(chǎn)品裝入預(yù)成型的托盤或熱成形包裝，如Sigpack系統(tǒng)就可以完成上述包裝過程。Sigpack提供的Sigpack Delta機(jī)器人技術(shù)，采用了先進(jìn)的視覺系統(tǒng)以引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行操作。這款機(jī)器人產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，比如拾取、碼放糖果餅干等產(chǎn)品，以及在醫(yī)藥、日化行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)中完成托盤的碼垛工序。

　　Delta機(jī)器人在冷凍食品行業(yè)也得到了應(yīng)用。冷凍食品的生產(chǎn)環(huán)境為機(jī)器人的應(yīng)用帶來了幾個特定的挑戰(zhàn)：首先，電器元件必須安裝在設(shè)備之內(nèi)。其次，需要開發(fā)新類型的機(jī)器人夾具。但是，最重要的是，冷凍食品對衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求是非常嚴(yán)格、苛刻的。這要求機(jī)器人不能有任何可能堆積碎屑的表面，必須能用最短的停機(jī)時間方便地進(jìn)行清潔。因此，機(jī)器人的框架和驅(qū)動裝置通常需要由不銹鋼制造的。

持續(xù)創(chuàng)新
　　應(yīng)用視覺技術(shù)，比如剛才介紹的在Delta機(jī)器人中應(yīng)用的視覺技術(shù)，也是這個行業(yè)的趨勢。最近，食品、飲料和醫(yī)藥行業(yè)的包裝供應(yīng)商Schubert公司就運用視覺技術(shù)進(jìn)行了一系列的產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測。

　　此外，Schubert英國公司的管理經(jīng)理Alan Law表示，除了已確定的、對產(chǎn)品重量和位置進(jìn)行檢測的視覺技術(shù)之外，公司還開發(fā)了可以判別產(chǎn)品式樣、顏色、表面裝飾的掃描裝置。

　　Alan Law經(jīng)理表示：“產(chǎn)品圖形、數(shù)據(jù)等信息處理的速度為毫秒級別，這意味著我們的自動化包裝設(shè)備可以為客戶提供更高層次的準(zhǔn)確度和靈活性。此外，基于一系列嚴(yán)格的指標(biāo)，比如產(chǎn)品位置、方向、形狀、顏色以及材料質(zhì)地，機(jī)器人系統(tǒng)可以根據(jù)得到的圖形和數(shù)據(jù)精確地評估產(chǎn)品的質(zhì)量�！�

　　防震動的入射光掃描器捕獲產(chǎn)品的顏色信息，此信息隨后被傳輸至包裝線上的拾取機(jī)器人處，以確保質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品才被包裝。掃描器上裝配有高倍鏡頭以及高清晰度的LED顯示屏，這可以使產(chǎn)品的圖象具有高分辨率。掃描器獨特的設(shè)計，使其在生產(chǎn)速度超過每分鐘30米的帶式運送機(jī)面前也應(yīng)付自如。

　　伯頓（Burton）食品公司在位于英國威爾士蘭達(dá)南（Llantarnam）的烘焙工廠內(nèi)安裝了一臺Schubert公司的全自動包裝系統(tǒng)，用于Jammie Dodgers餅干的生產(chǎn)。伯頓食品公司表示，這條生產(chǎn)線擁有16個機(jī)器人，每周五天、全天侯不間斷地以每分鐘1700塊餅干的速度完成拾取和包裝工作。機(jī)械手在每個托盤中裝入八塊Jammie Dodgers餅干。在Schubert公司有史以來最寬的1.6米的輸送機(jī)上，機(jī)械手每分鐘可裝填多達(dá)220個托盤。

　　這條生產(chǎn)線還包括了最先進(jìn)的視覺系統(tǒng)，用于對餅干的表面裝飾、形狀及顏色進(jìn)行檢測。入射光掃描器可以記錄下餅干的顏色信息，并將此信息傳輸?shù)骄�上的機(jī)器人處。這樣，生產(chǎn)線即可只包裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的餅干。餅干破損、誤放或是丟失夾心層等，都可以被準(zhǔn)確地識別出來。

　　伯頓食品公司的總經(jīng)理Ian Brisco 表示：“Jammie Dodgers餅干之前是采用人工進(jìn)行包裝的。毫無疑問，這是一個單調(diào)乏味、勞動強(qiáng)度很大的操作環(huán)節(jié)。但是，Schubert系統(tǒng)的到來改變了這一切，它超出了我們所有人的預(yù)期�！�

包裝箱，大小都適宜
　　Sigpack系統(tǒng)和CFS公司并不是成功將機(jī)器人技術(shù)運用于包裝的唯一企業(yè)。在2008年年末舉辦的PackExpo展會上，Bradman Lake公司曾展示了其創(chuàng)新系列的機(jī)器人裝箱機(jī)。Bradman Lake公司的AX裝箱機(jī)擁有緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計。該制造者表示，AX裝箱機(jī)將取代多功能包裝機(jī)，它可以在同一框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，對0201型瓦楞紙箱以及半開槽紙箱自動地成型、裝填以及封合。在這個系統(tǒng)中，機(jī)器人可以以每分鐘120個紙盒/紙箱的最大輸出速度進(jìn)行生產(chǎn)，而具體的生產(chǎn)速度則由內(nèi)裝產(chǎn)品的形狀和規(guī)格決定。

　　德國庫卡（kuka）公司擁有一款高速的機(jī)器人系統(tǒng)。這臺系統(tǒng)配備了標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械手，每分鐘可以包裝24個每包25kg的包裝單元。庫卡KR 180PA機(jī)器人以重量輕為特點，同時擁有碳纖維操作臂以及設(shè)計獨特的夾持工具。這些獨特的設(shè)計使得KR 180PA機(jī)器人可以對一系列塊狀的產(chǎn)品進(jìn)行托盤碼放，比如食品加工行業(yè)應(yīng)用的原料配料、骨料以及化工用品。

　　此外，庫卡公司的四軸機(jī)器人表現(xiàn)出了出眾的多功能性，它的移動范圍為3.2m，可以將托盤碼放到3m高的高度位置。德國庫卡公司表示，這臺機(jī)器人可以連續(xù)運轉(zhuǎn)20000個小時，而在此之后的維護(hù)通常只需要大約3個小時�？蛻暨�可以對它進(jìn)行改善，以滿足新需求，比如客戶可以安裝一個多功能的夾持工具以滿足新需要，這樣，機(jī)器人就可以處理更多數(shù)量的包裝。機(jī)器人也可以勝任拆垛任務(wù)，比如可以針對包含一種或多種型號托盤、紙箱包裝、塑料容器進(jìn)行拆垛。
 　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 庫卡公司擁有一款高速的機(jī)器人系統(tǒng)

　　機(jī)器人銷售專家Tony Dowling認(rèn)為：“庫卡每天都接到了很多來自食品、化工、塑料行業(yè)的客戶的咨詢。越來越多的企業(yè)開始認(rèn)同自動化的價值和優(yōu)勢，這不僅是因為機(jī)器人具有更高的生產(chǎn)效率。同時也是因為，從健康和安全的角度考慮，機(jī)器人可以完成一系列復(fù)雜、沉重、對人體有危險的任務(wù)�！�

供應(yīng)鏈的成功和生產(chǎn)效率的提升
　　擁有先進(jìn)的技術(shù)只是一個重要的因素，但是要想獲得商業(yè)的成功，建立一個完善、無缺憾的供應(yīng)鏈?zhǔn)潜夭豢缮俚�。對于Sleevit公司旗下的Turpin包裝系統(tǒng)而言，選擇擁有正確理念的合適的供應(yīng)鏈技術(shù)供應(yīng)商被證實非常重要。位于英國Clacton的Sleevit制造商sleeve-labelling曾表示，由于擁有供應(yīng)鏈的助力，在很短的一段時間內(nèi)，設(shè)備的性能提升了將近60%。

　　越來越多的企業(yè)開始認(rèn)同自動化的優(yōu)勢及價值。US標(biāo)簽設(shè)備公司曾接近的一家客戶需要一臺套標(biāo)設(shè)備以進(jìn)軍北美市場。Turpin公司進(jìn)而咨詢了羅克韋爾公司，這家整合了自動化資源和信息的公司可以使得所有的自動化應(yīng)用，包括運動控制、過程控制、批量控制程序、驅(qū)動控制等。羅克韋爾公司表示，通過應(yīng)用一個簡單的控制平臺，就可以有效地減少產(chǎn)品在設(shè)計、開發(fā)、產(chǎn)品交付過程中的總成本，而這個控制平臺適合于所有類型工廠的自動化應(yīng)用。

　　羅克韋爾公司代加工商的銷售經(jīng)理Kevin Wright表示：“通常，客戶不相信改變控制系統(tǒng)可以使設(shè)備性能發(fā)生如此令人震驚的提升。在提高生產(chǎn)速度的自動化應(yīng)用方向中，生產(chǎn)能力是非常關(guān)鍵的。以套標(biāo)行業(yè)為例，每分鐘生產(chǎn)的套標(biāo)數(shù)通常以‘百’為單位統(tǒng)計。這家客戶之前的系統(tǒng)已經(jīng)使用了數(shù)年，每分鐘最大的生產(chǎn)能力為300個標(biāo)簽。在羅克韋爾硬件系統(tǒng)安裝了14天之后，生產(chǎn)能力提高到每分鐘400個，而在安裝的30天內(nèi)，更是達(dá)到了每分鐘475個，增長接近60%”。