Jak zmodernizować paletyzator Cobot do istniejącej automatycznej maszyny do produkcji pudełek z tektury falistej?

universal robots palletizing

W nowoczesnych zakładach przetwórstwa tektury falistej modernizacja dotychczasowej produkcji w kierunku zautomatyzowanej obsługi materiałów jest najskuteczniejszą metodą eliminowania wąskich gardeł operacyjnych. Podczas gdy-centra przetwarzania o dużej prędkości-takie jakautomatyczna maszyna do produkcji pudełek z tektury falistej(w tym szczelinarki,-sklejarki i wycinarki obrotowe-)-mogą wytwarzać tysiące-płaskich wiązek (KDF) na godzinę, ręczne układanie-końców-linii często ogranicza całkowitą prędkość linii.

Integracja robota współpracującego (paletyzator cobot) bezpośrednio do istniejącej linii pozwala zakładom zmaksymalizować wydajność bez zmiany układu strukturalnego fabryki. W miarę przechodzenia fabryk z pracy ręcznej na nowoczesnąrozwiązania do paletyzacji robotów, wdrażając kompaktpaletyzator skrzynekCell stało się standardem branżowym w zakresie modernizacji zakładów zdegradowanych. Platformy technologiczne takie jakuniwersalne roboty paletyzującesystemy udowodniły, że ramiona robotyczne mogą bezproblemowo dostosowywać się do starszych linii. Jednak pomyślna modernizacja wymaga usunięcia różnic w prędkościach komunikacji, obsługi fizycznych transferów materiałów i dopasowania obwodów bezpieczeństwa między starszymi maszynami a nowoczesną robotyką.

Ten przewodnik techniczny zawiera-krok po-ramę integracji wieloosiowego-ramię robotaw aktywną linię do przetwarzania tektury falistej z wykorzystaniem przemysłowych sieci magistrali polowych i standardowych interfejsów bezpieczeństwa sprzętowego.

Przeczytaj więcej:《Kompletny przewodnik po procesie produkcji pudeł z tektury falistej, ekspresowy

Przed nawiązaniem komunikacji sieciowej należy zaprojektować fizyczną granicę pomiędzy terminalem wyładunkowym maszyny pakującej a zrobotyzowaną celą paletyzującą, aby zapobiec zakleszczeniom materiału i degradacji produktu.

Jakiś automatyczna maszyna do produkcji pudełek z tektury falistejwyładowuje wiązki posypane gontem lub ciasno opasanymi taśmami ze stałą prędkością liniową. Jednakże ramię cobota działa w oparciu o cykliczny profil kinematyczny-i-umieszczenia. Ta różnica wymaga mechanicznej strefy buforowej, aby zapobiec kolizji nadjeżdżających pudeł, gdy robot kończy swoją ścieżkę układania.

Przenośnik wyładowczy maszyny pakującej musi być doprowadzany do dedykowanego przenośnika separującego{0}}o wysokim tarciu, sterowanego przez napęd o zmiennej częstotliwości (VFD). Przenośnik ten pracuje z większą prędkością liniową niż linia wyjściowa maszyny pakującej, odciągając poszczególne wiązki od strumienia, tworząc wyraźną fizyczną szczelinę (zwykle od 300 mm do 500 mm) pomiędzy jednostkami. Za przenośnikiem oddzielającym należy zainstalować szereg napędzanych silnikiem stref rolek wyposażonych w czujniki fotoelektryczne. Jeśli cobot doświadczy tymczasowego opóźnienia cyklu (np. podczas zmiany palety), rolki zatrzymują się indywidualnie. Utrzymuje nadchodzący produkt na miejscu bez wywierania nacisku w kierunku do przodu, zapobiegając wyboczeniu lub wypaczeniu pudełek.

Chwytak robota musi odpowiadać orientacji przychodzących wiązek pudełek. Ponieważ arkusze tektury falistej są bardzo porowate, ogniwo należy skonfigurować z wielostopniowym-zespołem próżniowym Venturiego i miękkimi uszczelkami gąbkowymi. Fizyczne stanowisko kompletacji musi być wyposażone w pneumatyczną bramkę zatrzymującą-podnoszenie. Bramka podnosi się, aby indeksować pudełko w ustalonym, przewidywalnym punkcie współrzędnych, a następnie opada, gdy robot zakończy wektor wybierania, aby umożliwić przesunięcie następnej paczki. To mechaniczne ustawienie ma kluczowe znaczenie w przypadku instalowania specjalistycznego systemupaletyzator skrzyneklub wdrażanie wszechstronnych rozwiązańrozwiązania w zakresie zrobotyzowanej paletyzacji.

Podłączenie nowoczesnego sterownika współpracującego ze starszym sterownikiem PLC maszyny pakującej wymaga protokołu przemysłowej magistrali polowej. Większość starszych urządzeń konwertujących wykorzystuje PROFIBUS lub dyskretne okablowanie we/wy, podczas gdy nowoczesne sterowniki robotów opierają się na standardach przemysłowych Ethernet, takich jak PROFINET lub EtherNet/IP.

Jeśli starsza maszyna pudełkowa działa na starszym sterowniku PLC Siemens S7-300 (PROFIBUS), a nowy kontroler cobota wykorzystuje PROFINET, sprzętowy mostek sieciowy-taki jak bramka Anybus X-lub łącznik PN/DP firmy Siemens musi być zainstalowany wewnątrz głównej skrzynki elektrycznej. Brama ta mapuje rejestry danych pomiędzy dwiema oddzielnymi sieciami przy minimalnym opóźnieniu (poniżej 5 milisekund).

Aby osiągnąć zautomatyzowaną ciągłość, w układzie pamięci sterownika PLC należy skonfigurować ścisły protokół uzgadniania. Poniższa tabela szczegółowo opisuje podstawowe 16-bitowe mapowanie rejestrów wymagane do synchronizacji operacyjnej w czasie rzeczywistym. Dzięki temu każda standardowa platforma, w tym zoptymalizowana pod kątemuniwersalne roboty paletyzującearchitektury, mogą dokładnie odczytać stan linii:

Adres danych (bit/słowo)	Nazwa sygnału	Kierunek	Opis funkcjonalny
E0.0 (Bool)	System_Gotowy	Box Machine ->Cobot	Wysoki, gdy maszyna skrzyniowa jest pod napięciem i działa.
E0.1 (Bool)	Produkt_w_stacji odbioru	Box Machine ->Cobot	Wysoki, gdy czujnik optyczny potwierdza, że skrzynka jest zamknięta w bramce zatrzymującej.
E0.2 (Bool)	Awaryjne_wyłączenie_aktywne	Box Machine ->Cobot	Wskazuje, że maszyna poprzedzająca zadziałała w obwodzie wyłącznika-.
AW10.0 (Word)	Bieżący_ID_przepisu	Box Machine ->Cobot	Przesyła indeks wymiarowy skrzynki poprzedzającej (długość/szerokość/wysokość).
A0.0 (Bool)	Cobot_W_Pozycji_Wejściowej	Cobot ->Maszyna pudełkowa	Wysoki, gdy ramię znajduje się z dala od aktywnej ścieżki przenośnika.
A0.1 (Bool)	Wybierz_Cykl_Zakończony	Cobot ->Maszyna pudełkowa	Sygnalizuje przenośnikowi poprzedzającemu dolną-zaporę zatrzymującą i podawanie następnego pudełka.
A0.2 (Bool)	Paleta_Bufor_Pełny	Cobot ->Maszyna pudełkowa	Sygnalizuje, że obie płozy załadunkowe osiągnęły końcową wysokość warstw.
AW20.0 (Word)	Bieżący_Stan_Cobota	Cobot ->Maszyna pudełkowa	Diagnostyczne słowo kodu usterki (0=OK, 1=Utrata podciśnienia, 2=Kolizja).

Zgodnie z międzynarodowymi normami ISO 10218-2 i ISO/TS 15066 modernizacja nie może opierać się wyłącznie na strumieniach danych oprogramowania w celu zarządzania sytuacjami zatrzymania awaryjnego. Obwody bezpieczeństwa obu maszyn muszą być połączone na poziomie sprzętowym przy użyciu dwu-kanałowych, bezpiecznych styków bezprądowych połączonych z dedykowanym sterownikiem bezpieczeństwa PLC lub głównym przekaźnikiem bezpieczeństwa.

Gdy operator naciśnie przycisk zatrzymania awaryjnego po stronie dopływuautomatyczna maszyna do produkcji pudełek z tektury falistejlub znajdującą się poniżej komorę układania, obie maszyny muszą wykonać kontrolowane zatrzymanie kategorii 1. Powoduje to usunięcie momentu obrotowego silnika podczas hamowania regeneracyjnego, aby bezpiecznie zatrzymać wszystkie ruchome części.

Aby to skonfigurować, obwód bezpieczeństwa musi być okablowany przy użyciu redundantnej konfiguracji dwu-kanałowej (kanał A=24VDC, kanał B=0VDC / odniesienie do masy). Pomocnicze wyjścia bezpieczeństwa głównego przekaźnika bezpieczeństwa maszyny pudełkowej są podłączone bezpośrednio do funkcjonalnych wejść bezpieczeństwa kontrolera cobota (konfigurowalne wejścia bezpieczeństwa, CSI). Jeśli którakolwiek z pętli zostanie przerwana, przekaźnik bezpieczeństwa natychmiast się otworzy, odcinając zasilanie serwowzmacniaczy na wszystkich osiachramię robota.

Ponieważ ramię współpracujące działa bez stałego fizycznego ogrodzenia, musi dynamicznie monitorować otaczającą przestrzeń, aby dostosować swoją prędkość do bliskości człowieka.

Optyczny laserowy skaner bezpieczeństwa jest zamontowany po przekątnej u podstawy płozy paletowej i wyświetla poziome pole wykrywania na podłodze. Jeśli technik podchodzi, aby sprawdzić linię przenośnika, skaner wysyła sygnał do sterownika cobota za pośrednictwem bezpiecznych wejść/wyjść, aby ograniczył maksymalną prędkość połączenia do wartości poniżej 250 mm/s, zgodnie z limitami siły biomechanicznej ISO/TS 15066. Jeśli technik wejdzie bezpośrednio do aktywnej strefy-załadunku palet, skaner bezpieczeństwa otworzy główny obwód bezpieczeństwa. Cobot wykonuje tymczasową pauzę, utrzymując swoją obecną pozycję pod pełną kontrolą hamulca, nie upuszczając opakowania trzymanego przez chwytak podciśnieniowy. Gdy operator opuści obszar, robot automatycznie wznawia sekwencję układania bez konieczności ręcznego resetowania sterowania.

robotic palletizing solutions

Głównym ryzykiem operacyjnym podczas modernizacji jest uszkodzenie produktu spowodowane niedopasowaniem rozmiaru produkowanego pudełka do schematu układania zaprogramowanego w robocie. Aby wyeliminować błędy ręcznego przełączania, nowoczesnyrobotyczne rozwiązania w zakresie paletyzacji korzystaj z automatycznej synchronizacji receptur.

Kiedy kierownik zakładu wybiera konkretną serię produkcyjną na głównym interfejsie człowiek-maszyna (HMI) maszyny produkującej pudełka z tektury falistej, wewnętrzna baza danych wysyła unikalny identyfikator w postaci liczby całkowitej (np. Recipe_ID=402) przez sieć Fieldbus do sterownika robota. Rejestr AW10.0 otrzymuje wartość, a kontroler cobota natychmiast uruchamia wewnętrzne wyszukiwanie tablicy. Jeśli wybrano SKU 402, system automatycznie pobiera wymiary (takie jak długość: 450 mm, szerokość: 300 mm, wysokość: 200 mm) i włącza-wstępnie skonfigurowaną matrycę składającą się z 6 bloków z automatycznym dublowaniem warstw.

Wewnętrzny program sterujący robota wykorzystuje ten identyfikator do automatycznego dostosowywania zmiennych-planowania ścieżki, w tym docelowej wysokości kompletacji na podstawie grubości pakietu pudełek, siatki przesunięć współrzędnych X-Y do budowania naprzemiennych, powiązanych ze sobą warstw palet w celu zapewnienia stabilności stosu oraz parametrów wydłużenia pionowego kolumny podnośnika 7.-osi w celu obsługi wyższych stosów.

Podczas projektowania modernizacji wybór odpowiedniej platformy robota decyduje o łatwości instalacji. Wiele fabryk preferuje systemy modułowe, takie jakuniwersalne roboty paletyzującezestawy, ponieważ eliminują potrzebę stosowania ciężkich konstrukcji podwieszanych. Tradycyjne przemysłowe ogniwa układające wymagają ogromnej powierzchni fizycznej, ale modułowejpaletyzator cobotmożna przykręcić bezpośrednio do podłoża lub zamontować na płozie mobilnej.

Ta modułowość umożliwiapaletyzator skrzynekdziałać jako niezależna komórka maszynowa, którą można łatwo przenieść w przypadku zmiany układu zakładu. Na przykład, jeśli firma modernizuje swój podstawowyautomatyczna maszyna do produkcji pudełek z tektury falistejw przypadku większego modelu modułową komórkę cobota można odłączyć od linii przenośników, przenieść za pomocą standardowego podnośnika paletowego i ponownie-zakotwiczyć na nowej linii w ciągu jednej zmiany operacyjnej. Ta elastyczność obniża całkowite ryzyko związane z-długoterminowymi inwestycjami kapitałowymi w automatyzację.

Przed przywróceniem zmodernizowanej linii produkcyjnej do produkcji-na dużą skalę inżynierowie zajmujący się integracją muszą wypełnić formalny protokół walidacji, aby zweryfikować stabilność i zgodność systemu.

Najpierw sprawdź, czy zakotwienie podłogi konstrukcyjnej może wytrzymać dynamiczne wektory momentu obrotowego ramienia robota pracującego przy pełnym obciążeniu. Po drugie, sprawdź indywidualnie wszystkie rejestry komunikacyjne magistrali polowej, aby potwierdzić, że stany bitów zmieniają się prawidłowo, bez odbijania sygnału. Na koniec sprawdź, czy pneumatyczny przewód zasilający utrzymuje stabilne minimalne ciśnienie 6,0 bar przy maksymalnym ciągłym wytwarzaniu podciśnienia.

Przetestuj wszystkie przyciski zatrzymania awaryjnego, aby upewnić się, że naciśnięcie dowolnego pojedynczego przełącznika powoduje jednoczesne wyłączenie zarówno górnej maszyny pakującej, jak i tylnego ramienia robota. Użyj skalibrowanego miernika-przetwornika siły, aby sprawdzić, czy fizyczna kolizja na dowolnej osi cobota powoduje natychmiastowe zatrzymanie kategorii 1 w granicach siły określonych w normie ISO/TS 15066. Upewnij się, że skanery laserowe obszaru prawidłowo identyfikują wejście do strefy ostrzegawczej i niebezpiecznej na całym obwodzie obszaru roboczego.

Uruchom linię z przepustowością 25%, aby sprawdzić mechaniczne ustawienie systemu indeksowania-zapory zatrzymującej i współrzędnych pobierania chwytaka podciśnieniowego. Następnie zwiększ prędkość linii do 100% wydajności, aby przetestować wydajność akumulacji stref przenośnika ZPA podczas symulowanego cyklu wymiany palet. Na koniec potwierdź, że algorytmy oprogramowania do rotacji naprzemiennych warstw dokładnie odpowiadają wymiarom wyjściowym pochodzącym z plikuautomatyczna maszyna do produkcji pudełek z tektury falistej.

Szukając wykwalifikowanego dostawcy sprzętu lubproducentw przypadku projektu modernizacji inżynierowie fabryki muszą ocenić zgodność inżynieryjną dostawcy ze starszymi liniami. Wysokiej jakości-partner integracyjny musi dostarczyć zweryfikowaną dokumentację obejmującą trzy podstawowe kategorie:

Bezpieczeństwo ładunku kinematycznego:Sprzedawca musi zagwarantować, że ramię robota wytrzyma zarówno ciężar najcięższych wiązek pudeł, jak i ciężar niestandardowego EoAT przy maksymalnym rozciągnięciu poziomym, bez powodowania wewnętrznych przeciążeń termicznych silnika.
Otwartość ekosystemu oprogramowania:Upewnij się, że interfejs sterowania dostawcy umożliwia technikom z hali produkcyjnej niezależne tworzenie i modyfikowanie schematów układania, bez konieczności zawierania kosztownych zewnętrznych umów o świadczenie usług programistycznych przy każdej przyszłej zmianie pudła.
Pełna weryfikacja bezpieczeństwa:Dostawca sprzętu musi dostarczyć dokumentację testów odbioru fabrycznego (FAT) potwierdzającą, że pętle-ograniczające siłę są w pełni zgodne z międzynarodowymi standardami bezpieczeństwa.

Systematycznie przestrzegając ram mechanicznych, elektrycznych i programistycznych, fabryki mogą bezproblemowo zintegrować technologię wspólnego układania w swoich istniejących liniach. To uaktualnienie eliminuje-wąskie gardła-na końcu linii produkcyjnej i zmniejsza zależność pracowników, zapewniając jednocześnie pełną zgodność z międzynarodowymi normami bezpieczeństwa.

Potrzebujesz pomocy w wyborzeracjaPaletyzator Cobotdla ciebiety? Współskontaktuj się z naszym zespołem, aby uzyskać bezpłatną konsultację w oparciu o wymagania dotyczące rozmiaru papieru i wielkości produkcji.

case palletizer