Automatyzacja produkcji – paletyzacja i depaletyzacja

Automatyzacja procesów na końcu linii produkcyjnej pozwala usprawnić obsługę gotowych wyrobów i ograniczyć udział pracowników w powtarzalnym przenoszeniu ciężkich ładunków. Robot lub cobot może przejąć układanie kartonów, worków czy pojemników na paletach, a także ich zdejmowanie i przekazywanie do kolejnego etapu. Dobór rozwiązania wymaga uwzględnienia parametrów produktów, oczekiwanego tempa pracy oraz sposobu organizacji całej linii. Znaczenie mają również rodzaj chwytaka, dostępna przestrzeń, układ warstw i współpraca z urządzeniami transportowymi. Analiza tych elementów oraz wcześniejsza weryfikacja projektu w modelu 3D pozwalają przygotować rozwiązanie odpowiadające rzeczywistym warunkom produkcji.

Z tego artykułu dowiesz się:

• czym różni się paletyzacja od depaletyzacji na końcu linii;
• jak wybrać cobota lub robota do intensywności procesu;
• jak ocenić zasięg, udźwig i cykl robota paletyzującego;
• jak dopasować wzór paletyzacji i chwytak do opakowań;
• jak zintegrować stanowisko z istniejącą linią produkcyjną;
• jak zaplanować analizę oraz ocenę opłacalności wdrożenia.

Paletyzacja i depaletyzacja na końcu linii

Paletyzacja polega na układaniu gotowych ładunków na nośniku, natomiast depaletyzacja przebiega w odwrotnym kierunku – produkty są zdejmowane z palety i przekazywane do kolejnego etapu. Obie operacje należą do obszaru automatyzacji końca linii i mogą usprawniać przepływ materiałów w zakładzie.

Automatyczne przenoszenie ładunków ogranicza ręczne podnoszenie, redukuje ryzyko błędów oraz zmniejsza obciążenie ergonomiczne operatorów. Paletyzacja może obejmować gotowe kartony, worki lub pojemniki, z kolei depaletyzacja pozwala przygotować dostawy do rozpakowania, sortowania albo dalszej obróbki.

Poszczególne zadania można rozdzielić między odpowiednio zaplanowane strefy. Powtarzalność wykonywanych operacji pomaga utrzymać stabilny przepływ materiału, a tym samym usprawnić transport, magazynowanie i przygotowanie wysyłek.

Automatyzacja paletyzacji – robot czy cobot?

Wybór zależy przede wszystkim od intensywności produkcji oraz oczekiwanej elastyczności. Cobot do paletyzacji sprawdza się przy częstych zmianach asortymentu, krótszych seriach i zadaniach wykonywanych bliżej operatora, zwłaszcza gdy istotna jest możliwość szybkiego dostosowania aplikacji.

Robot przemysłowy lepiej odpowiada potrzebom procesów o stabilnym takcie, pracy ciągłej i wysokiej powtarzalności. Jest dobrym rozwiązaniem tam, gdzie szczególne znaczenie mają wysoka wydajność i utrzymanie wymaganego cyklu, a częste przezbrojenia nie są priorytetem.

Sposób zabezpieczenia dobiera się na podstawie oceny ryzyka, prędkości ruchu, masy przenoszonych produktów i organizacji pracy. Możliwość wykorzystania cobota bez pełnego wygrodzenia nie zwalnia z zastosowania środków bezpieczeństwa odpowiednich dla konkretnej aplikacji.

Dobór robota do paletyzacji: zasięg, udźwig i cykl

Przy określaniu wymaganego udźwigu trzeba uwzględnić cały zestaw przenoszony przez ramię. Masa produktu stanowi tylko część obciążenia – należy doliczyć opakowanie, chwytak oraz odpowiedni zapas udźwigu.

Zasięg trzeba natomiast zweryfikować dla wszystkich skrajnych punktów ruchu. Znaczenie mają wysokość palety, liczba warstw oraz położenie miejsc pobrania i odkładania. Niedoszacowanie tego parametru może uniemożliwić obsługę najwyższych poziomów lub wymusić zmianę rozmieszczenia urządzeń.

Pod uwagę należy wziąć również oczekiwany czas cyklu, liczbę obsługiwanych palet oraz system zmianowy. Parametry najlepiej potwierdzić na kompletnym modelu aplikacji, zamiast opierać dobór wyłącznie na masie pojedynczego kartonu czy worka.

Wzór paletyzacji i chwytak dla stabilnych warstw

Stabilność gotowej palety zależy między innymi od układu poszczególnych warstw oraz właściwego sposobu chwytania opakowań. Dobrze przygotowany wzór paletyzacji pozwala efektywnie wykorzystać powierzchnię nośnika i ograniczyć ryzyko przesuwania produktów podczas transportu.

Najczęściej stosowane podejścia do układania kartonów na palecie obejmują:

• układ liniowy – prosty schemat dla regularnych opakowań;
• układ siatkowy – równomierne rozmieszczenie na warstwie;
• układ mieszany – większa stabilność dzięki zmianie orientacji kartonów.

Chwytak podciśnieniowy wymaga odpowiedniego pola kontaktu, szczelności, sztywności oraz dobrego stanu powierzchni opakowania. W przypadku materiałów nierównych, porowatych lub podatnych na uszkodzenia lepszym wyborem może być wariant mechaniczny. Na niezawodność pracy wpływają ponadto wydajność źródła podciśnienia i kontrola poprawności chwytu.

System paletyzacji jako element istniejącej linii

Stacja paletyzująca jest częścią większego układu, dlatego jej działanie wymaga synchronizacji z pozostałymi urządzeniami na końcu linii. Produkty muszą docierać do miejsca pobrania w odpowiednim tempie, a puste palety powinny być dostępne bez zakłócania pracy robota. Równie ważne jest sprawne przekazywanie gotowych jednostek do następnego etapu.

Podstawowe elementy takiego rozwiązania to:

• robot lub cobot – wykonuje ruchy pobierania i odkładania;
• chwytak – utrzymuje opakowanie podczas transferu;
• transport produktów – dostarcza ładunki do strefy pobrania;
• obsługa palet – podaje puste i odbiera gotowe nośniki;
• układ bezpieczeństwa – chroni pracowników i zabezpiecza przebieg procesu.

Całość może przyjąć formę kompaktowego stanowiska, pełnej celi zrobotyzowanej albo rozwiązania rozbudowywanego etapowo. Przed integracją trzeba uzgodnić bufory materiałowe, sygnały sterujące, interfejsy oraz procedury przezbrojenia. Należy również zapewnić dostęp serwisowy i odpowiednio zaplanować przestrzeń potrzebną operatorowi do obsługi palet.

Projektowanie stanowiska i ocena opłacalności wdrożenia

Model 3D oraz symulacja pomagają wykryć potencjalne ograniczenia jeszcze przed rozpoczęciem kosztownych zmian na hali. Wirtualne odwzorowanie umożliwia sprawdzenie zasięgów, możliwych kolizji, przepływu materiału, ergonomii i różnych wariantów rozmieszczenia urządzeń.

Środowisko CAD i PLM pozwala zachować spójność danych projektowych podczas rozwoju aplikacji lub standaryzacji podobnych rozwiązań między zakładami. Odpowiednie zarządzanie zmianami ogranicza ryzyko wykorzystania nieaktualnych modeli, programów czy założeń procesowych.

Przy ocenie opłacalności należy uwzględnić:

• nakłady wdrożeniowe – projekt, urządzenia i uruchomienie;
• koszty pracy i przestojów – wpływ na bieżącą organizację;
• wydajność oraz jakość – realne efekty procesu;
• serwis i okres użytkowania – wydatki w całym cyklu życia.

Czas zwrotu najlepiej obliczać na podstawie rzeczywistych wolumenów produkcji, zmianowości oraz wymagań procesu. W CADSOL łączymy narzędzia inżynierskie z projektami robotyzacji, aby decyzję można było oprzeć na zweryfikowanym wariancie stanowiska.

Porada eksperta: Przed wyborem robota wykonaj na hali pomiar pełnego cyklu: zapisz masę ładunku wraz z chwytakiem, punkty pobrania i odkładania oraz takt linii. Następnie odwzoruj układ w modelu 3D i sprawdź skrajne pozycje. W raporcie z symulacji potwierdź brak kolizji, wymagany zasięg i możliwość utrzymania założonego tempa pracy. Nie opieraj doboru wyłącznie na masie produktu.

Jak rozpocząć automatyzację paletyzacji i depaletyzacji?

Przygotowania warto rozpocząć od analizy rzeczywistych warunków produkcji oraz możliwości utrzymania rozwiązania po jego uruchomieniu, a nie od samego wyboru między cobotem a robotem. Trzeba określić, kto będzie odpowiadał za stanowisko, jak zespół będzie reagował na zmiany oraz jakie zaplecze techniczne jest dostępne w zakładzie. Jeśli brakuje odpowiednich procedur lub kompetencji, dobrze uwzględnić ich uzupełnienie już na etapie planowania inwestycji.

Kolejnym krokiem może być wspólna sesja z integratorem na hali. Pozwala ona przeanalizować rzeczywisty przebieg pracy, ograniczenia operatorów oraz planowane zmiany asortymentu. Nie warto rozpoczynać od zamawiania urządzenia wyłącznie na podstawie jego karty katalogowej, ponieważ późniejsze dopasowanie do warunków produkcji może wymagać kosztownych korekt.

Skontaktuj się z CADSOL, aby omówić warunki aplikacji i zaplanować właściwy etap analizy.

Najczęściej zadawane pytania