ΤΟΥ ΓΙΩΡΓΟΥ ΜΑΛΙΩΤΗ
Τα συστήματα συσκευασίας περιλαμβάνουν μια μεγάλη γκάμα διαφορετικών τεχνικών αλλά και συστημάτων. Το πιο ενδιαφέρον από τεχνολογική άποψη σύστημα συσκευασίας είναι η παλετοποίηση και αποπαλετοποίηση των συσκευαζόμενων προιόντων. Στα συστήματα παλετοποίησης αξιοποιούνται σύγχρονες τεχνολογίες αυτοματισμού που έχουν ευρύτερη εφαρμογή στη βιομηχανία και μάλιστα στις κατασκευαστικές μονάδες. Οι τεχνολογίες αυτές αναφέρονται γενικά στον έλεγχο των κινήσεων και σε ένα σημαντικό ποσοστό τους στα πιο εξελιγμένα συστήματα ελέγχου κίνησης όπως τα ρομποτικά συστήματα.
Το ζητούμενο ενός αυτόματου συστήματος παλετοποίησης είναι η τοποθέτηση των συσκευασμένων φορτίων που πρέπει να μεταφερθούν μαζικά σε μια άλλη θέση ή τοποθεσία μέσα σε παλέτες. Για να ολοκληρωθεί όμως με την ίδια ταχύτητα μια διαδικασία μεταφοράς προιόντων πρέπει να γίνεται αυτοματοποιημένα και η περισυλλογή των προιόντων από τις παλέτες. Για το λόγο αυτό εκτός από τα συστήματα παλετοποίησης έχουν αναπτυχθεί αντίστοιχης τεχνολογίας συστήματα αποπαλετοποίησης. Αυτά μεταφέρουν αυτόματα τα φορτία από τις παλέτες στο χώρο της τελικής ή έστω της ενδιάμεσης αποθήκευσής τους.
Τα συστήματα παλετοποίσης και αποπαλετοποίησης έχουν αρκετά μεγάλη ιστορία που προηγείται της ρομποτικής τεχνολογίας. Τα «συμβατικά» συστήματα παλετοποίησης δεν είχαν τις προωθημένες δυνατότητες των ρομποτικών συστημάτων να διατάσσουν με συγκεκριμένο τρόπο και μεγάλη ακρίβεια τα φορτία σε επίπεδο μεμονωμένου τεμαχίου, αλλά είχαν τη δυνατότητα στοίβαξης των φορτίων πάνω στις παλέτες με συγκεκριμένο τρόπο. Για να επιτευχθεί αυτό ο κύριος μηχανισμός στον οποίον στηριζόταν ένα σύστημα παλετοποίησης ήταν (και είναι) μια μεταφορική ταινία που αποθέτει τα συσκευασμένα προιόντα πάνω στις παλέτες. Ο σχεδιασμός των διατάξεων όμως μπορεί να είναι τέτοιος, ώστε με τη βοήθεια βοηθητικών μηχανισμών οδήγησης να επιτυγχάνονται διαφόρων τύπων στοιβάξεις ποικίλων φορτίων. Αυτά τα φορτία μπορεί να είναι κιβώτια, πακέτα, χαρτοκιβώτια, σακιά, δοχεία κ.α.
Η τεχνολογική εξέλιξη στα συμβατικά συστήματα παλετοποίησης αφορά σε ένα βαθμό και τους μηχανισμούς μετάδοσης κίνησης των συστημάτων οδήγησης των φορτίων. Η χρησιμοποίηση σκληρυμένου χάλυβα στους οδήγησης των κεφαλών και η αξιοποίηση κατάλληλων ρουλεμάν προσφέρουν μεταφορά των φορτίων αθόρυβη και με λιγότερες τριβές. Ωστόσο σε κάθε διαφορετική εφαρμογή έχουν αναπτυχθεί πατέντες που βελτιώνουν τη λειτουργικότητα του παλετοποιητικού και αποπαλετοποιητικού συστήματος.
Για παράδειγμα στη παλετοποίηση σάκων έχουν αναπτυχθεί μηχανισμοί ανατροπής και επιπεδοποίσησης σάκων καθώς και η τοποθέτηση χαρτονιού ανάμεσα στις διάφορες στρώσεις. Στην παλετοποίηση κιβωτίων τα διάφορα μεγεθη και οι αριθμοί των των πολλαπλών στοιβάδων των κιβωτίων πάνω σε μια παλέτα μπορούν να προγραμματιστούν και να λειτουργήσουν μέσω PLC.
Ρομποτικοί βραχίονες
Με την έννοια βιομηχανικό robot ορίζεται ένας αυτόματος προγραμματιζόμενος μηχανισμός ο οποίος μπορεί να διαχειριστεί προγράμματα κινήσεων σε πάνω από τρεις άξονες. Τυπικές εφαρμογές των βιομηχανικών robot είναι η βαφή , η συγκόλληση μετάλλων, η τροφοδοσία μηχανών, ενώ ένα μεγάλο κομμάτι των εφαρμογών καλύπτει τη γενικά τη συσκευασία και την παλετοποίηση.
Τα πιο διαδεδομένα βιομηχανικά robot και τα οποία χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε συστήματα συσκευασίας, είναι αυτά που ορίζονται ως αρθρωτά robot. Παλιότερα και για διάφορες άλλες εφαρμογές αρκετά διαδεδομένα ήταν τα robot τύπου SCARA, όπως επίσης και τα GANTRY ROBOTS (καρτεσιανά ή x-y-z όπως έχουμε συνηθίσει να τα λέμε) robots). Το μεγάλο πλεονέκτημα των αρθρωτών robot είναι η τεράστια ευελιξία που μας παρέχουν, ο μικρός τους όγκος σε σχέση με τα καρτεσιανά καθώς και η μεγάλη αξιοπιστία τους λόγω της ποιότητας κατασκευής τους.
Τα αρθρωτά robot χωρίζονται σε διάφορες υποκατηγορίες ανάλογα κατ’αρχήν από τον βαθμό ελευθερίας τους, δηλαδή από τον αριθμό των αξόνων που φέρουν. Τα πλέον διαδεδομένα είναι αυτά των έξι αξόνων, ωστόσο στα συστήματα παλετοποίησης χρησιμοποιούνται συχνά robot τεσσάρων αξόνων. Τελευταία έχουν παρουσιαστεί από ορισμένους κατασκευαστές robot δεκατριών αξόνων, που προσομοιώνουν την λειτουργία ενός ανθρώπινου κορμού. Εξελιγμένοι controller αναλαμβάνουν τον συγχρονισμό έως και 32 αξόνων για πολύπλοκες εφαρμογές assembly ή συγκόλλησης μετάλλων.
Τα βιομηχανικά robot που χρησιμοποιούνται σε συστήματα συσκευασίας μπορούν να εκτελέσουν κινήσεις μεγάλης ακρίβειας, οι οποίες προγραμματίζονται ως υπορουτίνες., στις οποίες καθορίζεται η θέση, η τροχιά της κίνησης, η ταχύτητα και η επιτάχυνση. Τα συστήματα συσκευασίας αξιοποιούν την τεχνολογική εξέλιξη των ρομποτικών συστημάτων τα οποία διαθέτουν πλέον στην αγορά μοντέλα για ωφέλιμο φορτίο από 3 έως και 500 Kg., με ακρίβεια θέσης ακόμη και 0,01mm. Το βασικότερο πλεονέκτημα όμως που προσφέρουν είναι η τεράστια αξιοπιστία και ευελιξία, καθώς ο επαναπρογραμματισμός τους επιτρέπει την υλοποίηση ποικίλων νέων εφαρμογών σε συστήματα συσκευασίας .
Πρόσθετα πλεονεκτήματα των ρομποτικών εγκαταστάσεων σε συστήματα συσκευασίας είναι το: καθαρό και υγιεινό περιβάλλον παραγωγής , η μείωση του ανθρώπινου παράγοντα και άρα του ανθρώπινου λάθους και η δυνατότητα εργασίας 24 ωρών.
Σε κάποιες συστημάτων συσκευασίας, όπου χρειάζεται ακόμη περισσότερη ευελιξία, η χρησιμοποίηση ψηφιακής κάμερας, μπορεί να κατευθύνει το ρομπότ στη νέα επιθυμητή θέση εργασίας, όπως για παράδειγμα η αναγνώριση ,συλλογή και εγκιβωτισμό διάσπαρτων και διαφορετικής μορφής αντικειμένων από μια μεταφορική ταινία.(σοκολατάκια, μπισκότα κλπ)
Συσκευασία και παλετοποίηση
Η παλετοποίηση με τη χρήση ρομποτικού βραχίονα είναι σήμερα η πιο αξιόπιστη λύση. Η ευελιξία στον προγραμματισμό του robot μας δίνει την δυνατότητα να σχεδιάσουμε ένα σύστημα που καταλαμβάνοντας τον ελάχιστο χώρο μπορεί να εξυπηρετεί περισσότερες από μια εισόδους προϊόντων ή και περισσότερες από μία θέσεις παλετοποίησης. Ταυτόχρονα η χρήση νέων τεχνολογιών για την αναγνώριση της ταυτότητας των προϊόντων (μέσω bar code readers ή τεχνολογίας R.F.I.D tags) μας δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας εξελιγμένου αυτοματισμού και διαχείρισης της πληροφορίας.
Ένα πλήρες σύστημα παλετοποίησης στην πιο ολοκληρωμένη του έκδοση αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:
Robot και αρπάγη
Ο ρομποτικός βραχίονας είναι η «καρδιά» ενός συστήματος παλετοποίησης πάνω στο οποίο στηρίζεται όλη η εφαρμογή. Το υψηλών δυνατοτήτων Robot MOTOMAN της σειράς EPL 160-500 είναι ειδικά σχεδιασμένο για εφαρμογές παλετοποίησης. Ο ειδικός σχεδιασμός της κινηματικής του και τα τελευταίας τεχνολογίας AC-servo-motors επιτρέπουν στο ρομπότ να κάνει κινήσεις ταχύτατες (140 °/ sec.), απόλυτα ελεγχόμενες και με απόλυτη ακρίβεια (+/-0.5mm) ακόμα και με το μέγιστο φορτίο το οποίο για την παλετοποίηση μπορεί να φτάνει και τα 500 κιλά. Η αρπάγη είναι ειδικά σχεδιασμένη για κάθε εφαρμογή κατά περίπτωση και κατάλληλη για τη ταχύτατη συγκράτηση – άφεση των άδειων παλετών και των προϊόντων χωρίς την καταπόνησή τους.
Τροφοδοσία κενών παλετών
Για την ταχύτερη τροφοδοσία του συστήματος με παλέτες απαιτείται η εγκατάσταση αποθήκης τροφοδοσίας κενών παλετών, η οποία μπορεί να διαθέτει δύο θέσεις. Στην πρώτη θέση τοποθετεί το κλαρκ, ενώ από τη δεύτερη παραλαμβάνει το robot. Η μεταφορά των παλετών από τη πρώτη θέση στη δεύτερη γίνεται αυτόματα.
Μεταφορείς γεμάτων παλετών
Βρίσκονται στην έξοδο του ρομποτικού βραχίονα και αναλαμβάνουν τη μεταφορά των έτοιμων παλετών και την έξοδό τους από το χώρο παλετοποίησης. Συνήθως είναι ραουλόδρομοι μεταλλικής κατασκευής με πόδια ρύθμισης ύψους και πέλματα για πάκτωση στο έδαφος. Τα ράουλα είναι κατασκευασμένα από γαλβανισμένη σωλήνα 76mm και περιστρέφονται σε κλειστού τύπου αυτολίπαντα ρουλεμάν Φ20 . Η κίνηση μεταδίδεται με ηλεκτρομειωτήρα ελεγχόμενα από ρυθμιστή στροφών, για ομαλό ξεκίνημα-σταμάτημα.
Αυτόματο τυλικτικό με βραχίονα
Είναι πρόσθετο μηχάνημα τοποθετημένο στην έξοδο του robot, και αναλαμβάνει τη περιτύλιξη της παλέτας με film, έτσι ώστε να σταθεροποιηθούν τα προϊόντα, αλλά και να προστατευθούν τόσο κατά την αποθήκευση , όσο και κατά τη μεταφορά τους. Έχει επίσης την δυνατότητα να τοποθετήσει film και στην πάνω επιφάνεια της παλέτας. Το τυλικτικό παλέτας διαθέτει περιστρεφόμενο μπράτσο. Στηρίζεται σε κολώνες βαρέως τύπου και διαθέτει περιμετρικά προστατευτικά κιγκλιδώματα.
Περιλαμβάνει:
α) ραουλόδρομο κίνησης της παλέτας μήκους 3.500 mm, και πλάτους 1350 mm,
β) περιστροφική κίνηση με ηλεκτρομειωτήρα ελεγχόμενο από inverter,
γ) μετάδοση κίνησης στα ράουλα με αλυσίδα 5/8.
δ) δυνατότητα περιτύλιξης 45 παλετών ανά ώρα.
Καμπίνα (περίφραξη) ασφαλείας
Η ασφάλεια στις εγκαταστάσεις ρομποτικής είναι ένα πολύ σημαντικό ζήτημα. Για το λόγο αυτό, όλη η εγκατάσταση περιφράζεται με την καμπίνα(περίφραξη) ασφαλείας. Η καμπίνα ασφαλείας, αποτελείται από τοίχους 1,80 m κατασκευασμένους από μεταλλικό πλέγμα, που σταθεροποιούνται στο έδαφος. Η κατασκευή αυτή αποτρέπει τον ανειδίκευτο και μη εξουσιοδοτημένο εργαζόμενο να μπει στη περιοχή εργασίας του Robot. Στη καμπίνα ασφαλείας προβλέπεται να υπάρχουν είσοδοι και έξοδοι ελεγχόμενες με φωτοκύτταρα ασφαλείας, εκεί όπου χρειάζεται για να τροφοδοτείται με προϊόντα το σύστημα.
