Design af depalleteringssystem

Design af depalleteringssystem afgør, hvordan industrirobotter sikkert aflæsser bulkmaterialer ind på jeres anlæg. Du har brug for en opsætning, der tager kasser, sække eller bakker af en læsset palle og placerer dem præcist på et transportbånd uden menneskelig indgriben. Når vi designer disse celler hos Robot Nordic, er det primære mål at fjerne operatører fra tunge, gentagne løft og samtidig fastlåse en konstant, forudsigelig hastighed målt i kartoner per minut.

En standard industriel depalleteringsrobot kører mellem 8 og 15 plukninger i minuttet afhængig af bevægelsesafstand og payload-vægt. At ramme de tal kræver mere end blot at bolte en robotarm til gulvet. Du skal matche værktøjet på armens ende med jeres emballagemateriale, integrere visionssensorer, der kan læse uregelmæssige kassestabler, og programmere logikken, så den håndterer mellemlæg og tomme trækasser.

Hver designbeslutning, du træffer, påvirker cellens fodaftryk, jeres gennemløb og i sidste ende jeres tilbagebetalingstid.

Tærskler for payload og gennemløb

Det første skridt i ethvert automationsprojekt er at kortlægge jeres tungeste kasse mod den ønskede hastighed. Vægten dikterer direkte, hvilken type robotarm du har brug for, og hvor hurtigt armen kan bevæge sig uden at udløse sikkerhedsgrænser eller forårsage unødigt ledslid.

Vores erfaring fra audits på produktionslinjer i begyndelsen af 2024 viser, at fabrikschefer ofte overvurderer den hastighed, de reelt har brug for. De beder om et system, der kan plukke 20 kasser i minuttet, men deres nedstrømsbånd kan kun behandle 10. Du sparer kapital og reducerer mekanisk slid ved at designe systemet, så det rammer linjens præcise flaskehalshastighed.

For at sætte realistiske forventninger inddeler vi hardwaren i klare ydelseslag baseret på de robotter, vi dagligt integrerer.

Når du gennemgår oplysninger om automatiserede depalleteringsløsninger, så fokusér på de faktiske cyklustider, der angives. En arm kan være klassificeret til at flytte 50 kg, men at flytte de 50 kg over et spænd på to meter kræver, at styreenheden bremser hastigheden for at holde stabiliteten. Vi beregner altid gennemløbet ud fra det tungest mulige emne placeret i pallens fjerneste hjørne.

Valg af værktøj på armens ende (EOAT)

Robotarmen er kun transportmidlet; værktøjet er det, der faktisk griber produktet. Vælger du den forkerte griber, garanterer du tabte kasser, knuste kanter og linjestop. For at depalletere succesfuldt uden at tabe varer kræver vakuumgribere en ren, flad overflade, der dækker mindst 60% af kassens top.

Når vi konstruerer en celle, vurderer vi værktøjet mod tre stramme kriterier.

1. Beregn emballagematerialets nøjagtige porøsitet. En standard bølgepapkasse kræver en vakuumgenerator med høj kapacitet. Hvis pappet er meget porøst eller har store tapesamlinger, vil et lavkapacitetsvakuum miste sug midt i bevægelsen og forårsage et fald.
2. Tag højde for varierende pakkestørrelser. Hvis jeres palle indeholder kasser af forskellig størrelse, vil et fast vakuumgitter med kopper fejle. Vi anvender areal-gribere belagt med specielt skum. Skumlaget forsegler automatisk de vakuumkanaler, der ikke har kontakt med en kasse, så al sugekraften koncentreres alene om produktet.
3. Indarbejd fjernelse af mellemlæg. Paller har ofte mellemlæg i pap eller plast mellem produktlagene. Vi designer værktøjet med sekundære, mindre vakuumkopper monteret på siden af hovedgriberen. Det giver samme robot mulighed for at samle mellemlægget op og smide det i en affaldsbeholder, før den fortsætter til næste lag kasser.

Tilgangen gælder også for emballering ved linjens afslutning. Hvis I også overvejer industriel palleteringsautomation til afslutningen af produktionsprocessen, er logikken i værktøjet identisk, blot vendt om i rækkefølge.

Visionssystemer til blandede paller

Paller med ét enkelt SKU er enkle. Kasserne er identiske, lagene er forudsigelige, og robotten kan blot følge et fast gitterkoordinat for at samle hver enhed op. Blandede paller ændrer alt.

Når kasser varierer i størrelse, orientering og vægt, vil en blind robot brage ind i stablen.

Det løser du med 3D-visionssystemer. Vi monterer industrielle 3D-kameraer over pallezonen. Før robotten foretager et træk, projicerer kameraet et lysmønster ud over pallen. Det aflæser forvrængningen af lyset og genererer et komplet topografisk kort - en punktsky - af det øverste lag kasser.

Softwaren analyserer derefter punktskyen. Den identificerer kanterne på de enkelte kasser, afgør hvilken kasse der fysisk er højest, og beregner centrumpunktet for robottens greb.

Det sker i millisekunder.

Her afgør softwareoptimering cellens succes. Hvis du bygger på standard, out-of-the-box-behandling, står armen stille i flere sekunder, mens computeren tænker. Med proprietær SmartPack-Nordic-software overlapper vi kameraets billedoptagelse med robottens returbevægelse. Systemet identificerer den næste kasse, mens robotten aktuelt afsætter den foregående på transportbåndet.

Sikkerhed, fodaftryk og ergonomisk ROI

Den primære økonomiske driver i netop denne automation er at eliminere manuel løftning. Produktionsoperatører kan simpelthen ikke opretholde en høj pluk-rate gennem en otte timers vagt, når de håndterer 15 kilos kasser.

Den fysiske belastning ved manuel depalletering oversættes direkte til driftsrisiko.

"Muskel- og skeletbesvær forbundet med gentagne løft og materialehåndtering tegner sig for 33% af alle tilfælde af arbejdsskader og arbejdsbetinget sygdom." - Occupational Safety and Health Administration, 2023

Når vi erstatter en manuel løftestation med en automatiseret celle, opnår vores kunder typisk fuld tilbagebetalingstid på 1 til 4 år. Det beregnes ud fra reduceret nedetid, færre skadefravær og det øgede, stabile gennemløb på transportbåndet.

Den ROI kræver dog, at I styrer anlæggets fodaftryk. En tung industriel robotcelle kræver fysisk sikkerhedsindhegning, som lægger beslag på cirka 15 til 20 kvadratmeter gulvplads. Hvis I ikke har den plads ledig nær indgangstransportørerne, må I lægge designstrategien om.

I 1. kvartal 2024 gennemgik vi pladsforholdene på flere danske produktionsanlæg. Vi fandt konsekvent, at udskiftningen af en indhegnet industriarm med en kollaborativ robot (kobot) reducerede den krævede gulvplads til kun 6 kvadratmeter. Bagsiden af medaljen er hastigheden. Kobotter kører sikkert uden fysiske barrierer takket være indbyggede kraftsensorer, der øjeblikkeligt standser armen, hvis den støder mod en medarbejder. Da de mangler fysisk indhegning, kræver sikkerhedsstandarderne, at de kører langsommere end standard industriarme. I skal afgøre, om besparelsen på 10 kvadratmeter er værd at lade pluk-raten falde fra 12 kasser i minuttet til 7.

Du kan se, hvordan forskellige pladsforhold former det endelige design, ved at se eksempler på tidligere automationsprojekter, som vi har konstrueret til trange anlægsindretninger.

Tilkobling til produktionslinjen

En depalleteringsrobot kan ikke fungere isoleret. Cellens design skal tage højde for, hvordan materialer kommer ind og forlader arbejdszonen.

Indfødning af paller er din første logistiske udfordring. Du kan bruge en almindelig truck til at placere en fuld palle på et gulvmonteret styrebeslag, eller du kan føde cellen via en automatisk styret vogn (AGV). Hvis du har brug for kontinuerlig, uafbrudt drift, designer vi cellen med en dobbelt pallebuffer. Robotten plukker fra palle A, og når den er færdig, drejer den straks over for at begynde at plukke fra palle B. Det giver din truckfører rigelig tid til at fjerne den tomme palle og indsætte en frisk uden at stoppe robotten.

Udløb er lige så kritisk. Når robotten afsætter kasser på linjen, skal transportbåndet føre dem væk hurtigt nok til at undgå en flaskehals. Vi knytter robottens styreenhed direkte sammen med transportbåndets programmerbare logiske styreenhed (PLC). Hvis båndet standser på grund af et nedstrøms jam, pauser robotten automatisk midt i cyklussen og forhindrer kasser i at stable sig op og falde på gulvet.

Håndtering af tomme paller er den sidste brik. Når robotten har fjernet den sidste kasse, skal den tomme træpalle et sted hen. Robotten kan anvende et specialiseret krogværktøj til at samle den tomme palle op og stable den i en udpeget zone, så arbejdsområdet er klar til næste levering. Du kan udforske den bredere kontekst for, hvordan disse celler indgår i fabrikslayouts, i vores oversigt over automationsløsninger.

Ofte stillede spørgsmål

Hvor meget gulvplads kræver et depalleteringssystem? En tung industriel robotcelle kræver sikkerhedsindhegning og optager typisk 15 til 20 kvadratmeter gulvplads. Kollaborative robotopsætninger fjerner behovet for fysisk indhegning og kan passe ind på så lidt som 6 kvadratmeter, hvilket gør dem ideelle til trange produktionslinjer.

Kan én robot håndtere både palletering og depalletering? Ja, en enkelt robotarm kan udføre begge opgaver, hvis den er programmeret og udstyret korrekt. Vi designer ofte hybridceller, hvor en robot depalleterer råmateriale ind i en maskine i morgenvagten, mens den samme robot om eftermiddagen kører et andet softwareprogram for at palletere færdigvarer.

Hvad sker der med mellemlæg mellem lag af kasser? Robotten fjerner dem automatisk. Vi designer værktøjet på armens ende med sekundære vakuumkredsløb, der griber mellemlæg i pap eller plast, løfter dem af stablen og smider dem i en nærliggende beholder, før armen går videre med at aflæsse næste lag produkter.

Hvordan håndterer robotten beskadigede eller åbne kasser? Visionssystemer registrerer større afvigelser, før robotten forsøger et greb. Hvis 3D-kameraet konstaterer, at en kasse er knust eller står i en kraftig skæv vinkel, markerer softwaren emnet, springer det over og alarmerer en operatør til manuel indgriben, mens robotten fortsætter med at plukke de omgivende sikre kasser.

---

Jeres primære designbegrænsning er altid den tungeste kasse parret med den længste krævede rækkevidde. Beregn jeres mål for cyklustid mod nøjagtig denne kombination, før I forpligter jer til en bestemt robotarm eller værktøjshardware.