智能機器人實現產品自動化包裝搬運

　　機器人不斷增長的精確性向全球企業證明了機器人可以提供更加富有吸引力的產品包裝。在過去，保守人士認為，應用機器人意味著昂貴的投資和生產的不確定性。但是，隨著成本的壓力持續增加，生產企業開始轉而運用機器人，以自動化工序完成一些最為費時耗力的生產環節。

　　更加嚴格的法規要求和衛生標準，以及機器人技術更加卓越的精確性能形成了強有力的推動因素，促使機器人技術的應用不斷壯大。一些技術創新，比如視覺系統的應用、更加出眾的靈活性，意味著機器人已對一些企業具備了強大的吸引力。

通力合作
　　為了減輕成本壓力以及分享專業經驗，很多企業開始通過合作開發機器人。例如，博世Sigpack系統公司與CFS公司展開了合作，開發機器人系統。歐洲瓦楞紙箱包裝巨頭Smurfit Kappa公司也與發那科（Fanuc）機器人展開了合作。

　　該機器人系統的設計旨在方便將產品裝入包裝這個比較耗時費力的環節。Smurfit Kappa公司與發那科以“為企業減少操作時間”為目標，研發出多功能、更富柔性的機器人包裝設備。作為發那科機器人系統的戰略合作伙伴，Smurfit Kappa公司的工程師獲得了先進的程序培訓和技術支持，他們采用發那科公司的“Roboguide”機器人預訂仿真軟件驗證了系統�！癛oboguide”軟件建議的流程可以有效地減少安裝和試運行時間，還提供了可實現的循環時間和生產能力等數據信息，這在很大程度上提升了企業應用的信心。
 　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　圖1 Sigpack Delta的機器人采用了先進的視覺系統以引導機器人進行操作

　　在蛋白質生產行業，盡管自動化的處理工藝和包裝設備已經被應用了一段時間，但是在包裝這個工藝環節中，還是集中了大量的人力操作。這個事實，也是機器人供應商試圖改變的。

　　當前，機器人技術可以自動地將鮮肉、家禽肉、熏肉、奶酪等產品裝入預成型的托盤或熱成形包裝，如Sigpack系統就可以完成上述包裝過程。Sigpack提供的Sigpack Delta機器人技術，采用了先進的視覺系統以引導機器人進行操作。這款機器人產品現在已經獲得了廣泛的應用，比如拾取、碼放糖果餅干等產品，以及在醫藥、日化行業的生產企業中完成托盤的碼垛工序。

　　Delta機器人在冷凍食品行業也得到了應用。冷凍食品的生產環境為機器人的應用帶來了幾個特定的挑戰：首先，電器元件必須安裝在設備之內。其次，需要開發新類型的機器人夾具。但是，最重要的是，冷凍食品對衛生標準的要求是非常嚴格、苛刻的。這要求機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時間方便地進行清潔。因此，機器人的框架和驅動裝置通常需要由不銹鋼制造的。

持續創新
　　應用視覺技術，比如剛才介紹的在Delta機器人中應用的視覺技術，也是這個行業的趨勢。最近，食品、飲料和醫藥行業的包裝供應商Schubert公司就運用視覺技術進行了一系列的產品質量控制和檢測。

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

　　Alan Law經理表示：“產品圖形、數據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備可以為客戶提供更高層次的準確度和靈活性。此外，基于一系列嚴格的指標，比如產品位置、方向、形狀、顏色以及材料質地，機器人系統可以根據得到的圖形和數據精確地評估產品的質量�！�

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

　　伯頓（Burton）食品公司在位于英國威爾士蘭達南（Llantarnam）的烘焙工廠內安裝了一臺Schubert公司的全自動包裝系統，用于Jammie Dodgers餅干的生產。伯頓食品公司表示，這條生產線擁有16個機器人，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米的輸送機上，機械手每分鐘可裝填多達220個托盤。

　　這條生產線還包括了最先進的視覺系統，用于對餅干的表面裝飾、形狀及顏色進行檢測。入射光掃描器可以記錄下餅干的顏色信息，并將此信息傳輸到線上的機器人處。這樣，生產線即可只包裝質量符合標準的餅干。餅干破損、誤放或是丟失夾心層等，都可以被準確地識別出來。

　　伯頓食品公司的總經理Ian Brisco 表示：“Jammie Dodgers餅干之前是采用人工進行包裝的。毫無疑問，這是一個單調乏味、勞動強度很大的操作環節。但是，Schubert系統的到來改變了這一切，它超出了我們所有人的預期�！�

包裝箱，大小都適宜
　　Sigpack系統和CFS公司并不是成功將機器人技術運用于包裝的唯一企業。在2008年年末舉辦的PackExpo展會上，Bradman Lake公司曾展示了其創新系列的機器人裝箱機。Bradman Lake公司的AX裝箱機擁有緊湊的結構設計。該制造者表示，AX裝箱機將取代多功能包裝機，它可以在同一框架結構內，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。在這個系統中，機器人可以以每分鐘120個紙盒/紙箱的最大輸出速度進行生產，而具體的生產速度則由內裝產品的形狀和規格決定。

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

　　此外，庫卡公司的四軸機器人表現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，這臺機器人可以連續運轉20000個小時，而在此之后的維護通常只需要大約3個小時�？蛻暨�可以對它進行改善，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，機器人就可以處理更多數量的包裝。機器人也可以勝任拆垛任務，比如可以針對包含一種或多種型號托盤、紙箱包裝、塑料容器進行拆垛。
 　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 庫卡公司擁有一款高速的機器人系統

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

供應鏈的成功和生產效率的提升
　　擁有先進的技術只是一個重要的因素，但是要想獲得商業的成功，建立一個完善、無缺憾的供應鏈是必不可少的。對于Sleevit公司旗下的Turpin包裝系統而言，選擇擁有正確理念的合適的供應鏈技術供應商被證實非常重要。位于英國Clacton的Sleevit制造商sleeve-labelling曾表示，由于擁有供應鏈的助力，在很短的一段時間內，設備的性能提升了將近60%。

　　越來越多的企業開始認同自動化的優勢及價值。US標簽設備公司曾接近的一家客戶需要一臺套標設備以進軍北美市場。Turpin公司進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用，包括運動控制、過程控制、批量控制程序、驅動控制等。羅克韋爾公司表示，通過應用一個簡單的控制平臺，就可以有效地減少產品在設計、開發、產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用。

　　羅克韋爾公司代加工商的銷售經理Kevin Wright表示：“通常，客戶不相信改變控制系統可以使設備性能發生如此令人震驚的提升。在提高生產速度的自動化應用方向中，生產能力是非常關鍵的。以套標行業為例，每分鐘生產的套標數通常以‘百’為單位統計。這家客戶之前的系統已經使用了數年，每分鐘最大的生產能力為300個標簽。在羅克韋爾硬件系統安裝了14天之后，生產能力提高到每分鐘400個，而在安裝的30天內，更是達到了每分鐘475個，增長接近60%”。