Roboty ze specjalizacją - żywność i napoje

Specyfika branży spożywczej powoduje, że roboty wykorzystywane w produkcji muszą spełniać wyśrubowane normy dotyczące higieny i bardzo wysokie oczekiwania dotyczące funkcjonalności. Roboty przeznaczone do aplikacji spożywczych muszą być przede wszystkim wodoszczelne, mieć gładkie, łatwe do czyszczenia powierzchnie oraz muszą być odporne na korozję. Do tego mają świetnie radzić sobie z chwytaniem wilgotnych lub zamrożonych artykułów spożywczych, mimo że warstwa szronu na powierzchni znacząco utrudnia warunki chwytania. Roboty pracujące w fabrykach żywności mają obowiązek wykluczać ryzyko skażenia półproduktów lub gotowych produktów żywnościowych, dlatego muszą być przystosowane do konserwowania smarami dopuszczonymi do kontaktu z żywnością.

Japońska firma FANUC oferuje producentom ponad 130 modeli robotów przemysłowych, znajdujących zastosowanie we wszystkich branżach i obszarach produkcji, szczycących się ponadprzeciętną niezawodnością. W szerokiej gamie rozwiązań są dostępne także modele dedykowane specjalnie do pracy w fabrykach produkujących żywność i napoje.

Roboty na początek linii

Początek linii produkcyjnej jest obszarem szczególnym. Od wydajności procesów tu realizowanych w dużej mierze zależy sukces całego przedsiębiorstwa. Aby linia mogła realizować produkcję niezbędne jest jej zaopatrzenie. Produkty ułożone na palecie jak np. butelki, słoiki, itp. często stanowią półprodukt i są przekładane bezpośrednio na linie produkcyjne lub na inne palety w celu przygotowania kompletacji różnych produktów dla jednego zlecenia. W takich przypadkach depaletyzacja rozpoczyna kolejny proces technologiczny, którego końcem będzie paletyzacja produktu końcowego.

Z myślą o realizacji procesów na samym początku linii powstała innowacyjna seria lekkich robo­tów FANUC M-710iC cechujących się nadgarstkiem o wąskim przekroju, sztywnym ra­mieniu i niewielkim zapotrzebo­waniu na powierzchnię hali pro­dukcyjnej, a także rodzina robotów FANUC M – 410, które stanowią idealne rozwiązanie do obsługi średnich i dużych obciążeń.

Roboty do pracy na środku linii

Środek linii to obszar, gdzie odbywa się szereg procesów umożliwiających dostarczenie odbiorcom końcowym świeżych i wysoko jakościowych produktów w funkcjonalnych opakowaniach. To tu odbywa się dozowanie płynnych produktów w butelki, opakowania z tworzyw sztucznych lub słoiki, pobieranie i odkładanie pojedynczych produktów np. czekoladek w opakowania zbiorcze, pakowanie produktów sypkich, nabiału, pieczywa czy warzyw i wielu, wielu innych. W tym miejscu następuje również sortowanie i weryfikacja jakości poszczególnych produktów. Te, które nie spłniają norm są usuwane z linii produkcyjnej, tak by ograniczyć ryzyko, że zostaną zapakowane i wysłane do odbiorców. W ofercie firmy FANUC są roboty wprost stworzone do pracy na tym wymagającym odcinku linii.

Jedną ze szczególnie lubianych zarówno przez użytkowników, jak i integratorów rozwiązań serii robotów marki FANUC jest linia LR Mate 200iD stworzona do operacji pobierania, odkładania, pakowania produktów, a także obsługi maszyn. Ulepszone parametry konstruk­cji robotów z tej linii sprawiają, że są one doskonałym rozwiązaniem dla systemów transportowych o wysokiej wydajności.

Dzięki kompaktowej i smukłej sylwetce, robot LR Mate 200iD wykorzystuje niewielką powierzchnię hali produkcyjnej, oferując jednocześnie duże osiągi w za­kresie szybkości osi, udźwigu i wykorzystania obszaru pracy. Zastosowane udoskonalenia predysponują robota z tej serii do pracy w zwartych gniazdach zrobotyzowanych, na li­niach produkcyjnych oraz montażu bezpośrednio - do lub - na maszynie. W ramach serii dostępne są również kompaktowe roboty do pracy w pomieszczeniach „clean room” oraz środowiskach o podwyższonym poziomie wilgoci - w pełni przygotowane do obsługi wymagających procesów produkcji żywności.

Przykładem aplikacji obrazującej zalety robota tego typu jest system do pakowania i miksowania jogurtów na tackach, zbudowany przez firmę Radmot. Firma zaprojektowała ten system na zamówienie klienta, który potrzebował maszyny zdolnej do automatycznego pobierania produktów z gotowych opakowań i ustawiania ich w odpowiedniej kolejności na innych opakowaniach.

Wymagania klienta oraz napięte ramy czasowe sprawiły, że aplikacja musiała zostać „uszyta na miarę”. Część elementów systemu powstała w firmowym parku maszynowym, a inne stworzono z pomocą sprawdzonego dostawcy. Cały proces projektowania linii do automatycznego mieszania jogurtów na tackach zamknął się w czasie 6 miesięcy. Gotowa linia produkcyjna, o długości 8 m i szerokości 6 m, została wyposażona w cztery roboty marki FANUC typu LR Mate 200iD, podajniki rolkowe oraz taśmowe, kilkadziesiąt sensorów optycznych i indukcyjnych, system bezpieczeństwa i kilkanaście chwytaków podciśnieniowych. Zdaniem producenta jest ona wyjątkowo uniwersalna, wielozadaniowa i niezawodna.

W fabryce, która zamówiła system maszyna miksuje tackę składającą się z kilkunastu jogurtów w niesłychanie krótkim czasie. Wystarczy zaledwie 5 sek., by zrealizować to pracochłonne zadanie. Roboty pracują w tempie do 4 m/ sek., 24 godz./ dobę przez 7 dni w tygodniu. Dzięki temu wydajność produkcji gwałtowanie rośnie osiągając wartości rzędu kilkudziesięciu ton produktu w ciągu jednego dnia. Wdrożenie aplikacji zaowocowało gigantycznym wzrostem wydajności operatorów maszyn, a także większą możliwością precyzyjnego dostosowania mieszanki asortymentu do zamówień odbiorcy.

Roboty pracujące w fabrykach żywności bardzo często obsługują proces określany mianem pick&place (pobierz i odłóż), związany z przekładaniem lub pakowaniem produktów. Nieocenione są tu równoległe roboty FANUC Genkotsu. Szybkie i wyjąt­kowo sprawne w działaniu, co odzwierciedla nazwa ro­dziny. Słowo Genkotsu po­chodzi z języka japońskiego, w dosłownym tłumacze­niu oznacza pięść lub dłoń. Sprawność takich robotów jest zbli­żona do zdolności manual­nych ludzkiej dłoni. Przedstawicielem tej serii robotów jest FANUC M-1iA, który dzięki swoim inteligentnym i unikalnym funkcjom z impetem wchodzi na rynek europejski i rewolucjonizuje produkcję przemysłową. Lekki i kompaktowy robot został stworzony do przenoszenia bardzo małych części - o masie do 0,5kg. W serii są dostępne również jednostki o większym udźwigu - max. 12 kg oraz zasięgu do 1350 mm.

Przykładem aplikacji stworzonej w celu przekładania i pakowania delikatnych produktów spożywczych jest system wdrożony w belgijskiej firmie Biscuiterie Thijs, produkującej gofry dla supermarketów takich marek jak Aldi, Lidl, Carrefour, Albert Heijn i Jumbo. W 2013 roku firma zdecydowała się na wyposażenie strefy między linią dostawczą a maszyną pakującą w szereg sześciu robotów typu FANUC M-2iA – wraz z systemem wizyjnym, umożliwiającym wizualne śledzenie linii. W wyniku automatyzacji roboty realizują proces pick&place, w ramach którego płynnie podnoszą gofry (losowo umieszczone) z przenośnika taśmowego i umieszczają je na linii pakującej.

Zdaniem klienta, który zainwestował w automatyzację, nowa linia produkcyjna jest o 50 proc. szybsza w porównaniu do tej poprzedniej. Ponadto znacznie poprawiła się jakość i higiena procesu, istotnie obniżyła się także liczba odpadów. W tradycyjnym modelu pracownicy mieli bowiem skłonność do łamania krawędzi gofrów, czego roboty nie robią podczas pakowania delikatnej żywności.

Przeglądając ofertę robotów firmy FANUC warto zwrócić uwagę na rodzinę M-10iA, zasługujących na miano najszybszych robotów w swo­jej klasie. Modele z tej serii za­pewniają większą wydajność i zopty­malizowane czasy cyklu w przypadku różnorodnych zadań, w szczególności tych, które są związane z podnosze­niem lub umieszczaniem produktów w ści­śle określonych miejscach. Robot M-10 waży zaledwie 130 kg, ale jego udźwig wynosi aż 12 kg, dzięki czemu jest idealnym rozwiązaniem do załadunku i rozładunku różnorodnych produktów spożywczych.

Nieco większe roboty serii FANUC M-20 to liderzy branżowi pod względem udźwigu, zasięgu i prędkości osiowej. Oferują zasięg do 2 m i mogą ob­służyć przedmioty o wadze do 35 kg. Dzięki wyjątkowej konstrukcji te stosunkowo lekkie, ale silne sześcioosio­we roboty mają okablowanie zintegrowane w ramieniu i nadgarstku. Model M-20 to optymalny wybór w przy­padku zadań obejmujących manipulowanie średnimi ob­ciążeniami.

Przykładem wdrożenia robota marki FANUC z linii M-20 jest system stworzony w celu układania gotowych wyrobów mięsnych w opakowaniach zbiorczych w zakładzie JBB Bałdyga. Dzięki zastosowaniu robotów kartony są bardzo sprawnie zapełniane produktem jeszcze zanim trafią do komórki paletyzacyjnej.

Te półautomatyczne linie pakujące zapewniają wydajność obsługi produktu na poziomie 7 ton/ godz. Warto dodać, że stanowisko pakowania gotowych wyrobów - niegdyś jedno z najcięższych stanowisk dla pracowników z uwagi na wyśrubowane wymogi – dzięki wprowadzeniu robotów przekształciło się w jedno z najlżejszych i najbardziej lubianych. Monotonne prace wykonują dziś roboty, a pracownicy korzystają z praktycznych rozwiązań niwelujących masę produktu i znacznie poprawiających komfort ich codziennej pracy.

Roboty na wrażliwe końce linii

Jednym z najbardziej newralgicznych etapów procesu produkcji jest koniec linii. Automatyzacja tej strefy zapewnia sprawny przepływ i eliminację „wąskich gardeł” na etapie wyjścia gotowych wyrobów z fabryki. 

To tu zapakowany produkt lub opakowanie zbiorcze należy ułożyć na kolejnych warstwach palety aż do zadanej wysokości lub ciężaru całego stosu. Schemat ułożenia każdej z warstw nie jest przypadkowy i wynika z konieczności wykorzystania możliwie dużej powierzchni palety. Optymalizacja ułożenia produktów na warstwie przekłada się bezpośrednio na obniżenie jednostkowych kosztów magazynowania oraz transportu produktu. Aby zapewnić większą sztywność ułożonego na palecie stosu, pomiędzy kolejnymi warstwami palety często umieszcza się tekturowe przekładki.

Przykładem zakładu, w którym dużą rolę odgrywają roboty do paletyzacji marki FANUC jest JBB Bałdyga. Pracują tu cztery roboty typu R-2000iB/185L. Trzy z nich dysponują chwytakiem podciśnieniowym, umożliwiającym swobodne przemieszczanie ładunku o masie nawet 180 kg. Roboty są odpowiedzialne za paletyzowanie kartonów zawierających gotowy produkt, zamykanych na wcześniejszych etapach procesu. Są bardzo elastyczne i bez trudu radzą sobie z obsługą czterech różnych kompozycji kartonów na palecie. Dodatkowo, żeby wiązać kolumnowe ustawienie mozaiki i kartonów zakład stosuje przekładki, które robot układa na wybranych warstwach (zgodnie z programem), by zapewnić stabilność opakowań na palecie.

W wyniku automatyzacji komórki paletyzacyjnej znacznie wzrosła wydajność produkcji. Obecnie zakład może pakować 1500 – 1700 opakowań kartonowych różnego kalibru w ciągu godziny, co pozwala na przygotowanie w ciągu każdej doby blisko 300 ton gotowego wyrobu. Nie do przecenienia jest także znacząca poprawa elastyczności produkcji, wzrost bezpieczeństwa i komfortu pracy załogi, a także pełna kontrola nad produktem w całym łańcuchu produkcji. 

Więcej informacji na stronie www.fanuc.pl