Od A do Zet Roboty FANUC wspierają wszystkie etapy przetwórstwa i pakowania żywności

W żadnej gałęzi przemysłu nie występuje tak ogromna i różnorodna oferta produktów, jak w branży spożywczej. W tym przypadku produkty różnią się nie tylko kształtem i wymiarami, lecz również strukturą – mogą być miękkie, elastyczne, kruche, delikatne itp. Do cech i funkcji każdego produktu dopasowana jest forma jego opakowania – od kartoników, przez opakowania z tworzyw sztucznych, po słoiki i butelki w coraz wymyślniejszych, wyróżniających się na sklepowych półkach formach.

Niestety, rozbudowywaniu asortymentu oraz skali produkcji wyrobów spożywczych coraz wyraźniej towarzyszy wzrost kosztów produkcji i pogłębiający się z roku na rok problem braku rąk do pracy. Z pomocą producentom przychodzą roboty przemysłowe. Czynnikiem sprzyjającym wdrożeniom jest fakt, że roboty stają się coraz tańsze, łatwiejsze w programowaniu i utrzymaniu, a także dostępne dla coraz szerszego grona potencjalnych użytkowników.

Roboty ze specjalizacją – żywność i napoje

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

Jak dobrać robota?

Wśród najistotniejszych kryteriów branych pod uwagę podczas planowania wdrożenia stanowiska zrobotyzowanego z pewnością jest opłacalność wdrożenia, czyli zwrot z inwestycji. Z uwagi na ogromną liczbę czynników wpływających zarówno na koszt samego robota, jak i efekty jego zastosowania, na inwestycję w tę technologię trzeba patrzeć szeroko. Aby zwiększyć szansę na pełne wykorzystanie potencjału tkwiącego w maszynie, warto dobrze zastanowić się, jakie cele robot ma realizować dziś, a jakie jutro. W ramach analiz opłacalności inwestycji warto również oszacować wszystkie koszty związane z wdrożeniem robota, nie tylko te na etapie startu, ale także koszty związane z serwisowaniem czy zapotrzebowaniem robota na energię podczas wieloletniej eksploatacji.

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

Roboty na początek linii

Początek linii produkcyjnej jest szczególnym obszarem. Od wydajności realizowanych tu procesów w dużej mierze zależy sukces całego przedsiębiorstwa. Aby linia mogła realizować produkcję, niezbędne jest jej zaopatrzenie, a każda paleta, po osiągnięciu swojego miejsca docelowego, musi zostać rozłożona. Proces ten nosi nazwę depaletyzacji. 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 kompletacji różnych produktów dla jednego zlecenia. W takich przypadkach depaletyzacja rozpoczyna kolejny proces technologiczny, którego finałem będzie paletyzacja produktu końcowego.

Z myślą o realizacji procesów na początku powstała innowacyjna seria lekkich robotów FANUC M 710iC z nadgarstkiem o wąskim przekroju, sztywnym ramieniem i niewielkim zapotrzebowaniem na powierzchnię hali produkcyjnej. Duże prędkości osiowe w połączeniu z uniwersalnością wynikającą z zastosowania sześciu osi sprawiają, że są to idealne roboty do obsługi różnorodnych przedmiotów, szczególnie tych niewygodnych w obsłudze.

Z kolei roboty serii FANUC M-410 zostały zaprojektowane specjalnie z myślą o przenoszeniu ciężkich i nieporęcznych ładunków, w szczególności ich pobierania z palet lub odkładania na palety. Dzięki udźwigowi do 700 kg i zasięgowi do 3,1 m cztero- lub pięcioosiowe roboty z rodziny M-410 stanowią idealne rozwiązanie do obsługi średnich i dużych obciążeń. Firma FANUC jako pierwsza na rynku zaproponowała użytkownikom wyspecjalizowane roboty do paletyzowania, a robot M-410 to najszybsza i najsilniejsza maszyna z tej grupy robotów, zdolna do wykonania 1900 cykli i przetransportowania ładunków o masie 490 ton w ciągu godziny. Ma zoptymalizowaną przestrzeń roboczą i duży skok pionowy. Urządzenie zostało zaprojektowane tak, by układać wysokie stosy palet, w zależności od rodzaju chwytaka, nawet do 2,8 m. Zintegrowanie podstawy i kontrolera w cokole (dostępne są też wersje bez cokołu) nie tylko pozwala zaoszczędzić miejsce w hali, ale i ułatwia transport oraz instalację. Prowadzenie kabli wewnątrz nadgarstka robota zapobiega zakłóceniom i wydłuża trwałość przewodów.

Roboty do pracy na środku linii

Środek linii to obszar, w którym odbywa się szereg procesów umożliwiających dostarczenie odbiorcom końcowym świeżych i wysokojakościowych produktów w funkcjonalnych opakowaniach. To tu odbywa się dozowanie płynnych produktów do butelek, opakowań z tworzyw sztucznych lub słoików, pobieranie i odkładanie pojedynczych produktów – np. czekoladek – do opakowań zbiorczych, pakowanie produktów sypkich, nabiału, pieczywa czy warzyw i wielu, wielu innych. W tym miejscu następuje również sortowanie i weryfikacja jakości poszczególnych artykułów. Te, które nie spełniają wymagań norm, są usuwane z linii produkcyjnej, tak aby ograniczyć ryzyko, że zostaną zapakowane i wysłane do odbiorców. W ofercie firmy FANUC są roboty wprost stworzone do pracy na tym wymagającym odcinku linii.

LR Mate 200iD to szczególnie lubiana przez użytkowników seria robotów przeznaczonych do operacji pobierania i odkładania lub pakowania produktów, a także obsługi innych maszyn. Ulepszone parametry konstrukcji robotów z tej linii sprawiają, że są one doskonałym rozwiązaniem dla systemów transportowych i montażowych 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. Roboty z tej grupy oferują bardzo dobry stosunek udźwigu do masy własnej: np. 7 kg dopuszczalnego obciążenia przy masie robota 25 kg. Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne 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 środowisku o podwyższonym poziomie wilgoci – w pełni przygotowane do obsługi wymagających procesów produkcji żywności (norma IP67 – podwyższona ochrona przed zapyleniem i wilgocią).

Przeglądając ofertę robotów firmy FANUC, warto zwrócić uwagę na rodzinę M-10iA – najszybsze roboty 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 detali 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 różnego typu produktów spożywczych. Robot charakteryzuje się też bardzo dużymi prędkościami osiowymi i przyspieszeniem oraz wydajnymi ruchami nadgarstków. Ramię o wąskim przekroju z okablowaniem zintegrowanym we wnętrzu pozwala na sprawne działanie nawet w ograniczonej przestrzeni. Uszczelnione łożyska i bezszczotkowy, niewymagający konserwacji silnik AC zapewniają minimalne przestoje oraz ochronę i niezawodność przez długi czas użytkowania.

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 masie 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, a najnowszy robot w serii M-20iB/25C (w wersji białej z ochroną IP67) jest przeznaczony do pracy w pomieszczeniach „clean room”.

Jednym z zadań najczęściej powierzanych robotom w fabrykach żywności jest proces określany mianem pick & place – czyli „pobierz i odłóż” – związany z przekładaniem lub pakowaniem produktów. Zadanie ma być realizowane szybko i w małym obszarze – miejsce pobrania i odłożenia produktu z reguły znajduje się w odległości mniejszej niż 50 cm – często bez zatrzymania transporterów, co dodatkowo podwyższa wydajność całego procesu. W procesach tego typu nieocenione są równoległe roboty FANUC Genkotsu. Są to roboty szybkie i wyjątkowo sprawne w działaniu, co odzwierciedla nazwa rodziny. Słowo „genkotsu” pochodzi z języka japońskiego, a 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 0,5 kg. W serii są dostępne również jednostki o większym udźwigu – do 12 kg – oraz zasięgu do 1350 mm.

FANUC SR-3iA to reprezentant najnowszej i długo oczekiwanej serii robotów o konstrukcji SCARA, która niedawno poszerzyła ofertę japońskiego producenta. Robot o udźwigu 3 kg, zasięgu 400 mm, skoku pionowym 200 mm oraz pełnym kącie obrotu ramienia 360° został stworzony do szybkiej i wysoce precyzyjnej obsługi procesów pick & place, montażu, testowania, dozowania, inspekcji oraz pakowania produktów. Z pewnością jest doskonałym rozwiązaniem dla wielu gałęzi przemysłu, w tym elektroniki użytkowej, produkcji komponentów samochodowych, branży tworzyw sztucznych, automatyki laboratoryjnej oraz produkcji urządzeń i akcesoriów medycznych. Kompaktowy, lekki i prosty w formie projekt robota gwarantuje znaczne oszczędności w zakresie przestrzeni hali produkcyjnej.

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, między kolejnymi warstwami palety często umieszcza się tekturowe przekładki.

Szybkie, nieduże, pięcio- lub sześcioosiowe roboty typu R-1000iA dzięki udźwigowi do 100 kg i zasięgowi 2,2 m stanowią idealne rozwiązanie do realizacji wymagających celów na tym odcinku linii – zwłaszcza w sytuacjach, gdy konieczne jest manipulowanie średnimi obciążeniami. Roboty te zostały zaprojektowane przede wszystkim z myślą o zapewnieniu dużej szybkości, a w efekcie niedoścignionej wydajności. Dzięki dużemu przyspieszeniu zapewniają najkrótsze czasy cyklu, a ich zwarta konstrukcja pozwala oszczędzać cenne miejsce na hali produkcyjnej.

R-2000 to kolejna seria robotów FANUC, która cieszy się szczególnym powodzeniem wśród producentów na całym świecie. Roboty te cechują się wysoką wydajnością i udźwigiem 100–270 kg, dzięki czemu są dobrym narzędziem do przenoszenia średnich i dużych ciężarów. Robot R-2000 o kompaktowej budowie, wąskim ramieniu oraz nadgarstku wyróżnia się szybkością i dużym stopniem uniwersalności, co predysponuje go do zastosowania w różnorodnych procesach. Mniejsze wymiary i niższa masa jednostki mechanicznej, kompaktowa budowa, sztywne, a jednocześnie lekkie ramię oraz najnowocześniejsza technologia sterowania to tylko niektóre z cech, które sprawiają, że najnowszy robot R-2000iC świetnie prezentuje się na tle swojego młodszego brata. Z kolei R-2000iB może poszczycić się imponującym wynikiem sprzedażowym – do dziś w przedsiębiorstwach produkcyjnych na całym świecie zainstalowano ponad 80 000 robotów tego typu.

FANUC POLSKA Sp. z o.o.
ul. T. Wendy 2, 52-407 Wrocław
tel. 71 776 61 60
www.fanuc.pl

source: Automatyka 7-8/2019