จะดัดแปลง Cobot Palletiser ให้เป็นเครื่องกล่องลูกฟูกอัตโนมัติที่มีอยู่ได้อย่างไร

ในโรงงานแปรรูปกระดาษลูกฟูกสมัยใหม่ การอัปเกรดการผลิตขั้นปลายแบบเดิมเป็นการขนถ่ายวัสดุแบบอัตโนมัติเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการขจัดปัญหาคอขวดในการปฏิบัติงาน ในขณะที่-ศูนย์ประมวลผลความเร็วสูง-เช่นเครื่องผลิตกล่องลูกฟูกอัตโนมัติ(รวมถึงเครื่องสล็อต -เครื่องติดกาว และเครื่องตัดตายแบบหมุน-)-สามารถส่งออกมัด-แบบแบน (KDF) แบบล้มลงได้หลายพันชุดต่อชั่วโมง การซ้อนบรรทัด-ของ-ด้วยตนเองมักจะจำกัดความเร็วของเส้นทั้งหมด

บูรณาการหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (เครื่องจัดเรียงพาเลทโคบอท) โดยตรงในสายการผลิตที่มีอยู่ช่วยให้โรงงานสามารถเพิ่มปริมาณงานได้สูงสุดโดยไม่ต้องเปลี่ยนเค้าโครงโครงสร้างของโรงงาน เมื่อโรงงานต่างๆ เปลี่ยนจากการใช้แรงงานคนไปสู่ยุคสมัยใหม่โซลูชั่นการจัดวางบนพาเลทด้วยหุ่นยนต์ปรับใช้ขนาดกะทัดรัดเครื่องจัดเรียงกล่องเซลล์ได้กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการอัพเกรดโรงงานบราวน์ฟิลด์ แพลตฟอร์มเทคโนโลยีเช่นหุ่นยนต์สากลวางบนพาเลทระบบได้พิสูจน์แล้วว่าแขนหุ่นยนต์สามารถปรับให้เข้ากับสายผลิตภัณฑ์เดิมได้อย่างราบรื่น อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงใหม่ให้ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องแก้ไขความแตกต่างของความเร็วในการสื่อสาร การจัดการการถ่ายโอนวัสดุทางกายภาพ และการจับคู่วงจรความปลอดภัยระหว่างเครื่องจักรรุ่นเก่ากับหุ่นยนต์สมัยใหม่

คู่มือด้านเทคนิคนี้ให้กรอบการทำงานแบบทีละขั้นตอนสำหรับการบูรณาการหลาย-แกนหุ่นยนต์แขนเข้าสู่สายการผลิตลูกฟูกที่ใช้งานอยู่โดยใช้เครือข่ายฟิลด์บัสอุตสาหกรรมและอินเทอร์เฟซความปลอดภัยของฮาร์ดแวร์ที่ได้มาตรฐาน

อ่านเพิ่มเติม:《 คำแนะนำขั้นสูงสุดเกี่ยวกับกระบวนการผลิตกล่องกระดาษลูกฟูกด่วน

ก่อนที่จะสร้างการสื่อสารผ่านเครือข่าย ขอบเขตทางกายภาพระหว่างสถานีจ่ายของเครื่องบรรจุกล่องและเซลล์วางบนพาเลทด้วยหุ่นยนต์จะต้องได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม เพื่อป้องกันวัสดุติดขัดและการเสื่อมสภาพของผลิตภัณฑ์

การซิงโครไนซ์สายพานลำเลียงและการสะสมบัฟเฟอร์

หนึ่ง เครื่องผลิตกล่องลูกฟูกอัตโนมัติปล่อยมัดมุงหลังคาหรือมัดแน่นด้วยความเร็วเชิงเส้นต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม แขนโคบอททำงานบนการเลือกแบบวน-และ-วางโปรไฟล์คิเนเมติกส์ ความแตกต่างนี้จำเป็นต้องมีโซนบัฟเฟอร์เชิงกลเพื่อป้องกันไม่ให้กล่องที่กำลังมาถึงชนกันในขณะที่หุ่นยนต์เดินไปตามเส้นทางการเรียงซ้อน

สายพานลำเลียงแบบปล่อยของเครื่องกล่องจะต้องป้อนเข้าไปในสายพานลำเลียงแยกที่มีแรงเสียดทานสูง-โดยเฉพาะซึ่งควบคุมโดยไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD) สายพานลำเลียงนี้ทำงานด้วยความเร็วเชิงเส้นที่สูงกว่าสายเอาท์พุตของเครื่องทำกล่อง โดยดึงมัดแต่ละมัดออกจากกระแสน้ำเพื่อสร้างช่องว่างทางกายภาพที่ชัดเจน (โดยทั่วไปคือ 300 มม. ถึง 500 มม.) ระหว่างยูนิต หลังจากสายพานลำเลียงแยก จะต้องติดตั้งชุดโซนลูกกลิ้งแบบใช้มอเตอร์ซึ่งมีโฟโตอิเล็กทริคเซนเซอร์ หากโคบอทประสบกับความล่าช้าของวงจรชั่วคราว (เช่น ระหว่างการเปลี่ยนพาเลท) ลูกกลิ้งจะหยุดแยกกัน วิธีนี้จะยึดผลิตภัณฑ์ที่กำลังจะมาถึงให้เข้าที่โดยไม่ต้องออกแรงกดในแนวไปข้างหน้า เพื่อป้องกันไม่ให้กล่องโก่งหรือบิดเบี้ยว

ระยะสิ้นสุด-ของ-Arm Tooling (EoAT)

มือจับของหุ่นยนต์จะต้องตรงกับทิศทางของมัดกล่องขาเข้า เนื่องจากแผ่นลูกฟูกมีความพรุนสูง เซลล์จึงควรได้รับการกำหนดค่าด้วยอาร์เรย์สุญญากาศเวนทูรีแบบหลาย- โดยใช้ซีลฟองน้ำเนื้อนุ่ม สถานีหยิบสินค้าจะต้องมีประตูหยุดการยกแบบนิวแมติก- ประตูนี้เพิ่มขึ้นเพื่อสร้างดัชนีกล่องให้เป็นจุดพิกัดคงที่และคาดเดาได้ จากนั้นจะลดลงเมื่อหุ่นยนต์เลือกเวกเตอร์เสร็จสิ้นเพื่อให้แพ็คเกจถัดไปเคลื่อนไปข้างหน้า การวางตำแหน่งทางกลนี้มีความสำคัญไม่ว่าคุณจะติดตั้งอุปกรณ์เฉพาะทางก็ตามเครื่องจัดเรียงกล่องหรือปรับใช้อเนกประสงค์โซลูชั่นการจัดวางบนพาเลทด้วยหุ่นยนต์.

การเชื่อมโยงตัวควบคุมการทำงานร่วมกันที่ทันสมัยกับ PLC ของเครื่องบรรจุภัณฑ์แบบเดิมนั้นจำเป็นต้องใช้โปรโตคอลฟิลด์บัสทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์การแปลงแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้ PROFIBUS หรือการเดินสาย I/O แบบแยก ในขณะที่ตัวควบคุมหุ่นยนต์สมัยใหม่อาศัยมาตรฐานอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม เช่น PROFINET หรือ EtherNet/IP

โทโพโลยีเครือข่ายและบริดจ์เกตเวย์

หากเครื่องบ็อกซ์แบบเดิมทำงานบน Siemens S7-300 PLC (PROFIBUS) รุ่นเก่า และตัวควบคุมโคบอทใหม่ใช้ PROFINET จะต้องติดตั้งบริดจ์เครือข่ายฮาร์ดแวร์- เช่น เกตเวย์ Anybus X- หรือตัวเชื่อมต่อ PN/DP ของ Siemens ภายในตู้ไฟฟ้าหลัก เกตเวย์นี้จะแมปการลงทะเบียนข้อมูลระหว่างสองเครือข่ายที่แยกจากกันโดยมีเวลาแฝงน้อยที่สุด (ต่ำกว่า 5 มิลลิวินาที)

แผนที่หน่วยความจำการจับมือกัน (การลงทะเบียนข้อมูล)

เพื่อให้เกิดความต่อเนื่องแบบอัตโนมัติ จะต้องกำหนดค่าโปรโตคอลการจับมือที่เข้มงวดภายในโครงร่างหน่วยความจำ PLC ตารางด้านล่างแสดงรายละเอียดการแมปรีจิสเตอร์ 16- บิตที่จำเป็นสำหรับการซิงโครไนซ์การปฏิบัติงานแบบเรียลไทม์ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแพลตฟอร์มมาตรฐานใดๆ รวมถึงแพลตฟอร์มที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมที่สุดหุ่นยนต์สากลวางบนพาเลทสถาปัตยกรรมสามารถอ่านสถานะบรรทัดได้อย่างถูกต้อง:

ตารางที่ 1: การแมปหน่วยความจำ PLC- ถึง -Cobot Fieldbus I/O

ภายใต้มาตรฐานสากล ISO 10218-2 และ ISO/TS 15066 การปรับปรุงเพิ่มเติมไม่สามารถพึ่งพาสตรีมข้อมูลซอฟต์แวร์เพียงอย่างเดียวในการจัดการสถานการณ์การหยุดฉุกเฉิน วงจรความปลอดภัยของทั้งสองเครื่องจะต้องรวมกันที่ระดับฮาร์ดแวร์โดยใช้หน้าสัมผัสแบบแห้ง-ช่องสัญญาณคู่ ระดับความปลอดภัย ซึ่งเชื่อมโยงกับ Safety PLC หรือ Master Safety Relay โดยเฉพาะ

การหยุดฉุกเฉิน (E-Stop) ประสานกัน

เมื่อผู้ปฏิบัติงานกดปุ่มหยุดฉุกเฉินที่ต้นน้ำเครื่องผลิตกล่องลูกฟูกอัตโนมัติหรือเซลล์สแต็กดาวน์สตรีม ทั้งสองเครื่องจะต้องดำเนินการหยุดแบบควบคุมประเภท 1 ซึ่งจะช่วยขจัดแรงบิดของมอเตอร์ในขณะที่ใช้การเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่เพื่อให้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทั้งหมดหยุดสนิทอย่างปลอดภัย

ในการกำหนดค่านี้ จะต้องเดินสายวงจรความปลอดภัยโดยใช้การกำหนดค่าช่องสัญญาณคู่- ซ้ำซ้อน (ช่อง A=24VDC, ช่อง B=0VDC / การอ้างอิงกราวด์) เอาต์พุตความปลอดภัยเสริมของรีเลย์ความปลอดภัยหลักของเครื่องทำกล่องนั้นต่อเข้ากับอินพุตความปลอดภัยตามการทำงานของตัวควบคุมโคบอทโดยตรง (อินพุตความปลอดภัยที่กำหนดค่าได้หรือ CSI) หากลูปใดลูปหนึ่งขาด รีเลย์นิรภัยจะเปิดทันที โดยจะตัดกำลังที่จ่ายให้กับเซอร์โวแอมพลิฟายเออร์ทั่วทุกแกนของหุ่นยนต์แขน.

เครื่องสแกนเลเซอร์สำหรับการป้องกันและบริเวณที่ใช้งาน

เนื่องจากแขนที่ทำงานร่วมกันทำงานโดยไม่มีรั้วกั้นตายตัว จึงจำเป็นต้องตรวจสอบพื้นที่โดยรอบแบบไดนามิกเพื่อปรับความเร็วตามความใกล้ชิดของมนุษย์

เครื่องสแกนเลเซอร์นิรภัยแบบออปติคอลติดตั้งในแนวทแยงที่ฐานของตัวเลื่อนพาเลท โดยฉายสนามการตรวจจับแนวนอนพาดผ่านพื้น หากช่างเทคนิคเข้าใกล้เพื่อตรวจสอบสายพานลำเลียง เครื่องสแกนจะส่งสัญญาณไปยังตัวควบคุมโคบอทผ่าน I/O ที่ปลอดภัย เพื่อจำกัดความเร็วข้อต่อสูงสุดให้ต่ำกว่า 250 มม./วินาที ซึ่งเป็นไปตามขีดจำกัดแรงทางชีวกลศาสตร์ ISO/TS 15066 หากช่างเทคนิคก้าวเข้าสู่พื้นที่ขนถ่ายพาเลทที่ใช้งานอยู่โดยตรง- เครื่องสแกนความปลอดภัยจะเปิดวงจรความปลอดภัยหลัก โคบอททำการหยุดชั่วคราว โดยรักษาตำแหน่งปัจจุบันไว้ภายใต้การควบคุมเบรกเต็มที่โดยไม่ทำให้บรรจุภัณฑ์ที่ยึดโดยมือจับสุญญากาศตกหล่น เมื่อผู้ควบคุมออกจากพื้นที่ หุ่นยนต์จะกลับมาวางซ้อนโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องรีเซ็ตการควบคุมด้วยตนเอง

ความเสี่ยงในการปฏิบัติงานที่สำคัญระหว่างการปรับปรุงเพิ่มเติมคือความเสียหายของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากความไม่ตรงกันระหว่างขนาดของกล่องที่ผลิตและรูปแบบการซ้อนที่ตั้งโปรแกรมไว้ในหุ่นยนต์ เพื่อขจัดข้อผิดพลาดในการเปลี่ยนด้วยตนเองให้ทันสมัยโรโซลูชั่นการจัดวางบนพาเลทแบบโบติก ใช้การซิงโครไนซ์สูตรอัตโนมัติ

เมื่อหัวหน้างานโรงงานเลือกการดำเนินการผลิตเฉพาะบน-อินเทอร์เฟซเครื่องจักร (HMI) ของมนุษย์หลักของเครื่องกล่องกระดาษลูกฟูก ฐานข้อมูลภายในจะส่งตัวระบุจำนวนเต็มที่ไม่ซ้ำกัน (เช่น Recipe_ID=402) ทั่วทั้งเครือข่าย fieldbus ไปยังตัวควบคุมหุ่นยนต์ รีจิสเตอร์ AW10.0 จะได้รับค่า และตัวควบคุมโคบอทจะรันการค้นหาอาร์เรย์ภายในทันที หากเลือก SKU 402 ระบบจะดึงขนาดโดยอัตโนมัติ (เช่น ความยาว: 450 มม. ความกว้าง: 300 มม. ความสูง: 200 มม.) และเปิดใช้งาน-เมทริกซ์ที่เชื่อมต่อกัน 6 กล่องที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าพร้อมการมิเรอร์เลเยอร์อัตโนมัติ

โปรแกรมการควบคุมภายในของหุ่นยนต์ใช้ ID นี้เพื่อปรับเส้นทาง-ตัวแปรการวางแผนโดยอัตโนมัติ รวมถึงความสูงในการหยิบเป้าหมายตามความหนาของมัดกล่อง ตารางชดเชยพิกัด X-Y สำหรับการสร้างชั้นพาเลทที่สลับและประสานกันเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของกองซ้อน และพารามิเตอร์ส่วนขยายในแนวตั้งของคอลัมน์ยกแกนที่ 7- เพื่อรองรับกองที่สูงขึ้น

เมื่อทำวิศวกรรมการปรับปรุงเพิ่มเติม การเลือกแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ที่เหมาะสมจะกำหนดความง่ายในการติดตั้ง โรงงานหลายแห่งชอบระบบโมดูลาร์เช่นหุ่นยนต์สากลวางบนพาเลทชุดอุปกรณ์เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้กรอบค่าใช้จ่ายที่หนักหน่วง เซลล์เรียงซ้อนทางอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมต้องใช้พื้นที่ทางกายภาพขนาดใหญ่ แต่เป็นโมดูลาร์เครื่องจัดเรียงพาเลทโคบอทสามารถยึดเข้ากับพื้นได้โดยตรงหรือติดตั้งบนรางเลื่อนแบบเคลื่อนที่ได้

ความเป็นโมดูลาร์นี้ช่วยให้เครื่องจัดเรียงกล่องเพื่อทำหน้าที่เป็นเซลล์เครื่องจักรอิสระที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่ายหากโครงร่างโรงงานเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น หากบริษัทอัพเกรดระบบหลักของตนเครื่องผลิตกล่องลูกฟูกอัตโนมัติสำหรับรุ่นที่มีขนาดใหญ่ขึ้น คุณสามารถถอดเซลล์โคบอทแบบโมดูลาร์ออกจากสายพานลำเลียง เคลื่อนย้ายผ่านแม่แรงพาเลทมาตรฐาน และ-ยึดเข้ากับสายการผลิตใหม่ภายในกะการทำงานเดียว ความยืดหยุ่นนี้ช่วยลดความเสี่ยงทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการลงทุนระยะยาว{2}}ในระบบอัตโนมัติ

ก่อนที่จะส่งคืนสายการผลิตที่ได้รับการปรับแต่งใหม่ไปสู่การผลิตที่มีปริมาณสูง- วิศวกรบูรณาการจะต้องดำเนินการตามโปรโตคอลการตรวจสอบอย่างเป็นทางการเพื่อตรวจสอบความเสถียรและการปฏิบัติตามข้อกำหนดของระบบ

ระยะที่ 1: การตรวจสอบความเย็นและการตรวจสอบความถูกต้องของ I/O

ขั้นแรก ตรวจสอบว่าการยึดพื้นโครงสร้างสามารถรองรับเวกเตอร์แรงบิดแบบไดนามิกของแขนหุ่นยนต์ที่ทำงานที่ส่วนขยายโหลดเต็มที่ ขั้นที่สอง ตรวจสอบรีจิสเตอร์การสื่อสารฟิลด์บัสทั้งหมดทีละรายการเพื่อยืนยันว่าสถานะบิตเปลี่ยนอย่างถูกต้องโดยไม่มีสัญญาณเด้ง สุดท้ายนี้ ให้ยืนยันว่าสายจ่ายลมรักษาแรงดันขั้นต่ำคงที่ที่ 6.0 บาร์ภายใต้การสร้างสุญญากาศต่อเนื่องสูงสุด

ระยะที่ 2: ความปลอดภัยในการทำงานและการตรวจสอบแรง

ทดสอบปุ่มหยุดฉุกเฉินทั้งหมดเพื่อยืนยันว่าการกดสวิตช์ใดๆ จะเป็นการปิดทั้งเครื่องจักรกล่องอัปสตรีมและแขนหุ่นยนต์ดาวน์สตรีมพร้อมกัน ใช้เกจทรานดิวเซอร์แรง-ที่ปรับเทียบแล้วเพื่อตรวจสอบว่าการชนกันทางกายภาพบนแกนใดๆ ของโคบอททำให้เกิดการหยุดระดับ Category 1 ทันทีภายในขีดจำกัดแรงที่ระบุโดย ISO/TS 15066 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องสแกนเลเซอร์ในพื้นที่ระบุการเข้าสู่ทั้งโซนคำเตือนและโซนอันตรายทั่วทั้งขอบเขตของพื้นที่ทำงานได้อย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 3: การเพิ่มประสิทธิภาพ Hot Run

เดินสายการผลิตที่ความจุปริมาณงาน 25% เพื่อตรวจสอบการจัดตำแหน่งเชิงกลของระบบดัชนีเกตหยุด- และพิกัดปิ๊กอัพของมือจับสุญญากาศ จากนั้น เพิ่มความเร็วของสายการผลิตเป็นความจุ 100% เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการสะสมของโซนสายพานลำเลียง ZPA ในระหว่างรอบการเปลี่ยนพาเลทจำลอง สุดท้ายนี้ ให้ยืนยันว่าอัลกอริธึมซอฟต์แวร์การหมุนเลเยอร์สลับตรงกับขนาดเอาต์พุตที่มาจากเครื่องผลิตกล่องลูกฟูกอัตโนมัติ.

เมื่อค้นหาผู้จำหน่ายอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมหรือผู้ผลิตสำหรับโครงการปรับปรุง วิศวกรโรงงานจะต้องประเมินความเข้ากันได้ทางวิศวกรรมของซัพพลายเออร์กับสายผลิตภัณฑ์เดิม พันธมิตรการรวมระบบคุณภาพสูง-ต้องจัดเตรียมเอกสารที่ผ่านการตรวจสอบแล้วในสามหมวดหมู่ที่สำคัญ:

• การรักษาความปลอดภัยเพย์โหลดจลนศาสตร์:ผู้ขายต้องรับประกันว่าแขนหุ่นยนต์สามารถจัดการทั้งน้ำหนักของมัดกล่องที่หนักที่สุดของคุณและน้ำหนักของ EoAT แบบกำหนดเองที่การขยายแนวนอนสูงสุด โดยไม่กระตุ้นให้มอเตอร์ร้อนเกินพิกัดภายใน
• การเปิดกว้างของระบบนิเวศซอฟต์แวร์:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอินเทอร์เฟซการควบคุมของผู้จำหน่ายช่วยให้ช่างเทคนิคประจำโรงงานของคุณสามารถสร้างและแก้ไขรูปแบบการซ้อนได้อย่างอิสระ โดยไม่ต้องใช้สัญญาบริการการเขียนโปรแกรมภายนอกที่มีราคาแพงสำหรับการเปลี่ยนกล่องทุกครั้งในอนาคต
• การตรวจสอบความปลอดภัยที่สมบูรณ์:ผู้จำหน่ายอุปกรณ์จะต้องจัดทำเอกสารการทดสอบการยอมรับของโรงงาน (FAT) เพื่อพิสูจน์ว่าวงวนจำกัดแรง-เป็นไปตามหลักพื้นฐานด้านความปลอดภัยระหว่างประเทศโดยสมบูรณ์

ด้วยการปฏิบัติตามกรอบการทำงานด้านเครื่องกล ไฟฟ้า และการเขียนโปรแกรมอย่างเป็นระบบ โรงงานต่างๆ จึงสามารถผสานรวมเทคโนโลยีการซ้อนซ้อนที่ทำงานร่วมกันเข้ากับสายการผลิตที่มีอยู่ได้อย่างราบรื่น การอัปเกรดนี้ขจัด-ปัญหาคอขวด-ขั้นสุดท้ายและลดการพึ่งพาแรงงาน ขณะเดียวกันก็รับประกันการปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยสากลโดยสมบูรณ์

ต้องการความช่วยเหลือในการเลือกthถูกต้องโคบอทพาเลทเซอร์สำหรับคุณคุณ? บริษัทติดต่อกับทีมงานของเราเพื่อรับคำปรึกษาฟรีตามข้อกำหนดขนาดกระดาษและปริมาณการผลิตของคุณ