Curs Sfr Partea1 Paletizare

8/18/2019 Curs Sfr Partea1 Paletizare

1/10

CAPITOLUL 3 UTILIZAREA RI ÎN APLICAII DEPALETIZARE

3.1. Introducere3.1.1. Operaia de paletizarePaletizarea reprezint operaia de dispunere volumic ordonat, în plan orizontal (sub form de straturi

cu înlime omogen) şi pe vertical (sub form de straturi multiple) pe dispozitive de transport denumitepalei, a diferitelor categorii de obiecte (produse ambulate în cutii de carton cu form paralelipipedic, sacicu materiale vrac de tip granule sau pulberi, seturi de obiecte multiple preinfoliate – sticle cu apa / ulei etc.)manipulate individual sau în grup de ctre roboi industriali sau maşini automate de paletizare. Paletizarea serealizeaz pe palei cu dimensiuni reglementate prin standarde internaionale pentru a se facilita unificareacondiiilor de stocare, transport şi manipulare a acestora.

RI de paletizare pot structura stivele de produse paletizate dup diferite scheme de dispunere ordonat aobiectelor, fiecare strat în parte având o alt dispunere a acestora. Fiecare strat de obiecte paletizate are uncentru de greutate echivalent, ce uzual nu coincide ca locaie cu centrul de simetrie geometric a suprafeeipaletului. Din acest motiv, straturile cu configuraie / dispunere diferit a obiectelor pe palet alterneaz pân la constituirea unui pachet / grup de straturi (uzual 2...4 straturi) care are centrul de greutate echivalent cu olocalizare în plan identic cu cea a centrului de simetrie geometric a suprafeei paletului. Numrul total destraturi de paletizare rezult, ca urmare, sub forma unui multiplu al numrului de pachete / grupuri de straturi

fiecare grup incluzând la rândul su 2...4 straturi cu dispunere diferit a obiectelor.Orientarea şi poziionarea produselor pe straturile unei stive este deosebit de variat inând cont de

form (ptrat sau dreptunghiular) paletului precum şi de forma şi dimensiunile specifice ale produselorpaletizate. Câteva exemple de realizare a straturilor formate din obiecte paralelipipedice sunt prezentate înfigurile de mai jos:

Figura 3.1 : Scheme de dispunere ordonat pe palei a obiectelor paletizate

Produsele de tip cutii paralelipipedice sunt ideale pentru paletizare, iar cu cât este mai mare înlimeafa de baz cu atât echilibrul stivei verticale este mai mic. Uneori la produse speciale exist straturi în stiv care nu conin acelaşi numr de produse, iar în acest caz robotul este programat s realizeze acele straturideasupra stivei. Alt dat exist şi produse cu dimensiunui diferite pe aceeaşi stiv, ceea ce indic faptul c robotul de paletizare este cel mai eficient fa de maşinile speciale de paletizare.

3.1.2. Specificul constructiv-funcional al end-efectorilor utilizai pentru paletizare

Efectorii utilizai în aplicaiile de paletizare au o construcie special, aceasta fiind aleas în funcie deforma, dimensiunile şi caracteristicile de rigiditate a obiectelor de manipulat.

Efectorii de paletizare pot avea o concepie dedicat:- manipulrii doar a obiectelor ce trebuie dispuse ordonat pe palei- manipulrii obiectelor ce trebuie dispuse ordonat pe palei şi a separatoarelor dintre straturi / de

închidere a stivei


2/10

- manipulrii obiectelor ce trebuie dispuse ordonat pe palei, a separatoarelor dintre straturi / de închiderea stivei şi a paleilor pe care se realizeaz stivele cu obiecte paletizate (efectori polifuncionali).

Pentru exemplificarea tipurilor de efectori special concepui pentru aplicaia de paletizare în continuaresunt prezentai:

- efector polifuncional cu sisteme de prehensiune vacuumatice (“VACUUM STYLE”) pentru paletizareaindividual / multipl a produselor de tip cutii de carton şi manipularea separatoarelor respectiv sistemelectromecanice de prehensiune pentru manipularea paleilor

-

efector de tip sistem de prehensiune cu palete verticale (“CLAMP STYLE”) pentru produse de tip cutii

paralelipipedice-

efector de tip sistem de prehensiune cu gheare multiple (“FORK STYLE”) pentru manipulareaproduselor de tip saci cu materiale vrac

vacuum style fork style clamp style

Figura 3.2. : Modele de baz pentru grippere

În funcie de realizarea constructiv a gripperelor, prinderea cutiilor, a separatoarele de carton şi apaletului se poate efectua cu ajutorul unor grippere diferite / aceluiaşi gripper cu vacum. Exemple în acestsens sunt prezentate succesiv pentru principalele modele de grippere posibil a fi solicitate la diferii furnizori.

Figura 3.3. : Soluii de realizare / utilizare a gripperelor tip “vacuum style” monofuncionale pentrumanipularea unei singure categorii de obiecte (cutii de carton sau alte tipuri de obiecte)

Figura 3.4. : Soluii de realizare a gripperelor tip “fork style” monofuncionale,pentru manipularea unei singure categorii de obiecte (saci cu materiale vrac)

Figura 3.5. : Soluii de realizare a gripperelor tip “clamp style” monofunctionale,pentru manipularea unei singure categorii de obiecte (cutii de carton)


3/10

Figura 3.6. : Soluii de realizare/utilizare a gripperelor polifuncionale combinate tip vacuum – fork style, pentrumanipularea a dou categorii de obiecte (cutii de carton, palei)

Figura 3.7: Soluii de realizare a gripperelor polifuncionale tip “vacuum style” pentru manipularea a dou / treicategorii de obiecte (cutii de carton, separatoare, palei)

Figura 3.8. : Soluii de utilizare a gripperelor polifuncionale tip “vacuum style” pentru manipularea a treicategorii de obiecte (cutii de carton, separatoare, palei)

3.1.3. Specificul constructiv funcional al RI dedicai operaiilor de paletizare

Operaiile de paletizare se pot realiza cu roboi cu arhitectur de tip bra articulat sau respectiv portaldublu, de uz general cu 5 / 6 grade de libertate. Pentru cazul RI de tip bra articulat, exist şi posibilitateautilizrii unor RI dedicai (cu o concepie special adaptat realizrii operaiilor de paletizare). Roboii de tipbra articulat dedicai pentru operaile de paletizare au 5 grade de libertate, toate de rotaie, dar includ doar 4axe comandate numeric (existând doar 4 motoare electrice de acionare). Pentru mişcrile de orientare suntdisponibile grade de libertate 4-5 parametrizate pitch-roll, dar dintre acestea doar pentru gradul de libertateroll exist un motor propriu de acionare. Specificul constructiv al acestor roboi dedicai const în existenaunui sistem mecanic de concepie special, care permite obinerea mişcrii de orientare de tip pitch, prin carese asigur meninerea permanent vertical a axei de rotaie roll indiferent de poziiile unghiulare alesegmentelor bratului articulat. Realizarea unui astfel de sistem presupune utilizarea a doua subsisteme de tiplant cinematic inchis si o constructie particulara a cuplei care permite realizarea miscarii de orientare de tippitch. Fiecare aplicaie robotizat este comandata de controlere programabile ce permit operatorului umanintroducerea programelor specifice pentru fiecare aplicaie în parte. în funcie de realizarea specific a unei

aplicaii de paletizare, pentru corelarea / intercondiionarea funcionrii RI cu restul subsistemelor dinaplicaia robotizat controlerul acestuia trebuie s poat primi şi procesa informaii de la senzoriextroreceptivi (plasai în mediul de lucru al RI) pentru: comanda conveioarelor de alimentare cu produse depaletizat, comanda conveioarelor de ieşire a paleilor cu stive de produse paletizate, comanda sistemelor dealimentare cu palei goi etc.

În ceea ce priveşte specificul constructiv al RI utilizai în aplicaii de paletizare, în cele ce urmeaz nuvor fi prezenate decât exemple de RI de tip bra articulat cu o construcie speacil adaptat realizrii unorasemenea sarcini de lucru, pentru celelalte modele de RI de tip bra articulat / portal dublu de uz general fiindincluse suficiente exemple în capitolele anterioare. Pentru exemplificarea modelelor de RI dedicai realizriioperaiilor de paletizare în continuare sunt prezentate variantele uzuale de RI realizate de c tre firmele Kuka,ABB, Motoman, Okura şi Fanuc.


4/10

Figura 3.9. : Robotul KUKA KR 180-2 PA

Figura 3.10 : Robotul ABB IRB 660 Figura 3.11: Robotul Motoman EPL 500

Robotul OKURA A700 Robotul OKURA A1600Figura 3.12 a: Roboii OKURA A 700 şi A 1600

Fuji Model EC-201 Fuji Model EC-171 Figura 3.12 b: Roboii Fuji EC 201 si EC 171


5/10

Fanuc M-410iB Fanuc M-420iA

Figura 3.12 c : Roboii FANUC M-410iB şi M-420iA

3.1.4. Specificul concepiei şi exploatrii celulelor şi sistemelor robotizate de paletizare

Celulele şi sistemele de fabricaie robotizat dedicate realizrii operaiilor de paletizare au o structur diversificat, configuraia specific a acestora şi scalarea sistemelor fiind dictate de necesitile specifice alefluxurilor de producie / beneficiarilor la care se implementeaz aceste sisteme. În acest sens, deşi nu exist

soluii „standard” preconfigurate de realizare a unor astfel de sisteme (toate sunt concepute „la tema”), se pottotuşi idenfica câteva categorii majore de structuri cu frecvena maxim de apariie în aplicaiile depaletizate, o parte dintre acestea fiind prezentate în cele ce urmeaz.

3.1.4.1. Aplicaie robotizat pentru paletizarea unui singur tip de produs, cu un singur conveiorde aprovizionare şi un conveior de ieşire a produselor paletizate

Robotul paletizeaz saci cu produse sub forma de pulberi, pe care îi preia de pe un conveior de intrare aacestora în CFF şi îi depune ordonat pe palei aflai pe un al doilea conveior de evacuare din sistem aproduselor paletizate.

Sacii sunt aşezai pe palet cu o orientare diferit în aşa fel încât s se in cont atât de dimensiuneapaletului cât şi de echilibrarea distribuiei forelor de greutate care acioneaz pe întreaga stiv de saci.

Robotul are un efector polifuncional ce poate manipula atât saci cât şi separatoare şi respectiv palei.

CFF este de tip: 1 intrare şi 1 ieşire. (Figura 3.13)

Figura 3.13 : CFF este de tip Figura 3.14 : CFF este de tip

1 intrare şi 1 ieşire 1 intrare şi 1 ieşire 3.1.4.2. Aplicaie robotizat cu un singur conveior de aprovizionare şi dou conveioare de

paletizareÎn aceast aplicaie obiectele de paletizat sunt navete cu sticle care sunt introduse în CFF printr-un

singur conveior de intrare. Acestea sunt paletizate de ctre robot pe doi palei aflai pe conveioare diferite,obiectele având aceeaşi poziionare şi orientare pe palei.

Depunerea obiectelor paletizate pe palei se face alternativ: o navet pe un palet, urmtoarea pe al doileapalet şi similar, pân la completarea stivelor.Viteza de deplasare a navetelor pe conveior trebuie s fie corelat cu cea de lucru a robotului: timpul depaletizare (necesar depunerii de robot a unui obiect pe un palet) cumulate cu timpul de revenire de la palet la


6/10

conveior trebuie corelat cu timpul în care o alt navet ajunge în punctul de paletizare corespunztor preluriiacesteia pentru a fi depus pe cel de-al doilea palet.

În structura CFF se remarc prezena unui sistem de stocare şi distribuie automat a paleilor precum şidou trasee diferite de alimentare cu / evacuare a paleilor cu stive de produse (identice). CFF este de tip: 1intrare şi 1 ieşire. (Figura 3.14)

3.1.4.3. Aplicaie robotizat pentru paletizarea a trei tipuri de produse şi un singur conveior depaletizare

Robotul manipuleaz trei tipuri produse preluate de pe 3 palei distinci şi pe care le paletizeaz pe unsingur palet aflat pe conveiorul de ieşire din CFF dup o ordine prestabilitit ca tip de obiecte şi numr destraturi ce compun stiva de produse.

Produsele manipulate au dimensiuni diferite şi sunt orientate diferit pe fiecare palet. Stiva rezult cu unasortiment compus din trei produse pe fiecare strat produsele fiind de acelaşi tip. Paletizarea trebuie s in cont de fiecare tip de produs în parte şi de orientarea iniiala / final a acestora pe paletul de aprovizionare /de evacuare din sistem.

Efectorul robotului are capabilitatea de a manipula toate cele trei tipuri de obiecte, separatoare şi paleii.CFF este de tip: 3 intrri şi 1 ieşire. (Figura 3.15)

Figura 3.15: Exemplu CFF de tip Figura 3.16 : Exemplu CFF de tip3 intrri şi 1 ieşire 3 intrri şi 3 ieşiri

3.1.4.4. Aplicaie robotizat cu trei conveioare de aprovizionare şi trei conveioare de paletizareAprovizionarea cu produse se realizeaz cu trei tipuri diferite de produse introduse în sistem prin

intermediul a trei conveioare, iar paletizarea se face distinct pe categorii de produse, fiecare palet con inândstive cu un singur tip de produs.

Rolul robotului este cel de a realiza paletizarea selectiv a fiecrui produs pe câte o stiv distinct şirespectiv de a manipula separatoarele. Asemntor celorlalte aplicaii, poziionarea şi orientarea fiecrui tipde produs este dependent atât de dimensiunea paletului şi a obiectelor cât şi de rezultanta forelorgravitaionale al crei punct de aplicare trebuie determinat astfel încât stiva realizat pe palet s aiba o ostabilitate maxim la manipulare. Robotul trebuie s fie programat astfel încât s in cont de fiecare tip deprodus manipulat în parte, s ştie în ce stiv trebuie depus şi ce poziie şi orientare ocupa produsul respectiv în straturile stivei din care face parte. În structura CFF se remarc prezena unui sistem de stocare şidistribuie automat a paleilor precum şi a trei trasee de intrare a obiectelor paletizate, respectiv dou traseediferite de alimentare cu / evacuare a paleilor cu stive de produse (diferite). CFF este de tip 3 intrri şi 3ieşiri. (Figura 3.16)

3.1.4.5. Scheme bloc de baza pentru recomandate pentru aplicatii robotizate de paletizareÎn Figura 3.17 sunt prezentate două celule flexibile de paletizare cu o dispunere simetric a

componentelor, posibil a fi integrate în fluxurile de producie atât individual cât şi in pereche. În structurafiecrei CFF se remarc: un panou de control (CR), un RI de tip bra articulat ce opereaz în postul de încărcare a paleilor, un transportor de alimentare (SC), un distribuitor de palei (PD), un transportor de palei(PC) şi un post de preluare a paleilor încrcai cu stive (DC). CFF este de tip 1 intrare şi 1 ieşire.


7/10

Figura 3.17 : Celule de paletizare cu un transportor de alimentare şi unul de ieşire (coaxial cu intrarea)

În Figura 3.18 este prezentată o celulă flexibila de paletizare cu o funcionalitate similar CFFprezentate în figura anterioar. Diferena major în raport cu cazul anterior const în direcionarea diferit aieşirii din CFF (la 90° în raport cu intrarea). CFF este tot de tip 1 intrare şi 1 ieşire.

Figura 3.18 : Celula de paletizare cu un transportor de alimentare şi unul de ieşire(la 90° în raport cu intrarea).

În Figura 3.19 este prezentată o celulă flexibil de paletizare ce include: un panou de control (CR), unRI de tip bra articulat ce opereaz în postul de încărcare a paleilor, un transportor de alimentare (SC) pecare se inroduc doua tipuri de produse, dou distribuitoare de palei (PD), dou transportoare de palei (PC)

şi dou postri de preluare a paleilor încrcai cu stive (DC) fiecare stiva fiind alcatuita din produse de acelasitip (dar diferite intre cele doua stive). CFF este de tip 2 intrri şi 2 ieşiri.

Figura 3.19 : CFF este de tip 2 intrri şi 2 ieşiri

În Figura 3.20 sunt prezentate două celule de paletizare similare ce conin: un RI de tip bra articulat ceopereaz în postul de încărcare a paleilor, un transportor de alimentare (SC) în primul caz şi două transportoare de alimentare în cel de-al doilea, un distribuitor de palei (PD) ce deserveşte două transportoarede palei (PC), două posturi de încărcare a paleilor şi două posturi de preluare a acestora după încărcare(DC). Fiecare celulă are un singur panou de control (CR) care comandă toate echipamentele.


8/10

Figura 3.20 : Celule de paletizare cu unul / două transportoare de alimentare şi dou transportoare de ieşire

3.1.5. Exemple de sisteme de paletizare realizate de ctre diferii productori

3.1.5.1. CFF cu 1 intrare şi 1 ieşire pentru paletizat cutii de cartonÎn Figura 3.21 sunt prezentate dou CFF pentru paletizarea cutiilor de carton cu preluare individual a

obiectelor de ctre un end-effector tip vacuum-style ataşat unui robot Comau. CFF din partea stâng are

ieşirea coaxial cu intrarea în timp ce CFF din partea dreapt are ieşirea la 90° în raport cu intrarea. Înambele situaii RI manipuleaz un singur tip de produs de paletizat, separatoarele şi paleii.

Figura 3.21 : CFF pentru paletizarea cutiilor de carton (cu ajutorul unui end-effector de tip vacuum-style ataşat unui robot Comau)

În Figura 3.22 este prezentat o CFF pentru paletizarea cutiilor de carton cu preluare individual / îngrup a obiectelor de ctre un end-effector tip vacuum-style ataşat unui robot Fanuc M-420iA. Stiva deproduse conine un singur tip de obiecte şi se realizeaz pe un palet dispus la sol. Evacuarea din sistem apaletului cu stiva complet realizat se face de ctre robocare prevzute cu sisteme de ridicare a sarciniisimilare motostivuitoarelor.

Figura 3.22: CFF pentru paletizarea Figura 3.23 : CFF cu 2 intrri şi 2 ieşiri


9/10

3.1.5.2. CFF cu 2 intrri şi 2 ieşiri pentru paletizat cutii de cartonÎn Figura 3.23 este prezentat o CFF pentru paletizarea cutiilor de carton cu 2 intrri şi 2 ieşiri, ieşirile

fiind coaxiale cu intrrile. Preluarea obiectelor de pe transportoarele de intrare se realizeaz individual,alternativ (cte unul de pe fiecare din cele dou conveioare de intrare) de ctre un robot Fanuc echipat cu unend-effector tip vacuum-style. Pentru alimentarea automat cu palei în sistem este prevzut un stocator –alimentator cu palei. Paleii introduşi în sistem de stocatorul de palei sunt preluai de ctre RI şi depuşi pestocatoarele de ieşire din CFF. RI manipuleaz dou tipuri de produse de paletizat, separatoarele şi paleii.

3.1.5.3. CFF cu 1 intrare şi 1 ieşire pentru paletizat saci cu materiale vracÎn Figura 3.24 este prezentat o CFF pentru paletizarea sacilor cu materiale vrac cu 1 intrare şi 1 ieşire,ieşirea fiind dispus la 90° în raport cu intrarea. Preluarea obiectelor de pe transportorul de intrare serealizeaz individual de ctre un robot Fanuc echipat cu un end-effector tip fork-style. Pentru alimentareaautomat cu palei în sistem este prevzut un stocator – alimentator cu palei (aflat la capatul invizibil altransportorului de ieşire a paleilor din sistem). RI manipuleaz un singur tip de produse de paletizat şiseparatoarele.

Figura 3.24 : CFF pentru paletizarea sacilor cu materiale vrac cu 1 intrare şi 1 ieşire, ieşirea fiind dispus la 90° în raport cu intrarea

3.1.5.4. CFF complexe cu 1 intrare şi 1 ieşire pentru paletizat cutii de carton În Figura 3.25 este prezentat un sistem complex de paletizare a cutiilor de carton cu pizza congelată

compus din:

-

un robot de paletizare- un controller pentru robot şi echipamentul de instruire a acestuia- 3 transportoare de intrare pentru alimentare cu cutii- un stocator de palei-

un stocator de folii separatoare- 5 transportoare modulare pentru palei-

o maşină de fixare-stabilizare a stivei prin curele de sigurană - o maşină de înfoliat stiva.Cutiile ce sosesc pe transportoarele de alimentare a celulei sunt preluate de către robot şi aşezate pe

palet conform cu modelul de stivuire stabilit. Când paletul este complet încărcat transportorul de paleti îlconduce la maşina de fixare-stabilizare a stivei prin curele. În continuare, paletul este transportat la maşinade înfoliat şi după această operaie la postul de evacuare, de unde este preluat de ctre un robocar echipat cusistem de ridicare a sarcinilor similar celor de la motostivuitoare.

3.1.5.4. CFF complexe cu 1 intrare şi 1 ieşire pentru paletizat role de material textil În Figura 3.26 este prezentat un sistem complex de paletizare a rolelor de material textil compus din:

- un robot de paletizare-

un controller pentru robot şi echipamentul de instruire a acestuia- 2 transportoare de intrare pentru alimentare cu role de material textil-

un stocator de palei- un stocator de folii separatoare-

5 transportoare modulare pentru palei- o maşină de fixare-stabilizare a stivei prin curele de sigurană - o maşină de înfoliat stiva.


10/10

Rolele de material textil ajung în celulă pe transportoarele de alimentare, sunt preluate de robot şiaşezate, într-o ordine predefinită de structurare a stivei, pe palet. După completarea stivei pe palet,transportorul de paleti îl conduce la maşina de fixare-stabilizare a stivei prin curele. În continuare, paletuleste transportat la maşina de înfoliat şi după această operaie la postul de evacuare, de unde este preluat dectre un robocar echipat cu sistem de ridicare a sarcinilor similar celor de la motostivuitoare

Figura 3.25 : Sistem complex de paletizare a cutiilor de carton cu pizza congelată

Figura 3.26 Paletizarea rolelor de material textil

Curs Sfr Partea1 Paletizare

Documents

Transcript of Curs Sfr Partea1 Paletizare