スプーンをベルトコンベアで

お子様が口にする食品用スプーンに最適なソリューションを。マレーシアのシステムインテグレーターであるMODU System社は、KUKAのKR DELTAを採用しています。ハイジェニックマシン仕様の高速ロボットに求められることは、離乳食用計量スプーンを迅速、衛生的に分配すること。KR DELTAはそれ以外のタスクにも対応します。

衛生ニーズの高まり、持続可能なソリューション

衛生は食の安全の基本であり、食品産業における課題でもあります。.重要な点には、製造現場での衛生ニーズの高まり、表面や機器の洗浄・消毒、さらには訓練を受けた健康なスタッフの確保が挙げられます。マレーシアのシステムインテグレーターであるMODU Systemは、ロボットベースの自動化ソリューションのノウハウにより、この業界をサポートしたいと考えています。同社はKUKAの協力を得て、上記要件に合った理想的なロボットであるKR DELTAを供給しています。MODU System社のリージョナルマネージャーであるラシセンデリット・シング氏は、「私たちは、お客様の信頼を得たいと考えています」と、言います。「そのため、私たちは技術開発に多くの資源を投入し、KUKAのようなパートナーと密接な協力関係を築いてロボティクスのためのより持続可能なソリューションを探し求めています。」

ピック・アンド・プレース：スプーンの落ち方

このソリューションは、クアラルンプールの西に位置するクラン工場で導入されています。2台のKR DELTA がベルトコンベアから計量スプーンをつかみ 、第二のベルトでオープンなコンベアポケットに入れます。これらはベビーフードの入ったフードバッグで構成されています。バッグの横にはバーコード付きシールが貼られた空きスペースがあります。「ロボットは、カメラで空きスペースを検出すると、そこにスプーンを置かなければならないことを理解します」とシング氏は説明します。次に、別のマシンがバッグとスプーンをボックスの中に入れます。しかし、バッグがラベルを覆っている場合は、包装時に機械が詰まってしまう恐れがあるため、スプーンが置かれません。比較的にシンプルに聞こえますが、連続生産の中での様々なシステムによる相互連携によるものです。

KR DELTAは、離乳食の入った袋の横にスプーンを収納します。次のプロセスステップで両パーツがパッケージングに進みます

食品産業で得点を挙げるKR DELTA

「もちろん、ステンレス製のボディで食品に直接触れることができるKR DELTAにも注目です」と、KUKAの従業員であるリム・ジア・ミング氏は説明します。ロボットの耐腐食性の高いステンレス製ボディは、ドイツのLFGBと米国のFDA食品規格に準拠して設計されています。また、欧州のCE認証、米国のUL認証、ドイツのTÜV安全機能認証も取得しています。本ロボットは防水／防塵に関する保護等級IP 67に対応しており、そのためアルカリ性／酸性を問わず洗浄液による高圧洗浄が可能なため、衛生の観点から食品産業に最適です。

食品に最適。KR DELTAはステンレス製のボディであるため、食品産業で使用できます

毎分最大80個のスプーン

しかも、外観が優れているだけでなく、KR DELTAは極めて高速でもあります。サイクルタイムが0.5秒以下なので、KR DELTAはピック・アンド・プレースタスクに最適です。「2台のロボットで1分間に約80個のスプーンをセットすることが可能です」とジア・ミング氏は言います。しかも、このロボットは極めて精密に作業します。そのため、人為的なミスを回避できます。自動化以前は、ベビーフードメーカーでこのプロセスステップは手作業で行われており、危険の元となる恐れがありました。ハイジニックマシン仕様のロボットにより、オールラウンドに衛生的な作業ステップとなります。さらに、このソリューション全体は非常に省スペース.です。2台のロボットは組立ライン上の天井に取り付けられ、それぞれの取付面積はわずか直径350mmです。当初の最大難関の一つは正確なキャリブレーションでした。これは、2台のKR DELTAが高速でトレイを精確にスプーンをつかむ前に必要だからです。

位置の正確さの問題

2次元物体認識のための強力なツールである KUKA.VisionTechソフトウェアとKUKA.PickControlの組み合わせにより、KR DELTAは稼働中のコンベアベルトから物体を掴んで別のコンベアベルトに置くことが可能です。「画像処理機能付きカメラでベルト上のスプーンの位置を検出し、もう1台のカメラでベルト上のバッグを検出します。そして、システムが移動距離と正確な位置を計算します」とKUKAのジア・ミング氏は説明します。KUKA.PickControlにより、複数のKR DELTAを簡単に調整・統合・制御できます。さらに、このソフトウェアによりスムーズでエネルギー効率の高い生産工程が実現されます。

カメラでスプーンの位置を検出し、KUKA.PickControlによってKR DELTAが稼働中のコンベアベルトからスプーンをピックアップできます。

オフラインでプログラム、リアルタイムでテスト

「さらに、KUKA.PickControlは柔軟なパターンに対応します。つまり、お客様があらかじめ配置パターンを設定し、現在の要件に基づいて様々なパターンを選択して簡単に切り替えられます」とジア・ミング氏は述べます。また、MODU Systemは、KUKA.Simを使用してお客様の仕様とのマッチングやテストを行います。これにより作成した3Dシミュレーションは、後で実際のコントローラーに転送することができます。KUKA.Simは、KUKAロボットの効率的なオフライン・プログラミングを行えるスマートシミュレーション・ソフトウェアです。到達可能性テストや衝突検知などの機能により、食品メーカーが使用するロボットプログラムや作業セルのレイアウトが本当に実現可能なものであるかを事前に確認できるようになりました。

高い柔軟性、優れたハンドリング：MODU SystemにはKUKA.Simを使用して、アプリケーションの機能を事前に確認

ロボットは要求が多い

また、柄の部分を含めたスプーンの形状も課題です。.その形状により、KR DELTAがグリップできる場所が決定されます。MODU Systemのラシセンデリット・シング氏は、「解決策は、暗い検出エリアを使用して、スプーンのどの方向が最善かを見つけることです」と、述べます。ピッキングが可能なアライメントはわずかであることが指定されます。あらかじめ定められた設定からずれている場合、ロボットはそのスプーンを無視して別のスプーンを選択します。「このメリットは、これによって、ロボットのサイクルタイムをさらに引き上げることができることです」とシング氏は説明します。

2本のスプーンが1本重なっていても問題ありません。フィルター設定により、これらは無視されるだけです

スプーンの選別が簡単に

スプーンの重なりも画像処理により解決されます。そのため、アプリケーションで最も重要な点のひとつがフィルターの設定です。この機能の一例として、所定の範囲内で重なったスプーンを検出して無視する「半径フィルター」があります。ジア・ミング氏は次のように説明します。「1台目のロボットが上にあるスプーンをピツクアップしたものの、下のスプーンがズレてしまったと考えられます。このフィルター機能により、影響を受けたスプーンは2台目のロボットによって無視されます。」このパターンを事前に回避し、ロボットによる処理を簡単化するために、ベルトコンベアの手前にエレベーターがあります。次に、スプーン同士を最適な状態で分離する振動ユニットに進みます。.

このシステムは、操作が極めて簡単で、外観もよく、明確なステンレススチール製ロボットデザインが、食品業界のお客様を納得させるものになっています。自動化にはとても満足しています。

MODU System社のリージョナルマネージャー、ラシセンデリット・シング氏

青でも、緑でも、オレンジ色でもスプーンの色は重要ではありません

計量スプーンの形は同じですが、様々な色があります。お客様は、青・緑あるいはオレンジ色を使って業務を行っています。また、様々な色も最初のうちは難題でした。「例えば、お客様が青いスプーンを使っている場合、ビジョンシステムで位置を検出するのに最適な光は赤です。様々な照明色の組合せにより画像処理時間を短縮することができました」とシング氏は言います。そのために、RGB照明に決定されたということです。最終検査用カメラで全工程をモニターしています。「KUKAとMODU Systemによって開発されたオートメーションに、お客さまは多大なる信頼を寄せています」とシング氏は説明します。「私たち自身、KR DELTAのステンレススチールのデザインにはとても心打たれており、衛生面が極めて重要な食品産業に最適であると考えています。」