Автоматизация участка комплектования и упаковывания в Bilcare Research

Инновационное применение роботов KUKA компанией KOCH Industrieanlagen в перерабатывающей промышленности.

Компания Bilcare Research AG принадлежит к ведущим мировым производителям барьерных и специальных непластифицированных пленок. Уже более 50 лет эта фирма специализируется на производстве пленок и предоставляет клиентоориентированные решения для фармацевтического сектора, печатных и маркировочных предприятий, а также эмитентов кредитных и пропускных карт. Для обеспечения долгосрочной конкурентоспособности в Bilcare решили автоматизировать участок комплектования и упаковывания на заводе в Бётцингене и поручили это сделать системному партнеру KUKA – компании KOCH Industrieanlagen . В общей сложности семь роботов KUKA обеспечивают высококачественное и быстрое упаковывание рулонов пленки.

Сложность этого решения автоматизации становится понятной, как только входишь в производственный цех Bilcare Research, в котором осуществляется резка рулонов фармацевтической блистерной пленки. «Мы автоматизировали участок упаковывания вплоть до комплектования индивидуальных, готовых к отгрузке поддонов, и оборудовали камеру резки новой автоматической установкой для резки рулонов фирмы KAMPF», – поясняет Йохен Молт (Jochen Molt), менеджер по строительству в Bilcare Research.
«Кроме того, обе уже имеющиеся машины были модернизированы для интеграции с децентрализованной автоматической линией по упаковке рулонов KOCH. Основанием для инвестиций стали планы по повышению производительности в области комплектования и упаковывания. Ранее каждой установке для резки рулонов присваивалась локальная упаковочная линия.»

Гибкая автоматическая упаковочная линия фирмы KOCH Industrieanlagen GmbH из Дернбаха, которая уже более 20 лет является официальным системным партнером KUKA Roboter GmbH, в состоянии автоматически и без использования инструментов, т.е. без предшествующей переналадки, выполнять поступающие заказы клиентов. При этом KOCH использует шесть роботов KUKA из серии KR QUANTEC и одного робота KR 6-2. Роботы выполняют в этой системе широкий спектр задач: они используются для разгрузки и маркировки изделий, а также палетирования и позиционирования.

ПЛК определяет форму палетирования

Новые заказы поступают в систему SAP-ERP, которая обрабатывает их, оптимизирует для производства и передает в систему управления KOCH на базе ПЛК. Регистрация машинных параметров осуществляется в новой системе управления производством (MES) – специальном отраслевом решении в области работы с рулонами. ПЛК сравнивает диаметр рулонов и соответствующую компоновку на поддоне с размером предусмотренных носителей груза и на основании оценки достоверности решает, возможно ли автоматическое палетирование. Если нет, рулоны направляются в отдельную упаковочную линию.

Для позиционирования втулок рулонов была разработана автоматическая система. В ней робот KUKA KR 6-2 выполняет центральные функции позиционирования и измерения, обеспечивая размещение втулки в правильном положении. В зависимости от заказа робот позиционирует от 2 до 20 втулок. Он автоматически забирает втулку из магазина или работает непосредственно с установкой для нарезки втулок.

Робот устанавливает втулку на так называемый зажимной и трансферный узел, который надлежащим образом надевает втулки на намоточный вал. Большим преимуществом является то, что резальная машина и робот функционируют независимо друг от друга. При смене заказа роботу передаются данные о новой ширине резки и позициях на основании состава заказа и перестановки ножей.

Работающие с установками для резки рулонов роботы KR QUANTEC модели KR 300 R2500 ultra забирают готовые рулоны, имеющие диаметр от 250 до 800 мм, вес от 10 до 200 кг и ширину от 75 до 450 мм, и укладывают их на ленточный конвейер. Роботы оснащены зажимными захватами, оказывающими лишь незначительное давление извне и не повреждающими готовые рулоны.

Система управления регулирует захваты по диаметру рулонов. Во избежание повреждения кромок рулонов при опускании роботы плавно выполняют перемещение и торможение. Используемые роботы KR QUANTEC впечатляют не только высокой грузоподъемностью в 300 кг и радиусом действия в 2500 мм, но и гибкостью: рулоны разного веса, диаметра и ширины не представляют проблем для этих профессионалов в области манипулирования.

Взятие рулона пленки роботом KR QUANTEC.

хаотичная концепция системы

Перед и после упаковывания рулоны снабжаются внутренней этикеткой на втулке и внешней этикеткой на рулоне с номером заказа для однозначной идентификации. Система имеет децентрализованную концепцию, что связано с рядом преимуществ: например, рулоны можно произвольно, т.е. вне зависимости от их размеров, автоматически упаковывать в усадочную пленку без операций переналадки. В завершение в еще одной станции на упакованный рулон помещается дополнительная идентификационная этикетка с данными заказа. Затем осуществляется транспортировка на участок автоматического палетирования. Сканеры штрих-кодов считывают данные этикетки, чтобы обеспечить контроль распределения по линиям.

На участке палетирования хаотично поступающие рулоны автоматически присваиваются одному из трех перемещающихся роботов, тоже модели KR 300 R2500 ultra. Они в соответствии с заказами выполняют палетирование на 18 поддонах. Необходимые для этого поддоны четырех типов хранятся в магазинах и автоматически подаются оттуда к местам палетирования.

В зависимости от требований роботы KUKA укладывают упакованные рулоны на носители груза в вертикальном или горизонтальном положении, при необходимости добавляя защитные проставки или промежуточные слои из пенопласта, используемые в Bilcare Research в пяти вариантах. Также могут укладываться донный и покровный слои.

Здесь роботы используют индивидуально разработанные компанией KOCH зажимные захваты, оснащенные расширяющейся оправкой и присосками для взятия промежуточных, донных и покровных слоев. Компоновку поддонов ПЛК рассчитывает для разных размеров рулонов.

Система управления благодаря произвольной концепции в состоянии распределить поддоны одного заказа по всем намоточным установкам. Возможна также доставка поддонов из других участков завода и добавление их в автоматическую систему контроля грузов. Сканеры штрих-кодов считывают данные этих поддонов, система регистрирует их и осуществляет дальнейшее управление.

В станции перевязки поддоны надлежащим образом фиксируются и снабжаются этикеткой. Погрузчики перемещают готовые носители груза на участок отгрузки. Наборы данных заказов передаются в ПЛК KOCH, который сообщает системе ERP о всех выполненных операциях по транспортировке и упаковыванию.

Повышение производительности на 30 процентов

Автоматическая упаковочная линия должна позволить компании Bilcare Research еще быстрее и гибче реагировать на пожелания клиентов. Основой станут автоматическая обработка заказов, повышение готовности оборудования и переход к концепции «Industrie 4.0».

Уже в первые два года система автоматизации помогла увеличить производительность на 30 процентов, качество и гигиенические стандарты были улучшены. Кроме того, новая установка снимает часть физической нагрузки с работников, т.к. робот берет на себя манипулирование тяжелыми рулонами.

Сопряжение системы управления производством с экономической системой ERP способствует улучшению планирования производства и логистики. Йохен Молт заглядывает в будущее:

Эта инвестиция станет хорошей базой для грядущих лет, т.к. мы должны и хотим расширять автоматизацию. Например, можно допустить возможность подключения дополнительных машин к автоматическим процессам.

Йохен Молт, менеджер по строительству в Bilcare Research