Integració de paletització multi-nivell: moviment de caixes apilades per pisos amb sistemes d'elevació i robòtica

Instal·laciósistemes robotitzats de paletitzacióEls dissenys de fàbriques de diversos-plantes permeten que les instal·lacions d'envasament de cartró ondulat de gran-volum transportin els productes acabats verticalment entre línies de conversió i molls de càrrega elevats mitjançant elevadors hidràulics sincronitzats, transportadors verticals continus i cotxes llançadora de transfer-accionats a motor. En enllaçar la maquinària de conversió de la planta baixa directament a les plataformes d'escenificació de la segona-pisa mitjançant eixos d'ascensors verticals integrats, els enginyers de planta poden automatitzar l'apilament-de-final de línia sense sacrificar la valuosa superfície de la planta principal ni alterar la infraestructura del magatzem existent.

Les operacions de conversió de cartró ondulat a les regions industrials densament poblades solen operar en instal·lacions de diversos -pisos a causa de la limitada petjada immobiliària. En aquestes plantes, els equips de conversió pesats-com ara les gravadores d'impressores flexo i les troqueladores rotatives-es solen col·locar a la planta baixa per absorbir la vibració i la càrrega estructural. Per contra, l'emmagatzematge de matèries primeres, els patis d'escenificació o les cases de camions sovint resideixen en pisos elevats secundaris o plataformes de càrrega elevades.

Moure paquets de cartró ondulat pesat o piles de palets completades per elevacions verticals presenta diferents reptes mecànics:

• Colls d'ampolla de l'eix de l'ascensor:Els muntacàrregues estàndard requereixen l'entrada manual de l'operador, cicles de portes lents i càrrega contínua de carretons elevadors, la qual cosa crea una congestió severa aigües avall per a les línies d'-alta velocitat.
• Perills d'estabilitat vertical:El transport vertical de paquets ondulats solts o càrregues paletitzades altes comporta el risc de lliscament del paquet, deformació del tauler o col·lapse de la pila si les corbes d'acceleració no es controlen amb precisió.
• Límits de càrrega útil estructural:Els entresòls i les lloses superiors del sòl de formigó imposen estrictes limitacions de pes per metre quadrat, la qual cosa requereix una distribució acurada d'equips mecànics pesats.

Integrant unrobot de paletització industrial amb mecanismes d'elevació vertical dedicats elimina aquests punts de fricció logístics. En lloc de dependre del transport manual de carretons elevadors o d'elevadors de lots lents, la integració vertical automatitzada estableix un flux continu i tancat-entre plantes de producció.

Per avaluar com l'elevació vertical automatitzada resol les limitacions logístiques de diversos-pis, considereu una instal·lació dissenyada per a un fabricant de caixes de cartró ondulat que opera a Ciutat Ho Chi Minh, Vietnam.

El coll d'ampolla operacional

El client operava una planta d'envasament de diversos-nivells que produïa caixes d'enviament exteriors de doble-paret pesades per a fabricants d'electrodomèstics. La línia de conversió principal de la instal·lació-una encoladora de plegadores flexogràfics d'alta-velocitat que funcionava a 14.000 fulls per hora-es va ancorar a la planta baixa. No obstant això, a causa dels límits del lloc urbà, el moll de càrrega de contenidors d'enviament principal de la planta es trobava al segon pis, a 5,8 metres per sobre de la línia de producció.

Originalment, la instal·lació comptava amb dos muntacàrregues manuals i quatre treballadors dedicats a la manipulació de materials per torn. Quan els paquets de cartró ondulat acabats van sortir de l'enganxador de carpeta, els treballadors els van carregar manualment als camions de mà, els van portar al muntacàrregues, van pujar al segon pis i van apilar manualment les caixes sobre palets prop del moll de càrrega.

Aquest procés va generar greus passius operatius:

• Constricció del rendiment:Els temps d'espera de l'elevador de mercaderies van provocar aturades freqüents de la línia de producció perquè l'àrea de sortida-de la planta baixa va assolir la màxima capacitat de retenció en qüestió de minuts.
• Altes despeses generals de mà d'obra:L'execució del procés de manipulació manual vertical va requerir vuit treballadors en dos torns, amb una elevada sobrecàrrega laboral i freqüents lesions relacionades amb la fatiga-.
• Danys al producte:La manipulació manual de paquets pesats de doble-paret va provocar una taxa d'aixafament-elevada, la qual cosa va provocar una taxa de ferralla del 3,5% de les plaques exteriors danyades.

La solució d'enginyeria

Per resoldre el coll d'ampolla del transport vertical sense dur a terme una demolició estructural important, es va dissenyar un ascensor vertical integrat i una cèl·lula d'apilament robòtica utilitzant tres sistemes bàsics:

1. Cèl·lula d'apilament-planta baixa:Un treball pesat-paletització de braços robotitzatsuna unitat amb una capacitat de càrrega útil de 210 kg es va instal·lar a la sortida de l'enganxador de plegadora flexogràfica a la planta baixa. Equipat amb una pinça de pinça mecànica de doble -zona, el braç construeix càrregues de palets entrellaçades directament sobre un llit de rodets-resistents integrat.
2. Ascensor vertical continu-heavy-duty (CVE):Al costat de la cèl·lula robòtica s'ha instal·lat un polipast de càrrega vertical tancat, accionat per motor{0}}, que passa per una penetració de terra reforçada de 2,2 mx 2,2 m tallada a la llosa de formigó del segon-pis.
3. Pista de transferència de la llançadora de -nivell superior:Al segon pis s'ha instal·lat una via de cotxe llançadora de 12-metres amb motor, que va des del port de descàrrega de l'ascensor directament fins a la zona d'escapament per a la càrrega de contenidors.

Execució del sistema i flux operatiu

Sota el flux de treball de diversos-pisos redissenyat, els paquets de cartró ondulat acabats surten de l'enganxador de carpetes i entren a la-cel·lula robòtica de la planta baixa. El braç articulat rep els paquets, executa els càlculs de patrons de capes i construeix una pila de palets d'1,8-metre d'alçada completa.

Un cop finalitzada la càrrega del palet, la seqüència automatitzada segueix el següent:

1. El PLC central verifica mitjançant sensors fotoelèctrics que el carro de l'ascensor vertical està estacionari i alineat a nivell del terra.
2. Els transportadors de cadena motoritzats traslladen horitzontalment el palet complet de 1.100 kg al carro de l'ascensor.
3. Les pinces-pneumàtiques de gran resistència bloquegen el palet al seu lloc dins del carro per evitar el moviment durant el desplaçament vertical.
4. El polipast d'accionament de freqüència -variable (VFD) aixeca la càrrega 5,8 metres verticalment fins al segon pis a una velocitat de desplaçament suau de 0,8 metres per segon.
5. En arribar al segon pis, les portes de seguretat de l'ascensor s'obren i un transportador de rodets integrat descarrega el palet al vagó llançadora superior.
6. El cotxe llançadora lliura la càrrega de palets al moll de càrrega de contenidors designat, on un únic operador de carretons elevadors la posa directament als contenidors d'enviament.

Resultats financers i operatius mesurats

Amb la implementació d'aquesta estratègia d'automatització vertical adaptada a l'espai-, la instal·lació de la ciutat de Ho Chi Minh va transformar les seves operacions aigües avall:

• Balanç de línia complet:L'enganxador de carpeta flexogràfica va aconseguir un 98% de temps de funcionament operatiu, eliminant completament les pauses de sortida aigües avall.
• Redirecció laboral:Els vuit treballadors del transport manual es van reassignar a funcions d'inspecció de qualitat i d'operació de màquines de més valor-.
• Reducció de ferralla:Els danys al producte causats per la manipulació manual van baixar del 3,5% a menys del 0,1%.
• Recuperació ràpida de la inversió:Tenint en compte l'adquisició de maquinària completa, el transport marítim, el nucli del sòl estructural i la posada en marxa, el període d'amortització calculat es va aconseguir en 13,5 mesos.

Aconseguir una automatització perfecta de diversos -pisos requereix seleccionar un maquinari d'elevació vertical capaç de gestionar càrregues estructurals elevades alhora que es manté l'alineació precisa amb les vies de transport horitzontals.

Ascensors verticals alternatius (RVL)

Els ascensors verticals alternatius utilitzen columnes de guia-resistents combinades amb polipasts de cadena-accionats per motor o de cable-. Mouen càrregues de palets o lots amunt i avall entre parades fixes del sòl en un moviment de dues-direccions.

• Capacitat de càrrega útil:Les configuracions estàndard gestionen càrregues des de 500 kg fins a més de 2.500 kg per carro.
• Precisió d'anivellament:Els interruptors de proximitat i els sensors de distància làser garanteixen l'alineació del nivell-del sòl dins de ±2 mm, permetent transferències suaus de palets sense sacsejades mecàniques.
• Tancaments estructurals:Totalment tancat amb malla d'acer o carcassa de xapa metàl·lica equipada amb portes de bloqueig de seguretat per evitar l'accés de l'operador durant el moviment vertical.

Transportadors verticals continus (CVC)

Per a les operacions de rendiment ultra-alt-en què els ascensors alternatius generen retards en el temps, els transportadors verticals continus utilitzen una sèrie de vols de plataforma connectats a cadenes d'accionament pesades-contínuament en bucle.

• Rendiment constant:Capaç d'elevar fins a 30 paquets individuals o petits palets per minut en un corrent ascendent continu.
• Empremta compacta:Requereix una superfície significativament menor que les cintes transportadores inclinades o els sistemes de rampes llargues.
• Flux unidireccional:Ideal per a camins de transport dedicats de baix--a dalt o-a-de dalt a baix.

La manipulació de paquets de cartró ondulat pesat o de caixes d'enviament exterior de mida variable-a altes velocitats requereix eines especialitzades de final-de-braç (EOAT). El braç robòtic ha d'assegurar fermament la càrrega útil per evitar el canvi durant els cicles ràpids d'acceleració i desacceleració.

Pinces pneumàtiques de doble -zona

Les pinces de subjecció pneumàtiques utilitzen plaques laterals paral·leles per aplicar una pressió lateral controlada contra les vores exteriors dels paquets ondulats o càrregues de caixa.

• Vàlvules de pressió proporcional:Permet als operadors ajustar la força de subjecció en funció del grau de la placa (p. ex., pressió més baixa per a les caixes de flauta E-lleugeres; pressió més alta per a les caixes d'enviament de doble-paret pesada) per eliminar les marques d'aixafament.
• -Flaps de suport inferiors:Els dits de suport pneumàtics s'estenen per sota de la càrrega per proporcionar un suport vertical positiu durant la rotació del braç{0}}alta velocitat.

Pinces de matriu de buit{0}}alt flux

Les pinces de matriu d'esponja de buit utilitzen una densa varietat de ports d'aspiració de-vàlvules de retenció recolzats per bufadors de buit-de gran sortida.

• Versatilitat del patró:Gestiona caixes individuals, capes de paquets complets o fulls-superiors ondulats sense canviar les eines mecàniques.
• Vàlvules auto-de tancament:Els ports d'aspiració descoberts es tanquen automàticament, mantenint una pressió de buit total a la part del coixinet d'escuma que fa contacte amb la superfície ondulada.

Invertir en automatització de diversos-nivells requereix equilibrar les despeses de capital inicials amb els estalvis operatius-a llarg termini. Obtenir maquinari especialitzat-com ara apaletitzador de caixao elevació vertical-resistent-des d'un establertrobot de paletització XinaEl fabricant ofereix importants eficiència en costos, sempre que els directors de la planta realitzin una avaluació exhaustiva del cost total de propietat (TCO).

Comparacions de mètriques financeres per disseny del sistema

La taula següent proporciona punts de referència comparatius d'inversió i rendiment per automatitzar les operacions d'envasament vertical i de diversos -fins-de-línia.

En avaluar aPreu del robot paletitzadorA proposta dels proveïdors d'equips estrangers, els enginyers de la planta han de verificar que la cotització cobreix tots els components d'integració secundaris-inclosos els tancaments verticals de l'eix d'ascensor, les entrades del sòl, les portes de seguretat entrellaçades, els cotxes llançadora de nivell-superior i el maquinari de comunicació de PLC remot.

Per integrar correctament el maquinari d'elevació vertical amb l'equip d'apilament robòtic aigües avall, els equips d'enginyeria haurien de seguir un procés d'avaluació estructurat de quatre-etapes.

Pas 1: realitzeu anàlisis estructurals i de càrrega del sòl

Abans d'instal·lar equips mecànics pesats en pisos secundaris o tallar penetracions del sòl per a eixos d'ascensors, consulteu un enginyer estructural certificat:

• Verifiqueu que les lloses de formigó del pis-superior puguin suportar càrregues dinàmiques vives de cotxes llançadora carregats i palets apilats (normalment 1.500 kg/m² com a mínim).
• Identifiqueu les bigues del sòl estructural i els cables de tensió abans de perforar les obertures del sòl per als eixos verticals dels ascensors.
• Assegureu-vos que els espais lliures aèries a tots els nivells compleixin els codis de seguretat locals de la maquinària.

Pas 2: calculeu els requisits de cabal-de massa vertical

Determineu el volum total de material que requereix transport vertical a velocitats màximes de producció:

• Calcula la producció horària total en paquets, estoigs i càrregues de palets acabats.
• Determineu si els paquets individuals s'han d'elevar abans d'apilar-los o si s'han de construir càrregues completes de palets a la planta baixa abans de l'aixecament vertical.
• Seleccioneu velocitats d'elevació vertical i classificacions d'accionament del motor de l'ascensor que superin les taxes de producció màximes amb un marge de seguretat mínim del 25%.

Pas 3: integreu l'arquitectura de control del PLC i els enclavaments de seguretat

Els sistemes automatitzats de diversos-nivells requereixen sistemes de control unificats per evitar col·lisions d'equips i embussos de materials en zones aïllades d'edificis:

• Instal·leu un controlador lògic programable (PLC) centralitzat amb protocols de comunicació Ethernet/IP o PROFINET per sincronitzar el braç robòtic, el carro d'elevació vertical i els cotxes llançadora de -nivell superior.
• Col·loqueu els sensors òptics a cada límit de transferència per verificar l'alineació de la càrrega abans d'activar el transport horitzontal o vertical.
• Connecteu els botons físics d'aturada d'emergència (E-Stop) i les cortines de llum de seguretat a tots els pisos a un únic relé principal de seguretat.

Pas 4: executeu les proves d'acceptació de fàbrica (FAT) i la posada en marxa

Abans de l'enviament i la instal·lació finals, realitzeu una prova d'acceptació de fàbrica (FAT) completa a les instal·lacions del fabricant de l'equip:

• Proveu el cicle operatiu complet amb les caixes de cartró ondulat-subministrades pel client, verificant l'execució del patró de la capa, la força de subjecció i l'estabilitat de la pila.
• Simuleu alineacions verticals de parada d'elevació, seqüències de transferència de càrrega i procediments de recuperació d'aturada d'emergència en condicions de càrrega útil màxima.
• Verifiqueu els mòduls d'accés de diagnòstic de PLC remots per assegurar-vos que els equips d'enginyeria fora del lloc-podin solucionar els problemes del programari de forma remota després de la-instal·lació.

1, és millor apilar caixes en palets a la planta baixa o elevar caixes individuals per apilar-les a la planta superior?

En general, es prefereix construir palets complets a la planta baixa si les qualificacions del sòl estructural a la planta superior ho permeten. L'apilament del terra-terra manté el braç robòtic principal ancorat a una base sòlida de formigó, reduint la vibració i l'estrès estructural a les lloses-superiors del sòl. Tanmateix, si les capacitats de càrrega del pis superior són limitades, els paquets individuals es poden elevar mitjançant un transportador vertical lleuger fins a una cel·la d'apilament de nivell-superior.

2, Quins mecanismes de seguretat impedeixen que els ascensors verticals caiguin durant les fallades de corrent?

Els ascensors verticals industrials utilitzen sistemes de seguretat mecànics redundants. Aquests inclouen frens de falla electromagnètica-muntats al motor-, falques de seguretat-resistents que es bloquegen mecànicament als rails de guia en cas de pèrdua de tensió del cable i interruptors de seguretat-enclavats de maquinari que impedeixen el moviment del carro si les portes estan obertes.

3,Com es mantenen de manera remota els sistemes de paletització robòtica de diversos-pisos?

Els sistemes moderns estan equipats amb mòduls de diagnòstic remot VPN segurs connectats al PLC principal. Si es produeix una fallada de temporització o una desalineació del sensor en un pis superior o dins de l'eix de l'ascensor, els enginyers poden iniciar sessió de manera segura al sistema de forma remota, analitzar l'estat d'E/S en-temps real, ajustar els paràmetres del servomotor i guiar els tècnics de manteniment locals a través de la resolució sense requerir visites de servei al lloc-.

Els dissenys de plantes de diverses-plantes ja no representen una barrera infranquejable per modernitzar les línies d'envasament aigües avall. En enllaçar braços robòtics articulats d'alt rendiment amb ascensors verticals continus i llançadores de transferència motoritzades, els productors d'envasos de cartró ondulat poden automatitzar completament la manipulació de materials a diversos nivells, eliminar els colls d'ampolla del transport manual i augmentar significativament la productivitat total de la planta.

Per avaluar la viabilitat de la disposició de la vostra instal·lació de diversos-nivells, poseu-vos en contacte amb el nostre equip d'enginyeria tècnica avui mateix. Proporcioneu els dibuixos arquitectònics de la vostra planta, les altures-a-del terra, les taxes de conversió de la línia de sortida i les especificacions de palets objectiu, i el nostre equip prepararà un dibuix de disseny CAD 2D/3D personalitzat i una anàlisi de viabilitat tècnica completa adaptada al vostre lloc.

Contacta ara