پالت ساز اتوماتیک چیست؟ مزایا، انواع و نحوه عملکرد آن

یکپالت ساز اتوماتیکیک سیستم بسته بندی صنعتی تخصصی است که برای چیدن ظروف، کارتن ها، جعبه ها، کیسه ها یا جعبه ها به صورت خودکار روی پالت ها برای انبارداری، ذخیره سازی و حمل و نقل طراحی شده است. پالت‌سازهای خودکار که در مرحله نهایی تولید محصول کار می‌کنند-که معمولاً به آن بسته‌بندی انتهای خط (EOL) می‌گویند{4}}کالاهای تمام‌شده ورودی را از خطوط تولید بالادست می‌پذیرند، آنها را به طرح‌های ساختاری از پیش تعیین‌شده هدایت می‌کنند و آنها را لایه به لایه روی هم قرار می‌دهند.

با جایگزینی انباشته دستی با مکانیک خودکار، این سیستم‌ها فشار فیزیکی سنگین را حذف می‌کنند، از توان عملیاتی بالا اطمینان می‌دهند و بارهای پالت مربعی و پایدار می‌سازند که در طول حمل و نقل محموله ایمن باقی می‌مانند.

برای دهه‌ها، جریان کار بسته‌بندی استاندارد به شدت به کار دستی برای انتقال محصولات از نوار نقاله‌های خروجی به پالت‌های چوبی متکی بود. با افزایش سرعت تولید و تشدید استانداردهای ایمنی صنعتی، حمل و نقل دستی به عنوان یک گلوگاه عملیاتی حیاتی ظاهر شد.

تولید مدرن مستلزم تولید مداوم-با حجم بالا است.پالت ساز اتوماتیکشکاف بین تجهیزات بسته بندی اولیه/ثانویه (مانند پرکننده ها، سیلرها و کیس های نصب) و مدیریت لجستیک (مانند لفاف های کششی، وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار و سیستم های مدیریت انبار) را پر کنید.

در حالی که پیکربندی‌های مکانیکی خاص بسته به ماشین‌های انتخابی متفاوت است، پالت‌سازهای خودکار از یک جریان فرآیند همگام‌سازی شده-گام به{{1} پیروی می‌کنند تا بسته‌های منفرد را به واحدهای محموله ایمن تبدیل کنند.

مرحله 1: انباشت خوراک و جهت گیری محصول

محصولات از طریق یک نوار نقاله ورودی{0}}اغلب یک سیستم تجمع فشار صفر-(ZPA)- برای جلوگیری از خرد شدن بسته وارد سلول پالت‌سازی می‌شوند. چرخاننده های دست انداز، چرخاننده های درون خطی، یا میزهای چرخشی{4}راینده سروو، هر کیسه یا کیسه را مطابق با{5}الگوهای لایه از قبل برنامه ریزی شده (مانند پشته ستون، الگوی در هم قفل شده، یا چیدمان چرخ پایه) جهت می دهند.

مرحله 2: تشکیل لایه (تولید الگو)

در سیستم‌های مرسوم-سطح بالا و پایین-، محصولات به پیکربندی‌های ردیفی-به‌وسیله-روی یک جدول الگو قرار می‌گیرند تا زمانی که یک لایه (سطح) کامل تشکیل شود. در سیستم‌های روباتیک، بازوی مفصلی آیتم‌های جداگانه، گروه‌بندی‌های چندگانه، یا کل لایه‌های از قبل تشکیل‌شده را مستقیماً با استفاده از یک ابزار تخصصی انتهای بازو (EOAT) انتخاب می‌کند.

مرحله 3: انتقال و انباشته شدن لایه

• سیستم های متعارف:لایه تشکیل شده بر روی درهای پیش بند تقسیم شده یا یک صفحه استریپر فشار داده می شود. صفحه باز یا جمع می شود، لایه را به آرامی روی پالت قرار داده شده در زیر می اندازد یا قرار می دهد.
• سیستم های رباتیک:بازوی مکانیکی چند محوره بار را در فضای سه بعدی مانور می دهد و دقیقاً روی مختصات تعیین شده روی پالت پایین می آورد.

مرحله 4: لغزش{1}}قرار دادن صفحه و لایه لایه (اختیاری)

برای کالاهای شکننده، کالاهای کیسه‌ای، یا تثبیت‌کننده‌های چند لایه، یک فیدر خودکار صفحات مقوایی یا پلاستیکی را از مجله انتخاب می‌کند و بین لایه‌های محصول قرار می‌دهد تا توزیع وزن یکسان شود.

مرحله 5: تخلیه و انتقال پالت

هنگامی که ارتفاع از پیش تعیین شده یا محدودیت لایه برآورده شد، پالت کامل از ناحیه پالت سازی بر روی یک غلتک یا نوار نقاله زنجیری سنگین-به سمت یک لفاف کششی یکپارچه حرکت می کند. به طور همزمان، یک پالت پخش خودکار یک پالت خالی تازه را در موقعیت انباشته بارگیری می کند تا چرخه را بدون توقف ادامه دهد.

درک تفاوت های عملیاتی بین انواع پالت ساز به مدیران کارخانه اجازه می دهد تا بهترین ماشین آلات را با توجه به توان عملیاتی، ردپا و محدودیت های بودجه خود انتخاب کنند.

1. ربات پالت سازی خودکار

ربات‌های پالت‌سازی خودکار از بازوهای صنعتی 4 محوره یا 6 محوره با گیره‌های تخصصی پیکربندی شده‌اند. واحدهای رباتیک به جای فشار دادن ردیف‌های محصول به یکدیگر، اقلام را از موقعیت تغذیه برداشته و با دقت بالا روی پالت قرار می‌دهند.

• پایان--Arm Tooling (EOAT):عملکرد رباتیک به شدت به مکانیزم گیره بستگی دارد. پد اسفنجی خلاء در بلند کردن کیس های راه راه عالی است. گیره های جانبی پنوماتیک جعبه دسته; چنگال های مکانیکی پایین یا گیره های کفگیر کیسه های سنگین یا بارهای بدون تسمه را تحمل می کنند.
• مدیریت چند خطی:یک ربات پالت‌سازی خودکار با بار سنگین می‌تواند تا چهار نوار نقاله ورودی را به طور همزمان سرویس کند و SKUهای مختلف را روی پالت‌های مجاور مجزا در یک محفظه ایمنی قرار دهد.

2. پالت سازهای معمولی سطح بالا (High-Infeed)

پالت سازهای سطح بالا محصولات را بر روی نوار نقاله های مرتفعی که 8 تا 12 فوت بالاتر از سطح زمین قرار دارند دریافت می کنند. ماشین آلات کل لایه های محصول را در این ارتفاع بالا تشکیل می دهند. هنگامی که یک لایه به طور کامل روی صفحه استریپر جارو می شود، لایه را پایین می آورد یا روی پشته پالت زیر آن قرار می دهد، که با ایجاد لایه ها به تدریج پایین می آید.

• مزایا:سرعت فوق العاده بالا (بیش از 100 تا 150 کیس در دقیقه) که آنها را در کارخانه های-بطری سازی و کنسرو سازی نوشیدنی با حجم بالا استاندارد می کند.
• معایب:ردپای فیزیکی بزرگ، نیاز به سکوهای نیم طبقه برای دسترسی به تعمیر و نگهداری و سرمایه گذاری اولیه بالاتر.

3. پالت سازهای معمولی سطح پایین-

پالت‌سازهای سطح پایین محصولات را در سطح استاندارد کف (حدود 3 فوت ارتفاع) می‌پذیرند. محصولات در ردیف ها و لایه ها در ارتفاع طبقه گروه بندی می شوند، سپس یک بالابر مکانیکی کل لایه یا مجموعه صفحه را به سمت بالا می برد تا آن را روی بار پالت در حال رشد قرار دهد.

• مزایا:دسترسی در سطح{0}}طبقه امکان مداخله آسان اپراتور، تعمیر و نگهداری معمولی ساده و الزامات ارتفاع سقف سازه کمتر را فراهم می کند.
• معایب:حداکثر سرعت عملکرد کمتر در مقایسه با مدل‌های{0}}تغذیه بالا به دلیل زمان چرخه عمودی مورد نیاز برای مکانیسم بالابر.

4. Cobot Palletizing Systems

روبات‌های مشارکتی (کوبات‌ها) ماشین‌هایی فشرده و کم بار هستند- که برای کار در کنار اپراتورهای انسانی بدون حصارهای ایمنی محیطی سنتی طراحی شده‌اند (با توجه به ارزیابی ریسک). حسگرهای نیرو یکپارچه تماس تصادفی را تشخیص داده و بلافاصله حرکت را متوقف می کنند.

• مزایا:راه‌اندازی سریع، کشیدن بصری-برای برنامه‌نویسی رابط‌های کاربری، ردپای بسیار فشرده، و جابه‌جایی آسان بین خطوط تولید.
• معایب:سرعت کمتر (معمولاً کمتر از 12 تا 15 برداشت در دقیقه) و محدودیت بار (معمولاً کمتر از 20 تا 25 کیلوگرم).

1. حداکثر توان عملیاتی و خروجی خط

پالت سازی دستی ذاتاً در معرض خستگی انسان، نوسانات سرعت و توقف تعویض دنده است. سیستم‌های پالت‌سازی خودکار به‌طور مداوم با سرعت‌های چرخه برنامه‌ریزی‌شده کار می‌کنند، و تضمین می‌کنند که خطوط تولید با سرعت بالا هرگز از تنگناهای بسته‌بندی پایین‌دستی رنج نخواهند برد.

2. حذف کامل خطرات آسیب ارگونومیک

بلند کردن مکرر، چرخاندن و قرار دادن کیسه های سنگین یا کیسه های 25 کیلوگرمی کارگران را در معرض اختلالات تجمعی اسکلتی عضلانی (MSDs) و آسیب های فشاری شدید قرار می دهد. خودکارسازی فرآیند پالت‌سازی، این وظایف فیزیکی پرخطر را به ماشین‌آلات قوی منتقل می‌کند، خسارت‌های ناشی از آسیب محل کار را کاهش می‌دهد و هزینه‌های بیمه را کاهش می‌دهد.

3. پایداری بار برتر و کاهش تلفات محصول

انباشتن دستی ناسازگار منجر به کج شدن پالت ها، آویزان شدن و خرد شدن جعبه های موجدار می شود. پالت سازهای خودکار هر آیتم را با دقت میلی متری (اغلب در محدوده تکرارپذیری 1.0 ± میلی متر) قرار می دهند. هم ترازی کامل لایه ها بارهای مربعی و ساختاری سالم ایجاد می کند که فضای بار کامیون را به حداکثر می رساند و از آسیب محصول در حین حمل و نقل جلوگیری می کند.

4. صرفه جویی مستقیم در هزینه نیروی کار

استقرار پالت ساز خودکار به کارخانه ها اجازه می دهد تا نیروی کار انبار را به وظایف عملیاتی با ارزش{0} بالاتری مانند کنترل کیفیت، تعمیر و نگهداری ماشین آلات، یا برنامه ریزی تدارکات اختصاص دهند. به جای نیاز به چندین بارکننده در هر شیفت، یک اپراتور واحد می تواند چندین خط بسته بندی خودکار را به طور همزمان نظارت کند.

5. سازگاری چند{1}}SKU و دستور العمل بدون درز

عملیات بسته بندی مدرن با اشکال مختلف محصول، اندازه های جعبه و تنظیمات پالت انجام می شود. به لطف رابط‌های انسانی (HMI) و کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی پیشرفته (PLC)، اپراتورها می‌توانند دستور العمل‌های پالت‌سازی را با فشار دادن یک دکمه تغییر دهند و زمان تغییر را از نیم ساعت به کمتر از دو دقیقه کاهش دهند.

برای درک اینکه چگونه یکپالت ساز اتوماتیکعملیات روزانه کارخانه را تغییر می دهد، نمونه واقعی{0}}تجهیزات بسته بندی نوشابه را در نظر بگیرید.

تنگناهای عملیاتی اولیه

این مرکز دارای سه خط{0}}کنسرو پرسرعت با خروجی بیش از 1200 جعبه در ساعت بود. علیرغم سرمایه‌گذاری سنگین در پرکننده‌های مایع پرسرعت-، عملیات پایین‌دستی با تاخیرهای شدید مواجه شد:

• محدودیت های سرعت دستی:تیم‌های انباشته دستی برای تطبیق با سرعت خروجی تلاش می‌کردند و ماشین‌های پرکننده بالادست را مجبور می‌کردند با ظرفیت کم کار کنند یا مکررا متوقف شوند.
• میزان بالای آسیب دیدگی:روی هم-سینی‌های نوشیدنی 15 کیلوگرمی روی هم باعث صدمات فشاری مکرر، غیبت زیاد، و افزایش هزینه‌های غرامت کارگران شد.
• ناپایداری بار:انباشته شدن دستی ناهموار باعث خرد شدن سینی شد و در نتیجه پالت ها در داخل کامیون های باربری واژگون شد و مشتریان برمی گردند.

مهندسی سیستم و پیاده سازی

تیم‌های مهندسی، انتهای{0}منطقه بسته‌بندی خط{1}} کارخانه را با نصب یک ورودی-دوگانه، بازسازی کردند.ربات پالت سازی اتوماتیکسلول:

1. انتقال فشار صفر{{0}:نوار نقاله های غلتکی ZPA برای تغذیه سینی های نوشیدنی ورودی به آرامی بدون تغییر شکل لبه نصب شده است.
2. سلول رباتیک-بار سنگین:یک بازوی ربات صنعتی 4 محوری با ظرفیت حمل بار 180 کیلوگرم. بازو مجهز به یک اسفنج خلاء سفارشی EOAT بود که قادر به برداشتن دو قاب بود.
3. مدیریت خودکار پالت:یک دستگاه پخش کننده پالت اتوماتیک که پالت های چوبی خالی را از طریق نوار نقاله های زنجیره ای برقی مستقیماً به داخل سلول تغذیه می کند.

نتایج عملیاتی اندازه گیری شده

پس از راه اندازی سیستم، تاسیسات به بهبودهای عملیاتی واضح دست یافت:

• خروجی خط بازیابی شده:خطوط پرکننده بالادست 99.1% راندمان عملیاتی را به دست آوردند و عقب ماندگی پایین دست را حذف کردند.
• ایمنی ارگونومیک:صدمات محل کار به دلیل بلند کردن وسایل سنگین در منطقه پالت سازی به صفر رسید.
• کاهش ضایعات:نرخ خسارت محصول از 2.4٪ به زیر 0.02٪ کاهش یافت.
• بازیابی سریع سرمایه:با در نظر گرفتن صرفه جویی مستقیم نیروی کار، کاهش ضایعات و مطالبات بیمه ای کمتر، این کارخانه طی 14.2 ماه به بازده کامل سرمایه (ROI) دست یافت.

ارزیابی یکپالت ساز اتوماتیکنیاز به بررسی فراتر از قیمت خرید اولیه برای در نظر گرفتن هزینه کل مالکیت (TCO) دارد.

فرمول محاسبه ROI

اکثر کارخانه‌های تولیدی که دارای برنامه‌های زمانی چند{0}}شیفتی هستند، بازیابی کامل سرمایه را در این مدت انجام می‌دهند12 تا 24 ماهگی.

ارتقاء یک تسهیلات به پالت سازی خودکار نیازمند یک رویکرد مهندسی ساخت یافته است:

فاز 1: حسابرسی توان عملیاتی و بسته

1. حداکثر نرخ های خروجی مورد را در ساعات اوج تولید اندازه گیری کنید.
2. ابعاد بسته، وزن ناخالص، تخلخل سطح و سفتی سازه را ثبت کنید.
3. اندازه های ردپای پالت مورد نیاز (به عنوان مثال، GMA 48x40 اینچ، پالت یورو) و حداکثر ارتفاع پشته را تعریف کنید.

فاز 2: انتخاب سیستم و طراحی سلول

1. بر اساس نیاز به فضا و سرعت، بین پیکربندی‌های رباتیک، مرسوم{0}}سطح بالا یا پایین{1}} انتخاب کنید.
2. EOAT مناسب را انتخاب کنید (پدهای خلاء برای جعبه ها، چنگال های مکانیکی برای کیسه ها، گیره های جانبی-برای جعبه ها).
3. طرح بندی نوار نقاله را با مناطق بافر ZPA برای مدیریت نوسانات خط طراحی کنید.

فاز 3: حفاظت و ادغام ایمنی

1. طراحی حصارهای محیطی، درهای دسترسی به هم قفل شده و پرده های سبک مطابق با استانداردهای OSHA/ISO.
2. کنترل‌های سیستم را از طریق اترنت صنعتی (PROFINET/EtherNet/IP) با ماشین‌آلات بالادست و بسته‌بندی‌های کششی پایین‌دست یکپارچه کنید.

فاز 4: تست و راه اندازی

1. آزمایش پذیرش کارخانه (FAT) را با استفاده از نمونه‌های واقعی محصول در مرکز یکپارچه‌ساز انجام دهید.
2. تجهیزات را نصب کنید، مدارهای توقف اضطراری را بررسی کنید و محل قرارگیری سنسور را کالیبره کنید.
3. اپراتورهای کارخانه و تکنسین های تعمیر و نگهداری را در مورد کنترل های HMI، ایجاد دستور العمل و برنامه های نگهداری پیشگیرانه آموزش دهید.

1، آیا پالت ساز اتوماتیک می تواند چندین اندازه محصول را به طور همزمان مدیریت کند؟

بله.ربات پالت سازی اتوماتیکs و پالت سازهای معمولی مدرن می توانند ده ها دستور انباشته{0}}پیکربندی شده از قبل را در حافظه PLC خود ذخیره کنند. جابجایی بین اندازه های مختلف محصول یا الگوهای لایه فقط به انتخاب سریع روی صفحه نمایش HMI نیاز دارد.

2، اگر جعبه قبل از ورود به پالت ساز آسیب دیده یا نامناسب باشد، چه اتفاقی می افتد؟

سیستم‌های خودکار مدرن شامل سنسورهای بازرسی داخلی و سیستم‌های بینایی هستند. اگر جعبه خرد شده یا فلپ باز تشخیص داده شود، سیستم بسته معیوب را قبل از رسیدن به سلول پالت سازی از خط اصلی منحرف می کند و از گیر کردن- جلوگیری می کند.

3، چه مقدار فضا برای یک سلول پالت ساز اتوماتیک مورد نیاز است؟

فضای مورد نیاز به معماری سیستم بستگی دارد. سلول‌های کوبات فشرده به اندازه 6×6 فوت نیاز دارند، در حالی که سلول‌های روباتیک صنعتی معمولاً 12×15 فوت را اشغال می‌کنند. پالت‌سازهای معمولی سطح بالا به ردپاهای بزرگ‌تری نیاز دارند، اغلب بیش از 20 × 30 فوت همراه با فاصله سقف بالا.

برای ارزیابی امکان‌سنجی طرح‌بندی تسهیلات چند سطحی،{0}}با ما تماس بگیرید تیم مهندسی فنی امروز نقشه های معماری گیاهی، ارتفاع-به-طبقه، تبدیل نرخ خروجی خط و مشخصات پالت مورد نظر خود را ارائه دهید، و تیم ما نقشه طرح بندی سفارشی 2D/3D CAD و تجزیه و تحلیل امکان سنجی فنی کامل متناسب با سایت شما را آماده خواهد کرد.

اکنون تماس بگیرید