Задача
Требовалось автоматизировать укладку лёгкой фасованной продукции в стаканчиках на паллету в конце фасовочной линии. Продукт лёгкий, но темп высокий, а укладка ведётся групповыми упаковками с картонными прослойками между слоями. Ячейку нужно было вписать в ограниченную площадь и обеспечить стабильную работу без постоянного присутствия оператора.
- Лёгкая фасованная продукция, укладка групповыми упаковками
- Картонные прослойки между слоями паллеты
- Ограниченная площадь под ячейку
- Автономная работа с индикацией состояния
Робот и захватное устройство
Основа ячейки — паллетайзер KUKA KR 70 R2100 с грузоподъёмностью 70 кг и досягаемостью 2100 мм. Захватное устройство построено на статичных вилах и подвижной боковой пластине и берёт 2 групповые упаковки за цикл; для укладки картонных прослоек предусмотрены выдвижные присоски. Оснастка сделана лёгкой — её масса не превышает 12 кг, что важно для динамики на высоком такте.
- Грузоподъёмность — 70 кг, досягаемость — 2100 мм
- Захват на 2 групповые упаковки за цикл
- Статичные вилы + подвижная боковая пластина
- Выдвижные присоски для картонных прослоек
- Масса захватного устройства — до 12 кг
Расчёт производительности
Производительность подтверждена расчётом. Робот обеспечивает не менее 10 циклов в минуту (6 секунд на цикл — от захвата продукта с конвейера до возврата пустого захвата после укладки). При укладке 2 групповых упаковок за цикл первичный запас превышает требуемую по ТЗ производительность более чем вдвое. Итоговый такт уточняется с учётом числа прослоек и чуть более бережного срабатывания захвата, при этом двойной запас остаётся резервом надёжности.
- Не менее 10 циклов/мин (6 секунд на цикл)
- 2 групповые упаковки за один цикл
- Первичный запас — более чем двукратный к требованию ТЗ
- Смена паллеты не влияет на такт — оператор работает без остановки робота
Расчёт грузоподъёмности и динамики
Даже для лёгкого продукта мы считаем нагрузки, а не берём «на глаз». По массе групповой упаковки с коробом определяем суммарный вес перемещаемого груза, учитываем массу оснастки, смещение и вылет центра масс. Для проверки инерционных составляющих строим 3D-модель захвата с грузом и прогоняем динамический расчёт — так мы убеждаемся, что робот работает с запасом на всех скоростях цикла.
- Расчёт суммарной массы груза с учётом короба и захвата
- Учёт смещения и вылета центра масс относительно фланца робота
- 3D-модель захвата с грузом для инерционных составляющих
- Динамический расчёт в KUKA.Load — нагрузка в пределах ~60% от номинала робота
- Итог расчёта — модель робота подтверждена (approved) с запасом по всем осям
Оснащение ячейки
Ячейка укомплектована всем необходимым для автономной и безопасной работы: магазином картонных прослоек, оптическим контролем подачи продукта и визуально-звуковой индикацией состояния. Система управления построена на аппаратуре Siemens, шкаф вынесен за пределы защитных ограждений.
- Магазин прослоек с необходимой инженерией
- Оптический датчик наличия короба на конвейере
- Светозвуковая колонна индикации состояния ячейки
- Система управления на аппаратуре Siemens, панель оператора с рецептами укладки
Технические характеристики
- Робот — KUKA KR 70 R2100, грузоподъёмность 70 кг, вылет 2100 мм
- Захват на 2 групповые упаковки, масса оснастки — до 12 кг
- Производительность — не менее 10 циклов/мин, запас более 2× к ТЗ
- Магазин прослоек, оптический контроль подачи, светозвуковая колонна
- Система управления Siemens, шкаф вне рабочей зоны
- Система безопасности с моментальным остановом при проникновении в зону
Эффект от внедрения
Компактная ячейка снимает монотонную ручную укладку в конце фасовочной линии и работает автономно, а точный инженерный расчёт нагрузок обеспечивает ресурс механики и стабильную точность на высоком такте.
- Автономная укладка без постоянного присутствия оператора
- Двукратный запас производительности к требованию ТЗ
- Ресурс механики за счёт работы робота с запасом по динамике
- Ровные паллеты с прослойками — устойчивы при транспортировке
- Компактная компоновка под ограниченную площадь участка