La robotica nel packaging

L’uso della robotica è vincente per soddisfare le esigenze in ambito packaging perché consente di accrescere la produttività, velocizzando i processi e migliorando le attività di imballaggio. Gli utenti si aspettano che un sistema per il packaging basato sulla robotica fornisca agli utenti grande velocità e flessibilità, garantisca performance elevate contenendo i costi operativi, aumentando il tempo di attività e riducendo i tempi di fermo macchina.

Le attività di packaging sono sempre più importanti nelle procedure industriali e commerciali delle imprese; il packaging è fondamentale sia per garantire la corretta conservazione dei prodotti confezionati, in modo che arrivino all’utente finale in condizioni perfette, sia per soddisfare necessità di marketing e presentare il prodotto in modo accattivante. L’uso della robotica è considerato sempre più spesso la risposta più adeguata per soddisfare le esigenze in ambito packaging, perché consente di accrescere la produttività, velocizzando i processi e migliorando le attività di imballaggio, grazie a una maggiore flessibilità intesa come possibilità di adattare cicliche, prodotti, lotti, dimensioni e orientamenti diversi. Senza contare che oggi i produttori di dispositivi di automatizzazione destinati al segmento del packaging puntano anche sulla riduzione delle superfici di ingombro e sull’ottimizzazione energetica. I prodotti che oggi vengono imballati sono sempre più vari; per questo le aziende che si avvalgono di attività di packaging chiedono ai produttori macchine sempre più flessibili e personalizzabili. Gli Oem e i vendor attivi nel settore stanno rispondendo alle richieste degli utenti con sistemi che promettono minore complessità rispetto a quelli commercializzati in precedenza, maggiore semplicità nell’implementazione e gestione, accanto a costi più accessibili.  Nell’industria del packaging la robotica è un’area fortemente in crescita; le applicazioni stanno aumentando in termini numerici e stanno crescendo anche dal punto di vista delle funzionalità, che comprendono le attività di picking & placing (raccolta e posizionamento) accanto all’imballaggio in scatole. Alcune survey, realizzate a livello internazionale, rivelano che l’uso della robotica nell’ambito del packaging sarà ancora più diffusa in futuro, perché i dispositivi robotizzati destinati a questo settore sono in costante miglioramento in termini di velocità, affidabilità e contenimento dei costi. Secondo un’indagine voluta da un vendor attivo nel settore gli utenti da un sistema per il packaging basato sulla robotica deve fornire agli utenti grande velocità e flessibilità, garantire performance elevate contenendo i costi operativi, aumentando il tempo di attività e riducendo i tempi di fermo macchina. Le aziende ricercano anche macchine facili da spostare e da mantenere; inoltre puntano su prodotti facilmente modificabili in rapporto ai cambiamenti della produzione e delle esigenze di confezionamento. Importante è anche poter contare su soluzioni che rispettano l’ambiente, che consentano il monitoraggio dei consumi energetici e di risparmiare energia. Fondamentale, inoltre, è poter tenere sotto controllo tutte le attività che riguardano la soluzione utilizzata; alcuni vendor abbinano alle loro soluzioni appositi software che consentano di visualizzare l’impianto e di intervenire, se necessario, per aiutare a ottimizzare le sue performance. Soluzioni innovative di questo tipo abbinano tecnologie di controllo e di networking, che consentono la visualizzazione dell’impianto e di raccogliere una grande quantità di dati importanti. Anche tutto questo consente minori perdite di tempo, riduce la perdita di qualità e i costi legati alla gestione dell’impianto mentre cresce la produttività.

Alcuni esempi vincenti

Ma vediamo alcuni esempi concreti di imprese che, introducendo soluzioni di packaging robotizzate hanno ottenuto risultati vincenti. Un’aziende inglese del settore alimentare, attiva nella commercializzazione delle patate, ha arricchito i propri dipartimenti di packaging con due nuovi robot che hanno l’obiettivo di raccogliere borse da 2,5 e 5 kg e di caricarle in contenitori destinati ai supermercati; inizialmente i robot erano stati progettati per raccogliere 30 borse al minuto. Dopo diversi aggiornamenti, per soddisfare le esigenze legate all’aumento della domanda, la velocità è cresciuta; oggi sono salite a 60 le borse raccolte al minuto. Ora l’impianto produce 2,400 tonnellate di patate imballate a settimana. È aumentata la flessibilità dei dispositivi utilizzati che ha reso più semplice le attività di riconfigurazione delle operazioni di imballaggio; le celle robotizzate occupano inoltre uno spazio più ridotto rispetto a quelle utilizzate in precedenza. Nel corso dell’ultimo anno i robot impiegati hanno avuto performance affidabili, hanno richiesto limitate attività di manutenzione e un livello di funzionamento ritenuto pari al 99,98%.  Un secondo esempio vincente dell’utilizzo di dispositivi robotizzati nelle attività di packaging proviene da Tonsberg, in Norvegia, luogo in cui un’azienda alimentare specializzata nella lavorazione della carne ha il proprio magazzino e il proprio centro di distribuzione. Sono 140 gli impiegati che lavorano in questa sede con l’obiettivo di controllare e imballare la carne in modo che possa arrivare ai clienti in condizioni di freschezza. Da diverso tempo si è ricorsi alla robotica per gestire meglio i prodotti ordinati più di frequente e in quantità elevate in ogni stagione. I processi partono dai pallet di casse portati da camion presso il magazzino, nell’area di lavoro robotizzata; il computer centrale del magazzino informa il controllore abbinato al robot quali prodotti devono essere scelti e in quale ordine.  Il robot controlla se il prodotto afferrato è corretto passando la cassa contro uno scanner; è quindi generato un nuovo codice, abbinato alla cassa, che darà dettagli sulla consegna al cliente. Successivamente il robot pone la cassa su un nastro trasportatore, che la trasferirà alla fase successiva del processo. Il robot utilizzato è molto flessibile e si avvale di un sistema a sensore ultrasonico sulla sua pinza che consente anche l’identificazione di casse presentate in modo non uniforme. Il sensore rende possibile il controllo delle distanze e permette di gestire il robot con velocità in rapporto alla posizione della cassa da imballaggio. Una volta raggiunto questo punto, la pinza resta inizialmente chiusa, finché è stata individuata la posizione ideale di pinzaggio. Sistemi di questo tipo sono evoluti rispetto a quelli usati in passato, ma il laboratorio di biorobotica dell’Università di Hardvard sta lavorando ulteriormente sulle attività di percezione embedded con l’obiettivo di realizzare robot ancora più veloci, in grado di resistere a carichi di impatto elevato e ad altre forze. Molti utenti finali interessati a rendere sempre più efficienti le attività di imballaggio sono sempre più interessati a soluzioni più semplici da gestire e manutenere, in cui più macchine di imballaggio e robotica possano contare su un’unica soluzione di controllo integrato; in questo modo potrebbero essere ridotte anche le attività di formazione destinate al personale.   Diversi costruttori di soluzioni per l’imballaggio stanno investendo molto sulla progettazione di macchine per il packaging che integrano al loro interno un robot; l’intera macchina può essere controllata con un singolo controllore programmabile, ottenendo performance più elevate. Alcuni costruttori vedono, invece, più strategico, ricorrere a un sistema di controllo basato su pc, ritenendolo più veloce nella raccolta delle informazioni. In questo caso è importante poter contare anche su di un software di programmazione ad hoc, dotato di notevoli funzionalità, in grado di facilitare e velocizzare l’implementazione del sistema.

Sistemi di visione automatica

Nel segmento dell’industria del packaging rivolta al settore del beverage, che si caratterizza per la produzione di miliardi di bottiglie e lattine ogni anno, dal punto di vista tecnologico stanno giocando un ruolo chiave anche i sistemi di visione automatica. Per assicurare che i contenitori di bevande siano privi di ogni difetto, ai system integrator è spesso richiesto di configurare sistemi basati su applicazioni specifiche in grado di svolgere analisi a carattere ottico, che hanno la finalità di ispezionare ogni superficie, i difetti interni e le caratteristiche dell’etichetta. Questi sistemi si avvalgono di apposite fotocamere con lenti adatte (per esempio all’angolo di 6.2 mm) a ispezionare l’interno di una lattina per individuare eventuali difetti interni. Per poter disporre di luce diffusa e uniforme queste soluzioni si avvalgono di sistemi di illuminazione Dome basati su Led, in modo che le superfici interne alla lattina sia illuminata adeguatamente, con un contrasto elevato. Dopo la cattura delle immagini, può essere usato un apposito software di machine-vision basato su Linux per analizzare le immagini stesse; algoritmi di blob analysis consentono di determinare se sulla superficie interna della lattina esistono difetti. In caso di imperfezioni, il controller I/O interno può far partire un meccanismo di rifiuto che consentirà di per espellere l’elemento difettoso dalla linea produttiva. Un sistema di questo tipo è stato usato da un’azienda per assicurarsi che in nessuna lattina sia presente vernice bruciata. Dal momento che sistemi di questo genere sono stati costruiti in modo modulare, possibile è la personalizzazione, per garantire le opzioni luminose più adatte in rapporto alle ispezioni che si devono realizzare. Nell’analisi di un tappo di bottiglia, per esempio, un anello di luce scura potrà illuminare efficacemente l’oggetto.

 

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