Völlig automatisiertes Sackpalettiersystem: Integrierte robotische Lösung

I. Lösungübersicht​

Diese Lösung zielt darauf ab, ein hoch effizientes, vollautomatisches Transfersystem für in Säcken verpackte Gegenstände bereitzustellen. Traditionelle manuelle Vorgänge oder halbautomatische robotische Methoden leiden unter Problemen wie geringer Effizienz, hohem Personalbedarf, zahlreichen Sicherheitsrisiken und hohen Verwaltungskosten. Durch die Integration innovativer Förderanlagen und intelligenter Robotertechnologie entwirft diese Lösung ein nahtlos verbundenes System, das aus den Stufen "Sackkippen - Glätten - Verlangsamung und Anhalten - Warten auf Palettierung - Roboter-Greifen" besteht. Es erreicht letztendlich eine vollautomatische und intelligente Übertragung von in Säcken verpackten Gegenständen vom Verpackungsanschluss bis zum vorgesehenen Stapelpunkt und verbessert erheblich die Produktions-effizienz und -sicherheit.

​II. Technischer Hintergrund & Entwurfsziele​

1. ​Technischer Hintergrund & Bestehende Probleme​

Aktuell beruht der Transferprozess für in Säcken verpackte Gegenstände in vielen Fabriken noch stark auf Handarbeit oder halbautomatischer Ausrüstung mit inhärenten Mängeln. Der traditionelle Prozess erfordert in der Regel, dass Arbeiter versiegelte Säcke auf ein Förderband legen und diese dann Arbeiter oder Roboter am Zielort entladen und stapeln. Dieser Ansatz hat die folgenden zentralen Mängel:

• ​Geringe Automatisierungsgrad:​​ Schlüsselabschnitte erfordern weiterhin manuelle Eingriffe, was eine vollständige Prozessautomatisierung verhindert.
• ​Fehlende einheitliche Positionierung & Haltung:​​ Säcke werden in zufälligen Winkeln auf das Förderband gelegt, was zu Abweichungen führt, wodurch eine präzise Greifung durch nachfolgende Roboter schwierig wird und unordentliche Stapel entstehen.
• ​Ungleichmäßige Form der Gegenstände:​​ Ungleichmäßige Materialverteilung innerhalb gefüllter Säcke macht direktes Stapeln anfällig für Zusammenbrüche. Um Stabilität zu gewährleisten, ist oft manuelles Sortieren an kritischen Stationen erforderlich, was Arbeits- und Verwaltungskosten erhöht.
• ​Sicherheits- & Effizienzrisiken:​​ Manuelle Arbeit in der Nähe von Förderbändern und Roboterarmen birgt Sicherheitsrisiken. Darüber hinaus sind Produktionszyklen instabil, was es erschwert, die Gesamteffizienz zu steigern.
1. ​Entwurfsziele​

Um die oben genannten Schmerzpunkte zu adressieren, sind die Entwurfsziele dieser Lösung wie folgt:

• ​Hochgradige Automatisierung:​​ Erstellung eines rational strukturierten, vollautomatisierten Transfersystems, das keine direkte manuelle Bedienung erfordert.
• ​Präzise Positionierung & Haltungssteuerung:​​ Gewährleistung, dass die Säcke mit einer einheitlichen, stabilen Haltung und Position am Greifpunkt eintreffen, um die Grundlage für präzises Roboterhandling zu schaffen.
• ​Effizienz- & Sicherheitssteigerung:​​ Signifikante Steigerung der Transfereffizienz durch optimierte Prozesse und koordinierte Steuerung, sowie vollständige Entfernung des Personals aus gefährlichen Arbeitsumgebungen.
• ​Reduzierung der Gesamtkosten:​​ Drastische Reduzierung des Personals, was die direkten Arbeitskosten und nachfolgende Verwaltungskosten senkt.

​III. Systemstruktur & Hauptkomponenten​

Das System verwendet ein modulares Design, bei dem die Komponenten nacheinander verbunden sind, um einen vollständigen geschlossenen Arbeitsablauf zu bilden.

• ​Gesamtlayout:​​ Das System besteht nacheinander aus einem ​Sackkippförderband, ​Glättfördersystem, ​Verlangsamungs- und Anhalteförderband und einem ​Warte-für-Palettierungsförderband. Am Ende des Warte-für-Palettierungsförderbands ist ein Hochleistungsindustrieroboter (Roboterarm) konfiguriert. Der Prozessweg lautet: Sackkippförderband → Glättfördersystem → Verlangsamungs- und Anhalteförderband → Warte-für-Palettierungsförderband → Roboter-Greifen & Stapeln.
• ​Komponentendetails:​​
1. ​Sackkippförderband​
• ​Funktion:​​ Empfängt stehende, in Säcken verpackte Gegenstände vom Verpackungs-/Verschlusssystem und vollendet deren Haltungsänderung von "stehend" zu "liegend."
• ​Hauptkomponenten:​​
• ​Einstellbare Befestigung:​​ Ist über dem Förderband installiert, wird in einem bevorzugten Winkel von 60° zur Bandoberfläche gesetzt, höhenverstellbar, dient dazu, die Säcke zu kontaktieren und sie zum Kippen zu leiten.
• ​Stützplatte:​​ Ist seitlich angeordnet, arbeitet zusammen mit der Befestigung, um die gekippten Säcke aufzunehmen.
• ​Führungswalzen:​​ Sind hinter der Befestigung angeordnet, helfen bei der Anpassung der Richtung der Säcke, um einen reibungslosen Übergang in die nächste Phase zu gewährleisten.
2. ​Glättfördersystem​
• ​Funktion:​​ Rollt die Säcke, um das interne Material neu zu verteilen, damit es gleichmäßig wird, lokale Beulen verhindert und sie für stabiles Stapeln vorbereitet.
• ​Hauptkomponenten & Merkmale:​​
• ​Quadratische Transportrollen:​​ Einzigartiges Design bewirkt, dass die Säcke während des Transports rollen, fördert eine gleichmäßige Materialverteilung und reduziert das Abrutschen.
• ​Einstellbare Führungskanten:​​ Höhenverstellbare Kanten auf beiden Seiten des Förderbands verhindern effektiv das Abweichen der Säcke.
• ​Niedriggeschwindigkeitsbetrieb:​​ Wird durch einen eigenständigen Frequenzumrichtermotor gesteuert, seine Geschwindigkeit ist signifikant niedriger als die des Kippförderbands, um ausreichend Zeit für das Glätten zu gewährleisten.
3. ​Verlangsamungs- und Anhalteförderband​
• ​Funktion:​​ Puffert und reduziert die Transportgeschwindigkeit der Säcke, stabilisiert den Förderzyklus und schafft einen stabilen Wartezustand für das Roboter-Greifen.
• ​Hauptkomponenten:​​ Auch mit einstellbaren Führungskanten auf beiden Seiten ausgestattet, um Abweichungen zu verhindern.
4. ​Warte-für-Palettierungsförderband​
• ​Funktion:​​ Dient als "Fütterungstisch" für den Roboter, transportiert vorverarbeitete Säcke genau zum Greifpunkt.
• ​Hauptkomponenten:​​ Ausgestattet mit einstellbaren Führungskanten, um eine präzise Zentrierung sicherzustellen. Sein Ende ist mit dem Industrieroboter verbunden.
5. ​Industrieroboter (Roboterarm)​​
• ​Funktion:​​ Positioniert am Ende des Warte-Förderbands. Nutzt einen maßgefertigten Endeffektor (z.B. Vakuumsaugnäpfe oder mechanische Greifer), um Säcke zuverlässig zu greifen und sie gemäß einem vorgegebenen Programm an vorgesehene Orte (z.B. Paletten, Regale oder Fahrzeuge) zu platzieren.
6. ​Antriebs- & Steuerungssystem​
• ​Unabhängige Antriebe:​​ Jedes Förderband ist mit einem eigenständigen Frequenzumrichtermotorantrieb ausgestattet, was eine präzise Geschwindigkeitssteuerung ermöglicht.
• ​Koordinierte Steuerung:​​ Ein zentrales Steuerungssystem passt die Frequenz jedes Motors an, setzt und passt die Geschwindigkeiten jedes Förderbandabschnitts und des Roboters an, um einen reibungslosen, koordinierten Betrieb ohne Verstopfung oder Wartezeiten zu gewährleisten.

​IV. Systemworkflow​

1. ​Automatisches Beladen & Sackkippen:​​ Versiegelte stehende Säcke betreten das Sackkippförderband. Während sie sich vorwärtsbewegen, stoßen sie auf die einstellbare Befestigung und kippen natürlich auf die seitliche Stützplatte, wodurch sie in einen liegenden Zustand übergehen.
2. ​Materialglättung:​​ Die Säcke betreten das Glättfördersystem. Unter niedriger Geschwindigkeit und dem Rollvorgang der quadratischen Rollen wird das interne Material neu verteilt, flach und gleichmäßig.
3. ​Geschwindigkeitspuffer & Positionierung:​​ Die Säcke betreten das Verlangsamungs- und Anhalteförderband, wo ihre Geschwindigkeit weiter reduziert wird, um eine glatte Verlangsamung und präzise Positionierung zu erreichen.
4. ​In Position, bereit zum Greifen:​​ Die Säcke betreten das Warte-für-Palettierungsförderband und bewegen sich stabil zum vorgesehenen Greifpunkt am Ende.
5. ​Roboter-Greifen & Stapeln:​​ Der Industrieroboter identifiziert die Position des Sacks, führt die Greifaktion aus, transferiert ihn und platziert ihn präzise auf den vorgesehenen Stapelplatz oder das Transportfahrzeug.
6. ​Zyklischer Betrieb:​​ Der gesamte Prozess läuft kontinuierlich und automatisch in einem Zyklus, bis die Aufgabe abgeschlossen ist.

​V. Kernvorteile der Lösung​

• ​End-to-End-Automatisierung, Kostensenkung & Effizienzsteigerung:​​ Erreicht eine vollständige Prozessautomatisierung von "Einführung - Sortierung - Transport - Palettierung", reduziert erheblich den manuellen Einsatz, senkt direkt Arbeits- und Verwaltungskosten, während stabile Produktionszyklen gewährleistet und die Produktions-effizienz erheblich gesteigert wird.
• ​Präzise Prozesssteuerung, zuverlässige Qualität:​​ Spezialisierte Tipping-, Flattening- und Deceleration-Stopping-Designs gewährleisten eine einheitliche Sackhaltung, gleichmäßige Materialverteilung und präzise Positionierung, lösen grundsätzlich Greifschwierigkeiten und unstabile Stapel, verbessern somit die Transferqualität.
• ​Revolutionäre Sicherheitsverbesserung:​​ Eliminiert vollständig das Risiko, dass Arbeiter in der Nähe von mechanischen Übertragungskomponenten arbeiten, bietet grundlegende Schutzmaßnahmen für die persönliche Sicherheit.
• ​Hohes Maß an Flexibilität, intelligente Steuerung:​​ Jedes Modul wird unabhängig von Frequenzumrichtermotoren angetrieben. In Kombination mit einem intelligenten Steuerungssystem, das mit dem Roboter synchronisiert ist, können die Betriebsparameter des Systems leicht angepasst werden, um verschiedenen Sackspezifikationen oder Produktionsrhythmusanforderungen gerecht zu werden, bietet starke Flexibilität.