완전 자동화된 가방 팔레타이징 시스템: 통합 로봇 솔루션

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

I. 솔루션 개요

이 솔루션은 포장된 물품을 고도로 효율적이고 완전 자동화된 전송 시스템을 제공하는 것을 목표로 합니다. 전통적인 수작업 또는 반자동 로봇 방법은 효율성이 낮고, 노동력 요구량이 많으며, 많은 안전 위험과 높은 관리 비용 등의 문제를 겪고 있습니다. 혁신적인 컨베이어 라인과 지능형 로봇 기술을 통합하여, 이 솔루션은 "포장물 뒤집기 - 평탄화 - 감속 정지 - 팔레트 적재 대기 - 로봇 잡기" 단계로 구성된 원활하게 연결된 시스템을 설계합니다. 이를 통해 포장물이 포장 출구에서 지정된 적재 지점까지 완전 자동화되고 지능적으로 전송되며, 생산 효율성과 안전성을 크게 향상시킵니다.

II. 기술 배경 및 설계 목표

기술 배경 및 현존 문제

현재 많은 공장에서 포장된 물품의 전송 과정은 여전히 수작업이나 본질적으로 결함이 있는 반자동 장비에 크게 의존하고 있습니다. 전통적인 과정은 일반적으로 작업자가 밀봉된 가방을 컨베이어에 올려놓고, 그 후 작업자나 로봇이 목적지에서 하역 및 적재하는 방식입니다. 이러한 접근 방식에는 다음과 같은 핵심적인 결함이 있습니다:

낮은 자동화 정도: 주요 단계에서 여전히 수작업 개입이 필요하여 전체 프로세스 자동화가 불가능합니다.
일관된 위치 및 자세 부족: 가방이 임의의 각도로 컨베이어에 놓여져 있어 편차가 생기고, 이후 로봇이 정확하게 잡는 것이 어려워서 무질서한 적재가 발생합니다.
불균등한 물체 형태: 가득 찬 가방 내부의 재료 분포가 불균등하여 직접 적재 시 붕괴되기 쉽습니다. 안정성을 확보하기 위해 주요 지점에서 수작업으로 배열하는 것이 종종 필요하며, 이는 인건비와 관리 난이도를 증가시킵니다.
안전 및 효율성 위험: 컨베이어와 로봇팔 근처에서의 수작업은 안전 위험을 초래합니다. 또한, 생산 주기가 불안정하여 전체 효율성을 향상시키는 것이 어렵습니다.

설계 목표

위의 문제점을 해결하기 위해, 이 솔루션의 설계 목표는 다음과 같습니다:

높은 자동화: 직접적인 수작업이 필요 없는 합리적으로 구조화된 완전 자동화 전송 시스템을 생성합니다.
정밀한 위치 및 자세 제어: 가방이 일관되고 안정적인 자세와 위치로 픽킹 지점에 도달하도록 하여 로봇의 정확한 작동 기반을 마련합니다.
효율성 및 안전성 향상: 최적화된 프로세스와 조정된 제어를 통해 전송 효율성을 크게 향상시키고, 위험한 작업 환경에서 인력을 완전히 제거합니다.
종합 비용 절감: 인력 요구량을 크게 줄여 직접 인건비와 후속 관리 비용을 낮춥니다.

III. 시스템 구조 및 주요 구성 요소

시스템은 모듈식 설계를 채택하여 구성 요소들이 순차적으로 연결되어 완전한 폐쇄 루프 워크플로우를 형성합니다.

전체 레이아웃: 시스템은 순차적으로 Bag Tipping Conveyor, Flattening Conveyor, Deceleration Stopping Conveyor, 그리고 Queuing-for-Palletizing Conveyor로 구성됩니다. Queuing-for-Palletizing Conveyor의 끝 부분에는 고성능 산업용 로봇(로봇팔)이 설치되어 있습니다. 프로세스 경로는 다음과 같습니다: Bag Tipping Conveyor → Flattening Conveyor → Deceleration Stopping Conveyor → Queuing-for-Palletizing Conveyor → Robot Gripping & Stacking.
구성 요소 세부 사항:

Bag Tipping Conveyor

기능: 포장/밀봉 메커니즘에서 받은 직립 상태의 가방을 받아 "직립"에서 "누워있는" 자세로 변경합니다.
주요 구성 요소:

조정 가능한 벽: 컨베이어 위에 설치되어 벨트 표면에 60° 각도로 설정되며, 높이 조절 가능하며, 가방이 뒤집히도록 접촉하고 유도합니다.
받침판: 측면에 위치하여 벽과 함께 뒤집힌 가방을 받습니다.
가이드 롤러: 벽의 후면에 위치하여 가방의 방향을 조정하고 다음 단계로 원활하게 진입하도록 돕습니다.

Flattening Conveyor

기능: 가방을 굴려 내부 재료를 재분배하여 평평하고 균일하게 만들고, 안정적인 적재를 준비합니다.
주요 구성 요소 및 특징:

사각형 전송 롤: 고유한 설계로 가방이 운반 중에 회전하여 재료 분배를 균일하게 하고 미끄러짐을 줄입니다.
조정 가능한 가이드 엣지: 컨베이어 양쪽에 높이 조절 가능한 엣지가 있어 가방의 편차를 효과적으로 방지합니다.
저속 작동: 독립적인 주파수 변환 모터로 제어되며, Tipping Conveyor보다 속도가 크게 낮아 충분한 평탄화 시간을 보장합니다.

Deceleration Stopping Conveyor

기능: 가방의 운송 속도를 버퍼링하고 감소시켜 운송 주기를 안정화하고, 로봇 픽킹을 위한 안정적인 대기 상태를 만듭니다.
주요 구성 요소: 양쪽에 조정 가능한 가이드 엣지를 갖추어 편차를 방지합니다.

Queuing-for-Palletizing Conveyor

기능: 로봇의 "피딩 테이블" 역할을 하며, 사전 처리된 가방을 정확하게 픽킹 스테이션으로 운반합니다.
주요 구성 요소: 조정 가능한 가이드 엣지를 갖추어 정확한 중심 맞춤을 보장합니다. 끝 부분은 산업용 로봇과 연결됩니다.

산업용 로봇(로봇팔)

기능: Queuing Conveyor의 끝 부분에 위치하여, 사용자 정의 엔드 이펙터(예: 진공 흡입 컵 또는 기계식 그립퍼)를 사용하여 가방을 신뢰성 있게 잡고, 프리셋 프로그램에 따라 지정된 위치(예: 팔레트, 선반, 차량)에 정확히 배치합니다.

드라이브 및 제어 시스템

독립 드라이브: 각 컨베이어는 독립적인 주파수 변환 모터 드라이브를 장착하여 정밀한 속도 제어를 가능하게 합니다.
조정된 제어: 중앙 제어 시스템은 각 모터의 주파수를 조정하여 각 컨베이어 섹션과 로봇의 속도를 설정하고 일치시켜, 막힘이나 대기 없이 원활하고 조정된 작동을 보장합니다.

IV. 시스템 워크플로우

자동 로딩 및 가방 뒤집기: 밀봉된 직립 상태의 가방이 Bag Tipping Conveyor에 들어옵니다. 앞으로 이동하면서 조정 가능한 벽과 접촉하여 자연스럽게 측면 받침판으로 뒤집혀 누워있는 상태로 전환됩니다.
재료 평탄화: 가방이 Flattening Conveyor에 들어옵니다. 저속 작동과 사각형 롤의 굴림 작용으로 내부 재료가 재분배되어 평평하고 균일하게 됩니다.
속도 버퍼링 및 위치 결정: 가방이 Deceleration Stopping Conveyor에 들어오면서 속도가 더욱 감소하여 원활한 감속과 정확한 위치 결정이 이루어집니다.
위치 결정, 픽킹 대기: 가방이 Queuing-for-Palletizing Conveyor에 들어와 끝 부분의 지정된 픽킹 지점으로 안정적으로 이동합니다.
로봇 잡기 및 적재: 산업용 로봇이 가방의 위치를 식별하고, 잡기 동작을 실행하여, 이를 이동하고, 프리셋 적재 위치 또는 운송 차량에 정확히 배치합니다.
순환 작동: 전체 프로세스는 계속해서 자동으로 순환하여 작업이 완료될 때까지 진행됩니다.

V. 솔루션의 핵심 장점

엔드 투 엔드 자동화, 비용 절감 및 효율성 향상: "투입 - 정렬 - 운송 - 팔레트화" 전 과정의 완전 자동화를 달성하여, 수작업을 크게 줄이고, 직접적으로 인건비와 관리 비용을 낮추며, 안정적인 생산 주기를 보장하고, 생산 효율성을 크게 향상시킵니다.
정밀한 프로세스 제어, 신뢰성 있는 품질: 전문적인 뒤집기, 평탄화, 감속 정지 설계로 가방의 자세, 재료 분포, 정확한 위치 결정을 일관되게 유지하여, 잡기 어려움과 불안정한 적재를 근본적으로 해결하고, 전송 품질을 향상시킵니다.
혁명적인 안전성 향상: 기계 전송 부품 근처에서 작업자들이 작업하는 위험을 완전히 제거하여 개인의 안전을 근본적으로 보호합니다.
높은 유연성, 지능형 제어: 각 모듈은 주파수 변환 모터로 독립적으로 구동되며, 로봇과 동기화된 지능형 제어 시스템과 결합하여, 시스템 작동 매개변수를 쉽게 조정하여 다양한 가방 사양이나 생산 리듬 요구사항에 적응할 수 있으며, 강력한 유연성을 제공합니다.