Robotica collaborativa per packaging e pallettizzazione

Qualche settimana fa abbiamo partecipato alla fiera Ipack Ima allo stand di Universal Robots, dove abbiamo mostrato alcune delle possibili applicazioni di confezionamento e pallet realizzabili con i robot collaborativi.

Sappiamo che il mercato dei cobot si è ampliato: secondo l’International Federation of Robotics, tra il 2005 e il 2008 la media annuale di robot collaborativi venduti era di circa 115.000 unità, mentre tra il 2010 e il 2014 il numero è passato a 171.000 unità. Un aumento del 48% che dimostra una significativa crescita della domanda di robot  per l’industria a livello mondiale.
E il settore del confezionamento non è immune a questo cambiamento, come ci spiega anche questo articolo. Vediamo insieme alcune delle applicazioni possibili.

Robot collaborativi per l’inscatolamento

Tra le operazioni più comuni di un cobot c’è quella di pick and place, che permette di prendere un oggetto da un punto e spostarlo in un altro.
Nel settore del packaging questo si traduce nella movimentazione di bottiglie, sacchetti e pacchetti dentro scatole e scatoloni, secondo una disposizione a matrice ben definita. Un sistema che può ovviamente anche essere combinato con l’utilizzo di un nastro trasportatore e ad altri sistemi automatici di spostamento merce.

Come afferma in quest’intervista Scott Mabie, general manager della Universal Robots North America, ha senso utilizzare un cobot “per applicazioni dove un elevato livello di collaborazione uomo-robot fornisce un significato concreto ed effettivo allo svolgimento di un compito”. Grazie a questa partnership è possibile generare un maggior valore passando dalla realizzazione di una sola mansione ad operazioni multi-tasking.

Un esempio di applicazione di inscatolamento è quella dell’azienda Cascina Italia, che abbiamo seguito per l’implementazione di un braccio collaborativo Universal Robots. Lo spazio ristretto e la presenza costante del personale rendevano necessario l’utilizzo di un robot senza ingombranti barriere perimetrali, e l’installazione di un UR5 ha permesso di migliorare la produttività e l’efficienza, sgravando gli operatori dalle mansioni più faticose e spostandoli su compiti a maggior valore aggiunto.

Kitting: un particolare confezionamento

Parlando di inscatolamento, tra le applicazioni che un braccio robot può trovarsi a svolgere c’è quella del kitting. Si tratta di mettere insieme singoli prodotti, diversi tra loro ma in qualche modo collegati, e unirli per creare un nuovo articolo.
I prodotti possono essere venduti sia singolarmente che insieme come set in un’unica confezione, come può capitare con una confezione contenente biscotti differenti o un kit di prodotti di bellezza.

confezionamento robot kitting

In casi come questo il robot può essere dotato di un sistema di visione che garantisce il riconoscimento di pezzi differenti per forma o colore (ne parleremo meglio nel prossimo articolo).

Tornando al kitting, un’azienda che ha utilizzato un cobot per questa applicazione è la Dynamic Group, la quale ha installato diversi bracci UR per poter automatizzare numerose mansioni. Vediamo di seguito un altro esempio di efficace utilizzo dei collaborativi.

Packaging e stampaggio a iniezione

I bracci Universal Robots possono essere utilizzati in tutte le aree di produzione di polimeri e plastiche, comprese quelle di stampaggio a iniezione.
La Dynamic Group aveva problemi nel mantenere alta la qualità del prodotto e a rimanere nei tempi di produzione, caratterizzati da ritmi molto elevati. Come potete leggere qui l’azienda è riuscita a risolvere le criticità riscontrate attraverso l’impiego di 3 bracci UR10, ottenendo un ciclo di produzione perfettamente omogeneo e passando da tre operatori in un unico turno a tre turni al giorno con un operatore ciascuno.
Sfruttando la flessibilità dei collaborativi, ognuno di questi cobot è stato designato allo svolgimento di una diversa mansione: quella di stampaggio a iniezione viene svolta con un robot cartesiano tradizionale che fa cadere un pezzo stampato da uno scivolo, dove il robot UR lo preleva e lo posiziona in uno strumento per la sformatura. Infine il cobot pallettizza il pezzo su un tavolo di fronte all’operatore, che procede all’ispezione.

Palletizzazione con i robot collaborativi

Oltre ad inserire i prodotti nelle scatole, i cobot sono perfetti per la pallettizzazione di queste stesse scatole secondo una matrice prestabilita entro un’area designata.
Grazie alle funzioni di sicurezza integrate nel robot, è possibile evitare i costi di dati dall’installazione di barriere perimetrali, svolgendo al posto dell’operatore un compito pesante e ripetitivo. Grazie ai modelli UR5 e UR10 è infatti possibile spostare carichi fino ai 5 o ai 10kg, pesi che sicuramente impattano l’ergonomia aziendale.

Proprio a preoccuparsi della salute dei dipendenti e dell’ottimizzazione del sistema produttivo è stata l’azienda alimentare Orkla Foods.

In particolare, è stato installato un braccio UR10 per la gestione di confezionamento di crema alla vaniglia, che prima veniva svolto manualmente. Il robot installato doveva poter lavorare accanto al personale aziendale, ma anche operare in rete con altre macchine, nello specifico una di costruzione di cartoni e una di sigillatura. Da quando è stato installato, l’UR si occupa del posizionamento dei pacchi di vaniglia negli scatoloni: gli operatori sono stati semplicemente spostati su altre funzioni grazie alla realizzazione di un processo produttivo semplificato, che ha permesso di ottenere un ritorno dell’investimento in soli 6 mesi.
In questo breve video potete vedere l’applicazione realizzata:

Altre applicazioni di confezionamento

Altre applicazioni di fine linea possono essere realizzate per compiti supplementari, ad esempio per applicare un secondo strato protettivo su un prodotto. Altri compiti possono essere quelli di avvitare tappi su delle bottiglie, svolgere operazioni di smistamento, aggiungere o rimuovere strati di carta o ancora per manipolare il prodotto.

Con i robot collaborativi è possibile insomma svolgere le mansioni più disparate, ottenendo i numerosi benefici sopraelencati:

  • l’operatore può dedicarsi alla gestione delle attività di verifica e controllo di fine linea, spostando i pallet composti, trasportandoli al deposito e rimpiazzandoli con nuove scatole per far continuare la linea di produzione: compiti meno faticosi e di maggior valore;
  • il cobot si prende carico delle mansioni ripetitive, garantendo un forte aumento della capacità produttiva;
  • si ottiene un ritorno sull’investimento in una media di 6-18 mesi: dipende dai costi di manodopera, dai volumi di produzione, dal tipo di applicazione di packaging che si vuole perfomare e altri fattori. Più robot vengono usati minore è il tempo di ROI.

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