包裝自動化在食品、飲料和其他零售產(chǎn)品生產(chǎn)工廠中的實際應(yīng)用很好地為一項新的關(guān)于包裝機 器人技術(shù)研究結(jié)論提供了支持。

據(jù)包裝機械制造商研究所（Packaging Machinery Manufacturers Institute） (www.pmmi.org)所做的一項最新研究報告《機器人技術(shù)：2008年使用趨勢和包裝應(yīng)用》表明，機器人技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用以飛快的速度發(fā)展，在過去的5年中從9.5%增加到了17.4%，幾乎翻了一番。機器人幾乎出現(xiàn)在了所有的包裝功能領(lǐng)域，尤其是在碼垛、裝箱和拾取/放置領(lǐng)域被應(yīng)用最為普遍。

下面五個例子詳細介紹了機器人技術(shù)在食品和飲料包裝廠，以及一家著名電池生產(chǎn)工廠的應(yīng)用情況。

一種新型的糖果裝盒機器人

意大利Zaini糖果公司引進了一條機器人包裝生產(chǎn)線來代替人工拾取與裝盒操作。一臺由ABB Robotics (www.abb.com)公司提供的FlexPicker IRB 340型機器人現(xiàn)在能處理和識別大量不同的產(chǎn)品和迭代指令情況，它的集成視覺系統(tǒng)在質(zhì)量控制方面起到了很重要的作用。

創(chuàng)立于1913年的Zaini公司在意大利有兩家工廠，生產(chǎn)各種各樣的巧克力、糖果、無糖糖果以及像圣誕糖果、情人節(jié)心形糖果和復(fù)合節(jié)彩蛋等節(jié)令性的產(chǎn)品。

Zaini的工廠經(jīng)理Amerigo Pallanti說：“我們的產(chǎn)品銷往超市和像咖啡吧這樣的零售場所，這兩種市場上的競爭是十分激烈的。”在競爭性的市場中，即使是一點成本或效率上的優(yōu)勢也能有助于保持現(xiàn)有的或贏得更多的市場份額。

在Zaini的Senago工廠中，一臺FlexPicker IRB 340型機器人于9月安裝成功，負責(zé)各種袋裝糖果和巧克力的組織和裝盒操作。這臺機器人配備了一套先進的機器視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用ABB的PickMaster 5軟件。據(jù)ABB公司介紹說，它可以讓機器人“認識”多達130種不同的產(chǎn)品變化，并隨之調(diào)整它的動作，卻只需最小程度的人工監(jiān)管。

PRB Packaging Systems (www.prbpack.com)是一家生產(chǎn)線終端設(shè)備和方案提供商，正是他們向Zaini公司推薦了FlexPicker機器人。“Zaini的工程師要我們開發(fā)一種系統(tǒng)來處理各種不同產(chǎn)品的包裝，”PRB合伙人Agostino Biagini回憶說：“這種系統(tǒng)必須要有靈活性，易于操作，易于修改，因為產(chǎn)品和包裝盒都要經(jīng)常的更換。這使得這項任務(wù)變得很困難。”這套系統(tǒng)還必須能處理那些在到達裝盒機時并不總是沿著生產(chǎn)線對齊，而是相互有一定間距的產(chǎn)品。

PRB提供的解決方案是將FlexPicker機器人和它的F-30立式裝盒機組合在一起。這個項目的最大挑戰(zhàn)是要確保機器人能夠處理多達40種形式和130種不同迭代指令。

在預(yù)裝袋的產(chǎn)品沿著生產(chǎn)線傳輸過來時，一臺視覺相機負責(zé)產(chǎn)品的種類，然后將數(shù)據(jù)傳給機器人控制器，以便機器人能夠拾取產(chǎn)品并將其放入合適的包裝箱中。

這臺FlexPicker機器人目前處理1.8盎司包裝的速度為90袋/分鐘，處理2.2磅包裝的速度為35袋/分鐘，每天工作兩班(16小時)，每星期五天。“我們對這臺設(shè)備的期望很高，我們也得到了我們所期望的。”Pallani總結(jié)說。

電池包裝速度提高

Energizer電池制造公司位于北卡羅納州Asheboro市的工廠中的自動托盤包裝系統(tǒng)上的一臺SCARA機器人已使用了15年，現(xiàn)在公司需要對它進行升級。這套系統(tǒng)將D型紐扣電池以幾種包裝模式裝到各種不同的托盤中。為了升級這套系統(tǒng)，Energizer要求用一種方案來處理所有尺寸的托盤。為了將成本降至最低，他們還要求把95 Super Pack生產(chǎn)上的相關(guān)組件（包括電池輸送、定向和堆積設(shè)備）重新應(yīng)用在新的設(shè)計方案中。

為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，ESS Technologies公司 (www.esstechnologies.com)的工程師設(shè)計一套完整的系統(tǒng)，能夠完整地裝載可以盛裝8或12枚D型紐扣電池的各種各樣的托盤。由俄ESS設(shè)計的TaskMateTM機器人系統(tǒng)整合了一臺由FANUC公司 (www.fanucrobotics.com)提供的M-6iBTM系列多軸機器人和一臺定制的終端受動器。ESS公司還對現(xiàn)有的設(shè)備進行了重新配置，以便能與新的機器人系統(tǒng)集成到一起。“這套系統(tǒng)能夠處理多種產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)速度，而且產(chǎn)品更換操作也很迅速，并且還不需工具。”Energizer項目工程師Joel Harden說。

在托盤包裝階段，電池被從堆積臺上送到一個單列喂料通道中。升級后的系統(tǒng)中有一套由伺服馬達驅(qū)動的托盤移位系統(tǒng)，它可以把單列通道在進入機器人操作單元之前分成雙列。預(yù)成型的托盤由現(xiàn)有的托盤喂料傳送帶傳送過來。電池會被重新排列方向，然后一臺真空終端受動器會將各種電池拾起，并按正確地數(shù)量和方向放入到托盤中。每只托盤只需兩三次拾取即可裝滿，有些情況下，機器人會在放置電池之前，先拾取并放置一張感應(yīng)卡。裝好電池的托盤會被送至下游進入收縮包裝處理。

可用于托盤裝載的程序選擇包括：

● 一種8只裝的鉆石模式（兩行各三支電池，和一行兩只電池）
● 一種12只裝或8只裝的家庭裝（兩行6只或4只電池）
● 一種8只裝單排裝（一排8只電池）

無需工具的產(chǎn)品更換操作過程包括移動一支喂料軌道，在人機操作界面（采用以太網(wǎng)將HMI和可編程邏輯控制器連接起來）上選擇新的尺寸。單獨的I/O控制允許系統(tǒng)能與下游的設(shè)備進行交流，HMI可以顯示出系統(tǒng)的錯誤。

安裝這套新系統(tǒng)只花了三天的時間。在這期間，ESS公司移除了舊的系統(tǒng)，安裝了經(jīng)過升級的機器人，把已有的組件安裝在新的系統(tǒng)上，對系統(tǒng)進行調(diào)試，然后將生產(chǎn)線恢復(fù)成全線生產(chǎn)的狀態(tài)。“這套系統(tǒng)在第一天就將生產(chǎn)效率提高了15%。”Harden說。

這套系統(tǒng)對于Energizer是一次效果顯著的設(shè)備升級，它增加了生產(chǎn)線的可靠性，并將生產(chǎn)速度提高了33%。“并且，通常將已有的設(shè)備集成到新的生產(chǎn)線中，我們還節(jié)省了不必要的設(shè)備成本，并減少了整體的浪費情況。”Harden補充說。

餅干裝盒操作很甜蜜

位于意大利南部Tyrol區(qū)的Loacker公司是國際知名的華夫餅干生產(chǎn)商。在2006年底成功的推出一系列的新餅干品種后，公司認識到其產(chǎn)品的次包裝及手工操作成了其Unterinn總部生產(chǎn)線的瓶頸。所以公司決定對此項操作進行自動化升級。

挑戰(zhàn)是要找到一種不僅能適合Loacker目前的產(chǎn)品，還要能處理以后所有形狀，尺寸，原料的新產(chǎn)品，以便公司能夠繼續(xù)開發(fā)新產(chǎn)品以滿足不斷變化的消費傾向和市場需求。Loacker也希望在不額外增加現(xiàn)有的72平方英尺機器空間的前提下進一步提高產(chǎn)能。后來它選擇了4臺由Schubert (www.schubertpackaging.com)提供的TLM（頂部裝填式）包裝模塊，主要是因為這種設(shè)備的靈活性很好。

目前，這條生產(chǎn)線主要處理3.5盎司餅干，以及3.5盎司Gran Pasticceria牌系列的折疊紙盒。二級包裝有三種尺寸，還有一個分開的蓋子。經(jīng)過流式包裝的餅干按五層一組，每層三包進行包裝。紙盒裝的餅干在被按二層，每層6或9盒的形式裝進包裝箱中。

在生產(chǎn)中，用于展示底座上的平蓋被存儲在一個傾斜的料庫中。帶有撐開模具的工具會從料庫中取出一個平蓋，涂上膠水，然后經(jīng)過一次動作將其粘在展示底座上。然后一臺真空傳送車會將其送至裝填區(qū)域。

完成主包裝的產(chǎn)品被送至拾取區(qū)，然后一臺傳輸發(fā)光掃描儀會檢查它們的位置，接著在掃描儀得到的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，TLM-44型機器人的兩條操作臂會將它們按需要的角度與成組傳送帶對齊。 在這個過程中，拾取臂會將送過來的盒子按與水平方向90度的方向排列，這樣這些紙盒就可以沿著窄邊被裝進包裝箱中。在這個連續(xù)的過程中，產(chǎn)品傳送帶和成組傳送帶的運行方向是相反的。

在裝填區(qū)，一臺TLM-F2機器人一次拾取一層包裝好的餅干，6盒或9盒或三袋。它的拾取臂上有吸杯和橫向固定夾，從而可以將餅干裝進包裝箱中。同時，這種方法也可以保證餅干盒的上邊緣是裝填過程中是正確居中的。

在封口區(qū)，一臺拾取機從第二個料倉中拾取一個盒蓋，將其送至兩個熱融膠噴嘴處涂膠，然后粘在紙箱上。最后真空傳送車將紙箱送至輸出傳送帶上。

這條生產(chǎn)線目前的生產(chǎn)速度可達140包/分鐘。生產(chǎn)線的模塊化設(shè)計還允許進一步提高產(chǎn)能：通過加入第二或第三臺TLM-F44機器人，分組操作的速度還可以進一步提高。