Многоуровневая интеграция-поддонов: перемещение сложенных коробок по этажам с помощью подъемных систем и робототехники

Установкароботизированные системы паллетированияпозволяет предприятиям по производству гофроупаковки большого объема-перевозить готовую продукцию вертикально между конверсионными линиями и эстакадными погрузочными платформами, используя синхронизированные гидравлические подъемники, непрерывные вертикальные конвейеры и перегрузочные-автомобили с приводом от двигателя. Подключая оборудование для преобразования первого-этажа непосредственно к платформам второго-этажа через интегрированные вертикальные лифтовые шахты, инженеры предприятия могут автоматизировать штабелирование в конце--линий, не жертвуя ценной площадью основного этажа и не изменяя существующую складскую инфраструктуру.

Предприятия по переработке гофрокартона в густонаселенных промышленных регионах часто работают на многоэтажных объектах из-за ограниченной занимаемой площади. На этих заводах тяжелое конверсионное оборудование,-такое как слоттеры для флексографских принтеров и ротационные высекальные машины-обычно размещается на первом этаже, чтобы поглощать вибрацию и структурные нагрузки. И наоборот, склады сырья, складские площадки или площадки для грузовиков часто располагаются на вторичных надземных этажах или надземных погрузочных платформах.

Перемещение тяжелых пачек гофрокартона или комплектных штабелей поддонов по вертикальным высотам представляет собой определенные механические проблемы:

• Узкие места шахты лифта:Стандартные грузовые лифты требуют ручного входа оператора, медленного открывания дверей и постоянной загрузки вилочного погрузчика, что создает серьезные заторы на скоростных-линиях.
• Опасности вертикальной устойчивости:Транспортировка свободных пачек гофрированного картона или высоких грузов на поддонах в вертикальном положении может привести к соскальзыванию пачки, деформации картона или обрушению штабеля, если кривые ускорения не контролируются точно.
• Структурные ограничения полезной нагрузки:Мезонины и верхние бетонные плиты перекрытия накладывают строгие ограничения по весу на квадратный метр, что требует тщательного размещения тяжелого механического оборудования.

Интеграцияпромышленный робот-паллетизатор Специальные механизмы вертикального подъема устраняют эти логистические трудности. Вместо использования ручных вилочных погрузчиков или медленных пакетных лифтов автоматизированная вертикальная интеграция обеспечивает непрерывный замкнутый-поточный поток между производственными цехами.

Чтобы оценить, как автоматизированный вертикальный подъем решает логистические ограничения на нескольких-этажах, рассмотрим установку, спроектированную для производителя коробок из гофрокартона, работающего в Хошимине, Вьетнам.

Операционное узкое место

Клиент управлял многоуровневым упаковочным заводом, производившим тяжелые наружные транспортировочные коробки с двойными-стенками для производителей бытовой техники. Основная линия конвертации предприятия-высоко-скоростная флексографская фальцевально-склеивающая машина, работающая со скоростью 14 000 листов в час-, была закреплена на первом этаже. Однако из-за границ городской территории основная площадка погрузки транспортных контейнеров завода располагалась на втором этаже, на высоте 5,8 метра над производственной линией.

Первоначально на предприятии работали два ручных грузовых подъемника и четыре специализированных погрузочно-разгрузочных работника в смену. Когда готовые пачки гофрокартона выходили из фальцевально-склеивающей машины, рабочие вручную загружали их на ручные тележки, вкатывали в грузовой лифт, поднимались на второй этаж и вручную складывали коробки на поддоны возле погрузочной платформы.

Этот процесс породил серьезные операционные обязательства:

• Ограничение пропускной способности:Время ожидания грузовых лифтов приводило к частым остановкам производственных линий, поскольку зона разгрузки на первом этаже достигла максимальной вместимости за считанные минуты.
• Высокие трудозатраты:Для выполнения вертикального ручного процесса перемещения требовалось восемь рабочих в две смены, что приводило к большим накладным расходам труда и частым-усталостным травмам.
• Повреждение продукта:Ручная обработка тяжелых пачек с двойными стенками-привела к высокой скорости-раздавливания кромок, в результате чего процент брака из-за поврежденных внешних картонов облицовки составил 3,5 %.

Инженерное решение

Чтобы решить проблему вертикальной транспортировки без необходимости капитального сноса конструкции, был спроектирован интегрированный вертикальный подъемник и роботизированная ячейка штабелирования с использованием трех основных систем:

1. Ячейка штабелирования на первом- этаже:Тяжелая-обязанностьроботизированные манипуляторы для паллетированияНа выходе флексофальцевально-склеивающей машины на первом этаже установлена ​​установка грузоподъемностью 210 кг. Оснащенный двухзонным механическим зажимным захватом, рычаг укладывает взаимосвязанные грузы поддонов непосредственно на встроенную сверхмощную роликовую платформу.
2. Тяжелый-вертикальный лифт непрерывного действия (CVE):Закрытый вертикальный грузовой подъемник с моторным-приводом был установлен рядом с роботизированной ячейкой и проходил через армированный проход размером 2,2х2,2 м в полу, прорезанный в бетонной плите второго-этажа.
3. Верхний-Трансферный маршрут шаттла:На втором этаже была установлена ​​12-метровая автомобильная дорога, идущая от разгрузочного порта лифта непосредственно к зоне подготовки для погрузки контейнеров.

Исполнение системы и рабочий процесс

В рамках обновленного многоэтажного-рабочего процесса готовые пачки гофрокартона выходят из фальцевально-склеивающей машины и попадают в роботизированную ячейку-на первом этаже. Шарнирно-сочлененная стрела принимает пакеты, выполняет расчет структуры слоев и собирает готовый штабель поддонов высотой 1,8-метра.

После завершения загрузки поддона автоматизированная последовательность действий выполняется следующим образом:

1. Центральный ПЛК с помощью фотоэлектрических датчиков проверяет, что каретка вертикального лифта неподвижна и выровнена на уровне земли.
2. Цепные конвейеры с электроприводом перемещают готовый поддон массой 1100 кг горизонтально в каретку лифта.
3. Мощные-пневматические зажимы фиксируют поддон внутри каретки, предотвращая его перемещение во время вертикального перемещения.
4. Подъемник с частотно-регулируемым-приводом (ЧРП) поднимает груз на высоту 5,8 метра по вертикали на второй этаж с плавной скоростью перемещения 0,8 метра в секунду.
5. При достижении второго этажа защитные двери лифта открываются, и встроенный роликовый конвейер выгружает поддон в верхнюю тележку.
6. Челночный вагон доставляет груз на поддоне на назначенную площадку для погрузки контейнеров, где один оператор вилочного погрузчика помещает его непосредственно в транспортные контейнеры.

Измеренные финансовые и операционные результаты

Внедрив эту стратегию вертикальной автоматизации,-адаптированную к пространству, предприятие в Хошимине преобразовало свои последующие операции:

• Полный баланс линии:Флексографская фальцевально-склеивающая машина достигла 98% времени безотказной работы, полностью исключив паузы на выходе.
• Перенаправление рабочей силы:Все восемь рабочих, занимающихся ручным транспортом, были переведены на более ценные-работы по эксплуатации машин и контролю качества.
• Сокращение отходов:Повреждение продукта, вызванное ручным обращением, снизилось с 3,5% до менее 0,1%.
• Быстрое восстановление инвестиций:С учетом полной закупки оборудования, морских перевозок, керновки перекрытий и ввода в эксплуатацию расчетный срок окупаемости составил 13,5 месяцев.

Для обеспечения бесперебойной-автоматизации нескольких этажей необходимо выбрать вертикальное подъемное оборудование, способное выдерживать высокие нагрузки на конструкцию, сохраняя при этом точное выравнивание с горизонтальными конвейерными путями.

Возвратно-поступательные вертикальные подъемники (RVL)

В возвратно-поступательных вертикальных подъемниках используются тяжелые-направляющие колонны, соединенные с моторными-цепными или тросовыми-тросовыми тельферами. Они перемещают грузы на поддонах или связывают партии вверх и вниз между фиксированными напольными упорами в двух-направлениях.

• Грузоподъемность:Стандартные конфигурации рассчитаны на нагрузку от 500 кг до более 2500 кг на каретку.
• Точность выравнивания:Бесконтактные переключатели и лазерные датчики расстояния обеспечивают выравнивание уровня пола-в пределах ±2 мм, что позволяет плавно перемещать поддоны без механических трясок.
• Структурные корпуса:Полностью закрыт стальной сеткой или кожухом из листового металла и оснащен дверцами с защитной блокировкой, предотвращающими доступ оператора во время вертикального перемещения.

Вертикальные конвейеры непрерывного действия (CVC)

Для операций со сверх-высокой-пропускной способностью, когда возвратно-поступательные подъемники создают временные задержки, вертикальные конвейеры непрерывного действия используют ряд скребков платформы, прикрепленных к непрерывно закольцованным-приводным цепям для тяжелых условий эксплуатации.

• Постоянная пропускная способность:Способен поднимать до 30 отдельных связок или небольших поддонов в минуту непрерывным восходящим потоком.
• Компактный размер:Требует значительно меньше площади, чем наклонные ленточные конвейеры или системы с длинными рампами.
• Однонаправленный поток:Идеально подходит для выделенных путей транспортировки снизу-в-верх или сверху-в-низ.

Для работы с тяжелыми пачками гофрокартона или внешними транспортировочными ящиками-размеров на высоких скоростях требуется специальный инструмент для обработки-концевых-рычаг (EOAT). Роботизированная рука должна надежно закреплять полезную нагрузку, чтобы предотвратить ее смещение во время циклов быстрого ускорения и замедления.

Двухзонные-пневматические захваты с зажимами

В пневматических зажимных захватах используются параллельные боковые пластины для приложения контролируемого бокового давления к внешним краям пачек гофрированного картона или грузов коробок.

• Пропорциональные клапаны давления:Позвольте операторам регулировать силу зажима в зависимости от марки картона (например, более низкое давление для легких коробок с E-гофрами; более высокое давление для тяжелых транспортировочных ящиков с двойными-стенками), чтобы устранить следы раздавливания.
• Нижние-опорные клапаны:Пневматические опорные пальцы выдвигаются под грузом и обеспечивают надежную вертикальную поддержку при вращении рычага на высокой-скорости.

Высокопроизводительные-вакуумные матричные захваты

В вакуумных губчатых захватах используется множество всасывающих отверстий с обратными-клапанами, а также высокопроизводительные вакуумные нагнетатели-.

• Универсальность рисунка:Работает с отдельными коробками, полными слоями пачек или листами гофрированной верхней-крышки без замены механических инструментов.
• Самоуплотняющиеся-клапаны:Незакрытые всасывающие отверстия закрываются автоматически, поддерживая полное вакуумное давление на той части пенопластовой прокладки, которая контактирует с гофрированной поверхностью.

Инвестирование в многоуровневую автоматизацию требует балансирования первоначальных капитальных затрат и долгосрочной-экономии на эксплуатации. Приобретение специального оборудования,-например,паллетайзер для ящиковили тяжелый-вертикальный подъем-с установленнойробот-паллетизатор КитайПроизводитель предлагает значительную экономию средств при условии, что руководители предприятий проведут тщательную оценку совокупной стоимости владения (TCO).

Сравнение финансовых показателей по схеме системы

В таблице ниже приведены сравнительные показатели инвестиций и производительности для автоматизации вертикальных и многоэтажных операций по упаковке на конце--линий.

При оценкецена робота для укладки на поддоныпредложения от зарубежных поставщиков оборудования, инженеры завода должны убедиться, что предложение охватывает все вторичные интеграционные компоненты,-включая ограждения шахт вертикальных лифтов, проходы в полу, защитные ворота с блокировкой, вагоны верхнего-челнока и оборудование удаленной связи с ПЛК.

Чтобы успешно интегрировать оборудование вертикального подъема с последующим роботизированным штабелирующим оборудованием, инженерные группы должны пройти структурированный четырехэтапный-процесс оценки.

Шаг 1. Проведите анализ структурных нагрузок и нагрузок на перекрытия.

Перед установкой тяжелого механического оборудования на вторичных этажах или вырезанием проходов в лифтовых шахтах проконсультируйтесь с сертифицированным инженером-строителем:

• Убедитесь, что бетонные плиты верхнего-перекрытия выдерживают динамические нагрузки от загруженных вагонов и штабелированных поддонов (обычно минимум 1500 кг/м²).
• Определите несущие балки перекрытия и натяжные тросы, прежде чем пробивать отверстия в полу для шахт вертикальных лифтов.
• Убедитесь, что зазоры над головой на всех уровнях соответствуют местным нормам безопасности для машин и оборудования.

Шаг 2. Рассчитайте требования к вертикальной массе-потоку

Определите общий объем материала, требующего вертикальной транспортировки при пиковых скоростях производства:

• Рассчитайте общую почасовую производительность в связках, ящиках и готовых поддонах.
• Определите, следует ли поднимать отдельные пачки перед штабелированием или же перед вертикальным подъемом следует собрать всю партию поддонов на первом этаже.
• Выбирайте скорость вертикального подъема и мощность привода двигателя лифта, которые превышают пиковую производительность как минимум на 25 % запаса прочности.

Шаг 3. Интеграция архитектуры управления ПЛК и защитных блокировок

Многоуровневые автоматизированные системы требуют единых систем управления для предотвращения столкновений оборудования и застревания материалов в изолированных зонах здания:

• Установите централизованный программируемый логический контроллер (ПЛК) с протоколами связи Ethernet/IP или PROFINET для синхронизации роботизированного манипулятора, каретки вертикального подъема и тележек верхнего-уровнего.
• Расположите оптические датчики на каждой границе передачи, чтобы проверить выравнивание груза перед запуском горизонтальной или вертикальной транспортировки.
• Подключите физические кнопки аварийной остановки (E-Stop) и световые завесы безопасности на всех этажах к одному главному реле безопасности.

Шаг 4. Проведите заводские приемочные испытания (FAT) и ввод в эксплуатацию.

Перед окончательной отправкой и установкой проведите комплексные заводские приемочные испытания (FAT) на предприятии производителя оборудования:

• Протестируйте полный рабочий цикл, используя-коробки из гофрокартона, предоставленные заказчиком, проверив соблюдение схемы слоев, усилие зажима и устойчивость штабеля.
• Моделируйте выравнивание остановки вертикального подъема, последовательность передачи нагрузки и процедуры восстановления после аварийной остановки в условиях максимальной полезной нагрузки.
• Проверьте модули удаленного доступа к диагностике ПЛК, чтобы гарантировать, что команды инженеров за пределами-площадки смогут удаленно устранять неполадки синхронизации программного обеспечения после-установки.

1. Лучше ли складывать коробки на поддоны на первом этаже или поднимать отдельные коробки, чтобы складывать их на верхний этаж?

Как правило, предпочтительнее строить полные поддоны на первом этаже, если это позволяют конструктивные характеристики пола на верхнем уровне. Укладка на первом-поле удерживает основной роботизированный манипулятор на прочном бетонном фундаменте, что снижает вибрацию и структурную нагрузку на плиты верхнего-перекрытия. Однако если грузоподъемность верхнего этажа ограничена, отдельные пачки можно поднять с помощью легкого вертикального конвейера в ячейку штабелирования верхнего-уровня.

2. Какие механизмы безопасности предотвращают падение вертикальных лифтов во время сбоев в подаче электроэнергии?

В промышленных вертикальных подъемниках используются резервные механические системы безопасности. К ним относятся-установленные на двигателе электромагнитные тормоза-, сверхмощные-клинья с предохранительными защелками, которые механически фиксируются на направляющих в случае потери натяжения троса, а также аппаратные-блокирующиеся предохранительные выключатели, которые предотвращают движение каретки, если двери открыты.

3.Как осуществляется удаленное обслуживание много-роботизированных систем паллетирования?

Современные системы оснащены защищенными модулями удаленной диагностики VPN, подключенными к основному ПЛК. Если на верхнем этаже или внутри шахты лифта происходит ошибка синхронизации или смещение датчиков, инженеры могут безопасно и удаленно войти в систему, анализировать-состояние ввода-вывода в реальном времени, корректировать параметры серводвигателя и помогать местным специалистам по техническому обслуживанию решать проблему, не требуя выезда сервисного обслуживания на-площадку.

Планировка многоэтажных заводов-больше не является непреодолимым препятствием для модернизации последующих упаковочных линий. Объединив высокопроизводительные-роботизированные манипуляторы с вертикальными подъемниками непрерывного действия и моторизованными транспортными челноками, производители гофроупаковки могут полностью автоматизировать погрузочно-разгрузочные работы на нескольких этажах, устранить узкие места при ручной транспортировке и значительно повысить общую производительность предприятия.

Чтобы оценить осуществимость планировки вашего многоуровневого объекта, свяжитесь с нашей командой технических инженеров сегодня. Предоставьте архитектурные чертежи вашего предприятия, высоту-до-этажей, производительность линии преобразования и характеристики целевых поддонов, и наша команда подготовит индивидуальный чертеж компоновки 2D/3D CAD и полный технический анализ осуществимости с учетом вашего объекта.

Свяжитесь сейчас