椒鹽餅乾製造商用 ABB 機器人提高包裝生產效率

故事背景   

實際案例 
透過機器人包裝與裝載椒鹽餅乾產品，以便運送到商店和門市。

關鍵挑戰
構建一個包裝系統，可容納各種尺寸，包括直立擺放和平放等不同來料方式的產品。

解決方案
兩條平行裝箱線，其中一條配備三台 IRB 360 FlexPicker® delta 機器人，另一條有兩台delta機器人，另外還有一台 IRB 660 用於將包裝箱裝載到托盤上。

ABB 機器人協助一家美國椒鹽餅乾製造商揀選各式產品，並將其裝箱堆放至棧板上。機器人解決方案使工廠能夠穩步增加產品數量，比公司其他工廠的生產率高上兩倍。

Dot’s Homestyle Pretzels 成立於 2012 年，是美國銷量第三大的椒鹽餅乾品牌。該公司已在北達科他州、亞利桑那州和堪薩斯州經營工廠，並在堪薩斯州開設了第四家工廠，以滿足對其產品不斷增長的需求。該廠房佔地 17,280 平方公尺，廠內包含原物料準備、產品處理和包裝自動化，並且與 Dot 其他工廠一樣，實行 24/7 的生產計劃。

Dot’s Homestyle Pretzels 面臨的挑戰是處理不同尺寸的包裝。該品牌的椒鹽餅乾有三種口味，八種包裝供選擇，尺寸從 0.5 盎司到 32 盎司不等，最熱門的 16 盎司還有常規零售包裝和活動展示包裝兩種。

為了實現彈性生產需求， Dot 向 ABB 及 Viking Masek Robotics & Automation (VMRA)尋求協助。

“VMRA 在設計裝箱系統時面臨的最大挑戰是適應各種尺寸的包裝，像是平放跟直立式包裝。” Dot 埃傑頓工廠項目經理 Kent Schmidtberger 說。“此外，必須讓所有產品都能透過機器人完成包裝。” 

ABB 機器人彈性包裝

VMRA 共設計了兩條平行裝箱生產線，其中一條配備三台 ABB IRB 360 FlexPicker® delta 機器人，用於 0.5、1.0、1.5 和 2.5 盎司包裝，另一條配備兩台 IRB 360 FlexPickers，用於 5.0、16.0、24.0 和 32.0 盎司包裝。

具備 6 公斤有效負載的 Delta 機器人從傳輸帶上取下餅乾袋，再使用不同的真空夾爪將產品放到各種箱子裡。該產線上的小尺寸袋子是直立式的填充密封袋。配備三台機器人的裝箱線經過優化，可實現最大吞吐量，並具有自動轉換功能，滿足每種尺寸不同的取放要求。這種尺寸的餅乾，通常會送至便利商店、自動販賣機和航空公司空廚。

透過這樣的設計，從一種尺寸更改為另一種尺寸的袋子只要幾分鐘，在機器 HMI 上按幾個按鈕即可完成。一旦收到新指令，機器就會自動調整程式參數以處理下一種尺寸的袋子。

尺寸為 16 盎司包裝的餅乾，會由機器人拾起後平放在翻斗箱中。當翻斗箱裝滿時會自動傾斜，並將袋子以直立方向傾倒到箱子中。如此一來，餅乾袋可以恰好符合商店展示架的陳列方式。至於給配送中心或需上貨架的產品則會平裝方式包裝。在同一條產線上可處理多種產品包裝，為品牌的自動化包裝提供了靈活性。

負責大包裝產品的產線還配備了夾具更換器，以配合所包裝的產品尺寸。VMRA 與 Dot 的生產團隊合作，優化該項目的真空工具，其幾何形狀的工具、吸盤設計和機器人編程均經過精心設計，可實現最佳性能和使用壽命。  

兩條生產線上的 IRB 660 碼垛機器人

裝箱生產線使用一台 IRB 660 機器人供料，機器人的工作範圍是 3.15 公尺，可以搆到兩條傳輸帶末端的箱子，交錯地從兩條傳輸帶取下箱子，同時將產品堆分別堆放到棧板上。

碼垛機器人採用 VMRA 設計的真空夾具來滿足應用需求，機器人可以進行單個或多個產品的揀選，以保持最佳吞吐量，而商品打包完後會被送到倉庫等待運輸。

使用 ABB RobotStudio 設計系統

VMRA 使用 ABB 的離線仿真和編程軟體 RobotStudio® 設計機器人生產線。

VMRA 使用RobotStudio 的兩種套件包(用於裝箱生產線的ABB PickMaster® 和用於碼垛系統的Palletizing PowerPac)，對不同自動化配置進行了高度真實的模擬，實現每條生產線的最佳設計。

除了根據機器人的佔地面積、作用範圍和有效負載來識別機器人的相對定位之外，RobotStudio 軟體還可以選擇和定位其他的生產線組件，例如執行各種生產線流程所需的傳輸帶和其他固定裝置。此外，RobotStudio 還可以識別任何潛在的瓶頸和計算準確的空間需求和周期時間。

“RobotStudio 是一個很棒的程式，使我們能離線模擬系統配置場景，對系統設計和調試過程節省了大量時間。” 負責 Dot 項目的 VMRA 專案經理 Dave Raschke 表示。“基本上，我們能無風險的反覆測試系統設計變化，直到設計出最佳系統。” 

結果非常好，埃傑頓工廠在運營後每季都會加工更多的椒鹽餅，其生產率幾乎是其他 Dot 工廠的兩倍。

“過去幾年的繁榮使我們能夠網羅自動化所需的資源，我們相信這是讓公司保持積極增長的途徑。” Kent Schmidtberger 表示。“我來自高度自動化的工廠，所以我瞭解自動化的益處。 我們不僅能夠生產更多的椒鹽餅，且生產一致性也更高。此外，我們現在擁有更大的靈活性，可以在未來進一步擴展我們的產品線。”