Resumo
A aplicação
Embalagem e paletização de produtos pretzel para envio às lojas e pontos de venda.
O desafio
Construir um sistema de embalagem que possa acomodar pacotes de vários tamanhos e que possa funcionar tanto com as configurações de caixa na vertical ou plana.
A solução
Duas linhas de embalagem de caixas paralelas, uma com três robôs delta ABB IRB 360 FlexPicker® e outra com dois, além de um ABB IRB 660 para carregar paletes com caixas embaladas.
Os robôs da ABB estão ajudando uma fabricante de pretzels com sede nos EUA a selecionar e embalar uma ampla variedade de embalagens de produtos em caixas e depois empilhá-las em paletes. As soluções robóticas permitiram que a fábrica aumentasse de forma constante a quantidade de produtos que processa, alcançando o dobro da produtividade de qualquer outra fábrica da marca.
Fundada em 2012, a Dot’s Homestyle Pretzels é a terceira maior marca de pretzel em vendas nos Estados Unidos. Já operando fábricas na Dakota do Norte, Arizona e Kansas, a empresa abriu uma quarta instalação, também no Kansas, para atender à crescente demanda por seus produtos. A fábrica de 17.280 metros quadrados conta com preparação, manuseio e embalagem automatizada de produtos do início ao fim e, como outras fábricas da Dot, opera um cronograma de produção 24 horas por dia, 7 dias por semana.
O desafio era manusear os diversos tamanhos de embalagens. Os palitos de pretzel torcidos da Dot vêm em três sabores, com uma seleção em oito tamanhos de embalagem variando de 140 a 900 gramas. O tamanho mais popular nas lojas de 400 gramas está disponível em pacotes padrão e para pontos de venda.
Para alcançar a flexibilidade necessária, a Dot recorreu à Viking Masek Robotics & Automation (VMRA).
“O maior desafio para a VMRA no projeto dos sistemas de empacotamento de caixas foi acomodar os pacotes de vários tamanhos e facilitar as configurações de caixas verticais e planas”, disse Kent Schmidtberger, gerente de projeto da Dot na unidade de Edgerton, Kansas. “Eles basicamente tiveram que realizar, por meio de automação robótica, o empacotamento de todas as embalagens que processamos manualmente em nossas demais instalações.”
Linhas de embalagem flexíveis usam robôs ABB
A VMRA projetou duas linhas de embalagem de caixas paralelas, uma com três robôs delta ABB IRB 360 FlexPicker® para sacos de 140, 280, 425 e 708 gramas, e outra com dois IRB 360 FlexPickers para sacos de 1,4, 4,5, 6,8 e 9 quilos.
Os robôs delta com carga útil de 6 kg retiram os pacotes de um transportador e os colocam nas diversas configurações de caixa usando diferentes efetores finais a vácuo.
Os três sacos de tamanho menor são sacos de travesseiro cheios de formato vertical com selos térmicos em cada extremidade. A linha de embalagem de caixas com três robôs é otimizada para produtividade máxima, com funções de troca automática para acomodar os diferentes requisitos de coleta e colocação para cada tamanho. Os sacos menores são normalmente destinados a lojas de conveniência, máquinas de venda automática e refeitórios e área de descanso das companhias aéreas.
A mudança de um tamanho de saco para outro leva apenas alguns minutos e é feita pressionando alguns botões na IHM da máquina. Assim que a nova receita for aceita, a máquina ajusta automaticamente os parâmetros físicos e do programa para lidar com o próximo tamanho de saco.
Os sacos de meio quilo são coletados pelos robôs e colocados de forma plana em um recipiente basculante ao lado do compartimento. Quando a caixa é preenchida com a quantidade apropriada de caixas, ela automaticamente inclina e despeja os sacos na caixa na posição vertical. Isso posiciona as sacolas para uma exibição correta na loja. Os produtos destinados a centros de distribuição ou locais onde os produtos são estocados em prateleiras são embalados diretamente em caixas sem displays. Essa automação extra oferece flexibilidade para embalar várias caixas com configurações de meio quilo na mesma linha.
A linha de sacos grandes também incorpora um trocador de ferramentas que alterna entre dois efetores finais diferentes para corresponder ao tamanho do produto que está sendo embalado. VMRA trabalhou com a equipe de produção da Dot para otimizar as ferramentas de vácuo para o projeto. A geometria da ferramenta, o design da ventosa e a programação do robô foram todos projetados para máximo desempenho e vida útil.
Um robô paletizador atende ambas as linhas
As linhas de embalagem alimentam um único robô paletizador ABB IRB 660. Com um alcance de 3,15 metros, o robô pode alcançar as caixas a partir da extremidade de ambos os transportadores, selecionando alternadamente as caixas de cada transportador para construir simultaneamente um palete separado para cada tamanho de embalagem do produto.
O robô de paletização utiliza uma garra de a vácuo para área de espuma projetada pela VMRA para atender às necessidades da aplicação. Com uma única ferramenta, o robô de paletização pode acomodar coletas de produtos únicos e múltiplos para manter a produtividade ideal. Os paletes concluídos são transferidos para a transportadora principal, antes de serem embalados e enviados ao armazém para serem preparados para envio.
Sistema projetado usando ABB RobotStudio
A VMRA utilizou o RobotStudio®, o software de simulação e programação offline da ABB, para ajudar a projetar as linhas robóticas.
Usando dois add-ins específicos de aplicação para o RobotStudio, o PickMaster® da ABB para as linhas de embalagem de caixas e o Palletizing PowerPac para o sistema de paletização, a VMRA experimentou simulações altamente realistas de diferentes configurações automatizadas para alcançar o design ideal para cada linha.
Além de ajudar a identificar o posicionamento relativo de cada robô com base na sua área ocupada, alcance e carga útil, o software RobotStudio pode selecionar e posicionar todos os outros componentes da linha, como transportadores e outros acessórios necessários para executar os vários processos da linha. O RobotStudio também pode identificar possíveis gargalos e calcular requisitos de espaço e tempos de ciclo precisos.
“O RobotStudio é um ótimo programa que nos permite simular cenários reais de configuração de sistema off-line, o que economiza muito tempo durante os processos de design e comissionamento do sistema”, disse Dave Raschke, gerente de projeto VMRA do projeto Dot. “Na essência, fomos capazes de experimentar variações completas e precisas do projeto do sistema por meio de tentativa e erro sem riscos, até que o sistema ideal fosse projetado.”
Os resultados têm sido muito bons, com a instalação de Edgerton processando mais pretzels a cada trimestre sucessivo de operação, aumentando sua produtividade para quase o dobro da de qualquer outra fábrica da Dot.
“Nossa prosperidade nos últimos anos nos permitiu reunir os recursos necessários para buscar a automação, o que acreditamos ser a progressão natural para manter a empresa em uma trajetória agressiva de crescimento”, disse Kent Schmidtberger. “Vim de fábricas altamente automatizadas, por isso conheço os benefícios. Não só conseguimos produzir mais pretzels, mas também o fazemos com maior consistência. Além disso, agora temos flexibilidade adicional para expandir ainda mais nossas linhas de produtos no futuro.”
