CAP. 1. Studiul aplicatiilor de paletizare robotizata similare celei [602069]

Cuprins:

CAP. 1. Studiul aplicatiilor de paletizare robotizata similare celei
realizate
1.1. Generalitati privind aplicatia de paletizare robotizata
1.2. Solutii constructive implementate in industrie
1.3. Concluzii

CAP.2. Analiza comparativa a robotilor industriali similari celui
integrat in aplicatie

CAP.3. Prezentarea aplicatiei realizate

CAP.1. Studiul aplicatiilor de paletizare robotizata similare celei realizate
1.1. Generalitati privind aplicatia de paletizare robotizata
1.1.1. Definitii ale operatiei de paletizare
Paletizarea reprezinta operatia de dispunere volumica ordonata in plan orizontal (straturi
cu inaltime omogena) si in plan vertical pe dispozitive de transport standardizate denumite paleti
a diferit elor categorii de obiecte (produse ambalate in cutii de carton cu forma paralelipipedica,
saci cu produse tip vrac, produse multiple preinfoliate) manipulate individual sau in grup de
catre roboti industriali sau masini automate de paletizare.[1]
Conform Dictionarului Explicativ al Limbii Romane, paletizarea reprezinta manipularea si
transportarea marfurilor cu ajutorul unor platforme speciale, denumite paleti.

1.1.2. C lasificare
a. Din punct de vedere al obiectelor paletizate , echipamentele de paletizare se pot clasifica in:
– echipamente pentru paletizarea obiectelor impachetate in cutii de carton ( de marimi
standardizate);
– echipamente pentru paletizarea obiectelor de tip saci (cu produse vrac);
– echipamente pentru paletizarea obiectelor multiple pre infoliate (ex: sticle de plastic, doze de
aluminiu, etc.).

b.Din punct de vedere al echipamentului cu care se poate realiza paletizarea, exista:
– roboti industriali pentru paletizare;
– masini automatizate pentru paletizare.

Avantajul folosirii unor ma sini automatizate pentru paletizare este dat de productivitatea
foarte mare a acestora in comparatie cu paletizarea realizata cu un robot industrial. Cu toate
acestea, robotii industriali ofera o mai mare flexibilitate, putandu -se dispune pe paleti stratur i
neomogene, cu dimensiuni diferite a cutiilor, in timp ce in cazul folosirii unei masini de paletizat,
aceasta poate manipula doar straturi si stive omogene de produse.

Exista mai multe tipuri de efectori cu care pot fi echipati robotii industriali folo siti pentru
operatia de paletizare, acestea fiind:
– efectori de tip "CLAMP STYLE" – folositi pentru paletizarea bunurilor de tip cutii
paralelipipedice;

Figura 1. Efector de tip "CLAMP STYLE"

– efectori de tip "FORK STYLE" – folositi pentru paletizarea bunurilor de tip saci;

Figura 2. Efector de tip "FORK STYLE"
– efectori de tip "VACUUM STYLE" – folositi pentru paletizarea bunurilor de tip cutii
paralelipipedice si a obiectelor multiple infoliate.

Figura 3. Efector de tip "VACUUM STYLE"

Cu toate acestea, efectorii prezentati anterior pot fi echipati si cu alte dispozitive ( de
obicei, vacuumatice) pentru manipularea si a separatoarelor si a paletilor.

Figura 4. Efector polifunctional

Efectorul prezentat in figura anterioara este de tip "CLAM STYLE", dar este echipat si cu
un sistem vacuumativ pentru manipularea separatoarelor, dar si cu un sistem tip gheara pentru
manipularea paletilor.
Problemele ce pot aparea in cadrul operatiei de paletizare sunt legate de instabilitatea
stivei d e produse. Astfel, stiva trebuie sa aiba centrul de greutate in acelasi punct cu centrul de

simetrie al suprafetei paletului. De asemenea, in continuarea operatiei de paletizare se
realizeaza si o operatie de infoliere pentru securizarea incarcarii paletul ui.

1.2. Solutii constructive implementate in industrie
1.2.1. Celula robotizata pentru paletizarea sacilor cu o intrare si o iesire

Figura 5. Paletizarea sacilor – aplicatie BEUMER

Figura 6. Robot BEUMER robotpac@600
Distribuitor
de paleti
Conveior
pentru
alimentare cu
produse Robot tip
brat
articulat
pentru
paletizare
Conveior
pentru
evacuare
palet incarcat

In imaginea anterioara se poate observa constructia conveiorului pentru alimentarea cu
produse, cu spatiu intre role pentru pe rmitarea patrunderii end -effectorului pentru preluarea
sacilor.
Celula prezentata anterior este o celula de paletizare cu o intrare si o iesire . Robotul
industrial folosit in aplicatie poate paletiza 400 saci/ora, cu o capacitate de maximum 50 kg.
Raza de actiune a robotului este de 3130 mm, iar inaltimea maxima de preluare/depundere a
obiectelor pe paleti este de 2925 mm, avand 4 axe comandate.

1.2.2. Celula robotizata pentru paletizarea cutiilor paralelipipedice cu 5 intrari si 5 iesiri

Figura 7. Celula de paletizare robotizata cu 5 intrari si 5 iesiri

Celula robotizata prezentata in imaginea anterioara este folosita pentru paletizarea a
cinci produse impachetate in cutii de carton de dimensiuni diferite. Pentru paletizarea acestor
produse se folosesc atat paleti din lemn, cat si paleti din plastic, asa cum este evidentiat si in
figura 7. Se po ate observa ca, in acest caz, pentru paletizarea cutiilor de carton nu sunt folosite
separatoare. Cu toate acestea, efectorul robotului de tip brat articulat este de tip polifunctional
intrucat aceste manipuleaza obiectele de tip bunuri impachetate in cuti i de carton
paralelipipedice, cat si paleti (cu ajutorul unui dispozitiv cu 4 gheare).
Robotul folosit in cadrul aplicatiei este de la compania Fanuc Robotics, modelul M420iA
ce are patru axe comandate, suporta manipularea a obiectelor de maxim 40 kg si are o raza de
actiune de 1855 mm.

Zona de
alimentare cu
produse
Conveioare
pentru
evacuarea
paletilor Distribuitoare
de paleti
Robot tip brat
articulat
pentru
paletizare

1.2.3. Celula robotizata de paletizare a sacilor cu 2 intrari si 2 iesiri

Figura 8. Celula robotizata de paletizare a sacilor cu 2 intrari si 2 iesiri

Figura 9. Celula robotizata de paletizare a sacilor cu 2 intrari si 2 iesiri

In figura anterioara este prezentata o celula robotizata de paletizare a sacilor cu 2 intrari
si 2 iesiri. Efectorul robotului tip brat articulat este de tip FORK STYLE polifunctional, intrucat
acesta manipuleaza obiectele de paletizat (saci), dar si separatoarele si paletii.
Produsele sunt transportate catre celula robotizata de catre conveioarele de alimentare.
Odata ce exista sufi ciente produse si un palet descarcat este disponibil, robotul va prelua
produsul de pe conveiorul de alimentare si il va plasa pe cel mai apropiat palet disponibil,
respectand tiparul de paletizare. Separatoarele pot fi preluate din magazie de separatoare.
Odata ce un palet este complet incarcat, acesta va fi descarcat din celula de paletizare. In
Conveioare
pentru
alimentarea
cu produse Conveioare
pentru
evacuarea
paletilor Distribuitor de
paleti Separatoare
Robot tip brat
articulat
pentru
paletizare
Robot Conveior de
descacare a
paletilor
incarcati Distribuitor
de paleti Statie de
control a
operatorului Magazie de
separatoare Conveior
alimentare

acelasi timp, un alt palet gol va fi transferat in statia de incarcare si robotul poate continua
operatia de paletizare.

Figura 10. Efector folosit pentru pale tizarea sacilor

http://schneiderequip.com/pdf/Bag_Palletizing_web.pdf
http://www.schneiderequip.com/?page=bps
http://www.autocells.com/assembly -robots -by-fanuc
http://www.autocells.com/usr/docs/FANUC%20PDF%20Datasheets/FANUC%20M -420iA -M-
421iA.pdf
http://w ww.beumergroup.com/en/case -studies/palletising -packaging/gandl/
http://pdf.directindustry.com/pdf/beumer -group -gmbh -co-kg/beumer -robotpac/6191 -5477.html

1.2.4. Celula robotizata pentru paletizarea cutiilor cu trei intrari si trei iesiri

Figura 11. Celula robotizata Columbia cu trei intrari si trei iesiri

In figura 11 este prezentata o celula robotizata pentru paletizarea cutiilor cu trei intrari si
trei iesir i. Intrucat paletii sunt furnizati de catre un distribuitor de paleti, efectorul robotului este
Distribuitor de
paleti Robot
Conveioare pentru
descarcarea
paletilor incarcati

de tip polifunctional pentru manipularea obiectelor de paletizat si a separatoarelor. Efectorul
robotului poate fi de tip „clamp -style” cu elemente vacuumatice pentru manipularea
separatoarelor. Celula robotizata este formata din trei conveioare pentru alimentare cu produse,
un distribuitor de paleti, o magazie de separatoare, un robot industrial si trei conveioare pentru
descarcarea paletilor ce au fost incarcat i. Tipul robotului folosit in cadrul celulii este de la
compania OKUMA.

1.2.5. Celula robotizata de paletizare Lorenz Pan cu trei intrari si trei iesiri

Figura 12. Celula robotizata de paletizare cu trei intrari si trei iesiri

In figura anterioara este prezentata o celula robotizata ce paletizare cu trei intrari si trei
iesiri, o magazie de separatoare si un distribuitor de paleti. Efectorul robotului de paletizare
trebuie sa fie de tip polifunctional pentru a putea prelua atat bunurile ce urmeaza a fi paletizate,
dar si separatoare si paleti. Astfel, separatorul poate fi de tip „clamp -style” ce prezinta, de
asemenea, elemente vacuumatice pent ru manipularea separatoarelor si elemente de tip „furca”
pentru manipularea paletilor.

Conveioare
alimentare
Posturi de
paletizare
Magazie de
separatoare
Distribuitor
de paleti

1.2.6. Celula robotizata de paletizare cu doua intrari si doua iesiri

Figura 13. Celula robotizata de paletizare cu doua intrari si doua iesiri

Figura 14. Layout -ul celului de paletizare cu doua intrari si doua iesiri

In figurile anterioare este prezentata o celula robotizata de paletizare cu doua intrari si doua
iesiri. Robotul ce efectueaza operatia de paletizare este furnizat de compania Motoman si este
reprezenta t de modelul MPL100. Efectorul robotului este polifunctional de tip „vacuum -style” ce
poate manipula atat obiecte de paletizat, separatoare si paleti.
Statie de
descarcare a
paletului incarcat
Statie de paletizare
Magazie de
separatoare Robot MPL100 cu
efector polifunctional
de tip „vacuum style” Conveior de
alimentare cu
produse Distribuitor de
paleti Statie de
paletizare

Figura 15. Efectorul robotului MPL100

1.2.7. Celula robotizata pentru paletizare cu doua intrari si doua iesiri – Cermex

Figura 16. Celula robotizata Cermex

Celula robotizata prezentata in figura anterioara contine un robot industrial cu efector
polifunctional, o magazie de paleti, o magazie de separatoare, doua conveioare pentru
descarcarea paletilor incarcati si doua conveioare pentru alimentarea cu produse ce urmeaza
sa fie paletizate. Efectorul robotului utilizat in aceas ta celula robotizat trebuie se fie
polifunctional, intrucat acesta trebuie sa manipuleze atat obiectele de paletizat, cat si
separatoarele si paletii. Din figura 16 se poate observa ca efectorul robotului este de tip „clamp –
style”. Paletii sunt incarcati i n magazia de paleti cu ajutorul unui stivuitor.

Magazie
de paleti Conveior de
descarcare palet
incarcat Magazie de
separatoare Conveior de
alimentare
produse

1.2.8. Celula robotizata pentru paletizare cu doua intrari si doua iesiri

Figura 17. Celula robotizata pentru paletizare – Concetti

In figura anterioara este prezentata o celula robotizata pentru paletizare cu doua intrari
si doua iesiri formata din: un robot industrial pentru paletizare KUKA KR180 3200 cu efector
polifunctional, doua distribuit oare de paleti, o magazie de separatoare, doua conveioare pentru
alimentare cu produse si doua conveioare pentru descarcarea paletilor incarcati.
Efectorul robotului KUKA KR180 3200 este de tip „vacuum -style” polifunctional ce
manipuleaza atat obiecte ce u rmeaza sa fie paletizate, cat si separatoare. Acesta este
prezentat in imaginea urmatoare.

Figura 18. Efectorul robotului KUKA KR180 3200

Conveioare pentru
alimentare cu produse
Distribuitor de
paleti Magazie de
separatoare

1.2.9. Celula robotizata cu trei intrari si trei iesiri – celula studiata in cadrul proiectului

CAPITOLUL 2. Analiza comparativa a robotilor industriali similari
celui integrat in aplicatie

2.1. Robot industrial de paletizare Fanuc model M -420i

Figura . Robot Fanuc M -420i

In imaginile urmatoare vor fi prezentate dimesniunile de gabarit ale robotului cat si al e spatiului
de lucru, acestea fiind evidentiate prin intermediul mai multor vederi.

Figura . Vedere izometrica a robotului si evidentierea celor 4 axe comandate

Figura . Dimensiuni baza de fixare a robotului

Figura . Vedere de sus a robotului

Figura . Vedere frontala

Figura . Vedere laterala

Tooate dimensiunile din imagini sunt in mm.

Specificatii tehnice
Axe comandate 4
Masa – modul rotatie la baza (kg) 40
Masa bratul J3 (kg) 10
Raza spatiului de lucru (mm) 1855
Repetabilitate (mm) ±0.5
Raza de interferenta (mm) 543
Raza de miscare
(grade) J1 320
J2 115
J3 110
J4 540
Viteza de miscare
(grade/s) J1 180
J2 200
J3 200
J4 350/720 ( viteza inalta)
Momentul incheieturii N -m (kgf -m) – J4 98(10) / 68.6(7)
Inertia incheieturii (kg -m2) – J4 2.6
Frane mecanice Toate axele
Masa mecanica (kg) 620
Metoda de montare Pe podea
Temperatura de functionare/instalare 0 – 45o
Umiditate Normal: 75% sau mai putin
Pentru perioade scurte de timp (mai putin de o luna):
95% sau mai putin
Vibratii (m/s2) 4.9 sau mai putin

2.2. Robot industrial de pa letizare KUKA KR 40 PA

Figura . Robot KUKA KR 40 PA

In urmatoarele imagini vor fi prezentate dimensiunile de gabarit si ale spatiului de lucru al
robotului.

Figura . Vedere laterala

Figura . Vedere de sus

Dimensiuni
Denumire
robot Dimensiuni Volum
(m3) A B C D E F
KR 40 PA 1.675 mm 1.628 mm 2.091 mm 1.240 mm 851 mm 850 mm 12.6

Specificatii tehnice
Tip KR 40 PA
Raza maxima de preluare 2.091 mm
Incarcare suplimentare, brat/brat de
legatura/coloana de rotatie 20/-/50 kg
Incarcare suplimentare, brat+brat de legatura,
max 20kg
Incarcare maxima totala 110 kg
Numar de axe 4
Metoda de montare Podea
Repetabilitatea pozitiei ±0,25 mm
Controller KR C2 editia 2005
Masa ( fara controller), approx. 700 kg
Temperatura de functionare 5 – 55oC
Clasificare de protectie IP 65
Amprenta robotului 850 mm X 950 mm
Conexiune 13,5 kVA
Nivel de zgomot < 75 dB

Axa Interval (software) Viteza cu incarcarea de 100
kg
Axa 1 (A1) ±155o 183o/s
Axa 2 (A2) -15o/-120o 153o/s
Axa 3 (A3) +15o/145o 212o/s
Axa 4 (A4) ±350o 374o/s

2.3. Robot KUKA KR 180 R3200 PA arctic

Figura . Robot KUKA kR 180 R3200 PA arctic

In imaginea urmatoare vor fi prezentate dimensiunile de gabarit si ale spatiului de lucru ale
robotului.

Figura . Vedere laterala cu evidentierea dimensiunilor robotului si a spatiului de lucru

Dimensiuni
Denumire
robot Dimensiuni Volum
(m3) A B C D E F G H
KR 180
R3200
PA arctic 3.509
mm 2.845
mm 3.195
mm 350
mm 675
mm 1.350
mm 2.215
mm 1.220
mm 77.90

Specificatii tehnice
Tip KR 180 R3200 PA
Raza maxima de preluare 3.195 mm
Incarcare suplimentare, brat/brat de
legatura/coloana de rotatie 50/-/- kg
Incarcare maxima totala 230 kg
Numar de axe 4
Metoda de montare Podea
Repetabilitatea pozitiei ±0,06 mm
Masa ( fara controller), approx. 1.093 kg
Temperatura de functionare -30 – 5oC
Clasificare de protectie IP 65
Amprenta robotului 830 mm X 830 mm

Axa Interval (software)
Axa 1 (A1) ±185o
Axa 2 (A2) -5o/-140o
Axa 3 (A3) 0o/+155o
Axa 4 (A4) ±350o

2.4. Robot industrial pentru paletizare Motoman EPL160

Figura . Robot pentru paletizare Motoman EPL 160

In imaginea urmatoare sunt puse in evidenta dimensiunile robotului si ale spatiului de lucru.

Figura . Vederile robotului cu evidentierea dimensiunilor
Specificatii
Axe controlate 4
Incarcare suportata 160 kg
Inaltime maxima de preluare 3024 mm
Distanta pe orizontala maxima de preluare 3159 mm
Repetabilitate ±0,5 mm
Intervalul maxim de
miscare Axa S(Intoarcere)
Axa L(Brat inferior)
Axa U(Brat superior) ±180o
+90o/-45o
+15,5o/-120o

Axa T(Rotirea
incheieturii) ±180o

Viteza maxima Axa S
Axa L
Axa U
Axa T 140o/s
136o/s
136o/s
305o/s
Masa aproximativa 1700 kg
Frane Toate axele
Consum de putere 11 kVA
Momentul de inertie al incheieturii 50kg*m2

2.5. Robot pentru paletizare ABB IRB 760

Figura . Robot pentru paletizare ABB IRB 760

In imaginea urmatoare sunt evidentiate dimensiunile de gabarit ale robotului, cat si ale
spatiului de lucru.

Figura . Dimensiunile robotului

Specificatii tehnice
Capacitate de manipulare 450 kg
Raza de actiune 3,18 m
Numar de axe 4
Protectie IP67
Montare Podea
Dimensiune baza robotului 1140 X 800 mm
Masa robotului 2310 kg
Repetabilitatea pozitiei 0,05 mm
Repetabilitatea traseului 0,80 mm
Tensiune de alimentare 200-600 V, 50 -60 Hz
Consum de putere 2.75 kW
Temperatura de functionare 0 – 55oC
Umiditate relativa Max. 95%
Nivel de zgomot < 70 dB
Cicluri pe ora 60kg/450kg 1500 / 880

Axa Spatiu de functionare Viteza maxima
Axa 1 (A1) ±155o 85o/s
Axa 2 (A2) -42o/+85o 85o/s
Axa 3 (A3) -22o/+120o 85o/s
Axa 4 (A4) ±300o 160o/s

2.6. Robotul industrial pentru paletizare IRB 660 ( robotul integrat in aplicatia studiata)

Figura . Robotul IRB 660

In imaginile urmatoare se pot observa dimensiunile principale ale robotului si ale spatiului de
lucru in care acesta este integrat.

Figura . Vedere laterala a robotului

Figura . Evidentierea spatiului de lucru al robotului

Figura . Raportul dintre masa manipulata si inaltimea maxima de manipulare

Specificatii tehnice
Capacitate de manipulare 250 kg
Raza de actiune 3,15 m
Numar de axe 4
Protectie IP67
Montare Podea
Dimensiune baza robotului 1136 X 850 mm
Masa robotului 1650 kg
Repetabilitatea pozitiei 0,1 mm
Repetabilitatea traseului 0,3 mm
Tensiune de alimentare 200-600 V, 50 -60 Hz
Consum de putere 2.7 kW
Temperatura de functionare 0 – 50oC
Umiditate relativa Max. 95%
Nivel de zgomot < 73 dB
Cicluri pe ora 60kg/450kg 1500 / 880

Axa Spatiu de functionare Viteza maxima
Axa 1 (rotatie ) ±155o 95o/s
Axa 2 (brat ) -42o/+85o 95o/s
Axa 3 (brat ) -20o/+120o 95o/s
Axa 4 (intoarcere ) ±300o 240o/s