Uma célula de paletização cobot de 20 kg pode eliminar uma das tarefas menos atractivas numa área de produção: levantar repetidamente caixas, sacos ou tabuleiros acabados no final de uma linha. Mas o valor de 20 kg por si só não indica se a aplicação funcionará. A verdadeira decisão depende da carga combinada, do padrão de paletes, da produção necessária, do espaço disponível e da forma como as pessoas precisam de trabalhar na célula.
Para muitos fabricantes, a paletização é um primeiro projeto de automação forte porque o processo é repetitivo, fisicamente exigente e fácil de medir. Expõe também um erro comum: selecionar um robô com base no peso da caixa e não na carga total na flange do robô. Uma avaliação sólida começa aí.
Um cobot classificado para uma carga útil de 20 kg pode suportar até 20 kg no pulso sob condições de funcionamento específicas. Este limite deve cobrir mais do que o produto. As ferramentas da extremidade do braço, as pinças ou a placa de vácuo, as ligações, os cabos e quaisquer folhas de camada intermédia contam para a carga útil.
Considere uma caixa de 14 kg manuseada por uma pinça de 5 kg. A carga nominal já é de 19 kg antes de permitir uma folha de palete, variação de produto ou uma margem operacional razoável. Este não é um bom design simplesmente porque os números são tecnicamente adequados. Na produção, os pesos das caixas mudam, os formatos das embalagens evoluem e as garras podem necessitar de modificações. Correr permanentemente perto da classificação pode restringir a velocidade e deixar pouco espaço para uma atualização prática.
A carga também muda com o alcance. Uma caixa pesada mantida longe do robô cria um maior binário do que a mesma caixa junto à base. O seu centro de gravidade é importante, especialmente com caixas compridas, sacos que se deslocam internamente ou uma pinça que mantém o produto fora do centro. Uma análise de viabilidade deve, portanto, utilizar o produto real, a ferramenta proposta e a posição final da palete, em vez de um número de carga útil de catálogo.
O padrão de paletes determina quase todas as principais decisões de engenharia. Antes de escolher o equipamento, documente as dimensões da caixa, a gama de peso da caixa, a configuração da camada, o tipo de palete, a altura máxima da pilha, a orientação de alimentação e se são necessárias folhas, tampas ou proteção de cantos.
As colocações mais altas e mais distantes são geralmente os pontos críticos. Um robô pode levantar o produto confortavelmente a um nível baixo, mas ter dificuldade em colocar a camada superior à profundidade necessária da palete. O alcance deve ser verificado através de todo o envelope de trabalho, incluindo a folga em torno dos transportadores, das proteções e da própria palete.
Existe também a possibilidade de escolher entre uma posição fixa da palete e uma palete que se move durante o empilhamento. Uma posição fixa pode simplificar a mecânica, mas exige mais alcance do robô à medida que a pilha cresce. Uma mesa elevatória ou transportador de paletes pode reduzir o deslocamento vertical do robô e melhorar o tempo de ciclo, embora acrescente equipamento, controlos e manutenção. O melhor layout nem sempre é aquele que tem menos componentes. É aquele que serve a produção de forma fiável, sem dificultar as trocas.
As ferramentas a vácuo são frequentemente eficazes para caixas seladas com superfícies estáveis e não porosas. Pode ser leve e rápido, mas é menos tolerante com placas poeirentas, topos irregulares, perfurações ou caixas mal vedadas. As pinças mecânicas proporcionam uma fixação positiva para muitos produtos difíceis, embora aumentem o peso e possam exigir mais espaço entre as caixas.
Para produtos leves, lidar com duas caixas ao mesmo tempo pode ser o caminho para o rendimento necessário. Isto reduz o número de ciclos do robô, mas aumenta a complexidade da ferramenta e torna a variação do produto mais importante. Para cargas mais pesadas, o manuseamento de uma única caixa é geralmente o ponto de partida mais realista. Um teste de ferramentas com uma embalagem genuína vale mais do que as suposições baseadas apenas nas dimensões.
O desempenho da paletização deve ser calculado a partir da procura da linha e não calculado a partir da velocidade máxima de um robô. Comece com casos por minuto e depois converta este requisito em tempo disponível por ciclo de recolha e colocação. Inclua a recolha, elevação, transferência, posicionamento, atuação da garra, transições de paletes e quaisquer pausas causadas pela linha a montante.
Uma linha que produz 10 caixas por minuto dá, em princípio, seis segundos por caixa. Isto não é o mesmo que dar ao robô seis segundos de movimento. Se uma troca de palete demorar dois minutos, o sistema necessitará de buffer suficiente ou de tempo de inatividade planeado para a absorver. Se os casos chegarem de forma inconsistente, a célula necessita de uma fila e de uma estratégia de controlo que evite a perda de produtos.
Os robôs colaborativos são frequentemente uma ótima opção para linhas de produção de baixo a médio, execuções de produtos mistos e aplicações onde o espaço físico ou o acesso do operador são importantes. São menos adequados onde o processo exige taxas muito elevadas e ininterruptas com produtos pesados e longos alcances. Nestes casos, o equipamento dedicado de paletização de alta velocidade pode proporcionar a resposta mais económica, mesmo que o seu custo inicial seja mais elevado.
Esta não é uma fraqueza a disfarçar. Uma solução de paletização cobot de 20 kg corretamente dimensionada pode proporcionar resultados previsíveis e um caminho de implementação mais rápido. Uma solução incompatível pode tornar-se um estrangulamento que as operadoras devem suportar continuamente.
Um cobot não elimina a necessidade de um avaliação de risco adequada. Uma carga útil móvel de 20 kg tem uma energia cinética significativa e uma aplicação de paletização introduz pontos de esmagamento em torno de transportadores, cargas de paletes e ferramentas. A operação segura depende da estação de trabalho completa, das suas velocidades, rotas de acesso, dispositivos de deteção e lógica de controlo.
Em alguns layouts, a operação colaborativa a uma velocidade reduzida pode permitir que as pessoas transportem consumíveis ou removam paletes acabadas nas proximidades. Noutros, o funcionamento protegido com scanners, portas interligadas ou acesso controlado será a melhor opção. A resposta depende da tarefa e da avaliação do risco, e não do rótulo do robô.
Desenhar o papel do operador é igualmente importante. Se um operador precisar de se curvar para dentro da célula para colocar paletes, eliminar falhas ou reabastecer folhas, o projeto poderá apenas resolver o problema ergonómico. Um bom design de estação de trabalho considera desde o início a entrega de paletes, o acesso aos empilhadores, a leitura de etiquetas, o reabastecimento de materiais e a recuperação de falhas.
O business case não deve basear-se apenas na substituição de um pessoal. A paletização é muitas vezes difícil de contratar de forma consistente, especialmente em turnos tardios, operações de embalagem repetitivas ou picos sazonais. O valor pode advir da estabilização da produção, reduzindo a exposição ao manuseamento manual e permitindo que os operadores qualificados se concentrem em verificações de qualidade, manutenção de máquinas ou trocas.
Um modelo ROI útil inclui cobertura de mão-de-obra por turno, horas reais de operação, tempo de atividade esperado, desperdício de embalagens causado por empilhamento inadequado, alterações de espaço físico, custo de integração e manutenção planeada. Deve também incluir o custo do recurso manual durante as falhas e trocas de produtos. A modelação honesta produz um retorno mais credível do que um número optimista de poupança de mão-de-obra.
Para operações com alterações frequentes de SKU, a poupança pode depender muito da rapidez com que a equipa consegue selecionar uma nova receita de palete. Uma interface prática deverá tornar isto controlado e repetível, com parâmetros protegidos para configurações críticas de segurança. Os operadores não deverão ter de editar os percursos do robô para mudar de um padrão de palete aprovado para outro.
Comece com um breve estudo de aplicação utilizando casos reais, paletes e dados de produção. Meça o produto mais pesado, as dimensões do pior caso e a taxa de linha real, em vez da taxa alvo. Em seguida, avalie o alcance, a massa da ferramenta, a geometria da pilha, os requisitos de segurança e o processo de troca de paletes esperado.
Sempre que possível, testar a pinça e sequência de movimento com embalagem real antes de enviar para uma estação de trabalho. A FAIRINO Europe pode apoiar isto através de trabalho de viabilidade técnica, testes em showroom, cálculo ROI e design de estações de trabalho, ajudando as equipas a estabelecer se um Célula baseada em FR20 é apropriado antes do início da integração.
O projeto final deve deixar margem para variações normais de produção. Deve tolerar pequenas diferenças nas condições da caixa, lidar com as alterações planeadas e fornecer um método claro para a recuperação de uma linha parada. O objetivo não é um ciclo de demonstração impressionante. É uma célula que continua a paletizar de forma fiável numa tarde normal de quarta-feira.
Um projeto de paletização cobot de 20 kg compensa quando a margem de carga útil, o alcance, o tempo de ciclo e o fluxo de trabalho do operador estão de acordo. Traga o produto real e os dados reais da produção para a avaliação antecipadamente e o sistema resultante terá muito mais probabilidades de conquistar o seu lugar na linha.
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