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Línea de envasado robótica integrada en proveedor de lavado de carros

La empresa Sonny¬īs sab√≠a bien que para cumplir con sus grandes objetivos de ventas para su formato de detergente de 2.5 galones, un sistema heredado semi-automatizado no era suficiente. La l√≠nea de envasado rob√≥tica reci√©n instalada es una joya.

La nueva línea de envasado automatizado Diamond Shine Bullseye de 2,5 galones es un elemento clave de una mudanza reciente a una nueva planta de fabricación en Mentor, Ohio, todo parte de un proyecto de renovación de 10.126 metros cuadrados y 20 millones de dólares para acomodar una mayor producción.
La nueva línea de envasado automatizado Diamond Shine Bullseye de 2,5 galones es un elemento clave de una mudanza reciente a una nueva planta de fabricación en Mentor, Ohio, todo parte de un proyecto de renovación de 10.126 metros cuadrados y 20 millones de dólares para acomodar una mayor producción.

En 1978, The Car Wash Factory de Sonny comenz√≥ como fabricante de piezas peque√Īas con la misi√≥n de "Facilitar el lavado de carros" para los propietarios y operadores de lavados de autom√≥viles, y convertirse en el l√≠der mundial de la industria. Sonny's es ahora el mayor fabricante de equipos de lavado de autos con cinta transportadora y ofrece 12 soluciones comerciales de lavado de autos como la ventanilla √ļnica para todas las necesidades de lavado de autos. Sonny‚Äôs adquiri√≥ negocios complementarios estrat√©gicamente, incluido Diamond Shine, con sede en Cleveland, l√≠der de la industria en limpiadores y solventes de primera calidad.

La l√≠nea Bullseye‚ĄĘ de Diamond Shine de detergentes y ceras para lavado de autos comerciales de alcance industrial es un poco m√°s potente que los cubos de espuma con los que trabajan los guerreros de fin de semana mientras lavan sus autos en el camino de llegada. La mayor diferencia es que estos son productos qu√≠micos concentrados destinados a medirse cuidadosamente y diluirse en agua, no se usan directamente de la botella. Con 2,5 galones, estas botellas estilo F est√°n claramente divididas para uso comercial. Una vez en manos del profesional de lavado de autos, las botellas r√≠gidas de HDPE con asa integral est√°n dise√Īadas espec√≠ficamente para anidar en el sistema de suministro de detergente basado en tanque mec√°nico Bullseye de la empresa, que mezcla la soluci√≥n de jab√≥n con agua y asegura proporciones adecuadas de diluci√≥n de detergente para lavado de autos.

 

Las fugas son un enemigo importante de cualquier operaci√≥n de embotellado de l√≠quidos, pero el sentimiento es doblemente cierto para los productos qu√≠micos concentrados de Diamond Shine. Dado el contenido de potencia industrial de las botellas, las botellas de detergente de 2.5 gal requieren un sellado infrarrojo con papel de aluminio mientras se tapan. Y el empaque secundario en estuches impresos de dos piezas tambi√©n es lo m√°s robusto posible, ya que utiliza cart√≥n corrugado de doble pared y una divisi√≥n de cart√≥n corrugado estilo Z. Dos botellas por caja se empacan en una posici√≥n paralela para que encajen juntas en un sistema de empaque particionado y bien empacado. Los pesos de las cajas var√≠an seg√ļn el producto, pero cada uno pesa alrededor de 50 libras. 

Las operaciones de selecci√≥n al comienzo de la l√≠nea se colocan en posici√≥n vertical y orientan las botellas sueltas de HDPE de 2,5 galones fuera de una tolva. La l√≠nea espejo despu√©s de una sola unidad de selecci√≥n, pero solo una l√≠nea est√° en uso regular hasta que la producci√≥n alcance los vol√ļmenes futuros esperados.Las operaciones de selecci√≥n al comienzo de la l√≠nea se colocan en posici√≥n vertical y orientan las botellas sueltas de HDPE de 2,5 galones fuera de una tolva. La l√≠nea espejo despu√©s de una sola unidad de selecci√≥n, pero solo una l√≠nea est√° en uso regular hasta que la producci√≥n alcance los vol√ļmenes futuros esperados.

Génesis de una línea personalizada

En un mercado laboral escaso, el crecimiento estimula la automatizaci√≥n. Desde la adquisici√≥n de Diamond Shine hace unos a√Īos por Sonny's, ha crecido r√°pidamente.

El impulso principal para el movimiento estuvo en el lado del procesamiento de las operaciones, en el aumento de la capacidad de mezcla a través de tanques de mezcla más grandes y la adición de tanques de almacenamiento a granel para los productos químicos a granel más utilizados. Este almacenamiento de productos químicos a granel evitaría la necesidad de agregar manualmente muchos de los productos químicos de gran volumen, a través de tambores y contenedores, al mezclar el producto. Pero como suele ser el caso cuando los procesos ascendentes mejoran y se vuelven más rápidos, las operaciones de empacado posteriores deben seguir el camino, para que no se conviertan en un cuello de botella.

 

Las operaciones de envasado de detergente de 2,5 galones, conocidas internamente como la línea Bullseye, ocuparon el primer lugar en la lista de deseos de la empresa en cuanto a automatización de envasado. Este formato había sido previamente un proceso de empaquetado manual que no era muy amigable con la mano de obra. Era pesado en el empaque secundario y creaba algunas situaciones complicadas al llenar el detergente concentrado.

 

Pero la falta de automatizaci√≥n heredada significaba que hab√≠a pocos equipos o infraestructura de empaque existentes en la ubicaci√≥n anterior que necesitar√≠an ser reubicados o reemplazados. Cuando los l√≠deres consideraron renovar sus nuevas instalaciones para satisfacer sus necesidades, incluida una pizarra casi en blanco de un proyecto de l√≠nea de envasado de detergentes de 2,5 galones, la empresa contact√≥ al integrador de l√≠neas de envasado y procesamiento Patrick Coakley de Plant Automation Group (PAG). Proces√≥ los n√ļmeros en factores como los requisitos de velocidad de l√≠nea, la solidez del empaque, el deseo de redundancia y la preferencia de poder crecer en l√≠neas de empaque si las velocidades o la demanda aumentaran. Coakley recomend√≥ un enfoque en el que √©l y PAG integrar√≠an la l√≠nea de empaque primario.

 

‚ÄúCuando comenzamos a investigar los requisitos a largo plazo para automatizar el empaque de esta jarra de dos galones y medio, nos dimos cuenta de que ser√≠a un proyecto interesante‚ÄĚ, dice Coakley. ‚ÄúTodos los fabricantes que trajimos a la mesa fueron elegidos cuidadosamente para ser el equipo √≥ptimo para este conjunto √ļnico de deseos y necesidades‚ÄĚ.

 

Ahora, PAG también realiza muchos negocios integrando aplicaciones de empaquetado de final de línea y secundarias aguas abajo. Pero en este caso, las circunstancias les indicaron una solución más local. Coakley recurrió al socio frecuente del proyecto Hamrick Packaging Systems, un OEM de Ohio que no está muy lejos de Diamond Shine, para integrar la tienda de cajas y el empaque secundario hasta el paletizado al final de la línea. El apretón de manos entre los dos esfuerzos de integración paralelos ocurriría en la función de empaquetado de cajas. Aquí está su relato de cómo surgió la colaboración.

 

‚ÄúHamrick simplemente hace un trabajo fant√°stico‚ÄĚ, dice Coakley. ‚ÄúJordan est√° haciendo crecer su empresa y hace lo correcto para sus clientes. Para m√≠, parte de ello fue que Hamrick estaba f√≠sicamente cerca del fabricante, pero tambi√©n ten√≠a la capacidad de colocar contenedores de forma rob√≥tica. Y debido al peso de los contenedores, necesit√°bamos una soluci√≥n de colocaci√≥n rob√≥tica‚ÄĚ.

 

Con un sistema de empaque robusto que maneja cajas de 50 libras como el nombre del juego, se pondría menos énfasis en las velocidades generales: seis cajas por minuto, por línea (la línea está reflejada), o 15 cajas por minuto para todo el sistema, iba a ser más que suficiente para el futuro previsible.

 

‚ÄúPatrick nos pregunt√≥: ‚Äė¬ŅPueden empaquetar esto en cajas? ¬ŅPuede erigir, sellar, paletizar e insertar la partici√≥n?‚Äô‚ÄĚ, recuerda Jordan Hamrick. ‚ÄúY s√≠, podr√≠amos. Ya hab√≠amos hecho la inserci√≥n de particiones rob√≥ticas antes, pero no para un estilo Z. Esa fue una nueva pieza de equipo que tuvimos que idear. La formadora de cajas la hab√≠amos hecho antes, pero no para una caja de doble pared, as√≠ que agregamos algunos componentes para poder ejecutarla. Pero ten√≠amos el plan listo para poder amueblar toda la l√≠nea en casa. Solo se necesitaron algunos ajustes menores e ingenier√≠a para hacer el trabajo‚ÄĚ.

 

Inicialmente, Hamrick había considerado utilizar las formadoras de cajas de otro proveedor, que con frecuencia venden e integran para sus propios clientes. Pero Hamrick se dio cuenta de que, a estas velocidades, sería mejor que también dieran este paso internamente.

 

‚ÄúProcesaban a 25 cajas/min, y eso era un poco excesivo para lo que necesit√°bamos para procesar cinco o seis cajas por minuto por l√≠nea. Y ten√≠amos nuestro propio modelo de formadora de cajas de 15 por minuto que redise√Īamos hace un par de a√Īos‚ÄĚ, dice Hamrick.

 

Las configuraciones rob√≥ticas y las operaciones de final de l√≠nea fueron las siguientes en discutirse, y otro cambio en los planes se produjo poco despu√©s de que Hamrick entrara en el juego. Los dise√Īos iniciales requer√≠an una sola l√≠nea de envasado secundario. Pero, al mismo tiempo, el equipo de ventas de Sonny se fij√≥ un objetivo ambicioso a largo plazo para cambiar su combinaci√≥n de formatos de paquetes de detergente entre tambores y paquetes de 2,5 galones. Este cambio no ocurrir√° de la noche a la ma√Īana, ni mucho menos. Pero si el equipo de ventas comienza a cumplir su meta de mezcla de ventas y cuando lo haga, una l√≠nea de empaque secundario de un solo carril se volver√≠a obsoleta para el volumen previsto muy r√°pidamente.

 

Entonces, el nuevo plan de ataque se convirti√≥ en un sistema espejo de dos l√≠neas con mucho espacio para el crecimiento futuro esperado en este formato de paquete. El plan ser√≠a capaz de mantener instalaciones rob√≥ticas individuales en el empacador de cajas y el paletizador, aunque todav√≠a se usar√≠an dos robots de inserci√≥n de particiones en espejo en el taller de cajas de una tolva. La l√≠nea espejo despu√©s de una sola unidad de selecci√≥n, pero solo una l√≠nea est√° en uso regularmente hasta que la producci√≥n aumente a los vol√ļmenes futuros esperados.

 

‚ÄúLa forma en que Hamrick y nosotros dise√Īamos la l√≠nea fue proporcionar una √ļnica instalaci√≥n rob√≥tica que admitiera dos l√≠neas‚ÄĚ, recuerda Coakley. ‚ÄúAs√≠ que, aunque no hay redundancia en t√©rminos de una relaci√≥n uno a uno clara, estamos reduciendo el espacio. Y dado que Hamrick ha hecho un trabajo tan fant√°stico con los robots Fanuc durante los √ļltimos tres a√Īos, y yo ten√≠a tanta confianza, recomendamos que Jordan tambi√©n lo maneje para hacer un paletizador rob√≥tico para sus necesidades‚ÄĚ.

 

Una vez ordenados los roles y las responsabilidades, los planes finalizados para la l√≠nea se concretaron r√°pidamente. Packaging World habl√≥ con el ingeniero de automatizaci√≥n de Sonny, Adam Harper, la contraparte del lado de la marca de PAG y Hamrick en la instalaci√≥n, a fines de 2022. Como era de esperar, hubo algunos contratiempos en el camino, porque "no todo en CAD 2D o 3D siempre se alinea". perfectamente‚ÄĚ, bromea Harper, pero las tres partes trabajaron en lo que ahora es una l√≠nea de empaque completa bastante ingeniosa.

 

Empacado primario

 

Integradas por PAG, las operaciones de empaque primario comienzan con botellas vac√≠as de HDPE estilo F de 2.5 gal que ingresan a las instalaciones de Mentor en palets de aproximadamente 60 botellas por fila, a ocho filas de alto, con l√°minas deslizantes que separan cada fila. Los operadores despaletizan manualmente cortando el encogimiento de la tarima y colocando cada fila de botellas en una cinta elevadora inclinada que alimenta un conjunto de posicionador √ļnico de Pace, una marca de ProMach, que comienza con una tolva anular que gira paralela al piso en un entrepiso. La tolva orienta las botellas sobre sus costados y las coloca en una serie de correas dentadas, pero la direcci√≥n en la que miran mientras viajan (hacia abajo o hacia el cierre) sigue siendo aleatoria hasta que las botellas pasan a trav√©s de un conjunto de gancho giratorio mec√°nico que las orienta en la postura deseada de direcci√≥n inferior. Despu√©s de la orientaci√≥n, un labio mec√°nico en las correas atrapa la superficie plana de los fondos delanteros de las botellas a medida que pasan, levant√°ndolas por los lados.

 

‚ÄúEl siguiente paso es que todas las boquillas deben estar orientadas en la misma direcci√≥n, con la boquilla al frente‚ÄĚ, dice Harper. ‚ÄúEntonces, al final del ensamblaje del posicionador de botellas hay un orientador de botellas. Tiene dos fotoc√©lulas l√°ser Allen-Bradley, una para ver el espacio dentro del mango y la otra para ver la boquilla. Si la botella est√° orientada en la direcci√≥n correcta, con la boquilla hacia adelante, los sensores leen el asa y la orientaci√≥n como verdaderas y la botella no est√° girada. Si la botella est√° orientada incorrectamente, con la boquilla hacia atr√°s, un ojo fotoel√©ctrico lee el mango como verdadero, pero el otro lee la boquilla como falso. Cuando ese es el caso, se mueve ligeramente hacia arriba en la l√≠nea para que un brazo giratorio lo gire 180 grados, y todas las botellas salen del seleccionador Pace en la orientaci√≥n correcta‚ÄĚ.

 

¬ŅTe est√°s preguntando, ‚ÄúEspera, ¬Ņsolo un seleccionador? ¬ŅPens√© que esto era una operaci√≥n de doble l√≠nea en espejo? Si es as√≠, buena observaci√≥n; aqu√≠ es donde la l√≠nea se divide en dos. Una vez orientadas, un transportador de desv√≠o de Wrabacon Inc., una empresa de PAG, bifurca el transportador √ļnico en forma de "Y" con dos l√≠neas aguas abajo. Una compuerta en la divisi√≥n desv√≠a las botellas aguas abajo hacia cualquier l√≠nea que necesite alimentaci√≥n.

 El llenado se realiza en equipos de seis cabezales donde las lanzas descienden sobre husillos de bolas en las botellas vac√≠as. Se puede usar el llenado superior, el llenado inferior o un h√≠brido de los dos m√©todos llamado seguimiento para llenar las botellas seg√ļn las caracter√≠sticas del producto. Cada botella se asienta en una celda de carga individual y el llenado se mide por peso en lugar de volumen o l√≠nea de llenado.El llenado se realiza en equipos de seis cabezales donde las lanzas descienden sobre husillos de bolas en las botellas vac√≠as. Se puede usar el llenado superior, el llenado inferior o un h√≠brido de los dos m√©todos llamado seguimiento para llenar las botellas seg√ļn las caracter√≠sticas del producto. Cada botella se asienta en una celda de carga individual y el llenado se mide por peso en lugar de volumen o l√≠nea de llenado.

Las dos líneas viajan en paralelo a dos llenadoras de seis cabezales espejos del Grupo PASE de Massman, donde las lanzas descienden sobre tornillos de bola en las botellas vacías. Cada uno de los dos llenadores maneja seis botellas a la vez. Cada botella se asienta en una celda de carga individual y el llenado se mide por peso en lugar de volumen o línea de llenado.

 Las botellas llenas se transportan a un tornillo de sincronizaci√≥n de dise√Īo personalizado con compuerta frontal, donde se aceleran y dosifican una por una hasta que alcanzan un bolsillo estacionario en el tornillo y una taponadora de tornillo estilo mandril empuja una tapa sobre la botella. El par de tapado debe ser preciso para acomodar un sello de l√°mina de tapa interna que se sellar√° con infrarrojos a la botella aguas abajo.Las botellas llenas se transportan a un tornillo de sincronizaci√≥n de dise√Īo personalizado con compuerta frontal, donde se aceleran y dosifican una por una hasta que alcanzan un bolsillo estacionario en el tornillo y una taponadora de tornillo estilo mandril empuja una tapa sobre la botella. El par de tapado debe ser preciso para acomodar un sello de l√°mina de tapa interna que se sellar√° con infrarrojos a la botella aguas abajo.

‚ÄúEn un mundo ideal, estaremos haciendo 12 botellas por minuto en cada lado, o alrededor de 30 segundos por ciclo‚ÄĚ, dice Harper. ‚ÄúPero hacemos jabones que son extremadamente concentrados, por lo que puede ser muy espumoso. Un objetivo m√°s realista para los productos qu√≠micos m√°s espumosos es llenar unas 10 botellas por minuto, en el transcurso de toda la producci√≥n. Pero estamos apuntando a 12‚ÄĚ.

 

Las llenadoras de seis cabezales pueden llenarse por la parte superior, por la parte inferior o por seguimiento, seg√ļn la viscosidad y las caracter√≠sticas de la espuma del detergente que se est√° llenando. El llenado superior es el m√°s r√°pido y, como su nombre lo indica, se llena desde la parte superior de la botella, donde permanecen las lanzas durante todo el llenado. El relleno superior es adecuado para ceras y productos que carecen de tensioactivos, por lo que puede soportar cierta agitaci√≥n sin formar espuma. Pero los productos qu√≠micos que contienen tensioactivos no se pueden llenar f√°cilmente por la parte superior debido a sus caracter√≠sticas de formaci√≥n de espuma, por lo que ah√≠ es donde entra en juego el llenado por el fondo. Las lanzas se sumergen en el fondo de la botella vac√≠a y permanecen all√≠ para el llenado. Este es el m√©todo m√°s lento, considerando que hasta 25 libras de detergente l√≠quido se acumular√°n sobre la lanza a medida que se llena, trabajando contra el flujo. Pero tambi√©n es m√°s suave con los productos m√°s espumosos y propensos a la espuma. Para recuperar algo de tiempo en un llenado inferior, se puede usar la opci√≥n de seguimiento de llenado. Al usar este m√©todo, las lanzas se elevan un poco m√°s de una pulgada por cada cinco libras de detergente l√≠quido que se llena. Esta es una especie de enfoque de lo mejor de ambos mundos que es suave con el producto y a√ļn m√°s r√°pido que el llenado inferior, pero requiere la intervenci√≥n del operador. En √ļltima instancia, elegir entre los tres es una funci√≥n del producto, el operador y las velocidades de llenado deseadas o requeridas. La flexibilidad para cambiar m√©todos para diferentes productos y requisitos es un factor importante para Sonny's.

Luego, las botellas llenas se transportan a un tornillo de sincronizaci√≥n de dise√Īo personalizado con compuerta frontal, donde se aceleran y dosifican una por una hasta que alcanzan una cavidad estacionaria en el tornillo. A pesar de que el transportador contin√ļa corriendo debajo de la botella temporalmente estacionaria, se mantiene en su lugar debajo de una tapadora de rosca Balpack estilo mandril, comprada a All-Fill, hasta que un brazo neum√°tico empuja con √©xito una tapa sobre la botella. Las tapas en s√≠ se introducen en la tapadora de rosca a trav√©s de una tolva y un elevador inclinado, luego se dispensan por un conducto hacia un bolsillo para tapas, donde cada tapa se encontrar√° con precisi√≥n con la botella llena, pero sin tapar, que espera. El cilindro de aire neum√°tico empuja hacia abajo la tapa colocada y la gira sobre la rosca del cuello de la botella. Antes de que la botella tapada haya salido siquiera del primer bolsillo de tapado, la siguiente botella destapada ha pasado la compuerta de tope en la cabeza del tornillo de sincronizaci√≥n y ya se est√° desplazando a trav√©s del tornillo para ser tapada.

‚ÄúUna vez que pasa por la primera estaci√≥n en la que se coloc√≥ la tapa, el tornillo de sincronizaci√≥n la lleva un poco m√°s lejos para llevar la botella a una segunda estaci√≥n de torsi√≥n para realizar una verificaci√≥n de torsi√≥n secundaria en la parte superior de la tapa solo para asegurarse de que est√© en su posici√≥n correcta la configuraci√≥n de torque correcta‚ÄĚ, dice Harper. ‚ÄúEs importante que tenga el par correcto, ya que hay una tapa de aluminio en el interior de la tapa que debe ajustarse lo suficiente para que, cuando pase por un sellador infrarrojo m√°s adelante en la l√≠nea, el aluminio se coloque correctamente para alinear y sellar a la parte superior de la botella, en lugar de a la tapa. Si est√° demasiado apretado, arrugar√° la l√°mina, lo que provocar√° un mal sellado por infrarrojos. Y si est√° demasiado flojo, no se sellar√° en absoluto en la botella‚ÄĚ. M√°s sobre ese sello infrarrojo m√°s tarde. 

Después de salir de la segunda estación de torsión, cada botella viaja a través de dos sensores Keyence separados. Primero, un sensor de detección de papel de aluminio confirma que hay un papel de aluminio en la tapa y rechaza los que no lo están en una bandeja de rechazo. El siguiente es un sensor de altura de la tapa; Harper explica su propósito.

‚ÄúLos pesos son sustancialmente diferentes entre nuestros productos qu√≠micos, distienden ligeramente las botellas de diferentes maneras, y cada uno cambia ligeramente la altura de la tapa, incluso en la botella del mismo tama√Īo‚ÄĚ, explica Harper. ‚ÄúEl rango de altura correcto se ajusta durante cada carrera por parte del operador. Usando las primeras seis botellas que salen de la llenadora de seis cabezas en una producci√≥n como muestra representativa de lo que sigue, el operador establece el l√≠mite de altura de torque para las botellas restantes. Luego, cualquiera que est√© fuera de especificaci√≥n, m√°s o menos uno o un mil√≠metro y medio, tambi√©n se rechaza‚ÄĚ.

Despu√©s de las operaciones de tapado y el control de calidad relacionado, la aplicaci√≥n de etiquetas sensibles a la presi√≥n se realiza en una etiquetadora NITA, una m√°quina que, seg√ļn Harper, es f√°cil de usar y requiere muy poca capacitaci√≥n. Si bien este equipo ciertamente es capaz de realizar trabajos m√°s complejos y muchas recetas, la variaci√≥n de etiquetado en la l√≠nea de productos qu√≠micos l√≠quidos de 2,5 g es bastante limitada. Los ajustes en el posicionamiento de las etiquetas durante los cambios son poco frecuentes y, por lo general, se basan en una peque√Īa distensi√≥n o deformaci√≥n de la botella que puede ocurrir con detergentes l√≠quidos m√°s pesados o con el producto ocasional llenado en caliente.

 

Las operaciones de etiquetado son bastante uniformes de un producto a otro.Las operaciones de etiquetado son bastante uniformes de un producto a otro.

Despu√©s del etiquetado, encontramos la √ļnica pieza importante del equipo heredado que vino de la l√≠nea de envasado anterior, en su mayor√≠a manual, en Wickliffe. Es una selladora infrarroja de Enercon, que no toca f√≠sicamente las botellas en absoluto. ¬ŅRecuerda lo importante que era el torque correcto en las operaciones de tapado? A medida que las botellas tapadas pasan por debajo de este equipo, el dispositivo Enercon calienta lo suficiente la tapa de aluminio colocada con precisi√≥n que descansa sobre el borde de la botella, debajo de la tapa, de modo que el aluminio y la botella se adhieran entre s√≠. Este es un paso importante, ya que cuando un asistente de lavado de autos finalmente abre la tapa para mezclar el detergente en un dispositivo Bullseye, encontrar√° un sello de aluminio debajo de la tapa. La estaci√≥n de diluci√≥n Bullseye luego rompe ese sello para liberar el detergente dentro del equipo, lo que significa que el encargado del lavado de autos no tiene que manejar los qu√≠micos l√≠quidos concentrados.

 

A medida que las botellas tapadas pasan por debajo de este equipo, un sistema de sellado por infrarrojos calienta lo suficiente la tapa de aluminio colocada con precisión que descansa sobre el borde de la botella, debajo de la tapa, de modo que la lámina y la botella se adhieran entre sí.A medida que las botellas tapadas pasan por debajo de este equipo, un sistema de sellado por infrarrojos calienta lo suficiente la tapa de aluminio colocada con precisión que descansa sobre el borde de la botella, debajo de la tapa, de modo que la lámina y la botella se adhieran entre sí.

Se produce algo de acumulación después del sellado con papel de aluminio y las botellas se orientan nuevamente, esta vez para prepararlas para el empaque robótico en cajas. Usando un conjunto de gancho de giro mecánico simple pero elegante, las botellas se giran para viajar aguas abajo primero, con las boquillas hacia afuera. Los transportadores inclinados de productos de Lagrotta Packaging suministran las correas dentadas y el transporte para esta parte de la línea.

‚ÄúHay una variedad de m√©todos que puede usar para voltear estas botellas‚ÄĚ, dice Hamrick. ‚ÄúHay una rueda de estrella, hay tornillos de sincronizaci√≥n y otras opciones, pero la forma m√°s rentable para esa botella espec√≠fica en l√≠neas de baja velocidad es usar el conjunto de gancho giratorio‚ÄĚ.

Envases secundarios y de final de línea

En este punto, la l√≠nea pasa del empaque primario al secundario, y ah√≠ es donde PAG entreg√≥ las claves de integraci√≥n de la l√≠nea a Hamrick. Al comienzo de las operaciones de empaque de cajas, dos formadoras de cajas Hamrick mec√°nicas para zurdos con sistema neum√°tico Festo funcionan en t√°ndem, una de ellas h√°bilmente orientada en un √°ngulo de 45 grados con respecto a la otra para acomodar un pilar estructural en la instalaci√≥n. Pero ¬Ņpor qu√© usar dos tiendas de caja separadas e independientes para estas velocidades m√°s lentas y un formato de paquete √ļnico?

Las operaciones de las cajas incluyen formado de cajas fuertes corrugadas impresas de doble pared, encintado automático, e inserción robótica de particiones.Las operaciones de las cajas incluyen formado de cajas fuertes corrugadas impresas de doble pared, encintado automático, e inserción robótica de particiones.

‚ÄúInicialmente, a estas velocidades, buscamos ejecutar una formadora de cajas, una insertadora de particiones y luego desviar las cajas para emparejarlas con una l√≠nea u otra, cualquiera que tuviera m√°s cajas. Despu√©s de todo, el formato del paquete est√° dedicado en ambas l√≠neas, todas son botellas de 2,5 galones‚ÄĚ, recuerda Hamrick. ‚ÄúPero la f√≥rmula de los jabones y las ilustraciones de los estuches pueden variar entre las dos l√≠neas. Un relleno podr√≠a ser un tipo de detergente, el otro un tipo diferente. Y si solo tuvi√©ramos una tienda de cajas, necesitar√≠amos hacer pal√©s o revistas mixtas de cajas. Al final, fue m√°s f√°cil hacer una tienda de cajas dedicada en cada l√≠nea. Y luego, pudimos usar el robot para poder empacar sincr√≥nicamente entre ambos, incluso cuando est√°n ejecutando un producto diferente en cada l√≠nea‚ÄĚ.

Los talleres de caja est√°n dise√Īados para manejar corrugado de doble pared 48 ECR extremadamente pesado para acomodar cargas l√≠quidas de 50 lb. Cada formadora de cajas cuenta con un cargador de 6 pies (aproximadamente 100 ct de espacios en blanco corrugados), un mecanismo de cuadratura y un sistema de indexaci√≥n servo, con controles en la parte posterior. Un cabezal de cinta de DEKKA, una empresa de ProMach, en cada una de estas formadoras de cajas pega con cinta la parte inferior de las cajas montadas; un servobrazo simplemente hace avanzar la caja erigida a lo largo de un accesorio de cierre de solapa inferior y pasa por un cabezal de cinta.

Un brazo robótico con pinza de succión (A) toma una lámina de partición 2D de una bandeja, y (B) dobla la partición en 'Z' 3D a lo largo de un mandril plano antes de insertar la partición en la caja formada esperando abajo.Un brazo robótico con pinza de succión (A) toma una lámina de partición 2D de una bandeja, y (B) dobla la partición en 'Z' 3D a lo largo de un mandril plano antes de insertar la partición en la caja formada esperando abajo.

Inmediatamente después, y de hecho acoplado a cada formador de cajas, se encuentra un insertador de particiones robótico. Hamrick seleccionó dos LR Mate 200iD/7L de 6 ejes de Fanuc para esta operación.

‚ÄúNo necesita una gran carga √ļtil aqu√≠, ya que es solo la inserci√≥n de la partici√≥n; solo necesitas velocidad y alcance‚ÄĚ, dice Hamrick. ‚ÄúLa partici√≥n podr√≠a ser solo una fracci√≥n de kilogramo. Las peque√Īas placas de vac√≠o toman particiones planas 2D premarcadas de una pila, luego las pasan a trav√©s de un mandril curvo para crear el formato Z y luego las sumergen en la caja‚ÄĚ.

Las cajas erguidas con cinta en la parte inferior avanzan en un transportador de rodillos accionado por TGW Case Conveyors debajo de las dos l√≠neas de alimentaci√≥n de botellas y giran 90 grados para alinearse y correr paralelas entre s√≠, como dos alimentaciones emparejadas de producto/caja. Un robot M-710iC/50H de cinco ejes de Fanuc reside entre las dos l√≠neas paralelas. No es necesario un sexto eje all√≠, ya que todo el trabajo que se realiza est√° en el mismo plano: las botellas no requieren rotaci√≥n ni manipulaci√≥n adicional. El herramental de extremo de brazo dise√Īado por Hamrick es un h√≠brido de abrazaderas mec√°nicas y de vac√≠o que agarra las botellas por el asa, seleccionando dos botellas a la vez. A medida que el robot recoge y transporta las botellas desde la entrada del producto, un collar mec√°nico desciende sobre las solapas abiertas de la siguiente caja que se va a empacar, lo que garantiza una colocaci√≥n adecuada en las cajas divididas y evita que las botellas se enganchen en las solapas de las cajas de cart√≥n corrugado.

Los seis cabezales de llenado aguas arriba en cada l√≠nea indican que la mayor√≠a de las operaciones aguas abajo se realizan en grupos de seis, como lo demuestra el paso de calibraci√≥n del sensor de altura de la tapa mencionado anteriormente. El empaque de cajas tambi√©n se realiza en grupos de seis, pero con un buffer adicional de dos botellas. El brazo rob√≥tico √ļnico empacar√° una l√≠nea hasta la l√≠nea opuesta seg√ļn acumula ocho (seis m√°s un b√ļfer de dos) botellas. Luego cambiar√° de una l√≠nea a la otra, para hacer tres selecciones de dos, dos y dos, dejando las √ļltimas dos botellas en su lugar mientras la l√≠nea se repone a ocho. Luego, el robot cambiar√° a la otra l√≠nea, momento en el cual se habr√°n acumulado ocho botellas, y este proceso se repetir√° durante toda la corrida.

Aquí comienzan las operaciones de empacado secundario. Las líneas de cajas formadas con particiones que salen del almacén de cajas (izquierda) se unen con las líneas de botellas llenadas, etiquetadas, y tapadas, para el empacado robótico en cajas.Aquí comienzan las operaciones de empacado secundario. Las líneas de cajas formadas con particiones que salen del almacén de cajas (izquierda) se unen con las líneas de botellas llenadas, etiquetadas, y tapadas, para el empacado robótico en cajas.

‚ÄúFunciona bien porque hay ocho botellas y el robot recoge seis de ellas‚ÄĚ, dice Harper. ‚ÄúEso es dos botellas por caja y tres cajas por l√≠nea que se empujan hacia abajo en cada ciclo, que es exactamente lo que agarra el paletizador en cada selecci√≥n. Hay comodidad y eficiencia integradas en ese dise√Īo‚ÄĚ.

Las solapas superiores de las cajas empacadas se cierran mec√°nicamente y se pegan con cinta en otro cabezal de cinta DEKKA a medida que se transportan hacia la paletizaci√≥n. El etiquetado autom√°tico de cajas ahora tambi√©n ocurre en el apret√≥n de manos entre el empaque de cajas y el paletizado. Sonny's hab√≠a estado preetiquetando los espacios en blanco corrugados en los primeros d√≠as de la producci√≥n de esta l√≠nea de empaque, pero desde entonces la compa√Ī√≠a ha invertido en dos etiquetadoras NITA m√°s dise√Īadas para cajas corrugadas que se integraron en la l√≠nea inmediatamente despu√©s del empaque de cajas, justo antes del paletizado para permitir que el etiquetado ocurra bajo demanda.

Las operaciones de final de l√≠nea se realizan mediante otro brazo rob√≥tico √ļnico de Fanuc que sirve a ambas l√≠neas, esta vez un robot M-410/185 kilogramos, lo que equivale a una carga √ļtil potencial de aproximadamente 370 libras. En esta operaci√≥n, el brazo recoge tres cajas a la vez, por lo que a aproximadamente 50 libras por caja, eso hace que las selecciones sean de 150 libras. Dado que cada recolecci√≥n es de seis botellas en total o tres cajas, el ritmo es notablemente m√°s lento al final de la l√≠nea, superando f√°cilmente las operaciones primarias.

 Hamrick dej√≥ las preferencias de patrones de pal√©s en manos de Harper, quien, naturalmente, consult√≥ a los empleados que hab√≠an estado paletizando manualmente las operaciones en la planta de Wickliffe. Esos empleados seleccionaron un patr√≥n de 3x4, o 12 ct por capa, en tres filas de altura, que sigue siendo el patr√≥n de palet preferido en la actualidad. Las l√°minas deslizantes se colocan encima del palet vac√≠o a trav√©s de un p√≥rtico despu√©s de dispensar el palet; no se requiere ninguna entre capas. Las tres filas se apilan sin girar la fila central, evitando as√≠ que sobresalgan. Aunque el peso pesado va en contra de la altura de las tarimas, hace que las tarimas unificadas de 36 quilates sean resistentes y robustas que viajan bien, seg√ļn Harper. En cuanto a velocidades, cada l√≠nea produce un palet cada seis minutos a velocidad de crucero, con margen para acelerar a partir de ah√≠ si fuera necesario. Incluso al final de la l√≠nea, la operaci√≥n de empaque sigue una regla de seis. Si recuerda, el llenado opera de 10 a 12 botellas por minuto por l√≠nea. Eso equivale a un pal√© de botellas de 72 ct, o un pal√© de cajas de 36 ct, cada seis minutos.

Un brazo robótico de cinco ejes toma dos botellas llenas a la vez y las ubica en las cajas corrugadas con particiones. Las cajas se cierran, encintan, y reciben la etiqueta antes de llegar al paletizador.Un brazo robótico de cinco ejes toma dos botellas llenas a la vez y las ubica en las cajas corrugadas con particiones. Las cajas se cierran, encintan, y reciben la etiqueta antes de llegar al paletizador.

Un desarrollo más reciente ha sido entrenar al robot para rotar las selecciones de tal manera que garantice que las etiquetas estén orientadas hacia afuera en ambos lados de la tarima, ya que el patrón de tarima más natural daría como resultado que todas las etiquetas solo sean visibles en una de las tarimas cuatro lados.

‚ÄúSimplemente facilita el env√≠o y es m√°s f√°cil para nuestros distribuidores‚ÄĚ, dice Harper sobre la actualizaci√≥n.

El efector final de este paletizador fue suministrado por Joulin, una empresa de Piab, y quizás sorprendentemente, es capaz de realizar selecciones de más de 150 lb utilizando solo succión al vacío y sin abrazaderas mecánicas.

‚ÄúEl plan original detr√°s de esto era usar una herramienta similar a la que hab√≠amos usado para una empresa de agua embotellada, que era m√°s como un tenedor y una abrazadera‚ÄĚ, dice Jeff Eckstein, director de ingenier√≠a de Hamrick. ‚ÄúPero trajimos a Joulin, con quien hemos trabajado en otras aplicaciones. Estaban muy seguros de que pod√≠amos recogerlos con una simple aspiradora, lo que simplifica todo, ya que el robot puede flotar y hacer estas filas muy f√°cilmente sin interferir con nada m√°s y sin necesidad de abrir abrazaderas ni nada por el estilo.

Las operaciones de fin de l√≠nea se realizan mediante otro brazo rob√≥tico √ļnico, pero este con una carga √ļtil potencial de aproximadamente 370 libras. En esta operaci√≥n, el brazo recoge tres cajas a la vez, por lo que a aproximadamente 50 libras por caja, eso hace que las selecciones sean de 150 libras. Tal vez sorprendentemente, las herramientas de extremo de brazo pueden lograr f√°cilmente selecciones de m√°s de 150 lb utilizando solo succi√≥n de vac√≠o y sin clamps mec√°nicas.

Prime Conveyor suministró transportadores de palets para el proyecto, proporcionando un dispensador de palets, un insertador de hojas estilo pórtico y un transportador/acumulación de palets. La envoltura elástica no se realiza en línea; los palés se enrollan manualmente desde la línea de envasado hasta una enfardadora. Los planes para 2023 incluyen una enfardadora en línea.

Superando la interrupción de la cadena de suministro

Ning√ļn proyecto est√° libre de obst√°culos, y vale la pena mencionar los que se enfrentaron en el proyecto de automatizaci√≥n de detergentes de Sonny. Como ocurri√≥ con la mayor√≠a de los proyectos de automatizaci√≥n realizados durante la pandemia, los problemas de la cadena de suministro fueron un obst√°culo para los plazos. Una soluci√≥n que termin√≥ siendo un hallazgo sorprendente tanto para Hamrick como para Sonny fue el pivote de las HMI de Weintek y las unidades, unidades y servos de Mitsubishi Electric. Sin embargo, los PLC est√°ndar de Allen-Bradley se integraron en todos los centros de m√°quinas.

‚ÄúNo hab√≠a estado tan familiarizado con ellos, pero han sido geniales. Son muy f√°ciles de usar y tan buenos como cualquier otra cosa que hayamos visto‚ÄĚ, dice Harper sobre las interfaces y las unidades.

Por su parte, Hamrick tenía la intención de que este proyecto fuera la primera prueba de aceptación de fábrica (FAT) y construcción de línea completa en sus propias instalaciones completamente nuevas de 6.038 metros cuadrados. Pero eso no fue posible porque los problemas de construcción y cadena de suministro retrasaron la construcción de las instalaciones. Si bien los centros de máquinas individuales se probaron en las instalaciones existentes de Hamrick, no había espacio para FAT en toda la línea a la vez, por lo que FAT también terminó siendo una prueba de aceptación en el sitio. Muchos de los problemas que Hamrick habría solucionado en su nueva instalación tendrían que ocurrir en el sitio del cliente. Pero este tipo de experiencias fueron comunes, posiblemente incluso típicas en 2022.

‚ÄúEsa es la realidad con la que todos lidiamos, y siempre habr√° dolores de puesta en marcha. Acabamos de ver m√°s de ellos desde que comenzamos aqu√≠‚ÄĚ, dice Harper. ‚ÄúSin mencionar que tambi√©n est√°bamos comenzando nuestra propia nueva planta de fabricaci√≥n. Como dije, los planes CAD no son perfectos en el mundo real. As√≠ son las cosas en el mundo del packaging.

‚ÄúPero no cambiar√≠a nada‚ÄĚ, concluye Harper. ‚ÄúPatrick y Jordan, y realmente todos los fabricantes y proveedores con los que tratamos han sido excelentes, no tengo ninguna preocupaci√≥n sobre nadie con quien hayamos ido. Y cada vez que traemos a nuestros clientes, o empresas hermanas a esta planta, nadie puede apartar la vista de los robots. Son b√°sicamente una obra maestra‚ÄĚ.