高速機器人果奶包裝生產線設計方法

    隨著科學技術的不斷發展，機器人技術越來越廣泛地應用于軍工、醫療、服務等行業中，在提高工作效率、加強產品質量、保障安全生產等方面發揮著重要作用．近幾年，市場競爭愈演愈烈，對產品質量的要求也越來越高，尤其針對食品、飲料等行業，國家出臺了各種衛生條件、生產環境等政策法規，禁止某些工藝采用人工操作以避免二次污染．無人化生產已成為一種必然趨勢，為此，國內眾多飲料、食品生產商面臨生產線更新換代的需求．目前，在我國飲料等包裝行業，諸如吸管投放、裝箱、碼垛等大部分工序仍依賴人工完成，工人勞動強度大，容易造成對產品的二次污染．我們可以模擬一種基于高速和重載搬運機器人的新型果奶包裝生產線，分析該包裝生產線的工藝流程并進行布局研究，同時，通過軟件對生產線進行仿真．分析和仿真結果驗證了新型包裝生產線方案的可行性．最終，將整條生產線應用于果奶包裝，可以大大提高了生產效率．
果奶包裝生產線工藝分析及布局
1、生產線工藝分析
筆者研究的機器人果奶包裝生產線，整個流程從單瓶果奶輸入、高溫殺菌冷卻到最終的成品箱碼垛，其工藝流程的設計需考慮以下兩方面：①工序集中于分散安排合理，工序集中可減少中間輸送、存儲、轉向等環節，工序分散可減少機構的復雜程度，在確保整條生產線運行可靠、生產效率高的前提下合理安排工序；②各工序生產節拍平衡，該包裝生產線中傳送裝置兼有緩沖區功能，為保證生產線連續平穩運行，需確定各工序之間傳送帶的長度和運行速度。
通過研究分析現有包裝生產線工藝流程，確定新型包裝生產線的工藝流程如下：①冷卻區完成對灌裝后的單瓶果奶高溫殺菌冷卻；②貼標機完成對已冷卻的果奶貼標及標簽熱收縮緊固；③旋蓋機完成對貼好標簽的果奶旋合加蓋；④小字符噴碼機完成生產日期等產品信息的噴印工序，之后由分瓶裝置進行每4瓶1組的分瓶操作；⑤分瓶后的果奶采用Delta機械人借助視覺系統替代以前的人工完成習慣的投放；⑥膜包裝機對帶有吸管的4瓶果奶進行膜包，并經收縮機緊固外膜；⑦膜包后的果奶經翻瓶輸送鏈由倒瓶變為立瓶，由告訴抓放機械手完成每5組為1箱的裝封箱操作；⑧成箱的果奶經過螺旋輸送裝置經由天橋輸送到碼垛區，由重載碼垛機器人完成碼垛。

 
2、果奶包裝生產線布局研究
結合車間實際情況并考慮調整維修方便，本生產線布局采用連續U型方式，物品運行方向的改變有轉彎、螺旋輸送裝置完成，整條生產線布局緊湊，具有很高的靈活性。生產線布局如上圖1，該布局中，整條生產線緩沖區主要為傳送帶輸送裝置，緩沖容量的大小可通過改變傳送帶的長度與輸送速度來調節；在吸管投放區，裝箱機區與碼垛區采用高速和重載搬運機器人代替人工操作；為提高工作效率，吸管投放單元采用串聯排列、并聯工作的雙機械手布置方式。

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