Studio di caso sull'imballaggio ad alta velocità con robot servoassistito a tre assi nell'industria degli imballaggi alimentari

Caso di studio sull'utilizzo di robot servoassistiti a tre assi nell'industria degli imballaggi alimentari per il confezionamento ad alta velocità.

Nei laboratori di produzione di imballaggi alimentari, bilanciare velocità e precisione è sempre una sfida fondamentale: soddisfare le richieste di ordini all'ingrosso durante i periodi di punta delle festività, garantendo al contempo igiene, sicurezza alimentare e integrità dell'imballaggio. Quando l'imballaggio manuale si scontra con colli di bottiglia in termini di efficienza e carenza di manodopera, e i macchinari tradizionali faticano ad adattarsi alla produzione flessibile in molteplici categorie di prodotti, robot servoassistiti a tre assiGrazie alla loro elevata velocità di risposta e al controllo preciso, questi dispositivi diventano strumenti chiave per risolvere le problematiche del settore. I seguenti tre casi pratici, tratti da diversi settori alimentari, dimostreranno appieno come il loro valore tecnologico si trasformi in vantaggi produttivi.

Caso di studio 1: Confezionamento di cucchiai pieghevoli monouso: una soluzione per 24 esigenze, con un risparmio sui costi di manodopera del 90%.

Nella produzione di stoviglie monouso per il settore della ristorazione, le dimensioni ridotte e gli elevati volumi di produzione dei cucchiai pieghevoli impongono requisiti stringenti all'automazione del confezionamento. Un'azienda globale della filiera della ristorazione si affidava da tempo al lavoro manuale per il confezionamento dei cucchiai pieghevoli, subendo interruzioni di produzione a causa di un tasso di turnover del personale del 30% e della difficoltà nel controllare costantemente il livello di conformità igienica delle singole confezioni. L'introduzione del robot servoassistito a tre assi SW6308s di Siweike ha completamente trasformato il processo produttivo, consentendo una soluzione di automazione 1 su 24.

Questo sistema raggiunge la completa automazione da Macchina per stampaggio a iniezione Dalla selezione dei pezzi alla piegatura e al confezionamento, il robot gestisce l'intero processo attraverso il preciso coordinamento di servomotori a tre assi. Dotato di pinze a ventosa personalizzate, il robot preleva l'intero lotto di cucchiai pieghevoli in 0,3 secondi dopo che la pressa a iniezione da 250 tonnellate ha completato il processo di formatura dello stampo (1 su 24). La traslazione ad alta velocità lungo gli assi X e Y (velocità massima fino a 1,5 m/s) trasferisce i cucchiai al sistema di piegatura, mentre l'asse Z controlla con precisione la pressione verso il basso per completare la formatura. Nella fase di confezionamento, la ripetibilità del movimento a tre assi raggiunge ±0,1 mm, garantendo che ogni cucchiaio sia inserito con precisione nella posizione predeterminata nella pellicola di confezionamento trasparente, evitando le pieghe e i disallineamenti tipici del confezionamento manuale.

I dati operativi reali dimostrano che questa soluzione aumenta l'efficienza di confezionamento di una singola linea di produzione a 1440 pezzi/minuto, equivalente al carico di lavoro di 6 operai specializzati, riducendo direttamente i costi di manodopera del 90%. Ancora più importante, il sistema di azionamento servoassistito completamente chiuso elimina il rischio di contaminazione da contatto umano, aumentando il tasso di conformità igienica del confezionamento dal 92% al 99,8%. L'errore di posizionamento del logo del marchio sulla confezione trasparente è controllato entro 0,5 mm, consentendo alle aziende di ristorazione di raggiungere un posizionamento premium del marchio.

Caso di studio 2: Confezionamento di sandwich pronti al consumo – Una soluzione “delicata” ad alta velocità per 60 sandwich al minuto.

La carenza di manodopera nell'industria alimentare successiva alla Brexit ha portato sull'orlo della chiusura la linea di confezionamento di sandwich di una grande azienda di alimenti pronti. Il confezionamento manuale tradizionale non solo raggiungeva una velocità di soli 15 sandwich al minuto, ma soffriva anche di un tasso di deformazione del prodotto del 3% a causa della temperatura e della pressione non uniformi della mano, e di un tasso di difetti estetici dell'8% per le confezioni con finestra. Questi problemi sono stati facilmente risolti con l'introduzione del robot KR AGILUS HM dotato di un sistema servoassistito a tre assi.

Per ovviare alla natura morbida e fragile dei sandwich, questa soluzione utilizza pinze flessibili in acciaio inossidabile per uso alimentare, combinate con una tecnologia di controllo della forza tramite un servomotore a tre assi, per controllare con precisione la pressione di presa tra 5 e 10 N, garantendo una presa stabile senza schiacciare o deformare il pane. Sulla linea di trasporto, un servomotore sull'asse X aziona le pinze traslando a 1,2 m/s, mentre l'asse Z le muove verticalmente a 0,8 m/s, trasferendo i sandwich dal nastro trasportatore ai sacchetti di carta kraft. L'asse Y regola l'angolo del prodotto per garantire che i sandwich triangolari siano posizionati con precisione all'interno del sacchetto.

Il sensore di immagine integrato e il sistema servoassistito a tre assi formano un sistema di controllo a circuito chiuso: quando il sensore rileva una deviazione dell'angolo di taglio del sandwich >2°, il servomotore regola immediatamente l'angolo di rotazione della pinza per impedire che prodotti difettosi entrino nella fase di confezionamento. Ciò consente di raggiungere una velocità di confezionamento stabile di 50-60 sandwich al minuto, tre volte più veloce del confezionamento manuale; il tasso di deformazione del prodotto è ridotto allo 0,1% e il tasso di difetti estetici è inferiore allo 0,5%. Ancora più importante, il design con lubrificazione permanente del sistema servoassistito riduce i costi di manutenzione delle apparecchiature del 40%, consentendo un periodo di ammortamento di soli 16 mesi, risolvendo perfettamente il problema dell'industria alimentare pronta al consumo in cui "alta velocità e delicatezza sono difficili da ottenere simultaneamente".

Caso di studio 3: Confezionamento di impasti per dolci – Collaborazione ad alta efficienza in uno spazio compatto (1,5 secondi)

Un'azienda di panificazione viennese confezionava l'impasto per crêpes sottili direttamente da un frigorifero a 6 °C. La bassa temperatura causava un drastico calo dell'efficienza delle operazioni manuali e l'impasto, essendo morbido, si danneggiava facilmente durante il trasferimento. Un problema ancora più rilevante era rappresentato dallo spazio limitato nel reparto di produzione, che non consentiva l'installazione di ingombranti attrezzature di confezionamento tradizionali. Una soluzione di automazione compatta basata su tecnologia servoassistita a tre assi si è rivelata la chiave per superare i problemi di spazio e di efficienza.

Questa soluzione ha impiegato due servorobot a tre assi invertiti e sospesi. Grazie a una pianificazione compatta della traiettoria di movimento lungo gli assi X e Y, è stata realizzata un'unità di confezionamento completa in uno spazio di soli 3 metri quadrati. Il robot responsabile della presa dell'impasto era dotato di una pinza a forma di pala e il servomotore dell'asse Z controllava con precisione la profondità di discesa, evitando il contatto con l'imballaggio in lamina rigida e raffreddata. Dopo aver afferrato quattro confezioni di impasto da 125 grammi, il movimento coordinato degli assi XY ha completato il trasferimento in soli 0,8 secondi. Un altro Robot SIl processo di formatura della scatola di cartone si completa simultaneamente: dopo essere stata sollevata da una pinza a vuoto, la scatola di cartone viene spinta attraverso l'ugello adesivo dal sistema servoassistito a tre assi e, in combinazione con la fustella, completa il processo di formatura. L'intero processo, compreso il trasferimento dell'impasto, forma un ciclo coordinato di 1,5 secondi.

Le elevate prestazioni dinamiche di il servo a tre assi Il sistema è il fulcro del miglioramento dell'efficienza: l'accelerazione del robot raggiunge i 10 m/s², superando di gran lunga i limiti del funzionamento manuale, e la sua ripetibilità di ±0,02 mm garantisce che ogni confezione di impasto venga posizionata con precisione nella scatola. Allo stesso tempo, il design del sistema servoassistito con classificazione di sicurezza SIL3-Ple consente all'apparecchiatura di operare in sicurezza senza barriere protettive, con un ulteriore risparmio di spazio. Durante l'alta stagione per gli hamburger di mele, questo sistema opera ininterrottamente 24 ore su 24, aumentando il volume di confezionamento giornaliero di cinque volte rispetto ai metodi manuali tradizionali e riducendo il tasso di rottura dell'impasto dal 12% allo 0,3%, soddisfacendo perfettamente i rigorosi requisiti di igiene e integrità dei prodotti da forno.

Tecnologia servoassistita a tre assi: ricostruire la competitività fondamentale del packaging alimentare.

Il caso sopra descritto dimostra il valore fondamentale dei robot servoassistiti a tre assi nel settore del confezionamento alimentare: i loro servomotori raggiungono tempi di risposta nell'ordine dei millisecondi grazie al controllo a impulsi, combinato con viti a ricircolo di sfere e guide lineari di alta precisione, ottenendo un perfetto equilibrio tra movimento ad alta velocità e posizionamento preciso, elemento chiave per risolvere la contraddizione tra "colli di bottiglia in termini di efficienza" e "perdita di qualità" nel confezionamento alimentare. Allo stesso tempo, la struttura completamente sigillata e l'utilizzo di lubrificanti per uso alimentare soddisfano facilmente gli standard igienici internazionali, come FDA e EU 10/2011, e sono adatti ad ambienti di produzione particolari, quali basse temperature e umidità.

Dalle stoviglie monouso agli alimenti pronti, dagli ingredienti per la pasticceria alle confezioni regalo di alta gamma, i robot servoassistiti a tre assi stanno ridefinendo gli standard di efficienza e qualità del confezionamento alimentare grazie a un controllo del movimento flessibile, un design compatto e funzionalità collaborative intelligenti. Per le aziende di produzione alimentare, la scelta di una soluzione di confezionamento con robot servoassistiti a tre assi, adattata alle proprie categorie di prodotto, non rappresenta solo una misura temporanea per far fronte alla carenza di manodopera, ma anche un investimento a lungo termine per creare economie di scala e rafforzare la competitività del marchio.

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