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Paletização automatizada de chá doce e suco de uma câmara fria

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The robot picks up the cartons from a plastic belt conveyor from  where the cases filled with sweet tea or juice arrive to be palletized.

Fazer a paletização de caixas de papelão é uma aplicação automática regular, mas fazer isso em uma câmara fria que é regularmente lavada com água é um desafio específico. Motion Controls Robotics superou este desafio ao usar tecnologia a vácuo da Piab fornecida por Neff Group Distributors.

Levar chá doce e suco ao mercado requer paletização de caixas cheias de garrafas para serem transportadas até os pontos de venda de varejo. Devido à sua natureza perecível, elas são armazenadas em câmaras frias. Um cliente recorreu à Motion Controls Robotics Inc (MCRI) de Fremont, Ohio, para substituir um sistema existente ineficiente, no qual as ventosas e bombas de vácuo utilizadas não suportaram bem a temperatura média na câmara fria de 1.7°C. Isso fez com que as ventosas enrijecessem e as bombas não fornecessem o vácuo necessário para segurar as caixas, levando a quedas regulares. Um sistema melhor tinha que ser encontrado para lidar com caixas de papelão pesando até 19 kg.

Por causa do processo de lavagem, qualquer tipo de garra de área consistindo de espuma técnica de célula fechada teve que ser excluída desde o início, assim como as ferramentas em forma de garfo, devido às limitações de espaço de trabalho.

“Com estas informações em mente, ficou claro que a única solução possível seriam ventosas de silicone resistentes a frio e bombas de vácuo potentes de alta qualidade – “Então, um caso típico para as soluções a vácuo da Piab,” explica Nathan Baker, engenheiro mecânico da MCRI. Ele continua “portanto, eu entrei em contato imediatamente com Matt McClellan da Neff, que sempre me dá várias sugestões de produto, assim como suporte detalhado de engenharia. Foi ele quem sugeriu que usássemos o ejetor SX 12 depois de analisar as bombas mais adequadas com o especialista técnico da Piab, o engenheiro de aplicações Oliver Lizotte, no escritório deles em Hingham, Massachusetts.”

Matt McClellan, especialista em vendas técnicas da Neff Group Distributors, Valley View, Ohio, acrescentou “O SX 12 é o ejetor que a Piab usa em sua bomba líder piCOMPACT®23 SMART para vácuo de alto desempenho. Ele é baseado na tecnologia de geração de vácuo COAX® deles. Este ejetor foi particularmente otimizado para oferecer alto fluxo de vácuo com alta confiabilidade, flexibilidade e tempos de ciclo rápidos, além de ser especificamente recomendado para soluções de paletização que requerem sistemas de vácuo amplos. Portanto, ele parecia, e provou ser a solução certa para o caso de aplicação nas mãos da MCRI.”

Oliver Lizotte acrescenta “Graças ao seu fluxo de vácuo maior, o ejetor SX12 não apenas oferece uma maior força de retenção, mas também é tolerante a poeira e detritos – um recurso importante em aplicações de embalagem que lidam com caixas de papelão.”

A tecnologia de vácuo COAX® minimiza o consumo de energia e oferece uma retenção segura e rápida devido ao alto fluxo de vácuo inicial. Os ejetores COAX® são até duas vezes mais rápidos do que os outros ejetores e fornecem três vezes mais fluxo do que os ejetores de vácuo convencionais com consumo de ar idêntico. Os ejetores podem fornecer alto desempenho, mesmo quando a pressão de alimentação é baixa ou flutuante. Isso foi comprovado em testes comparativos independentes no Instituto Fraunhofer de Máquinas-Ferramentas e Tecnologia de Conformação IWU em Dresden. Esses testes mostraram que os ejetores Piab exigem significativamente menos ar comprimido para atingir o mesmo desempenho em comparação com os ejetores de outros fabricantes. Como eles não possuem peças removíveis, praticamente não requerem manutenção e são resistente a maioria das condições ambientais como o frio. Seu uso adequado reduz os custos de fornecimento de ar comprimido, assim como reduz os intervalos para manutenção e, portanto, os custos gerais de produção.

Nathan Baker elabora “Nós conduzimos inúmeros testes internos na MCRI para comparar a força de retenção do SX12 com aquela do gerador VGS™ 3010 usando diversas ventosas com tamanhos e estilos diferentes. O resultado mostrou que a seleção do ejetor SX12 é perfeita. Simultaneamente nós também testamos ventosas de vários materiais com relação à resistência ao frio, colocando-as no freezer por uma semana, e então conduzindo diferentes testes de compressão e estresse nas ventosas posteriormente. Então, sabíamos que a ventosa de silicone B75.20 era a certa para esta aplicação, também porque essas ventosas são adequadas para diferentes alturas e superfícies ligeiramente irregulares ou curvas, principalmente quando várias ventosas de fole curtas são combinadas em um dispositivo de levantamento. A política da Piab em fornecer ventosas por 30 dias gratuitamente para teste nos permite, como integradores de sistema, realmente testá-las na aplicação e ter certeza que selecionamos o melhor produto possível para cada aplicação.”

O sistema inicia com o robô captando um palete e colocando-o em uma esteira rolante. Para fazer isso, a ferramenta da extremidade do braço (end-of-arm-tool, EOAT) estende quatro grampos fixadores mecânicos que aderem em baixo do topo do palete. Depois que o robô coloca o palete na esteira rolante, ele se move sobre uma esteira modular de onde as caixas cheias de chá doce ou suco chegam para serem paletizadas. Uma porta de enrolar que protege o operador do sistema em operação abre a EOAT, virando para a correia superior da esteira. Ao usar a ventosa de silicone B75.20 da Piab, a EOAT do robô capta uma fileira de quatro caixas (de aproximadamente 77 kg) e as coloca no pallet. Depois de empilhar duas camadas do

produto, o robô capta um nível intermediário de chapas ao estender quatro ventosas de silicone de múltiplos foles B50 também feitas de silicone anexadas às bombas VGS™3010 colocadas nos cantos externos da EOAT. As ventosas realizam um leve movimento de elevação para separar facilmente camadas mais finas de chapas. Para manipular camadas de chapas leves, o ejetor padrão com tecnologia COAX® apresenta um desempenho confiável.

Duas dessas células de paletização são espelhadas uma na outra, ambas alimentando um palete envolvido em filme stretch finalizado através de um porta de enrolar de segurança. A porta de segurança impede um operador de entrar em qualquer uma das células de paletização.

Nathan Baker da MCRI resume as melhorias nas novas células de paletização, comparadas às anteriores. “Com esta configuração de manipulação de caixas conseguimos ganhar 4,5 kg a mais de força de retenção por ventosa principal. Na verdade, fomos de um sistema que derrubava quase todas as caixas para uma solução que capta qualquer caixa, mesmo caixas molhadas ou caixas com fita e cola em que as abas estão frouxas. A EOAT com ventosas B75.20 da Piab e ejetores SX12 ainda faz a coleta!”

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