PALLETISERS zijn specifiek ontworpen om verpakkingen te stapelen

veel voordelen ten opzichte van standaard zesassige industriele robots

Door het ontbreken van de zesde as bij palletisers is de oriëntatie van de goederen hier beperkter, wat echter geen problemen oplevert voor de palletiseertaken. Het ontbreken van die as biedt zelfs voordelen

Industriële robots komen veelvuldig voor in de industrie, vooral in assemblage- en verpakkingslijnen. De toepassing bepaalt hier het type robot. Typisch kennen we de zesassige robots die alomtegenwoordig zijn, maar er zijn ook palletisers die slechts vijf assen hebben en die op vier of vijf assen worden aangedreven. Wat is zo'n palletiser nu precies, wat is zijn rol in het productieproces, en stelt de voedingsindustrie hierbij bijzondere eisen? En vooral: waarom zou men een palletiser verkiezen boven een standaard zesassige robot?

Wat zijn palletiserrobots?

Zoals het woord al doet uitschijnen, verzorgen palletiserrobots automatisch het stapelen van goederen op een pallet, een box … Uiteraard is het omgekeerde ook waar. Bij het depalletiseren worden producten van een pallet geplukt en op een band gezet. Hiertoe beschikken palletiserrobots over een grijper op de laatste as, die producten van een lopende band of tafel grijpt en op een pallet plaatst.

Wat maakt hen zo bijzonder?

Palletisers zijn in de basis gelijkaardig aan typische zesassige seriële robots – beide zijn seriële robots met een configuratie die lijkt op die van een menselijke arm – maar onderscheiden zich toch op verschillende belangrijke vlakken. Dit onderscheid komt voort uit de taak van het (de)palletiseren zelf. Zo vraagt het stapelen van goederen op een pallet typisch enkel dat de goederen parallel met de grond blijven, gedurende het hele traject van oppikken tot neerzetten. Bijkomend opereert de robot meestal in een werkruimte voor zich uit, en niet over de kop gaand, zoals dat typisch kan bij een zesassige robot.

Palletisers beschikken maar over vijf in plaats van zes assen

Opbouw

In plaats van zes assen, waarmee de goederen in alle mogelijke richtingen kunnen worden georiënteerd, zijn voor deze typische taken vijf assen voldoende. Het verschil met een typische zesassige robot zit hem dan in het ontbreken van de vierde as, die in de tweede arm van de robot meestal voor een roterende beweging zorgt, rond de lengterichting van die tweede arm. Dat komt neer op het roteren van de pols (zijnde de laatste twee assen) van de robot.

Ten opzichte van een zesassige robot met dezelfde configuratie heeft het ontbreken van deze zesde as enkel tot gevolg dat de oriëntatie van de goederen beperkter is, met name tot het draaien rond de verticale as, doordat het roteren van de pols rond de lengterichting van de tweede arm niet meer mogelijk is. De flens van een palletiser blijft bijgevolg altijd horizontaal. De reikwijdte blijft voor gelijkaardige configuraties nagenoeg onveranderd. Het ontbreken van deze zesde as zorgt er wel voor dat de werkruimte vermindert: de werkruimte voor de robot uit blijft nagenoeg onveranderd, maar de ruimte achter de robot verdwijnt. Dit is evenwel zeker geen probleem voor palletiseertaken.

De mogelijkheid van het roteren van de goederen is daarentegen uitermate belangrijk, aangezien die een andere oriëntatie hebben als ze van de band komen dan als ze moeten worden gestapeld op de pallet. Het stapelen gebeurt ook soms in een patroon waarbij dozen geschrankt worden, bijvoorbeeld in een visgraatpatroon. Hierbij moet de laatste as van de robot de goederen dan dus telkens met 90° verdraaien.

Aangezien een palletiser specifiek ontworpen is voor het palletiseren, is de performantie hier hoger dan bij zijn zesassige tegenhanger

Voordelen van een palletiser

Vijf assen

Kenmerkend voor een palletiserrobot is dus het ontbreken van de zesde as. De gevolgen hiervan voor de reikwijdte en de werkruimte blijven beperkt voor zijn typische taken. Het ontbreken van die zesde as heeft overigens heel wat voordelen.

Deze robots worden op slechts vijf of vier assen aangedreven. Hierdoor zijn er een of twee servomotoren minder in de robot aanwezig en zitten er een of twee servodrives minder in de sturing. Dit zorgt voor een significante prijsdaling ten opzichte van een zesassige robot, waar zes servomotoren en zes servodrives aanwezig zijn.
Het ontbreken van de zesde as resulteert bovendien in een mechanische structuur die eenvoudiger is en eenvoudiger te maken is. Er is namelijk een roterende as minder. Dit resulteert opnieuw in een prijsdaling.
Voorts zorgt de reductie in het aantal servomotoren voor een significante gewichtsdaling, wat dan kan resulteren in grotere reikwijdtes enerzijds en de mogelijkheid om bewegingen sneller uit te voeren anderzijds. Dit omdat een lichter gewicht verplaatsen met motoren van hetzelfde vermogen sneller kan gebeuren, omdat de versnelling groter kan gemaakt worden (F = m · a). Kortere cycli zijn een van de grootste voordelen van palletisers.

Programmeren

Een palletiserrobot is eenvoudiger te programmeren dan een zesassige robot, om verschillende redenen:

Er is een as minder te programmeren.
Het feit dat de goederen altijd parallel met de grond gehouden worden, zorgt voor minder vrijheid in de oriëntatie van de eind-effector/grijper/goederen. Dit resulteert in een veel eenvoudigere programmering.

Men kan het programmeren van zo'n robot zien als het opsplitsen in twee zaken: de positie (waar moet de robot de goederen oppikken en waar moet hij ze neerzetten?) en de oriëntatie (onder welke hoek moeten de goederen opgepikt worden en onder welke hoek moeten ze worden neergezet?).

Dynamische lasten

In tegenstelling tot manipulaties van goederen met een zesassige robot, hangt de last bij een palletiser altijd onder de laatste as. Bijgevolg zijn hogere dynamische krachten toelaatbaar.

Het ontbreken van de zesde as en soms de aandrijving van de vijfde as zorgt ervoor dat palletiser robots met een grotere reikwijdte gebouwd kunnen worden — Het ontbreken van de zesde as en soms de aandrijving van de vijfde as zorgt ervoor dat palletiserrobots met een grotere reikwijdte gebouwd kunnen worden

Toewijding aan de taak

Inherent aan het ontwerp van de palletiser robot is de toewijding aan de taak. Zo worden bv. sommige assen krachtiger of sneller uitgevoerd dan bij een typische zesassige robot. Daar is er meestal een hiërarchie, waar de eerste motor de krachtigste is en de laatste de minst krachtige. Bij palletisers wordt de laatste as echter krachtiger uitgevoerd, om zo de soms grote grijpers te kunnen aandrijven.

Die toewijding en specifieke kenmerken zijn uitermate belangrijk bij het halen van een hoge output van de productielijn. Elke procent verschil in output kan het verschil betekenen tussen winst of verlies en dus succes of falen.

Reikwijdte

Het ontbreken van de zesde as en soms de aandrijving van de vijfde as zorgt ervoor dat palletiserrobots met een grotere reikwijdte gebouwd kunnen worden. Dit kan van groot belang zijn in toepassingen waar de paletten op grotere afstand staan van de transportbanden.

TOEPASSINGEN BINNEN DE VOEDINGSINDUSTRIE
De toepassingsdomeinen van palletiserrobots spreken voor zich: overal waar goederen of producten op een pallet moeten worden gestapeld, kan een palletiser worden ingezet. Specifiek voor de voedingsindustrie kunnen we twee bijzondere situaties beschouwen:
• In de voedingsindustrie is hygiëne van groot belang. Dit zou bijkomende eisen kunnen stellen aan de palletiserrobot. Meestal komt de palletiser echter enkel aan bod aan het einde van de productielijn, waar de voedingsproducten al verpakt zijn. Bijgevolg kunnen de palletisers zonder veel aanpassingen met betrekking tot de hygiëne worden ingezet.
• Typisch voor de voedingsindustrie zijn palletiseertaken in diepvriestoepassingen. De diepvriesproducten worden dan in een vrieshuis op palletten geplaatst en in een vriesmagazijn geplaatst. Speciaal voor deze situaties bieden sommige fabrikanten palletiserrobots aan die in omgevingstemperaturen van -30 °C kunnen opereren. Deze robots kunnen rechtstreeks in vrieshuizen worden geplaatst.

Keuzefactoren

Waarom kiezen voor een palletiser?

Het eerste keuzecriterium is de prijs. Zoals reeds vermeld, ligt de prijs van een palletiser robot een stuk lager dan bij een vergelijkbare zesassige robot. Bijkomend kunnen alle bovenvermelde voordelen worden aangehaald.

Hoe kiezen tussen palletisers onderling?

Uiteraard zal de toepassing hier een grote rol spelen.

Wat is het nodige hanteergewicht?
Wat is de nodige reikwijdte?
Wat is de vooropgestelde cyclustijd (en dus de snelheid)?
Wat is de massatraagheid van de grijper of de goederen?

Veiligheid

Zoals bij alle robots, speelt veiligheid ook hier een grote rol. Typisch worden de robots afgeschermd van de omgeving door ze in een kooi of achter een lichtscherm te plaatsen. Palletisers staan meestal opgesteld in productiehallen waar een hoge output gewenst is. Stilstand of uitval is daarbij ongewenst. Lichtschermen zijn hier niet de juiste oplossing, omdat die er rechtstreeks voor zorgen dat het ontbreken van de veiligheidszone een stilstand van de robot veroorzaakt. Bijgevolg worden ze meestal in volledig fysiek afgeschermde omgevingen met hekwerken geplaatst.

Grijpers

Grijpers bestaan letterlijk in alle vormen en kleuren en variëren van werking afhankelijk van de toepassing. Het type grijper heeft naast de massa en massatraagheid weinig effect op de keuze van de palletiser robot zelf.

Verschillende typische grijpers zijn onder andere:

Klauwgrijpers (voor het opnemen van bijvoorbeeld zakken),
Pneumatische grijpers (voor het opnemen van goederen met een vlakke kant),
Plaatgrijpers (voor het opnemen van dozen),
Standaard grijpers met vingers voor het opnemen van moeilijke manipuleerbare goederen.

Conclusie

Finaal kunnen we stellen dat palletisers optimaal ontworpen zijn voor palletiseertaken en daardoor veel kostenefficiënter zijn dan hun zesassige tegenhangers.