Pod presją poprawy produktywności, sprawności działania i wykorzystania zasobów, sektor opakowań zwraca się ku zaawansowanym rozwiązaniom automatyzacji. Jego tajna broń? Wysoce precyzyjny elektromechaniczny ruch liniowy.
Nowoczesna gospodarka zużywa ogromne ilości opakowań. Prawie każdy produkt wymaga opakowania na jakimś etapie swojej drogi od produkcji do końcowego zastosowania. Na tym etapie opakowanie spełnia wiele funkcji: chroni towar podczas transportu lub magazynowania, upraszcza obsługę i dostarcza użytkownikom istotnych informacji. Każdego roku na całym świecie firmy wydają prawie 900 miliardów dolarów na opakowania.
Choć nie można mieć ich dość, opakowania stawiają przed firmami wiele wyzwań. Na przykład w handlu detalicznym spektakularny rozwój handlu elektronicznego spowodował wzrost ilości zużywanych opakowań, wymagań stawianych tym opakowaniom oraz złożoności zarządzania opakowaniami. Centra realizacji zamówień w handlu elektronicznym muszą radzić sobie z wysoce zmiennym, nieprzewidywalnym popytem ze strony klientów, którzy oczekują, że produkty dotrą do nich szybko i w doskonałym stanie.
Do tego dochodzi jeszcze wyzwanie związane ze zrównoważonym rozwojem. Konsumenci, rządy i grupy ekologiczne są coraz bardziej zaniepokojone wpływem opakowań na świat przyrody. Opakowania z tworzyw sztucznych, które trafiają na wysypiska śmieci, mogą potrzebować setek lat na rozłożenie się, a jeśli odpady opakowaniowe nie są właściwie zagospodarowane, mogą w końcu zanieczyścić środowisko. Ekolodzy przewidują, że przy obecnym tempie ich gromadzenia, do 2050 roku w oceanach świata będzie więcej plastiku niż ryb.
Przemysł opakowaniowy odpowiada na te wyzwania, podejmując szereg inicjatyw. Firmy opracowują nowe materiały, nowe technologie i nowe modele biznesowe, dążąc do obniżenia kosztów, zwiększenia elastyczności i optymalizacji wykorzystania zasobów w całym łańcuchu dostaw.
Jednym z obszarów, w którym obserwuje się znaczące innowacje, jest zastosowanie zaawansowanych rozwiązań automatyzacyjnych. Automatyzacja wcześniej wykonywanych ręcznie zadań związanych z pakowaniem pomaga firmom optymalizować szybkość i produktywność operacji pakowania, a dodawanie nowych możliwości do już zautomatyzowanych obszarów łańcucha wartości w zakresie pakowania odblokowuje poprawę wydajności, jakości i elastyczności. Przewiduje się, że w ciągu najbliższych pięciu lat popyt na technologie automatyzacji pakowania będzie wzrastał o 9,2% rocznie, czyli około trzy razy szybciej niż cały sektor opakowań.
W ostatnich latach w automatyce opakowaniowej nastąpiło kilka interesujących zmian, takich jak wprowadzenie robotyki do magazynów i centrów realizacji zamówień, czy też coraz szersze zastosowanie uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji w technologiach optymalizacji operacji. Jednak niektóre z najbardziej znaczących ulepszeń wydajności są wynikiem postępu w zakresie podstawowych technologii ruchu, które stanowią serce nowoczesnych maszyn pakujących.
Firmy coraz częściej zastępują systemy napędu hydraulicznego, które tradycyjnie stosowały do wytwarzania ruchu liniowego, nową generacją siłowników elektromechanicznych. Napędzane silnikiem elektrycznym siłowniki te dostępne są w szerokim zakresie standardowych konstrukcji oraz w formatach modułowych, które umożliwiają dostosowanie mocy, prędkości i precyzji do niemal każdego możliwego zastosowania.
Siłowniki elektromechaniczne zapewniają wiele korzyści w zastosowaniach związanych z pakowaniem. Zapewniają one:
1) Łatwą integrację
Na przykład w konstrukcjach maszyn nie wymagają stosowania rur, pomp, akumulatorów i innej skomplikowanej infrastruktury.
2) Oszczędność energii
Do 80 procent mocy wejściowej zamienia się w użyteczną pracę.
3) Możliwość sterowania
Siłowniki elektromechaniczne posiadają prawdopodobnie najbardziej przekonującą zaletę - bezpośrednie połączenie mechaniczne pomiędzy silnikiem a śrubą, które zapewnia precyzyjne sterowanie i wysoki poziom powtarzalności z dokładnością do mikrona w całym zakresie ruchu.
Redukcja masy jest kluczowym celem producentów dążących do obniżenia kosztów produktu i zużycia zasobów. Obsługa cienkościennych butelek podczas procesu formowania z rozdmuchem jest niezwykle wymagająca, a sprzęt produkcyjny musi działać w bardzo precyzyjnych granicach wydajności, aby zminimalizować ryzyko problemów z jakością lub awarii produktu. Zastosowanie w tym przypadku śrub rolkowych umożliwia sterowanie ruchem preform z tworzywa sztucznego w procesie formowania z rozdmuchem, pozwalając na optymalną kontrolę ruchu preformy w całym cyklu, a wysoka prędkość i przyspieszenie oferowane przez siłowniki pomagają zmaksymalizować wydajność.
Jednym z głównych wyzwań operacyjnych jest konieczność pracy z coraz szerszym zakresem kształtów, stylów i rozmiarów opakowań. Tradycyjne urządzenia do pakowania wymagają ręcznego ustawiania za każdym razem, gdy linia jest konfigurowana do pracy z innym typem opakowania, co jest procesem czasochłonnym, obniżającym wydajność i ograniczającym elastyczność operacyjną.
Dzięki zastosowaniu w maszynach siłowników elektromechanicznych i filarów o regulowanej wysokości producenci mogą obecnie tworzyć konstrukcje, które można automatycznie i precyzyjnie ustawiać za pomocą prostego sygnału programowego. Zmiana ta skraca czas przestojów, zmniejsza minimalną wielkość partii ekonomicznej i eliminuje ryzyko, że błędy ponownego ustawienia spowodują problemy z jakością lub nieplanowane przestoje w produkcji.
Siłowniki elektromechaniczne zwiększają możliwości i wszechstronność najnowocześniejszych systemów robotycznych. Jedną z kluczowych innowacji w dziedzinie automatyzacji procesów pakowania jest opracowanie cobotów (robotów współpracujących). Są to roboty zaprojektowane z wbudowanymi funkcjami bezpieczeństwa, które pozwalają im pracować razem z ludźmi w mieszanych środowiskach, takich jak magazyny i centra realizacji zamówień. Koboty przejmują obecnie różne zadania związane z pakowaniem, w tym napełnianie pudełek, etykietowanie i układanie palet.
Większość cobotów działa w stałej podstawie, co ogranicza przestrzeń, na której mogą pracować. Ogranicza to ich zdolność do wykonywania niektórych zadań, takich jak transport przedmiotów na większe odległości lub operacje na wysokości. Aby temu zaradzić, użytkownicy instalują obecnie swoje coboty na ruchomych platformach, napędzanych siłownikami elektromechanicznymi.
Pionowe filary o konstrukcji teleskopowej mogą być montowane na podłodze lub suficie, co pozwala robotowi pracować na dowolnej wysokości. Możliwość ta jest szczególnie przydatna w zastosowaniach związanych z układaniem palet, które mogą wymagać od robota pracy w dowolnym miejscu od poziomu podłogi do wysokości 2 metrów lub większej. Z kolei poziome moduły liniowe pozwalają cobotom przemieszczać się wzdłuż linii pakującej, aby pracować na różnych stanowiskach lub automatycznie przemieszczać się pomiędzy maszynami. W obu przypadkach precyzja i sztywność siłowników elektromechanicznych jest kluczowym elementem systemu, zapewniającym stabilność i prawidłowe pozycjonowanie robota podczas wykonywania każdego zadania.
Globalny przemysł opakowaniowy znajduje się pod presją kontroli kosztów, poprawy wydajności i zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko naturalne. Nowoczesne, wysoce precyzyjne siłowniki elektromechaniczne stanowią kluczowy element nowej generacji inteligentnych i elastycznych rozwiązań automatyzacyjnych, które pomagają branży w osiąganiu wyznaczonych celów.
