Più efficienza e meno scarti su una linea di confezionamento robotizzata

Un sistema di visione e i robot Delta Omron assicurano prestazioni eccellenti all’impianto di confezionamento di peperoni dolci di diverso colore presso Combilo, con una produttività che supera del 30% quella della linea tradizionale. I protagonisti e i risultati.

Combilo di Waddinxveen (Paesi Bassi) è un’azienda che importa, esporta, conserva, confeziona e distribuisce quotidianamente frutta e verdura fresca  tramite rivenditori e grossisti europei. Alcuni prodotti vengono forniti sfusi, mentre molti altri, in particolare pomodori, peperoni dolci e cetrioli, vengono venduti confezionati.
Marcel Villerius, Production Manager di Combilo e responsabile del reparto di confezionamento in cui operano varie linee, negli ultimi anni ha lavorato a migliorare l’efficienza complessiva dello stabilimento, modificando ad esempio il layout del reparto così da ottimizzare la logistica interna, e cercando le soluzioni giuste per automatizzare al meglio i processi.

La linea tradizionale. Cosi, nel 2015, per aumentare l’efficienza di confezionamento, Combilo ha installato un robot integrato sulla linea che produce confezioni contenenti tre peperoni dolci: uno rosso, uno giallo e uno verde.
Nel reparto operano cinque linee che realizzano milioni di confezioni all’anno. «Su una linea tradizionale lavorano in genere sette addetti» spiega Villerius. «Uno riempie i vassoi con i peperoni dei tre diversi colori e altri tre li posizionano manualmente sul nastro nella sequenza cromatica corretta. I prodotti vengono quindi convogliati in gruppi di tre a un flowpack, che li avvolge con la pellicola. Un operatore accanto alla confezionatrice controlla l’alimentazione e rimuove eventuali inceppamenti. Dopo il confezionamento, una bilancia controlla il peso delle confezioni che, se troppo leggere vengono scartate. Infine, due addetti lavorano a fine linea, inscatolando le confezioni di peperoni e impilandole sui pallet».

1 - Il sistema di visione FH Omron è uno dei principali componenti che costituiscono il cuore dell’automazione della linea di confezionamento dei peperoni.

La linea robotizzata. Per rendere più efficiente la fase di confezionamento, Combilo ha quindi deciso di acquistare una linea robotizzata, sviluppata da EasyPack Technologies che, come spiega il suo direttore, Jeroen Bugter «esegue le stesse operazioni di quella tradizionale. Un operatore riempie i vassoi con i peperoni dolci di diversi colori, quindi tre robot li prelevano e li posizionano correttamente sul nastro nella giusta sequenza cromatica per la flow pack. Il procedimento all’uscita della confezionatrice rimane invariato».
«Il prelievo manuale generava confezioni troppo pesanti oppure troppo leggere, che dovevano quindi essere scartate» precisa Villerius, indicando anche che la nuova soluzione ha consentito di risolvere billantemente il problema degli scarti. 
«Le confezioni scartate devono essere aperte manualmente per riportare i peperoni all’inizio della linea, con un enorme spreco di tempo e con una  manipolazione aggiuntiva che incide negativamente sulla qualità del prodotto. Oggi, le celle di carico e l’unità di conversione del peso controllano i robot, consentendoci di ottenere la stragrande maggioranza delle confezioni di peso corretto, riducendo non solo gli scarti ma anche la quantità di materiale utilizzato per il confezionamento».
Il peso di riferimento per i robot è 500 g per confezione. Sui nastri che trasportano i peperoni dolci ai robot sono infatti integrate alcune celle di carico, che trasmettono il peso dei singoli prodotti a un’unità centrale di pesatura. I primi due robot possono prelevare i peperoni scegliendo fra due nastri, mentre per l’ultimo colore i nastri sono quattro e i robot hanno quindi una gamma più ampia di scelta per avvicinarsi il più possibile ai 500 g.
Dopo la pesatura, il sistema di visione (che comprende tre telecamere) trasmette all’unità centrale posizione e orientamento dei peperoni, come pure la forma del gambo. Queste informazioni consentono di calcolare con precisione di quanto debbano essere ruotati i prodotti, affinché possano essere posizionati correttamente sul nastro. Secondo Villerius, i peperoni dolci sono particolarmente complessi da confezionare, perché possono avere forme molto diverse e hanno gambi duri che devono essere rivolti verso l’interno per evitare strappi alla confezione.

2 - Il robot  R6Y Delta-3 di Omron nella versione washdown.

Le apparecchiature utilizzate
Due le aziende coinvolte nello sviluppo della linea di confezionamento: la capo commessa EasyPack Technologies (che progetta e costruisce macchine confezionatrici per il settore alimentare) e Rons Electronics Supplies, suo  partner abituale che si occupa dell’elettronica e dei sistemi di controllo. In pratica tutto il sistema di controllo e l’applicazione robotizzata, fatta eccezione per le celle di carico e l’unità centrale di pesatura, sono stati forniti da Omron.
In particolare, sono stati scelti i suoi robot R6Y Delta-3 in versione “impermeabile” per una pulizia molto accurata (aspetto fondamentale per il settore alimentare. Ciascun robot è dotato di quattro servoazionamenti che controllano i tre bracci robotizzati e l’asse di rotazione.
Omron ha fornito anche il sistema di visione FH-5010 con tre telecamere e i sistemi di controllo per i nastri trasportatori. Ciascun robot ha il proprio quadro di comando per i servoazionamenti, mentre nel sistema di controllo centrale vi sono ben 27 inverter per i nastri e un controller NJ501 per i robot. Quest’ultimo elabora le informazioni relative a peso, posizione e velocità del nastro per controllare i movimenti dei tre robot. Sulla flow pack è installato un encoder che controlla la velocità dei robot, affinché funzionino in perfetta sincronia con la macchina. Infine i componenti e i sistemi di controllo di Omron si scambiano i dati tramite una rete EtherCAT.
Per configurare l’impianto, Rons Electronics Supplies ha utilizzato la piattaforma Sysmac Omron che, secondo il direttore Ron Schinkel, è una soluzione efficiente e flessibile per programmare, monitorare e controllare le macchine. I robot e la linea di confezionamento vengono gestiti tramite un HMI touchscreen con cui l’operatore configura e controlla parametri quali peso, posizione e velocità dei nastri utilizzando semplici icone. Sul display appaiono anche i messaggi di errore.