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烟用成品纸卷自动转运及包装系统规划与设计
摘要:本文以某企业烟用成品纸卷自动转运、分拣、自动码垛、
自动包装系统为例,对其建设特点和要点进行分析介绍,以该企业生
产工艺为基础,结合先进的自动分拣、自动码垛、自动包装技术及设
备,对其烟用成品纸卷转运、码垛及包装进行了多项创新。本文可为
其他印刷企业烟用成品纸卷自动转运及自动包装系统解决方案提供
有价值的参考和理论依据。
关键词:烟用成品纸卷、自动分拣、机器人、视觉识别
烟用印刷是我国发展迅猛的行业之一,尤其近年来消费者对香烟
产品的外观和包装提出更高要求,精致美观的包装往往更能吸引人的
眼球,从而促进消费。市场旺盛的需求极大推动了烟用印刷纸卷产业
发展。更短的生命周期、更高的印刷质量、更精美的包装需求、更短
的生产时间,也对印刷企业提出更高要求,促使企业根据市场变化需
求调整企业的生产模式、调度模式、管理模式、包装模式等,从而更
快地响应市场需求。
一、烟用成品纸卷转运及包装现状
传统的车间烟用成品纸卷物流转运采用人工叉车或液压板车,转
运过程中的信息管理及传递采用人工手写工艺卡片,烟用成品纸卷码
垛及拆垛需人工完成,缠膜、打带、打码和贴码等包装工作也需人工
完成,作业效率低,自动化程度低,信息管理混乱。
二、烟用成品纸卷堆码需求分析
表1所为烟用成品纸卷物料堆码需求分析。根据烟用成品纸卷物
料的外形尺寸特征、重量特征、货位承载、用户配送需求等分析成品
托盘堆码规则。成品幅宽为50mm~80mm的占比超80%以上,按适应
最大原则,成品托盘货位高度选择1350mm,重量不超过1000kg/托盘。
成品堆码层数、每托盘最大堆码卷数、每托盘重量、实托盘高度,如
表1所示。
三、烟用成品纸卷成品包装车间流量分析
按两车间末工序设备峰值产能计算。
车间1日产成品为7000卷/天,7000/90≈78托盘/天,三坐标
机器人每2卷抓取1次,同批次同品规尾料1卷抓取1次(约100次
/天),需抓取3550次/天;
车间2日产成品日产成品为8500卷/天,8500/90≈95托盘/天,
三坐标机器人每2卷抓取1次,尾盘1卷抓取1次(约110次/天),
需抓取4305次/天;
三坐标机器人完成日抓取托盘次数为:78+95=173次/天;
三坐标机器人完成日抓取瓦楞纸片次数为:173×3=519次/天;
三坐标机器人完成日抓取托盘盖板次数为:173次/天;
三坐标机器人完成日抓取次数合计为:
3550+4305+173+519+173=8720次/天;
成品包装区日作业时间为24小时,所需三坐标机器人抓取速度
为8720/24≈364次/小时。
三坐标机器人工作时序计算,如表2所示。
基于以上可得出结论:按机器人每次完成一个动作的周期为29
秒计算,单台机器人工作效率为124次/小时,配置4台三坐标机器
人,系统总能力为124×4=496次/小时>364次/小时,设备利用率
为73.39%,满足日常烟用成品纸卷码垛需求并富裕部分安全能力,
确保系统具备一定的冗余性。
四、烟用成品纸卷自动转运及包装系统规划
针对印刷厂,根据其工艺的不同,其厂房主要功能分区如图1所
示,分为生产车间1、生产车间2、成品自动输送线、成品自动包装
车间。
所应用的主要设备包括:皮带输送机、往复垂直提升机、多向视
觉识别系统、自动分拣系统、自动称重系统、三坐标机器人、链式输
送机、自动缠膜机、自动打带机、自动打码及贴标机和自动化控制系
统。其主要设备的功能规划如下:
多向视觉识别系统主要对带式输送线上的烟用成品纸卷的条码
进行动态实时识别,并自动将识别到的条码物料信息上传给成品包装
车间自动化控制系统,可自动识别来料纸卷的品种及批次等信息,使
自动分拣机能按指定规则分拣。多向视觉识别系统还能自动识别烟用
纸卷外观特征,并将识别到的特征信息上传至成品包装车间自动化控
制系统,自动化控制系统自动比对条码信息和真实物料特征信息的一
致性,具备二次校对防差错功能,杜绝条码贴错的现象发生。
自动称重系统主要对输送线上经过称重工位的烟用成品纸卷称
重计量,精度可达±0.02kg
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