Robotizace se v obalovém průmyslu rozvíjí již po několik desítiletí. V posledních letech ovšem dochází k její akceleraci. Od počátků v paletizaci se dnes využití robotů přesouvá do stále nových obalových segmentů včetně plnění primárních balení. Představme si některé perspektivní směry podrobněji.

Na balicích linkách se dnes využívají zejména tzv. delta-manipulátory (delta-roboty), v paletizaci a skladové logistice tzv. artikulátory, portálové (gantry) roboty a robotické tratě. Základními požadavky na roboty jsou propustnost (zjednodušeně řečeno rychlost či množství balených výrobků, které v určitém čase zpracují), kvalita stroje (včetně spolehlivosti, vyjádřené zejména střední dobou mezi poruchami) a návratnost investice: ta se může výrazně lišit podle oboru (jiná je například v automobilovém průmyslu, kde jsou vyšší náklady na mzdy a režijní náklady, a jiná v potravinářském průmyslu).
Obecně lze říci, že balicí a paletizační roboty jsou nákladově stále efektivnější, používají více integrovaných ovládacích prvků, které jsou také intuitivnější. Rameno robota, zejména jeho koncová část, se často označuje jako efektor. Uživatelé dnes požadují stále lehčí a rychlejší efektory s více nástroji (a tedy i funkcemi) na jednom rameni.
Nástroje se vyrábějí více než dříve z uhlíkových vláken, kromě jiného kvůli nízké hmotnosti. Mnoho nástrojů již vzniká některou z forem 3D tisku (jde o jakýsi opak gravírování: při 3D tisku se přidává tiskárna řízená počítačem jednotlivé vrstvy materiálu tak dlouho, až vznikne požadovaný trojrozměrný objekt). Při výměně již není nutné uchovávat nástroje v policích.

Novinky v řízení a struktuře
Podle společnosti Schneider Packaging investují zákazníci z oblasti obalářského průmyslu v USA do robotizace zejména kvůli spolehlivosti a přizpůsobivosti robotů. Novinkou společnosti Schneider je integrované řídicí rozhraní HMI mezi zařízeními Rockwell a Fanuc, které přináší tu výhodu, že práce s nimi nevyžaduje programátora robotů či PLC strojů. Delta-roboty, které jsou na trhu ve významnější míře zhruba jedno desetiletí, dnes zvládají zhruba 300 přemístění výrobku za minutu. Novinkou je model TP80 Fast Picker od společnosti Stäubli, čtyřosý robot s pracovním prostorem 800 mm a s uzavřenou strukturou: všechna vzduchová vedení běží uvnitř ramene. Zvládá až 200 cyklů za minutu. Tento robot umožňuje snadnou změnu z integrace v lince na ostrovní uspořádání (samostatně stojící stroj) a zpět bez kontaminace a změny hygienických parametrů prostředí, tedy s udržením hygieničnosti výroby. Doplněn je integrovanou optickou kontrolou a sledováním dopravníkového pásu; určený je zejména pro balení potravin, farmaceutik a elektroniky.
Řídicí systém Unival od zmíněné společnosti Stäubli umožňuje integrovat řízení robota zcela do řídicího systému zákazníka a používat k řízení jeho programovací jazyk. Robot se tak stává plnou součástí obalové linky.

Elektroadheze místo vakua?
Podle Charlese Duncheona z kalifornské společnosti Grabit již přišel čas, aby se koncová chapadla robotů stala stejně flexibilní jako lidská ruka. Grabit je spin-off společnost založená firmou SRI International, která díky pokročilé technologii elektroadheze pracující se statickou elektřinou vyvinula mj. robota lezoucího po stěnách. Grabit toto řešení transformuje do podoby (dosud vyvíjených) robotů s tzv. panelovými chapadly pro balení a paletizaci. Ty umožňují úchop předmětů a obalů z různých materiálů na bázi skla, plastů, plechu, kartonu, textilií a dalších.
Tato technologie se v hlavních rysech používá již od 80. let, ale SRI a Grabit nově dokázali natisknout kladné a záporné elektrody na flexibilní polymerní povrch chapadla, a dokážou tak uchopit předměty i tak nepravidelných tvarů, jako je hromadné balení nealkoholických nápojů ve smrštitelné fólii. Technologie sice pracuje s vysokým napětím, ale pod velmi nízkým elektrickým proudem, a je proto zcela bezpečná. Panelová chapadla dokážou uchopit předmět či obal za 50 milisekund a za stejnou dobu uvolnit. Proti vakuovým chapadlům spotřebují o tři řády (!) nižší množství energie, jsou tišší, lehčí, nepotřebují vakuové hadice a čerpadla. Panelové čelisti jsou srovnatelné s vakuovými chapadly i v pořizovacích nákladech. Duncheon považuje za jedno z jejich perspektivních využití inteligentní dopravníky s řízeným uvolňováním předmětů podél jejich dráhy

Vše začalo paletizací
Paletizace byla jednou z prvních robotických aplikací v obalářském průmyslu: pracuje s těžkými náklady ve výškách a manuálně obtížně řiditelnými; jejich nasazení má proto v této oblasti rychlou návratnost. Pro objemnější nebo těžší výrobky a větší vzdálenosti se na rozdíl od delta-robotů používají portáloví (gantry) roboti a robotické tratě. Portálového robota tvoří dvě paralelní koleje a most mezi nimi s vozíkem a zařízením. Těchto mostů může být mezi kolejemi více a každý z nich může fungovat ve své pracovní oblasti nezávisle. To má výhody v paletizaci: lze posílit jen určitý úsek a při opravě některého vozíku se zařízením mohou ostatní pracovat dále, i když s celkovou menší propustností. Používají se dnes v různých aplikacích včetně paletování pneumatik.

Šest výhod robotizace
Podle serveru Packaging Digest vedl dlouhodobý výzkum nasazení robotů v balení a paletizaci k identifikaci šesti hlavních způsobů, jimiž může robotizace vést k výhodám pro obalový průmysl. První výhodou je zvýšení produkce. Roboti mohou pracovat prakticky nonstop, jen s malým dozorem. Čas potřebný ke změnám zakázek je minimalizován. To znamená zvýšení produkce, snížení nákladů na ni, nové produkty mohou být zavedeny mnohem rychleji do výrobního procesu. Každá zakázka může být ušita na míru konkrétnímu zákazníkovi podle jeho specifických požadavků na balení a paletizaci. Druhým benefitem je zvýšená flexibilita výroby. Roboti se snadno přizpůsobují změnám produkce, a tím zrychlují produkci a redukují odpad. Kamerové systémy robotů umožňují přesně vyhodnotit vizuální rozdíly a snadno vytvářet i smíšená balení. Nasazení robotů předchází bezpečnostním rizikům na pracovišti. Roboti mohou plnit úkoly v podmínkách, které jsou pro lidské pracovníky nebezpečné. Nikdy se neunaví, jsou odolní vůči teplu, prachu, vlhkosti a dalším náročným podmínkám. Odpadají náklady na pojištění pracovníků, náklady na odškodnění i fluktuace. Další výhodou je ochrana bezpečnosti potravin. Lidští pracovníci jsou vystaveni vnějším faktorům životního prostředí, které mohou mít vliv při jejich přímém styku se syrovými potravinami. Roboti neobsahují choroboplodné zárodky, nemají kůži, vlasy, nehty nebo tělesné tekutiny, jako je pot, sliny a krev, které mohou způsobit nemoci z potravin. Vysokotlaké čištění v pravidelných intervalech po každé směně riziko kontaminace zcela minimalizuje. Pátou výhodou je snížení odpadu při výrobě. Plně automatizovaná výrobní linka nabízí koordinovaný kontrolní systém, který bezpečně sdílí data mezi robotem a dalšími kritickými kontrolními body. Tato koordinace poskytuje robotu relevantní data a ke zlepšení přesnosti. Nepřetržité sledování znamená, že výrobky se stále drží svými parametry uvnitř jemně vyladěných tolerančních mezí. Kvalita je vyrovnaná a konzistentní. A konečně roboty zlepšují logistiku ve skladu i v prodejně.
Robotické systémy umožňují jednotlivým maloobchodníkům ideální smíšené balení a paletizaci na míru tak, aby s ním mohli co nejsnadněji pracovat a doplňovat police.

Perspektivy jsou otevřené i u nás
Výrobci robotů neustále zvyšují jejich nosnost, přesnost, dosah a rozsah pohybu, rychlost, komunikaci s vnějšími systémy řízení (zejména řízením celé linky) i bezpečnostní prvky. Lze proto čekat, že se s robotickými řešeními budeme stále častěji setkávat i na českém trhu, a to tím rychleji, čím více bude růst průměrná mzda zaměstnanců a další – například bezpečnostní a ekologické – nároky na jejich pracovní prostředí.

Miroslav Dočkal