如今杯裝低溫奶在各個(gè)超市中已是隨處可見的商品。在消費(fèi)升級(jí)、冷鏈完善的推動(dòng)下，低溫酸奶產(chǎn)品增長(zhǎng)已高于酸奶大品類的平均增速，漸漸成為液態(tài)奶市場(chǎng)的明星產(chǎn)品，隨之對(duì)于其生產(chǎn)的效率及品質(zhì)也提出了更高的要求。

如今，杯裝奶前端灌裝以及末端二次包裝已高度自動(dòng)化并趨于標(biāo)準(zhǔn)化，而中間的裝托、裝箱環(huán)節(jié)仍需要大量人工。以裝托為例，一臺(tái)速度為15000-20000杯/h的灌裝機(jī)在裝托環(huán)節(jié)需配置5-7名工人，每日10小時(shí)以上進(jìn)行無間斷作業(yè)。工人于流水線上需完成取托、裝托、插管、擺放等一系列動(dòng)作。復(fù)雜的工序加之高強(qiáng)度的連續(xù)作業(yè)大大增加了人力成本，同時(shí)生產(chǎn)效率低下。而采用傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)器人，受制于開環(huán)式結(jié)構(gòu)的影響，其單機(jī)抓放速度僅為6000-8000杯/h，未能滿足生產(chǎn)需求。

阿童木機(jī)器人以此為切入點(diǎn)，以并聯(lián)機(jī)器人為核心，充分發(fā)揮其高速、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，為高速杯裝奶后段包裝穩(wěn)定可靠的解決方案。

奶杯由出料口輸出后，依次經(jīng)過輸送環(huán)節(jié)、理料環(huán)節(jié)、定位環(huán)節(jié)、抓放環(huán)節(jié)、插管環(huán)節(jié)、成托理料環(huán)節(jié)以及熱收縮環(huán)節(jié)完成后包裝。

輸送環(huán)節(jié)

杯裝產(chǎn)品由于其特有的“上粗下細(xì)”的特征，在隨輸送線前進(jìn)以及輸送線間進(jìn)行的過程中極易因?yàn)閿D碰出現(xiàn)倒杯而造成線路堵塞，故在設(shè)計(jì)中我們除了考慮通過差速保證奶杯間隔之外還在其容易傾倒的方向增設(shè)輔助支撐。線體過渡間通過減小過渡間隙避免倒杯或擠杯的出現(xiàn)。另外，可根據(jù)用戶需求增設(shè)倒杯剔除、擠杯剔除、噴碼監(jiān)測(cè)、殘次品報(bào)警等裝置。最終保證整線輸送順暢，倒杯及堵塞幾率控制在2次/h以內(nèi)。

理料環(huán)節(jié)

理料的目的在于后續(xù)定位的穩(wěn)定，通過理料機(jī)構(gòu)配合輸送線帶速，間距不一的奶杯在螺旋處被逐漸拉分為相等間距并輸出。在雙道供料的情況下，通過控制左右螺桿的啟停還可完成機(jī)器人抓取空間內(nèi)雙道奶杯的均勻調(diào)控，以避免一道堵塞一道不足造成的停機(jī)。綜合理料速度高達(dá)單道12000杯/h。

定位及抓放環(huán)節(jié)

定位環(huán)節(jié)分為塑托定位和奶杯定位兩部分，自動(dòng)分托機(jī)以100托/min的速度將塑托分至勻速輸送線并在奶杯預(yù)放置位置完成精確定位，理料后的奶杯在預(yù)抓取位置完成順次定位，間隔與塑托奶杯間隔相等。每完成一次24杯的定位，機(jī)器人末端便下探至杯上方，通過真空系統(tǒng)及末端執(zhí)行器快速吸取奶杯并準(zhǔn)確放置于定位完成的塑托之中，完成一次抓放。此環(huán)節(jié)中，奶杯及塑托的定位區(qū)間都設(shè)置有緩沖工位，以保證機(jī)器人抓取過程中后續(xù)奶杯仍保持等間距定位而不會(huì)出現(xiàn)撞杯、倒杯的現(xiàn)象以及一次抓放后塑托的及時(shí)供應(yīng)。

機(jī)器人采用自主研發(fā)的D3W-1100高速搬運(yùn)機(jī)械手，工作空間為1100mm×370mm，搬運(yùn)速度75-150次/min，重復(fù)定位精度±0.1mm。在本案例中單臺(tái)機(jī)械手抓放節(jié)拍為14-17次/min，可完成18000-20000杯/h奶杯抓放。

插管環(huán)節(jié)

裝杯后奶托由輸送線帶至插管工位，通過阻擋定位機(jī)構(gòu)完成定位，后由推入式插管機(jī)完成單托吸管的插入動(dòng)作。插管速度與來料速度相匹配，最高可達(dá)70托/min。

成托理料環(huán)節(jié)

為配合末端收縮膜包裝機(jī)需等間距供料的特點(diǎn)，在插管后需完成成托由非等間距輸入到等間距輸出的自動(dòng)化整理動(dòng)作。理料環(huán)節(jié)由三段伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送線組成，配合傳感器的檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)分段實(shí)時(shí)調(diào)速。在成托來料不均勻的前提下通過差速理料將其整理為預(yù)設(shè)的間距值輸出于包裝機(jī)前端。在來料速度或者包裝機(jī)速度發(fā)生變化時(shí)，可自動(dòng)調(diào)整理供料速度，與末端包裝機(jī)完成平滑過渡。

在各個(gè)環(huán)節(jié)的配合下，整機(jī)可完成20000杯/h托裝杯裝奶后包裝作業(yè)，過程連續(xù)流暢，全程無需人工干預(yù)，大大提升生產(chǎn)效率的同時(shí)也節(jié)省了人工成本。其中各個(gè)環(huán)節(jié)采用模塊化設(shè)計(jì)，皆可進(jìn)行個(gè)性化定制以滿足不同場(chǎng)地及不同裝托形式產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。

阿童木機(jī)器人一直致力于為用戶提供成套可靠的解決方案，在之前杯裝奶裝筐成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，此次裝托案例的完善更深一層拓寬了并聯(lián)機(jī)器人在乳制品行業(yè)的應(yīng)用。

杭州某乳品企業(yè)裝框單元

武漢某乳品企業(yè)裝框

隨著未來乳制品市場(chǎng)需求的增加、包裝類型的擴(kuò)展，高速高效高適應(yīng)性的自動(dòng)化包裝必定成為趨勢(shì)。屆時(shí)，以高速并聯(lián)機(jī)器人為核心，模塊化設(shè)備為輔助所帶來的高效且柔性的特點(diǎn)將愈發(fā)顯著。秉承專注且專業(yè)的精神，保持深入行業(yè)內(nèi)部解決行業(yè)痛點(diǎn)的毅力，阿童木機(jī)器人必定會(huì)在這片愈加繁榮的沃土上生根發(fā)芽，樹立標(biāo)桿，引領(lǐng)新的風(fēng)向。