Ampliamento di un impianto di imballaggio con un’insaccatrice automatica e un palettizzatore robotizzato

Ampliamento di un impianto di imballaggio con un’insaccatrice automatica e un palettizzatore robotizzato

Una macina per granturco automatizza la sua linea di insacco e di palettizzazione per migliorare la velocità di produzione e per ridurre i costi di manodopera. Agricor Inc., Marion, IN, produce prodotti secchi di mais macinato dal 1983. L’azienda acquista granturco giallo dai coltivatori locali e da silo per cereali e li macina per ottenere polenta di mais degerminata, semola di mais e farina di mais. I prodotti vengono imballati in contenitori per prodotti sfusi, come sacchi per prodotti sfusi e carri tramoggia o sacchi da 50 o 100 libbre, e vengono inviati a varie aziende negli USA, in Canada e in tutto il mondo per essere utilizzati per la preparazione di alimenti e prodotti industriali. In passato, l’azienda effettuava manualmente le operazioni di insacco e di palettizzazione dei sacchi di piccole dimensioni. Questo metodo, tuttavia, era inefficiente, richiedeva molta manodopera e generava polveri; l’azienda ha quindi deciso di automatizzare il processo.

Imballaggio di diversi prodotti

L’azienda macina più di cinque milioni di staia di mais all’anno per ottenere polenta, semola e farina di mais. Poiché ogni prodotto sfuso ha una densità e un volume diversi, l’azienda utilizza tre misure di sacchi da 100 libbre e due misure di sacchi da 50 libbre per insaccare i diversi prodotti.

Problemi di insacco e di palettizzazione

In passato, l’insacco e la palettizzazione manuale dei prodotti richiedeva da quattro a sei operatori per turno, a seconda della misura dei sacchi da riempire. Un operatore trasportava i sacchi pieni al sigillatore di sacchi, da uno a tre operatori impilavano i sacchi pieni su una paletta, un operatore puliva i materiali fuoriusciti e la polvere e riempiva il magazzino dei sacchi vuoti, e un operatore guidava un carrello operatore per trasportare le palette piene al magazzino.

Quando insaccava e palettizzava manualmente i diversi prodotti, l’azienda era in grado di produrre sacchi normali e per semola di mais da 100 libbre a una velocità di 5 sacchi al minuto, sacchi di farina da 100 libbre a una velocità di 3 sacchi al minuto, sacchi normali da 50 libbre a una velocità di 7 sacchi al minuto e sacchi di farina da 50 libbre a una velocità di 4 sacchi al minuto. Tuttavia, per mantenere questo livello di produzione e per continuare a soddisfare la domanda del cliente, l’azienda doveva lavorare su tre turni al giorno per sei giorni alla settimana, e avvalersi di uno o due collaboratori interinali su ogni turno.

“Il nostro problema di base era la manodopera necessaria per la produzione”, afferma Jack Jones, supervisore del magazzino e degli imballaggi di Agricor. “Per i sacchi da 100 libbre avevamo un operatore addetto a una macchina che aiutava a impilare le palette. Per i sacchi da cinquanta libbre occorrevano due operatori per impilarle manualmente, e nei periodi più intensi avevamo bisogno di tre operatori. Per ridurre al minimo i rischi associati al trattamento manuale di un numero così elevato di sacchi, a ogni turno ruotavamo di routine gli operatori fra le stazioni della linea di insacco e di palettizzazione. Guardando indietro, siamo stati molto fortunati a non avere problemi di ergonomia causati dal trattamento manuale di un numero di sacchi così elevato, ma è un aspetto che ci ha sempre preoccupato.”

Secondo Steve Wickes, Presidente di Agricor, un altro problema era dato dal fatto che “la precisione di riempimento dell’insaccatrice era molto variabile: per la polenta e la semola di mais, la variazione era di circa una libbra rispetto al peso impostato per i sacchi, mentre per la farina la discrepanza era molto più forte. Poiché generalmente tendevamo ad avere sacchi troppo pieni, perdevamo del prodotto quasi a ogni sacco riempito, a scapito dei nostri margini di guadagno”.

L’azienda doveva migliorare le sue operazioni di insacco e palettizzazione, in particolare se voleva continuare ad ampliare la sua clientela. “Non potevamo aumentare la produzione perché utilizzavamo già la linea di imballaggio a piena capacità, quindi ci trovavamo a un punto morto”, dichiara Wickes. “Dovevamo inoltre migliorare la precisione di riempimento dei sacchi per ridurre al minimo le perdite di prodotto, e dovevamo ridurre il numero di operatori e il tempo necessario per insaccare e palettizzare i prodotti. Abbiamo quindi deciso di automatizzare completamente la linea di imballaggio e di potenziare le attrezzature di rilevamento dei metalli per garantire meglio la purezza dei prodotti”.

Esame delle opzioni di automazione

Wickes e Jones si sono messi in contatto con vari fornitori di attrezzature per insacco e palettizzazione. “Abbiamo spiegato che stavamo cercando un’insaccatrice automatica, un sigillatore per sacchi e un palettizzatore robotizzato in grado di gestire tutti e tre i prodotti senza la necessità di effettuare regolazioni con conseguenti perdite di tempo fra i cicli di produzione”, ricorda Jones. “Abbiamo inoltre specificato che l’attrezzatura per la linea di imballaggio sarebbe stata installata in una zona con uno spazio ristretto, e che probabilmente sarebbe stato necessario progettare una linea di trasporto e una configurazione delle attrezzature su misura per lo spazio ristretto. Occorreva inoltre rimuovere le vecchie attrezzature e installare quelle nuove in breve tempo, poiché era necessario rispettare le nostre scadenze di produzione. Di fatto, il fornitore aveva soltanto due finesettimana consecutivi, o circa novantasei ore per installare l’intera linea di imballaggio”.

Quando Wickes e Jones hanno confrontato i diversi elementi delle offerte competitive, una delle proposte si è distinta dalle altre. “Abbiamo valutato i costi di installazione e delle attrezzature di ciascun fornitore, la qualità delle attrezzature, il progetto di sistema, la filosofia di gestione del progetto e il servizio post-vendita, e abbiamo concluso che un fornitore aveva il pacchetto più adatto per la nostra applicazione e il nostro budget”, dichiara Wickes. “Prima di prendere una decisione definitiva, abbiamo inviato tutti e tre i prodotti alle strutture di prova del fornitore, e abbiamo visitato uno dei suoi impianti a Toronto. Abbiamo inoltre parlato con un suo cliente nel Saskatchewan. Dalle prove è emerso che la loro insaccatrice era in grado di gestire con facilità i nostri tre prodotti, e abbiamo ricevuto un feedback positivo dal cliente con cui abbiamo parlato; abbiamo quindi deciso di acquistare dal fornitore un’insaccatrice automatica bocca aperta con un sigillatore automatico dei sacchi e un palettizzatore robotizzato programmabile”.

Il fornitore, Premier Tech Industrial Equipment Group (IEG), Rivière-du-Loup, Quebec, progetta e produce attezzature automatiche personalizzate di imballaggio, palettizzazione, dosaggio e avvolgimento con pellicola estensibile, e sistemi di gestione di prodotti secchi sfusi.

Insaccatrice automatica e cella di palettizzazione robotizzata

L’insaccatrice ad alta velocità Serie PTK-1700 insacca materiali granulari o in polvere (inclusi minerali, prodotti chimici, alimenti e mangimi per animali) in sacchi bocca aperta di carta, PE e PP intessuto a velocità che raggiungono 25 sacchi al minuto, a seconda della misura del sacco e del materiale. L’insaccatrice ha tutte le superfici di contatto con il prodotto in acciaio inossidabile e permette di effettuare l’insacco senza produrre polvere con un controllo totale del sacco per applicazioni igieniche e di qualità alimentare. Essa permette inoltre un trasferimento veloce e affidabile dei sacchi pieni al sistema automatico di sigillatura dei sacchi.

Il PLC dell’insaccatrice ha un’intuitiva interfaccia operatore con schermo a sfioramento, che permette di risolvere con facilità i problemi di funzionamento e di leggere i codici di errore; il software di autodiagnosi è dotato di blocchi di arresto di emergenza per garantire la sicurezza dell’operatore durante il funzionamento. Il sistema di controllo con bilancia integrato nell’insaccatrice garantisce una pesatura dei materiali accurata e uniforme, e il magazzino dei sacchi a più pile permette di effettuare rapidamente il riempimento e il passaggio a sacchi di altre misure.

La cella di palettizzazione robotizzata Serie AR-200 è in grado di raccogliere simultaneamente i sacchi da quattro diverse linee di prodotti e di palettizzare fino a 28 sacchi al minuto, a seconda delle caratteristiche del sacco, dell’altezza delle palette, del layout e di altri fattori. Per l’applicazione di Agricor, il fornitore ha configurato il palettizzatore in modo da effettuare il prelievo dei sacchi da una sola linea di prodotto, a causa dello spazio limitato.

Un PLC con un’intuitiva interfaccia operatore è situato sul dispositivo di controllo del robot; su di esso son visualizzate le attrezzature in 3D e i disegni di layout per agevolare le operazioni nella modalità manuale. L’interfaccia permette inoltre di visualizzare le ricette memorizzate, a cui l’operatore può accedere rapidamente per modificare le misure dei sacchi e lo schema di palettizzazione.

Il palettizzatore automatico dispone automaticamente le palette vuote e i fogli intermedi, e il braccio robotizzato è dotato di una pinza con sistema automatico di regolazione della larghezza del sacco. Ciò permette di gestire con facilità sacchi da 9 a 23 pollici di larghezza, da 13 a 39 pollici di lunghezza e da 1,5 a 6 pollici di spessore, fino a 176 libbre di peso. Il PLC del sistema di palettizzazione utilizza un software di protezione dalle collisioni per prevenire i danni accidentali arrecati alla presa del braccio robotizzato e alle altre attrezzature.

Installazione dell’attrezzatura di imballaggio

L’azienda si è rivolta a un costruttore di mulini locale (Industrial Maintenance Specialists) e a una società specializzata in impianti elettrici (Rex Collins Electric) per l’installazione delle nuove attrezzature. La sera di venerdì 15 febbraio 2008, il team del costruttore di mulini, i tecnici del fornitore e gli operatori di Agricor hanno iniziato a rimuovere la vecchia insaccatrice dallo stabilimento. “Abbiamo tolto la vecchia insaccatrice e montato quella nuova”, racconta Jones, “e il finesettimana successivo abbiamo installato il palettizzatore robotizzato, i trasportatori e le altre attrezzature. Abbiamo rispettato la pianificazione entrambi i finesettimana, e per due volte la domenica sera abbiamo ripreso a insaccare i prodotti. È stata una prestazione eccellente, poiché tutto doveva essere installato con precisione; non avevamo spazio da sprecare. Fra le attrezzature e una delle pareti vi sono infatti soltanto tre pollici di distanza; tutto il sistema è montato in uno spazio molto stretto”.

Ora per la linea di imballaggio sono sufficienti tre operatori per turno: uno per la sorveglianza generale delle macchine, uno addetto alla pulizia e uno alla guida del carrello elevatore. Oggi l’azienda produce sacchi normali e per semola di mais da 100 libbre a una velocità di 9 - 11 sacchi al minuto, sacchi di farina da 100 libbre a una velocità di 7 - 9 sacchi al minuto, sacchi normali da 50 libbre a una velocità di 15 sacchi al minuto e sacchi di farina da 50 libbre a una velocità di 8 - 10 sacchi al minuto.

Miglioramento delle operazioni di imballaggio dell’azienda

Dall’installazione della nuova linea automatica di insacco e palettizzazione, l’azienda ha ridotto significativamente i costi operativi e di manodopera. “La nuova linea di imballaggio insacca i prodotti a una velocità tale per cui sono sufficienti due turni al giorno in cinque giorni alla settimana per mantenere il nostro programma di produzione”, dichiara Wickes. “Il palettizzatore robotizzato ha inoltre ridotto i costi di manodopera, poiché non occorre più avvalersi di personale interinale nella stagione di picco per palettizzare i sacchi da 50 libbre. Esso ha inoltre eliminato i potenziali problemi di ergonomia causati dal fatto che gli operatori gestiscono manualmente un numero così elevato di sacchi”.

La precisione di pesatura dell’insaccatrice ha migliorato il margine di profitto dell’azienda riducendo le perdite di prodotto. “Siamo molto soddisfatti”, afferma Jones. “La precisione del peso dei sacchi è molto elevata, e i nostri clienti sono contenti perché ricevono esattamente la quantità di prodotto ordinato”.

Wickes e Jones sono stati entrambi soddisfatti dei corsi per gli operatori successivi all’installazione e dell’assistenza post-vendita. “I tecnici del fornitore hanno formato perfettamente i nostri operatori sulle nuove attrezzature, e ci hanno permesso di accelerare i tempi” osserva Wickes. “Benché l’apprendimento richieda un certo tempo, poiché per noi questa tecnologia è ancora relativamente nuova, con l’uso impariamo a utilizzare il sistema sempre meglio. Il fornitore si è dimostrato molto collaborativo e responsabile. Se si presenta un problema, il supporto tecnico è disponibile fino alle dieci di sera, quindi possiamo chiamare e ci viene data una risposta al telefono; questo ci è stato di grande aiuto”.

Articolo modificato da Powder & Bulk Engineering Magazine, Marzo 2009