在北美，World's Finest?巧克力家喻戶曉。自從1949年以來，這家糖果企業(yè)的巧克力條就被學(xué)校和其他組織用于募捐籌款等各種活動(dòng)中。

盡管品牌和企業(yè)本身都是受人青睞的偶像，但是，從包裝自動(dòng)化和效率來看，這家企業(yè)并沒有死守這些榮譽(yù)而不思進(jìn)取。一年前，這家企業(yè)安裝了高度自動(dòng)化解決方案，淘汰了手工裝載和技術(shù)較為陳舊的設(shè)備，而采用機(jī)器人來裝載定制化和可重復(fù)使用的注塑手提盒。新增加的工藝還有從塑料手提盒中自動(dòng)去除一次包裝并放置到多種包裝中。

和上游手提包裝裝載機(jī)器人一樣，將單個(gè)包裝放入各種瓦楞紙包裝的工作也是在Cama 公司系統(tǒng)上進(jìn)行的。之后，在今年夏季，已經(jīng)沿用數(shù)十年的——巧克力條金屬箔包裹工藝外加印刷紙板的應(yīng)用——都被來自Delta公司的包裝技術(shù)所取代。World's Finest? Chocolate（下文簡稱“WFC”）負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)的高級(jí)總監(jiān)Rich Jacob說，由于這些升級(jí)改造已經(jīng)到位，因此，可以大幅度節(jié)省材料和勞動(dòng)力成本，而且不久我們將會(huì)看到產(chǎn)量也會(huì)大幅提升。

讓我們先從機(jī)器人系統(tǒng)講起。WFC公司的產(chǎn)品極少通過零售渠道到達(dá)消費(fèi)者手中，而其客戶多是學(xué)校、教堂、俱樂部和其他組織單位；他們定購的巧克力的品種和包裝形式廣泛而多樣化。比如，一家客戶可能想要每箱60條裝的1美元黑色巧克力；而另一家客戶則想要混合裝箱的黑色巧克力和牛奶巧克力；同時(shí)，第三家客戶會(huì)要求每箱30條裝的混合裝巧克力，內(nèi)含2美元或3美元的巧克力條以及紙盒裝的焦糖巧克力或杏仁巧克力。這樣的訂單可能會(huì)是100箱，1,000箱甚至是10,000箱。

在北美，World's Finest? 巧克力家喻戶曉。

為滿足所有這些要求，WFC公司曾經(jīng)雇傭一些工人并采用較為老舊的技術(shù)，將經(jīng)過一次包裝的巧克力制品裝進(jìn)瓦楞紙中轉(zhuǎn)箱里，之后這些包裝盒進(jìn)入手工裝箱工序。在此工序中，另一組工人從中轉(zhuǎn)箱中手工撿拾一次包裝物并根據(jù)客戶需求，制作包裝箱。這道工序現(xiàn)已被美國Cama公司生產(chǎn)的精細(xì)、多功能和自動(dòng)化機(jī)器人系統(tǒng)取代。六套Cama IT 285系統(tǒng)將一次包裝物裝載到可重復(fù)使用的手提式塑料中轉(zhuǎn)盒中，并被傳送到Cama IG 270系統(tǒng)，這套系統(tǒng)總的延伸長度達(dá)45英尺。而在Cama IG 270系統(tǒng)上，有13臺(tái)delta型機(jī)器人；前十臺(tái)機(jī)器人將一次包裝物從手提式包裝盒中撿拾起來，并將其放置到運(yùn)行于IG 270系統(tǒng)中間的雙通道鏈板輸送帶上；系統(tǒng)末端的3臺(tái)delta型機(jī)器人，將一次包裝物從該輸送帶上撿拾起來，并將其放置到瓦楞紙板箱中，包裝箱在IG 270系統(tǒng)末端自動(dòng)涂膠閉合。

來自成型車間

成型工序所在車間與包裝系統(tǒng)相鄰，在開放參觀的這天，正在生產(chǎn)的兩種巧克力條正在離開成型工序，并在一臺(tái)主輸送帶上陸續(xù)進(jìn)行混合。在這臺(tái)主輸送帶上安裝著一套來自于Loma公司的金屬探測系統(tǒng)。

安裝在這臺(tái)主輸送帶上的，還有一套來自康耐視公司的視覺系統(tǒng)，這套系統(tǒng)用來區(qū)分1美元和2美元巧克力條。由于使用了WFC公司內(nèi)部開發(fā)的控制系統(tǒng)，所有1美元巧克力條被轉(zhuǎn)向90度，進(jìn)入巧克力條搬運(yùn)傳送帶，到達(dá)指定的包裝機(jī)上；同樣，2美元巧克力條也會(huì)到達(dá)它既定的包裝機(jī)上。在主輸送帶對(duì)面一側(cè)是另一臺(tái)包裝機(jī)，這些包裝機(jī)將巧克力條輸送到Cama IT 285包裝袋裝載機(jī)器人上。

機(jī)器人從手提盒里將紙盒裝巧克力撿拾起來，并放置在雙通道鏈板輸送帶上。

巧克力條的傳送是由包裝機(jī)控制支配的，當(dāng)包裝機(jī)準(zhǔn)備好接受一排巧克力條時(shí)，每臺(tái)包裝機(jī)上基于PC的控制器就會(huì)給傳送帶上的掃描裝置發(fā)出信號(hào)。當(dāng)接收到該信號(hào)時(shí)，一排巧克力條就從主輸送帶上的止動(dòng)板處移動(dòng)到傳送帶上。一塊擋板和轉(zhuǎn)向裝置，或者一條轉(zhuǎn)向傳送帶使巧克力條從寬邊向前變?yōu)檎呄蚯埃蝗缓?，巧克力條就移動(dòng)進(jìn)入包裝機(jī)內(nèi)。一系列SICK 傳感器有助于確保適當(dāng)間隔，以有效分割每條巧克力的包裝。

WFC公司使用的柔性薄膜包裝是一種帶有冷密封涂層、由透明OPP和金屬OPP組成的雙層復(fù)合材料。透明OPP可在柔版印刷機(jī)上采用8色或9色進(jìn)行反面印刷，這使得圖案能非常逼真地模仿老舊標(biāo)簽外觀。

減少包裝成本只是轉(zhuǎn)換成薄膜包裝所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)之一。新型包裝還能在保留基本設(shè)計(jì)完整不變的情況下，為巧克力條帶來更現(xiàn)代的外觀。因?yàn)樗芨玫刈韪艨諝?，因此WFC公司產(chǎn)品的新鮮度得以提高。

噴墨打碼

單個(gè)包裝上的日期和批號(hào)代碼，采用Leibinger的JET3up系統(tǒng)進(jìn)行噴墨打印的?！霸谖覀?cè)囉肔eibinger的噴墨打印機(jī)時(shí)，獲得了良好效果?！?Jacob說。

至于為什么Delta公司的Eagle包裝機(jī)被這個(gè)項(xiàng)目選用，Jacob說，一旦WFC公司決定使用薄膜包裝機(jī)，Delta就準(zhǔn)備好滿足我們既定的時(shí)間表。當(dāng)然，這并沒有什么壞處，機(jī)器設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行速度為400條/分鐘，而已被取代的包裝機(jī)的最高運(yùn)行速度為260條/分鐘。Jacob指出：“在將諸如Leibinger 噴墨打印機(jī)等其他設(shè)備整合到解決方案中等方面，Delta 的性能也很好。最后，我們所喜歡的是這種設(shè)備是本土制造，他們的技術(shù)支持和售后服務(wù)一直都非常棒?！彼€補(bǔ)充說，我們?nèi)匀辉谟?jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化包裝工序的勞動(dòng)力成本。

在雙通道鏈板輸送帶上的巧克力條和紙盒裝巧克力，被撿拾起來放入30 條裝的混合品種瓦楞紙板箱內(nèi)。

Delta公司還進(jìn)行了控制系統(tǒng)的升級(jí)和改造，每臺(tái)包裝機(jī)就與為其送料的傳送帶緊密地整合到一起。包裝機(jī)本身由PC 控制，采用Delta公司自行開發(fā)的SoftFlow軟件?！斑@是我們內(nèi)部自己開發(fā)出來的一款開源控制器?！盌elta系統(tǒng)公司銷售總監(jiān)Liam Buckley 說，“對(duì)于人機(jī)接口（HMI）、運(yùn)動(dòng)和邏輯等所有這些東西，我們都通過PC 進(jìn)行控制。因?yàn)檫@是完全開放的系統(tǒng)，他們可以進(jìn)入并在屏幕上編寫梯形邏輯并進(jìn)行修改。當(dāng)然，這是受到密碼保護(hù)的，但是，程序可以在機(jī)器上進(jìn)行修改，而不需要支付許可證費(fèi)用或者需要另外的PC。這是完全開放的可供客戶和（或）我們現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行存取的平臺(tái)?！?br/>
手提式包裝盒裝載機(jī)器人

為了更加仔細(xì)研究一下六臺(tái)Cama IT 285機(jī)器人手提式包裝盒裝載系統(tǒng)中一臺(tái)機(jī)器人的情況，讓我們選擇裝載1美元巧克力條的系統(tǒng)為例。離開包裝機(jī)的巧克力條，以400條/分鐘的速度被進(jìn)料皮帶輸送帶送出。每一巧克力條被送入鏈板輸送帶里并在正確的傳送帶上移動(dòng)。一旦24條巧克力進(jìn)入鏈板，它們就被分配到一個(gè)撿拾工位上，而輸送帶就開始收集下一批24條巧克力。與此同時(shí)，機(jī)器人利用真空吸盤撿拾24條巧克力，然后將兩層巧克力條分別裝載于兩個(gè)手提式塑料包裝盒中。

一旦每個(gè)手提包裝盒里放置了16層巧克力條，就自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一個(gè)工位，在這個(gè)工位上，一名操作工人將其放置于托盤上。然而，Cama機(jī)器人不用等待兩個(gè)新的手提包裝盒占據(jù)裝載工位；在開始裝載時(shí)，旁邊兩個(gè)手提包裝盒已經(jīng)裝滿。同時(shí)，空的手提包裝盒會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到裝載位置，這樣，當(dāng)輪到其裝載時(shí)，就一切準(zhǔn)備就緒了。

在該裝載系統(tǒng)中，可重復(fù)使用的定制化注塑成型塑料手提包裝盒絕對(duì)關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)主要由Jacob負(fù)責(zé)。

在描述19英寸x 9 ? 英寸的手提盒時(shí)，Jacob說：“像這種機(jī)器人裝載，我們需要的手提包裝盒不但要均勻一致，而且還必須容易進(jìn)行托盤裝載，完全適用于40x48的托盤尺寸?！泵總€(gè)手提包裝盒都有一個(gè)食品級(jí)別的熱成型PVC鑲嵌件。Jacob說，從工裝和零件成本角度看，事實(shí)證明，讓Akro Mils公司的手提包裝盒實(shí)現(xiàn)普遍化和標(biāo)準(zhǔn)化，并采用產(chǎn)品特定鑲嵌件，是更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用的；這些由ITS公司供應(yīng)，適配于手提包裝盒內(nèi)部，為每種產(chǎn)品類型提供正確定向。

品種繁多的巧克力制品

由于六臺(tái)手提包裝盒裝載機(jī)以400條/分鐘的速度運(yùn)行，因此，在六臺(tái)裝載機(jī)器人和清空手提盒機(jī)器人系統(tǒng)之間的廠房地坪上堆滿了托盤，而托盤上又滿載著一次包裝物，就不足為奇了?！拔覀兠恐芄ぷ魑逄?，每天開兩到三個(gè)班次，在任何一天里，都會(huì)有100萬至200萬條巧克力在生產(chǎn)制造之中?！毖趴刹颊f，“那聽起來好像非常多；但是，我們?cè)谝粌商熘畠?nèi)就能包裝完畢?！?br/>
盡管絕大多數(shù)手提包裝盒中會(huì)裝有巧克力條，但是，有的會(huì)裝入包裝袋和其他包裝形式，其中包括用折疊紙盒裝的扭結(jié)包裝糖果，而這都是在六臺(tái)薄膜包裝機(jī)之外的設(shè)備上進(jìn)行包裝的。不管在制品托盤上裝著什么，所有托盤最終都將進(jìn)入到Cama IG 270旁邊的十條輸送帶進(jìn)料器上。在那里，操作工人從托盤上將手提包裝盒拿下來，將其放置在輸送帶進(jìn)料器中。從那里開始，Cama IG 270完成剩余的工作。

在參觀訪問的這天，正在生產(chǎn)的是每箱30條裝，含有5個(gè)品種的產(chǎn)品，裝箱速度大約是8條/分鐘?！爱?dāng)我們運(yùn)行每箱60條裝單一1美元產(chǎn)品時(shí)，我們運(yùn)行的速度是30箱/分鐘?！盝acob說，“我們總計(jì)運(yùn)行23種基本配方，每種配方都有不同的一次包裝組合?！?br/>
工作方法是這樣的，領(lǐng)頭的操作工拿來一份訂單，從人機(jī)接口處選擇正確菜單；然后，Cama系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，這樣，Delta型機(jī)器人就會(huì)知道需要什么樣的一次包裝，于是安靜地進(jìn)行撿拾工作。同樣的，頭十臺(tái)機(jī)器人從手提包裝盒里進(jìn)行撿拾，裝滿中間的雙通道鏈板輸送帶，而最后三臺(tái)機(jī)器人則從輸送帶上進(jìn)行撿拾，裝到瓦楞紙板箱里。

“我們對(duì)Cama有一個(gè)要求：如果是多品種組合包裝，我們希望當(dāng)包裝箱打開時(shí)，五種口味放置在最頂層?！盝acob說。就是這樣的要求讓Cama公司設(shè)計(jì)出運(yùn)行于中間的雙通道輸送帶。

美國Cama公司總經(jīng)理Billy Goodman說：“像我們這種delta型裝載系統(tǒng)，大多數(shù)是直接從輸送跑道或視覺輸送帶上裝載到紙板箱里；但是，為滿足WFC公司需求，我們必須讓每一品種在每層上都可以看得見。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的唯一方法，先是采用前十臺(tái)機(jī)器人創(chuàng)建所有口味的順序；然后，使用后三臺(tái)機(jī)器人撿拾并將每層放置到包裝箱里?！?/p>

軌道式輸送帶每次將24 條巧克力條輸送到機(jī)器人撿拾處，機(jī)器人撿拾巧克力條并將其放置在可回收的手提式塑料包裝盒里。

多功能機(jī)器人撿拾- 放置系統(tǒng)的工作情況也有點(diǎn)特別——并不需要視覺系統(tǒng)，而是需要將包裝位置信息傳送給機(jī)器人撿拾工具。所有必要位置的信息都存儲(chǔ)于每種菜單的軟件程序中。在十臺(tái)手提包裝盒卸載機(jī)器人中，任何一臺(tái)機(jī)器人都確切知道它需要將一個(gè)包裝放置在哪個(gè)位置，而最后三臺(tái)裝箱機(jī)器人也確切知道每次它們需要從哪個(gè)位置進(jìn)行撿拾。

因?yàn)橐淮伟b的種類繁多——不僅有三種尺寸的巧克力條還有折疊紙盒裝甚至是軟包裝——并撿拾和放置在不同瓦楞紙板箱中，因此，必須對(duì)雙通道輸送帶上的鏈板進(jìn)行調(diào)整。“我們使用伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)那些鏈板的寬度進(jìn)行調(diào)整?！?Goodman說，“在整個(gè)紙板箱裝載系統(tǒng)里，有60多臺(tái)伺服電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)都是電機(jī)與傳動(dòng)裝置的組合。我們之所以選用博世力士樂的產(chǎn)品，部分原因是我們喜歡在一個(gè)單元里，使用這種緊湊的一體化電機(jī)和傳動(dòng)裝置，有助于減小我們配電板的尺寸。”

空的手提塑料包裝盒落入Cama IG 270下面的一臺(tái)輸送帶上，并被輸送到一個(gè)進(jìn)行人工堆垛的工位。然后，這些托盤被放置在六臺(tái)Cama手提包裝盒裝載機(jī)旁，一名操作工人根據(jù)需要將其放置到裝載系統(tǒng)上。

稱重檢重系統(tǒng)

從裝箱機(jī)出來之后會(huì)經(jīng)過梅特勒- 托利多公司的檢重稱，它能識(shí)別出箱內(nèi)物品數(shù)量不正確的任何包裝箱。接下來是Longford公司的三臺(tái)票卷或說明書插入機(jī)，在這之后，包裝箱準(zhǔn)備就緒，在Cama系統(tǒng)上，使用諾信公司的熱熔膠進(jìn)行封箱。

Jacob說：“我們想盡量在包裝箱尺寸數(shù)量上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，有的包裝箱完全裝滿，而有的則不那么滿；這完全取決于客戶要求的產(chǎn)品組合情況。”所使用的包裝箱尺寸，共有四種；但是，印刷差別很大。

Jacob補(bǔ)充說，與我們以前所使用的紙板箱相比，國際紙業(yè)公司提供的這些紙板箱非常獨(dú)特，而且經(jīng)過大幅度的優(yōu)化處理?！拔覀円郧霸嗁忂^雙瓦楞紙板箱，在操作工人手工裝滿并封閉紙板箱后，我們會(huì)增加一個(gè)塑料提手?，F(xiàn)在，我們使用的是從頂部裝載的B 楞單瓦楞紙板箱。該紙板箱有一個(gè)強(qiáng)化處理過的區(qū)域，其中有一個(gè)整體化把手，這是紙板箱本身的一個(gè)組成部分。加強(qiáng)材料來自于H.B. Fuller公司的熱激活膠帶，這種膠帶一般用于洗衣粉的包裝箱。為了使其能適合現(xiàn)在的應(yīng)用，我們做了大量工作，至少進(jìn)行了10次重復(fù)試驗(yàn)，最終我們做到了。這些包裝箱在多數(shù)情況下是為孩子們走家串戶募捐籌款時(shí)使用，他們可能不太愛惜這些瓦楞紙板箱，我們必須確保把手能完整地保存下來?！盝acob估計(jì)，創(chuàng)造和改造這種新的紙板箱，節(jié)約了大約50%的材料成本費(fèi)用。

封箱后，紙板箱旋轉(zhuǎn)一個(gè)直角，進(jìn)入兩套壓敏標(biāo)簽黏貼系統(tǒng)。只有當(dāng)客戶選擇以某種方式識(shí)別自己時(shí)，才會(huì)使用這種標(biāo)簽黏貼系統(tǒng)。為什么需要兩套標(biāo)簽黏貼設(shè)備呢？因?yàn)槿绻蛻艏缀涂蛻粢叶枷朐谒麄兊陌b箱上黏貼標(biāo)簽，而客戶甲的生產(chǎn)批量是500箱，那么，第二套標(biāo)簽黏貼機(jī)可以提前進(jìn)行準(zhǔn)備，這樣，兩次生產(chǎn)運(yùn)行之間的停機(jī)時(shí)間可壓縮到最短。

在我們最近參觀訪問位于芝加哥西南側(cè)工廠的過程中，Jacob反復(fù)強(qiáng)調(diào)在工廠驗(yàn)收測試完畢后的很長一段時(shí)間里，關(guān)鍵設(shè)備供應(yīng)商隨時(shí)準(zhǔn)備提供駐廠援助的重要性。他說，特別是Cama公司，在其手提包裝盒裝載和清空機(jī)器人運(yùn)行不到一年的時(shí)候，WFC公司決定將巧克力條包裝從用鋁箔和紙包裝改成柔性薄膜包裝。因此，這家公司忙得不亦樂乎。這種一次包裝的更改，意味著將單條巧克力條輸送進(jìn)入機(jī)器人應(yīng)該窄邊向前，而不是寬邊向前。

“我們必須將全部六臺(tái)手提包裝盒裝載機(jī)旋轉(zhuǎn)90度，重新設(shè)置裝載巧克力條的方法，將其輸送到軌道式輸送帶上。”Goodman說。

在回顧這個(gè)充滿驚喜并快速推進(jìn)，其中還包含了前沿設(shè)備和最新初級(jí)和次級(jí)包裝的項(xiàng)目時(shí)， Jacob承認(rèn)這確實(shí)是一次挑戰(zhàn)。“與一年前相比，我們一下子超前好幾年?！彼詈筇貏e指出，“沒有所有供應(yīng)商的鼎力支持，我們無法取得圓滿的結(jié)果?！?/p>