码垛机器人保证烟草公司产品质量

具有250多年的历史，位于北卡罗来纳州格林斯博罗的罗瑞拉德烟草公司（Lorillard TobaccoCo.），是美国最古老的坚持经营烟草的公司之一。罗瑞拉德公司为美国市场生产中低档香烟品牌的产品，而著名的Newport品牌主导了他们的销售额，在2012年占到了他们收入的88％。总体而言，该公司每年生产400亿支香烟。

正如任何一家包装消费品公司一样，对罗瑞拉德烟草公司来说产品的质量和一致性是最重要的。但是对于烟草公司来说，压力就更大了，因为新的美国食品和药物管理局法规要求香烟制造商根据严格的相关规定来制造产品。罗瑞拉德烟草公司的高级工程师Randy Marshall先生解释说，“如果产品出货不符合规定，那么我们就可能会失去客户，并且需要承担召回已经上市产品的费用。”

2013年8月，该公司完成了一台大规模包装设备的安装，它能够保证产品的可追溯性，并提高查找不合格产品的速度。在两年半的时间里，罗瑞拉德公司替换了两台常规的码垛机以及数英里长的传送带，安装了Intelligrated公司的由18台机器人组成的码垛系统，使得他们能够在整个工厂中随时跟踪纸箱的状态。

“这涉及到了产品的可追溯性和产品的质量，确保了不合格产品不会在市场上出现。”Marshall先生说。

各生产线需要各自对应的货盘

罗瑞拉德公司在格林斯博罗建立的历史可以追溯到1954年，当时它的总部和制造工厂刚刚开始进行运作。该工厂占地100万平方英尺，具有36条包装生产线。该工厂生产的产品包括Newport-美国最畅销的薄荷口味香烟以及第二大畅销香烟品牌，以及Kent，True，Maverick，和Old Gold。这五大品牌包括了41个不同的产品种类，具有不同的价格、口感、风味、长度和包装。

自从1998年以来，所有的36条包装生产线——其中每一条包装生产线都包含一台香烟制造机、一台主装盒机、二次装盒机以及一台装箱机——为两台Intelligrated公司生产的Alvey 880传统码垛机进料。纸盒都是通过架空的输送系统运送到堆垛机而并没有区分哪些纸盒源于哪条包装生产线。

“所有的生产线都通过数英里长的纸盒传送带送入到常规的码垛机中，这就意味着比如Newport的纸盒，由许多的包装生产线进行生产，而在货盘上被混合在了一起。”罗瑞拉德公司的高级工程师Daniel Walker先生解释道。

使用这个输送系统，如果某条包装生产线所生产的产品或包装的产品不符合规定——比如一个包装没有正确地成型，或者其中的玻璃纸包装没有密封好——那么操作工将不得不查找多个货盘来找出从那条包装生产线上送出来的纸盒。

大约五年以前，罗瑞拉德烟草公司开始寻找备选方案，能够使他们建立来自同一包装生产线的货盘并且能够在整个工厂中通过纸盒跟踪产品。通过与材料处理自动化解决方案供应商Intelligrated公司长达40年之久的合作，罗瑞拉德公司向他们寻求一个解决方案。2011年1月，Intelligrated公司开始安装18台自动码垛单元，每个单元包括一台Accuglide动力滚筒输送机，一台Motoman MPL160四轴机器人，一台Lockn’ Pop 涂胶器以及一台SICK 二维条码阅读器。每个单元处理两条包装生产线，同时使用两个货盘。

速度和灵活性是关键

为了选择具有足够能力的机器人来满足罗瑞拉德公司的需求，一些注意事项需要被考虑。其中包括，机器人必须要能够处理多达8种纸盒的大小，从12×12 ×17英寸到22 ×12× 22英寸，每种尺寸都需要自己的货盘模式，并且重量从19到45镑不等。该系统同时也需要符合罗瑞拉德公司对包装速度的要求。Marshall先生说，“其中的一个要求是，码垛操作不能够影响产品生产的速度”——大约为8,800支/分钟。

根据Intelligrated公司高级销售工程师Shannon Spurlock先生的介绍，Motoman MPL160能够满足这些要求。它具有160公斤的有效载荷，高速的轴向速度以及能缩短生产周期、增加产量的加速度；它能够同时服务于多个进料输送带；易于编程和仿真的货盘模式能够适用于多种纸盒的尺寸。该机器人还能比其他同尺寸的机器人到达更宽广的空间——垂直119.1英尺; 水平124.4英尺，他说。

此外，Sp u r l o c k先生表示，选择Motoman的机器人是由于他们拥有大型机器人安装基地。“当你选择一个由18台机器人组成的系统时，你不会选择去使用一个新手，”他说。Motoman同时也能够提供本地服务中心以及具有很高的产品性价比。

为了适应不同的纸盒尺寸和货盘样式，18台Allen-Bradley PLC驱动机器人由Intelligrated公司进行预编程。虽然每条包装生产线只生产某种特定香烟和特定包装尺寸，但Marshall先生说：“对所有的机器人进行完全一致的编程，这样更加简单。”

在生产线的操作中，在纸盒包装的阶段，所有的纸盒都使用一台Videojet公司生产的Wolke M600热喷墨打印机打印一个独特的2D条形码。然后纸盒被运送到码垛单元。由机器人使用气动夹具来抓取输送带上的纸盒，然后SICK条码扫描器读取二维条码，并建立一个记录所有运往货盘纸盒信息的文件。然后，它创建一个可以在整个工厂中进行跟踪的货盘ID。这个代码同时还能够确保另一条包装生产线所生产的产品不会因疏忽而放置到错误的货盘中。

“总是有两个产品，分别来自不同的包装生产线，同时被送到机器人处，” Spurlock先生说。“如果产品扫描，被证明不属于两个有效的生产线中的一个，那么就会通知操作工。然后，开始结束所运行的指令，并且系统会释放部分货盘的产品。”

在纸盒上的代码被扫描后，机器人将纸盒送入Lock n’ Pop粘合系统，该系统使用两个喷嘴在纸盒进入货盘前在其底部喷射粘合剂。在货盘底部的纸盒不需要使用粘合剂，而是直接放置在货盘上。

多年来，罗瑞拉德烟草公司一直使用水基的Lock n’ Pop胶粘剂，以将纸盒固定在货盘上，直到它们被手动拆散并装载到卡车上。“它能够将货盘和纸箱定位，并防止它们左右移动，在你卸载货盘时也能够很简单地取出纸盒，”Marshall先生说。“而且，粘合剂不会损坏瓦楞纸箱。”

一旦货盘装载完成后，它们将被自动传送出包装单元，并通过自动导引车（AGV）重新取回来。自动导引车将货盘运送到检查站，由一位操作工确认该货盘运送了正确的产品。接下来货盘将转移到另一辆自动导引车上并将其运送到仓库区，在那里由自动存储和恢复系统进行储存，直到它准备出货。

更快的跟踪，质量有保证

随着一个又一个由18台机器人组成的码垛系统上线，截止到2013年8月的30多个月中，罗瑞拉德烟草公司已经开始从更强的产品追溯能力中受益：跟踪不合格产品所花费的人工工时更少，输送带的维护也更少，同时不影响香烟生产的速度。