ES2748905B2 - HIGH PRODUCTIVITY AND SECURITY PALLET LABELING EQUIPMENT - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
EQUIPO DE ETIQUETADO DE PALÉS DE ALTA PRODUCTIVIDAD Y HIGH PRODUCTIVITY PALLET LABELING EQUIPMENT AND
SEGURIDADSECURITY
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece, una etiquetadora o equipo de etiquetaje de mercancías paletizadas, también conocido como palets, que emplea un brazo robotizado para el pegado de etiquetas sobre mercancías previamente paletizadas, en el que las etiquetas pudieran estar previamente impresas o imprimirse justo antes de su aplicación sobre los productos, es decir, trabaja tanto con etiquetas preimpresas como con etiquetas impresas.The object of the present invention, as the title of the invention establishes, is a labeling machine or equipment for labeling palletized goods, also known as pallets, which uses a robotic arm to stick labels on previously palletized goods, in which the labels could be previously printed or printed just before their application on the products, that is, it works with both pre-printed labels and printed labels.
Caracteriza a la presente invención el especial diseño de los elementos empleados en el diseño del equipo, así como la disposición conjunta y combinada de manera que se consigue un equipo de altas producciones y alta productividad, donde además, todas las operaciones de reemplazo de consumibles se realizan en un tiempo reducido y con seguridad para el operario.The present invention is characterized by the special design of the elements used in the design of the equipment, as well as the joint and combined arrangement in such a way that a high-production and high-productivity equipment is achieved, where, in addition, all consumable replacement operations are carried out. performed in a short time and safely for the operator.
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de las máquinas encargadas de la aplicación de las etiquetas sobre los productos, en una operación que se denomina de etiquetado, y particularmente sobre mercancías paletizadas, es decir, agrupadas sobre un palet de transporte.Therefore, the present invention is circumscribed within the scope of the machines in charge of applying the labels on the products, in an operation called labeling, and particularly on palletized goods, that is, grouped on a transport pallet. .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En el proceso de etiquetado los clientes buscan poder etiquetar todas y cada una de las unidades productivas, que pueden ser de diferentes tipos y tamaños, además la capacidad productiva puede ser variable en función de los productos, por lo tanto, se debe de etiquetar con etiquetas impresas con la información necesaria para cada tipo de producto y lote.In the labeling process, customers seek to be able to label each and every one of the production units, which can be of different types and sizes, in addition, the production capacity can be variable depending on the products, therefore, must be labeled with printed labels with the necessary information for each type of product and batch.
En la actualidad este tipo de producciones se resuelven con sistemas de aplicación tradicionales las cuales:At present, this type of production is solved with traditional application systems which:
• No son suficientemente robustas y fiables• They are not sufficiently robust and reliable
• La aplicación se realiza por medio de sistemas poco fiables con brazos móviles aplicando mediante giros actuados neumáticamente.• The application is carried out by means of unreliable systems with mobile arms applying by means of pneumatically actuated turns.
• Difícilmente adaptables a las líneas del cliente donde deben integrarse.• Hardly adaptable to customer lines where they must be integrated.
• Los sistemas actuales requieren de numerosos recursos de mantenimiento, con tiempos muertos elevados y baja productividad. • Alto consumo de aire comprimido, que es caro y obliga a tener un suministro continuo para su utilización.• Current systems require numerous maintenance resources, with high downtime and low productivity. • High consumption of compressed air, which is expensive and requires a continuous supply for its use.
• No son aptas para producciones elevadas en condiciones de trabajo de 24h.• They are not suitable for high production in 24-hour working conditions.
En el proceso de etiquetado los tiempos muertos o de parada debidos a cambios de consumibles (papel, cinta), a cambios de formatos de etiquetas o a cambios de formatos de artículos, deben de ser cero. La línea productiva no puede parar, donde los cambios de consumibles pueden ser rápidos y sencillos.In the labeling process, downtime or downtime due to changes in consumables (paper, tape), changes in label formats or changes in item formats must be zero. The production line cannot stop, where consumable changes can be quick and easy.
Otros aspecto importante es la seguridad en las operaciones de mantenimiento, sobre todo de reemplazo de los consumibles, dada la importancia de los tiempos muertos en el remplazo de consumibles, estas operaciones deben realizarse con la máxima velocidad, debiendo realizarse de la manera más segura posible.Another important aspect is safety in maintenance operations, especially replacement of consumables, given the importance of downtime in the replacement of consumables, these operations must be carried out with maximum speed, and must be carried out in the safest way possible. .
También, sucede que los medios de desplazamiento empleados en los brazos robotizados someten a las guías a fuerzas de flexión y vibraciones haciendo que las guías o los brazos acaben por fracturar, además también las precisiones alcanzadas en el posicionamiento son susceptibles de ser mejoradas.Also, it happens that the displacement means used in the robotic arms subject the guides to bending forces and vibrations, causing the guides or the arms to end up breaking, as well as the Accuracies achieved in positioning are likely to be improved.
Por otro lado, las etiquetadoras conocidas del estado de la técnica están limitadas en cuanto a la velocidad de aplicación de las etiquetas por las características electromecánicas de los dispositivos de aplicación.On the other hand, the labeling machines known from the state of the art are limited in terms of the speed of application of the labels by the electromechanical characteristics of the application devices.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención superar los inconvenientes apuntados de falta de seguridad en la manipulación, dificultades en el acceso a los consumibles, generación de esfuerzos de flexión y vibraciones en guías y brazo robotizado, además de buscar una mejora en la productividad final, desarrollando en consecuencia un equipo como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.Therefore, the object of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks of lack of safety in handling, difficulties in accessing consumables, generation of bending forces and vibrations in guides and robotic arm, in addition to seeking an improvement in the final productivity, consequently developing equipment such as the one described below and is included in its essentiality in the first claim.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
El objeto de la invención es un equipo de etiquetado de palés que presenta una alta productividad y seguridad.The object of the invention is a pallet labeling equipment that has high productivity and safety.
Comprende el equipo una estructura construida en acero protegido, plegado y soldado que aportan gran peso y rigidez al equipo. Peso que es necesario para contrarrestar las inercias provocadas por los rápidos movimientos del brazo.The equipment comprises a structure built in protected, folded and welded steel that provides great weight and rigidity to the equipment. Weight that is necessary to counteract the inertia caused by the rapid movements of the arm.
La estructura cuenta con una parte inferior y otra superior. La parte superior cuenta con una forma prismática rectangular, donde dos sus caras laterales enfrentadas cuentan con unas puertas de seguridad de acceso al interior donde se alojan dos conjuntos de impresión, cada uno formado por un cabezal de impresión y una impresora, siendo cada conjunto de impresión susceptible de poder girar respecto de un eje vertical, las puertas de seguridad solamente se abren mediante el accionamiento simultáneo de dos pulsadores presionados cada uno con una mano. The structure has a lower part and an upper part. The upper part has a rectangular prismatic shape, where two of its facing lateral faces have security doors for access to the interior where two printing sets are housed, each one consisting of a print head and a printer, each set being impression capable of being able to rotate about a vertical axis, the security doors only open by simultaneously activating two buttons, each pressed with one hand.
También, en el interior se aloja un brazo robotizado provisto de un aplicador y dotado de tres grados de libertad encargado de capturar las etiquetas impresas por los conjuntos impresión, y que se mueve a lo largo de un sistema de guías que le permite un apoyo continuo, más estable sin estar sometido a flexiones y evitándose vibraciones, lo que redunda en un aplicación más precisa de las etiquetas.Also, inside there is a robotic arm equipped with an applicator and endowed with three degrees of freedom in charge of capturing the labels printed by the printing sets, and that moves along a guide system that allows continuous support. , more stable without being subjected to bending and avoiding vibrations, which results in a more precise application of the labels.
El dispositivo puede realizar un ciclo completo con etiquetado a dos caras en 8 seg, (con preparación de etiquetas y sin contar con el tiempo de posicionamiento de pales que dependerá de la línea del cliente).The device can perform a complete cycle with two-sided labeling in 8 seconds (with label preparation and not counting the pallet positioning time that will depend on the customer's line).
El aplicado de etiquetas del brazo robotizado cuenta con una cazoleta de aspiración que dispone de un sistema de vacío sensorizado así como de un soplado para asegurar la correcta colocación de etiquetas en los palés.The label applicator of the robotic arm has a suction cup that has a sensorized vacuum system as well as a blower to ensure the correct placement of labels on the pallets.
El equipo integra dos lectores de código de barras:The equipment integrates two barcode readers:
• Uno en la parte inferior de la placa de aspiración, que comprobará que ha sido colocada una etiqueta con un código de barras legible.• One at the bottom of the suction plate, which will check that a readable barcode label has been affixed.
• Otro en la parte inferior de la impresora en la salida de las etiquetas, que comprueba que el código de barras es el correcto antes de ser aplicado.• Another in the lower part of the printer at the exit of the labels, which verifies that the barcode is correct before being applied.
En la estructura inferior de la máquina se dispone de dos armarios: uno para incluir un bornero de señales externas y otro para diferentes usos (impresora sobremesa manual para palés pico, SAI...)In the lower structure of the machine there are two cabinets: one to include a terminal block for external signals and another for different uses (manual desktop printer for pico pallets, UPS...)
Con el equipo objeto de la invención se consigue:With the equipment object of the invention it is achieved:
- Un Sistema de Guiado en el que el brazo presenta un apoyo continúo y lineal, lo que redunda en un mejor apoyo, en una mayor rapidez y precisión de posicionamiento.- A Guiding System in which the arm has a continuous and linear support, which results in better support, greater speed and positioning precision.
- Un equipo más ergonómico y seguro al limitar el acceso a zona de la máquina con partes móviles, incrementando la seguridad del operario. - A more ergonomic and safe equipment by limiting access to the machine area with moving parts, increasing the operator's safety.
- Un equipo que facilita la reposición de los consumibles (rollos de papel con etiquetas para imprimir, y la tinta de las impresoras) disminuyendo el tiempo de parada por reposición de los consumibles.- A team that facilitates the replacement of consumables (rolls of paper with labels to print, and printer ink) reducing downtime for replacement of consumables.
El equipo cuenta con dos conjuntos de impresión de manera que un segundo cabezal comience a imprimir en el momento en que el primero se pare. Para ello el brazo servo-motorizado debe de poder ir a buscar la etiqueta al cabezal que tenga consumible.The equipment has two printing sets so that a second head starts printing when the first one stops. To do this, the servo-motorized arm must be able to fetch the label from the head that has a consumable.
La parada del primer cabezal debe de producirse de manera ordenada de forma que el segundo cabezal no deje de etiquetar ningún palé y de igual forma a la inversa.The stop of the first head must occur in an orderly manner so that the second head does not stop labeling any pallet and vice versa.
Las condiciones por las que un cabezal para y debe iniciarse el aplicado en el segundo pueden ser por:The conditions by which a head stops and the one applied in the second must be started can be due to:
• Cambio de consumible• Change of consumable
• Error en el cabezal• Head error
• Parada técnica.• Technical stop.
Para poder realizar una parada ordenada debemos de anticiparnos al fin del rollo. Para esto contaremos una serie de sensores que detectarán cuando el rollo se está terminado y otro más para saber cuándo el rollo se ha terminado.In order to make an orderly stop, we must anticipate the end of the roll. For this we will have a series of sensors that will detect when the roll is finished and another one to know when the roll has finished.
El cambio de cabezal debe de poderse producir también bajo demanda del operario. De esta forma la parada debe de ser también ordenada, terminado el ciclo y comenzando el siguiente cogiendo etiqueta del segundo cabezal.The head change must also be able to occur on demand by the operator. In this way, the stop must also be ordered, finishing the cycle and starting the next one taking the label from the second head.
Una vez hemos parado el cabezal debemos de reducir al máximo los tiempos de cambio de consumible.Once we have stopped the head, we must reduce the consumable change times as much as possible.
El cambio de rollo de etiquetas puede llevar a un operario experimentado del orden de entre 3-4 minutos. The label roll change can take an experienced operator in the order of 3-4 minutes.
Como vemos este no es el problema que justificaría la inversión. Este sistema tiene justificación en minimizar los tiempos de búsqueda de consumible cuando no se dispone de este relativamente cerca del equipo. Y también cuando se produzca un fallo en el cabezal de impresión.As we can see, this is not the problem that would justify the investment. This system is justified in minimizing consumable search times when it is not available relatively close to the equipment. And also when a failure occurs in the print head.
El sistema de guiado que se propone busca evitar las flexiones que aparecerían en las guías cilíndricas biapoyadas para los rodamientos lineales de recirculación de bolas.The proposed guide system seeks to avoid the bending that would appear in double-supported cylindrical guides for linear recirculating ball bearings.
El sistema de guiado utiliza guías lineales y patines de recirculación de bolas apoyadas en toda su base, por lo que la placa base presenta una elevada planitud siendo por lo tanto el material de partida de dicha placa será acero laminado en caliente ST52 rectificado.The guidance system uses linear guides and recirculating ball slides supported throughout its base, so the base plate has a high level of flatness, and therefore the starting material of said plate will be rectified ST52 hot-rolled steel.
Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.Unless otherwise indicated, all technical and scientific elements used herein have the meaning ordinarily understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. Methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice of the present invention.
A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.Throughout the description and claims the word "comprise" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. Other objects, advantages and features of the invention will be apparent to those skilled in the art in part from the description and in part from the practice of the invention.
EXPLICACION DE LAS FIGURASEXPLANATION OF THE FIGURES
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical embodiment of the same, accompanies as an integral part of said description, a set of drawings where, by way of illustration and not limitation, the following has been represented.
En la figura 1, se muestra una representación general del equipo donde se aprecian los principales componentesFigure 1 shows a general representation of the equipment where the main components can be seen.
En la figura 2 se muestra el equipo anterior con el brazo robotizado desplazado.Figure 2 shows the previous equipment with the robotic arm displaced.
En las figuras 3 y 4 se muestran detalles de la máquina donde van localizados unos lectores de códigos de barras.Figures 3 and 4 show details of the machine where barcode readers are located.
En la figura 5 se muestra un detalle de una de las caras del equipo donde se aprecia un cabezal de impresión junto con su impresora y unos medios de giro y bloqueo del cabezal.Figure 5 shows a detail of one of the sides of the equipment where a print head can be seen together with its printer and some means of turning and blocking the head.
En la figura 6 se muestra el mecanismo de giro y bloqueo del cabezal.Figure 6 shows the head turning and locking mechanism.
En la figura 7 se muestra un cabezal de impresión junto con su impresora girado.In Figure 7 a printhead is shown along with its rotated printer.
En la figura 8 se muestra los medios de guiado del brazo robotizado.Figure 8 shows the guiding means of the robotic arm.
En la figura 9 se muestran en detalle los tres grados de libertad con los que cuenta el brazo robotizado.Figure 9 shows in detail the three degrees of freedom that the robotic arm has.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION.
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta. In view of the figures, a preferred embodiment of the proposed invention is described below.
En la figura 1 podemos observar que el equipo objeto de la invención comprende:In Figure 1 we can see that the equipment object of the invention comprises:
- Una estructura inferior (1) que sirve de apoyo al resto del equipo y de alojamiento de medios de control y accionamiento del equipo.- A lower structure (1) that serves as support for the rest of the equipment and for housing the control and actuation means of the equipment.
- Una estructura superior (2) montada y unida a la estructura inferior (1) provista en dos de sus caras enfrentadas con unas puertas de seguridad (17) en otro de sus laterales de un armario de control (7) y en el lado lateral opuesto al del armario de control (7) con una abertura para salida de un brazo robotizado (8). La estructura superior aloja en su interior: o un brazo robotizado (8) (figura 2) desplazable a lo largo de un sistema de guías (6) donde el brazo robotizado (8) está provisto de un aplicador (5) de etiquetas mediante aspiración. o Dos conjuntos de impresión donde cada uno comprende: un cabezal de impresión (3) donde se disponen los rollos de etiquetas a imprimir, y una impresora (4)- An upper structure (2) assembled and attached to the lower structure (1) provided on two of its facing faces with security doors (17) on another of its sides with a control cabinet (7) and on the lateral side opposite that of the control cabinet (7) with an opening for the exit of a robotic arm (8). The upper structure houses inside: o a robotic arm (8) (figure 2) movable along a guide system (6) where the robotic arm (8) is provided with a suction label applicator (5) . o Two printing sets where each one comprises: a printing head (3) where the rolls of labels to be printed are arranged, and a printer (4)
Donde los conjuntos de impresión son giratorios respecto de un eje vertical asomando por las paredes laterales a través de las puertas de seguridad (17).Where the printing sets are rotatable with respect to a vertical axis, emerging from the side walls through the security doors (17).
En la figura 2 puede apreciarse cómo de un lateral de la estructura superior (2) emerge el brazo robotizado (8) que está provisto en su extremo de un aplicador (5) que consiste en un sistema de vacío sensorizado así como de un soplado para asegurar la correcta colocación de etiquetas en los palés.Figure 2 shows how the robotic arm (8) emerges from one side of the upper structure (2), which is provided at its end with an applicator (5) consisting of a sensorized vacuum system as well as a blower to ensure the correct placement of labels on the pallets.
En las figuras 3 y 4 se observan detalles del equipo donde se muestra que se integran dos lectores de código de barras:Figures 3 and 4 show details of the equipment where it is shown that two barcode readers are integrated:
• Un primer lector de código de barras (9) en la parte inferior de la placa de aspiración del aplicador (5), que comprobará que ha sido colocada una etiqueta con un código de barras legible.• A first barcode reader (9) at the bottom of the applicator suction plate (5), which will verify that a label with a readable barcode has been placed.
• Un segundo lector de código de barras (10) colocado en la parte inferior de la impresora (4) en la salida de las etiquetas, que comprueba que el código de barras es el correcto antes de ser aplicado. • A second barcode reader (10) placed in the lower part of the printer (4) at the exit of the labels, which verifies that the barcode is correct before being applied.
En la figura 5 se observa una parte del costado del equipo donde se la puerta de seguridad está abierta, y en el interior se encuentra un primer conjunto de impresión formado por un cabezal de impresión (3), que como ya se ha dicho anteriormente sirve para colocar el rollo portaetiquetas a imprimir y recoger el rollo sin etiquetas, debajo se observa cómo el brazo robotizado (8) queda protegido por una ventana de policarbonato (11) que impide el acceso a las partes móviles de la máquina, por encima del cabezal de impresión (3) hay dispuesto un mecanismo de giro y bloqueo (13) del cabezal de impresión (3), que se muestra con más detalle en la figura 6 y que comprende al menos un motor (14) encargado de liberar y realizar el giro de todo el conjunto de impresión (cabezal (3) más la impresora (4)).Figure 5 shows a part of the side of the equipment where the security door is open, and inside there is a first printing assembly formed by a printing head (3), which, as previously mentioned, serves to place the label roll to be printed and pick up the roll without labels, below you can see how the robotic arm (8) is protected by a polycarbonate window (11) that prevents access to the moving parts of the machine, above the head (3) there is a rotation and blocking mechanism (13) of the print head (3), which is shown in more detail in figure 6 and which comprises at least one motor (14) in charge of releasing and performing the rotation of the entire printing assembly (head (3) plus the printer (4)).
Con objeto de mejorar la seguridad y evitar el acceso de las manos de un operario al interior de las partes móviles del equipo, éste cuenta con las puertas de seguridad (17) que solamente pueden ser accionadas cuando se pulsan simultáneamente unos pulsadores (12) que estarán lo suficientemente distanciados para que deban emplearse las dos manos.In order to improve safety and prevent the access of the hands of an operator to the interior of the moving parts of the equipment, it has safety doors (17) that can only be activated when buttons (12) are pressed simultaneously. they will be far enough apart that both hands must be used.
En la figura 7 se puede observar cómo el conjunto de impresión formado por el cabezal de impresión (3) y la impresora (4) giran respecto de un eje vertical con objeto de facilitar el reemplazo de consumibles.In figure 7 it can be seen how the printing assembly formed by the print head (3) and the printer (4) rotate with respect to a vertical axis in order to facilitate the replacement of consumables.
En las figuras 8 y 9 se puede observar el sistema de guiado empleado para los movimiento del brazo robotizado (8) y que comprende una guía (15) del brazo sobre la que se desplaza el brazo y por lo tanto colocada bajo el brazo por lo que ofrece un apoyo continuo en toda su longitud, luego cuenta con dos guías laterales paralelas (16) por las que discurren los extremos de la guía del brazo (15).Figures 8 and 9 show the guidance system used for the movement of the robotic arm (8) and which comprises an arm guide (15) on which the arm moves and therefore placed under the arm at that offers continuous support throughout its length, then has two parallel side guides (16) through which the ends of the arm guide (15) run.
En la figura 9 se pueden apreciar además del sistema de guías del brazo robotizado (8), los grados de libertad del brazo (8), siendo el primer grado de libertad el movimiento a lo largo de la guía del brazo (15) según el eje “Y”, otro grado de libertad es el desplazamiento según el eje “X” por desplazamiento de la guía del brazo (15) a lo largo de las guías laterales paralelas (16) y finalmente, el tercer grado de libertad el giro “Z” del aplicador (5) respecto de un eje vertical.In Figure 9, in addition to the guide system of the robotic arm (8), the degrees of freedom of the arm (8) can be seen, with the first degree of freedom the movement along the arm guide (15) along the "Y" axis, another degree of freedom is the displacement along the "X" axis by displacement of the arm guide (15) along the guides parallel sides (16) and finally, the third degree of freedom is the “Z” rotation of the applicator (5) with respect to a vertical axis.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental. Having sufficiently described the nature of the present invention, as well as the way of putting it into practice, it is stated that, within its essentiality, it may be put into practice in other embodiments that differ in detail from the one indicated by way of example. , and to which the protection that is requested will also reach, provided that it does not alter, change or modify its fundamental principle.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2748905 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20200318 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2748905 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20220111 |