パウロ-連続型 その他

粉末自動計量装置パウロ(計量・搬送ロボット+高精度計量機)

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粉末自動計量装置パウロ(計量・搬送ロボット+高精度計量機)

装置構成と動作説明

粉末を連続的に計量する装置になります。精度は±10mgから

容器の入れ替えはロボットが自動で行います。

※詳細はアルファ㈱までお問合せください

装置全体を正面から見た写真

装置全体をやや左側から見た写真

装置全体をやや右側から見た写真

Ⓐ計量機械部分

計量機械部分手前の写真

計量機械部分の手前には粉末計量作業を行う装置が設置されています。

この装置は主に
●天びん
●供給機
●ホッパー
●粉末投入シュート
で構成されています。

計量機械部分奥側の写真

計量作業装置の背後には、計量容器やトレーを指定場所から天びんまで搬送し、計量完了後にそれらを天びんから取り上げ、次に使用するものを設置する作業を行う計量ロボットが設置されています。

Ⓑ搬送機械&格納部分

格納棚正面

格納棚には容器を指定の数だけ設置したトレーが置かれています。
この棚の手前から作業者がトレーを出し入れします。

搬送機械&格納部分奥側の写真

格納棚の後方には計量機と同じ仕組みで動く搬送ロボットが設置されています。
作業者が設置したトレーを格納棚から取り出し、指定の場所まで搬送し、計量が終了したトレーを再度棚へと返却する作業を行います。

Ⓒ制御盤部分

メイン制御装置(制御盤)写真

格納棚の高さとほぼ同じくらいの
制御盤が設置されます。

ここには
●タッチパネル(計量ロボット用)
●電源スイッチ
●運転準備スイッチ
●非常停止ボタン
が設置されています。

サブ制御装置(操作盤)写真

制御装置の一つであるタッチパネル(全ロボット操作用)が設置されている操作盤は
作業者の近くに設置が可能です。
タッチパネル上で装置の全作業指示や、センサにより管理している設備のモニター確認を行います。

注目すべき特長

計量作業に関して

①1mg単位での微量計量

計量機に使用している供給機は弊社主要製品「ゼロバランサー底面型」です。
こちらの製品により計量重量が非常に少ない計量であっても、正確に高精度で行うことができます。

今回のパウロに使用しているのは底面型ですが、Y管型という製品もございます。

粉末の特性により供給機を選定しています。

②極小口径容器への投入

口径サイズΦ5以上と大変小さな容器に粉末を投入しています。

小さな穴へ粉末を投入するための工夫として、ノズルや容器を振動させています。

③特殊形状容器への計量

計量容器の形状・大きさが1種類ではないため、どの容器でも同一のトレーに設置できるようにアタッチメントを装着させています。
※アタッチメントなし容器もあります。

 さらに、底面積が非常に小さく、不安定で倒れやすい容器なため、トレー上の容器設置箇所にはコマを設置し、コマが容器を支える形でトレー上に安定して設置できるよう設計されています。

【イメージ図】

搬送作業に関して

①トレー使用による容器10個の同時搬送

格納棚から計量機まで搬送し、再び格納棚へ戻すという作業時間を短縮させるため、一度に搬送・計量をスムーズに行えるよう、 容器10個を1つのトレー上に設置し、トレー単位ごとに搬送・計量を行っています。

【イメージ図】

②入替棚使用による受け渡し動作の円滑化

横に10列、縦に5段という大きめの格納棚から一つ一つトレーを取り出しに行く距離と、計量機まで搬送する距離が 長くなる
ことから、格納棚と計量機の間に入替棚という2段の棚を設置し、計量ロボットと棚ロボットがそれぞれ所持しているトレーを
入替棚で交換することにり、その移動距離をお互いに振り分けて移動時間を短縮しています。

計量容器格納に関して

①横10列×縦5段の大容量格納棚

トレーが横10列×縦5段の収納箇所に設置されますので、 収納できるトレー数は50個です。
トレー一つにつき、最大10個の計量容器を設置できますので、容器10個×トレー50個=容器最大500個の計量作業管理が行えます。

②センサによるトレー設置確認と通知

作業者が正しくトレーを格納棚に設置できているかどうかをセンサが感知します。
装置が、トレーが正しく設置されている
と認識すると、タッチパネル上の該当のトレー箇所を黄色のランプで表示させます。 
この機能により、トレーの設置忘れや
誤った置き方による機械の故障・不具合発生を防止することもできます。

※ランプの形や色などは自由に変更・修正できます。

作業結果・記録・情報開示に関して

①LEDによる作業状態通知

格納棚のトレー収納全箇所(50箇所)にLEDランプを設置し、 トレーごとに現在の作業状態(計量中、搬送中、取り換え待ちなど)が一目で分かるようになっています。
※詳細は下記の「状態周知LED機能」の説明欄をご覧下さい。

②多彩な計量内容・結果等詳細の自動記録・保存・閲覧

計量重量や計量合否判定結果はもちろん、容器サイズ、計量所要時間、アラーム内容などがタッチパネル上で一覧となって表示されるので、 閲覧・記録するのに大変便利です。
データの書き換え・保存・更新などは、タッチパネル上で行うことも、パソコン上でファイルを使用して行うことによっても行えます。
データの自動保存の設定もされているため、保存のし忘れなどの心配もありません。

安全面対策設備・機能説明

作業者向け安全対策① 扉開閉センサ&一時停止機能

措置内を囲う5か所の開閉扉それぞれにセンサ をつけています。どこの扉が開いているのか、または 閉まっているのかの確認をセンサが行い、タッチパネル上に表示されるランプによって確認できます。
扉を故意に開けた場合、自動的に一時停止状態になり、扉が開いたままで 操作ができない仕組みになっています。

 

タッチパネル上に表示されるランプ例

作業者向け安全面対策② 非常停止ボタン

操作盤上に赤くて大きめの非常停止ボタン が設置されていますので、非常の場合にはすぐに機械を 緊急停止することができます。

装置不具合発生防止対策① 可動範囲アラーム

作業者が手動運転をする場合、ロボット同士やロボットと装置内部に設置の部品など が衝突し、破損を未然に防ぐ機能です。
設定範囲を超えてロボットを動かそうとしたとき、衝突の可能性が考えられる場合には アラームを知らせるランプを点灯させ、ブザーを鳴らせることも可能です。
アラーム発生時のランプによる周知は、タッチパネル上のランプボタンによるものと 装置上部に設置しているシグナルタワーによるものの2つで行うことが可能です。

装置不具合発生防止対策② 目視安全点検画面の設置

装置を安全に稼働スタートさせるために必要な目視確認項目をタッチパネル上に表示させる機能です。各項目にチェックボックスを追加し、全てのチェックが完了すると次の工程へ進むためのメッセージが表示されます。

装置不具合発生防止対策③ 作業者用画面とエンジニア(管理者)用画面の切り替え機能

タッチパネル画面にルーティーン作業に必要な操作のみを行える画面を表示させることと、装置の細かい設定・調整・メンテナンスなど必要に応じて操作するときのみに呼び出せる画面を表示させることの2つの機能を搭載しています。
操作画面やボタンを予め制限してタッチパネル上で表示させることにより 作業者が誤って不要な操作を行ったり、設定を変更したりすることなく装置を運転・使用することができます。

作業者が見られる画面例

エンジニア(管理者)が見られる画面例

装置不具合発生防止対策④ 換気扇付き丸型ルーバー

装置の規模が大きくなればなるほど、装置の使用中に制御盤内の温度が非常に高くなります。
高温が原因で機械に悪影響を及ぼすことを防ぐために、制御盤の側面に換気扇付き丸型ルーバーが 設置されています。これにより、制御盤内の熱をその内部に蓄積させることを防ぐ ことが可能です。

操作性・便宜性向上のための設備・機能

内蔵型除電器

装置内部に予め除電器を付属させています。
これにより、計量時に付着性・帯電性の強い粉末が 容器や供給機に付着し、計量不良品を出すことを 防ぐことができます。
※なお、除電器にもいくつか種類がございますので、でお客様のニーズに合ったものを設置させて いただくことができます。

各種除電器の違いについての情報はこちらもご覧ください。

※リンク先準備中

 

シグナルタワーとお知らせブザー機能

装置上部にシグナルタワーが設置されており、装置の運転状況・条件により 指定した色のランプを点灯・点滅させることで、その状態を作業者にわかりやすく 知らせることが可能です。さらに、それぞれブザーの発報・無発報の設定もできます。
発報の場合はブザーの鳴らせ方(ピー、ピッピッ、ピーピーなど)まで細かく設定が可能です。

例)

装置動作 シグナルタワーランプ ブザー設定
計量正常完了 青点灯

発報:あり

ならせ方:ピー

アラーム 赤点滅

発報:あり

ならせ方:ピッピッ

これらの設定もタッチパネル上の選択ボタンを押すだけで、簡単に行うことができます。

状態通知LED機能

各トレーの格納棚位置にLEDランプを設置しています。LEDランプの色ごとに各トレーの作業中状態が 作業者に一目でわかるようになっています。表示状態は点灯・点滅の2パターンを選択できます。
ランプ色・表示状態と実行作業中状態の組み合わせの指定は発注時にできます。

最新版LEDライト

ランプの色は見分けやすい色の7色(赤、青、緑、水色、黄色、紫、白)を採用しました。
従来では1色のみの採用、又はタッチパネル上によるランプ表示のみであり、 一覧性・可視性が悪いものでした。
しかし、今回の装置ではフルカラーLEDを採用し、タッチパネル上のみでなく、 各々のトレー箇所に一つずつLEDを設置し、色彩を分けて表示することでより便宜性に優れた機能を搭載することができました。

【色彩参考例】

LEDランプ状態と表示内容

LEDランプの色彩、点灯・点滅、その表示内容は右図表のように設定できます。
この内容説明の表はタッチパネル上にも随時表示することが可能です。確認したいときにいつでも見ることができます。

装置の動き+関連するトレーの状態とLEDライト変色の様子

【装置の動きと関連するトレーの状態】

自動運転開始時
トレー番号1~10 格納棚設置

【格納棚正面のLEDイメージ図】

トレー搬送開始
トレー番号1 搬送中
        2 次搬送予定待機中
        3~10 格納棚設置

容器検査終了後、トレー格納棚返却
トレー番号1 異常あり(容器検査NG)
        2 搬送中
        3 次搬送予定待機中
        4~10 格納棚設置

トレー搬送&計量中
トレー番号1 異常あり(容器検査NG)
        2 計量中
        3 容器検査中
        4 次搬送予定待機中
        5~10 格納棚設置

トレー格納棚返却&取得
トレー番号1 異常あり(容器検査NG)
        2 計量完了・取出し待ち
        3 計量中
        4 容器検査中
        5 次搬送予定待機中
        6~10 格納棚設置

トレー格納棚返却&取得
トレー番号1 異常あり(容器検査NG)
        2 計量完了・取出し待ち
        3 計量完了・取出し待ち
        4 計量中
        5 容器検査中
        6 次搬送予定待機中
        7~10 格納棚設置

※これ以降、計量完了を示す緑、又は異常を示す赤が
 左側から順に増え、青が常に3つ連なった状態で右側
 へ移動していきます。

粉面センサ(ホッパー内粉末量自動測定機能)

計量したい粉末を貯蔵しておくためのホッパー蓋にセンサが取り付けられています。
これにより、装置がホッパー内の粉末の量を把握し、粉末量が設定した値を満たさなくなると アラームにより粉末補充の指示が出されます。そのため、作業者は随時目視により計量粉末が
足りているかどうかの確認を行う必要がなく、スムーズに作業が行えます。

ノズル振動機

供給機からの粉末排出口となるノズルの真横に振動機を設置しています。
この振動機は計量中に粉末が容器へ投入される際に、ノズルを叩いて振動させます。 (ノズルに垂直に当たるように、水平方向へ前後するように動きます。)
これにより、粉末の投入をよりスムーズに行うことができます。
口径の狭い容器への計量や特異な性質の粉末の計量に特に有効な設備機能です。

稼働中の様子

動画が見られない場合

容器振動機

計量容器の真下からその容器をたたいて振動させるための振動機が設置されています。
粉末が計量容器へ投入される際や計量完了時に稼働させ、容器を直接振動させて粉末の投入を スムーズにします。
振動のタイミングや回数などの細かい設定もタッチパネル上で容易に行うことができます。
かさ比重の大きい粉末(ふんわりと盛り上がるように堆積する粉末)の計量に特に有効な設備機能です。

稼働中の様子

粉末の容器投入時の様子

かさ比重の大きい
(ふんわりと盛り上がるように堆積する)粉末は、容器へ投入すると
右側図①のようになります。
かき氷のように容器の上に
盛り上がってしまい、
容器内に納まりにくく、
急に堆積した部分が崩れて容器外へ
漏れるなどの状態にもなります。

容器振動機は、
振動によって容器内の空気を抜く
ことにより、
盛り上がってしまう粉末を
徐々に容器内へと納めていく働き
をします。→右側図②参照

図①

図②

集塵機

計量したい粉末の種類によっては
非常に発塵性が高い(計量中に粉末が飛散する)ものがあり、
正確な計量作業の障害になる場合があります。
そうした場合、計量中に余分な粉末を吸い取る 集塵機の設置をします。

集塵機の運転ON/OFF切り替えや、
動作の詳細設定なども
タッチパネル上で 容易に操作が可能です。

容器検査機能

装置内に容器のサイズを検査するためのレーザーセンサが設置されています。 (格納棚左壁面)
作業者が登録した容器サイズの内容と、実際に搬送される容器のサイズが合致しているかどうかを装置が判し、作業者に知らせることができます。
この装置では格納棚から容器を乗せたトレーを入替棚へ搬送するまでの間にこの検査を行っています。
検査結果が不合格だった場合には、入替棚へ搬送する前に格納棚へ返却する動きになっていますので、 天びん上へ運んでから容器間違いに気づき、取り換えや登録変更などをするタイムロスをなくすことができます。

容器検査の仕組みと動き

レーザーが容器を乗せたトレーの真上から照射されます。容器の内径・外径・深さなどをレーザーの照射距離の長短によって把握します。
レーザーセンサは固定されていますので、検査の際には棚ロボットがトレーを移動させることによって照射位置を変えます。 棚ロボットがアームを前後させることにより、容器No.1~5、6~10の容器の移動を行い、 一つ一つ容器の大きさを測っていきます。

10.1インチの見やすいタッチパネル

弊社通常(3.5インチ、又は5.7インチ)サイズより大きめのタッチパネルを使用することで、 表示内容を増やすことができ、一つの画面上でより多くの操作が可能になっています。
(何画面にもわたり必要なボタンを探し出して操作する手間が省けます)
画面が大きいことで、ボタンサイズも大きくすることができ、より押しやすく 、見た目の明確化も可能になります。

特に計量機と搬送ロボットの複合型であるパウロでは、計量操作とロボット操作を平行して 行う必要があるため、それらの操作内容を一画面にまとめて行えるサイズのタッチパネルが 推奨されます。さらに、従来モニタ画面に移行して確認する指令ランプや登録内容なども、このタッチパネルであれば、サイズを調節して見やすい場所へ配置可能です。
お客様がご使用される際に最も便宜性の良い仕様にさせて頂きくことが可能です。

操作手順説明と操作ボタンの併設

上記10.1インチのタッチパネルの採用により、画面サイズに余裕があるため、 同一画面上に操作手順の説明文と、その操作に必要なボタンを併せて表示させることができます。
画面上に表示される手順に沿って、その説明を読み、そこに表示されているボタンを順番に押していくだけで容易に操作が可能です。そのため、操作に不慣れな方が毎回マニュアルを片手に確認しながら操作する必要がなく、作業者が定まっていない現場においても非常に有効です。

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