Automatización extrema aplicada a los embalajes flexibles

Los robots articulados Comau para el plegado múltiple de bolsas multicapa

Los robots articulados Comau han sido integrados dentro de la fábrica del Grupo Goglio en Daverio (cerca de Varese, en el norte de Italia). Los robots se utilizan tanto para el plegado múltiple de bolsas multicapa equipadas con picos de llenado como para el envasado óptimo de los productos acabados en cajas de cartón con un contenedor aséptico interno.

La planta, que cuenta con tecnologías muy innovadoras, fue diseñada por Siscodata, un importante integrador de sistemas.

Goglio es uno de los líderes mundiales en el sector del embalaje flexible. Fundada en 1850 por la familia Goglio, la empresa ha crecido constantemente a lo largo de los años gracias a sus inversiones en sistemas de producción innovadores y cada vez más automatizados. Los clientes de Goglio son compañías manufactureras de todo el mundo que operan en varios sectores industriales incluyendo la producción de café, llenado aséptico y en caliente, comidas preparadas, alimentos y bebidas, cosméticos y detergentes, productos químicos industriales y alimentos para mascotas.

El modelo de negocio de Goglio está representado por Fres-co System, una marca registrada que fue creada en 1961 y que identifica perfectamente la misión de la empresa: la producción de sistemas de envasado para conservar los alimentos tan frescos como si fueran de la fábrica. La oferta de Goglio consiste en laminados flexibles de alta barrera, líneas de envasado, accesorios de plástico, asistencia técnica y servicio.

Con su negocio, Goglio está totalmente comprometido a ofrecer soluciones que aseguren una alimentación suficiente, segura y saludable para todos, respetando el planeta y su equilibrio. Para alcanzar estos niveles de fiabilidad del producto, la empresa ha elegido una estructura vertical para su proceso de producción, como explica Luigi Foglia, que dirige la unidad de Aseptic & Industrial Bags de la división de Packaging. "Para tener un control total sobre la calidad de nuestros productos, nos proponemos producir todo dentro de nuestras fábricas. Por ejemplo, para fabricar una bolsa aséptica, compramos poliéster, nylon y aluminio de proveedores externos, pero todo lo demás se realiza internamente, incluyendo la producción de válvulas y picos y los gráficos de las bolsas. Este enfoque obviamente requiere una organización perfecta, que también nos permite manejar rápidamente cualquier producto defectuoso"

Con ocho centros de producción y siete oficinas comerciales en todo el mundo, Goglio puede ser razonablemente considerada una compañía global. Tiene un total de 1.754 empleados, 992 de los cuales trabajan en Italia.

Además de la sucursal de Daverio - que cuenta con la sede de la empresa, la división de embalaje/polímeros y el Centro de Tecnología - hay otras tres instalaciones en Italia: Milán (división Plástica), Zeccone (fabricación de maquinaria) y Cadorago (división Cofibox).

En el extranjero, Goglio tiene una planta de producción en los Países Bajos (envases flexibles) dos en los Estados Unidos (envases flexibles, maquinaria y accesorios de plástico) y otra en Tianjin, China (envases flexibles y fabricación de maquinaria).

Hablando de los EE.UU., Luigi Foglia subrayó, "[...] nuestras sucursales en los Estados Unidos se desarrollaron de la mano de Starbucks, la famosa franquicia de café americana con un enfoque único. Hace años, la dirección del Grupo Goglio creyó en ese proyecto, y las dos empresas han crecido exponencialmente a lo largo de los años gracias a la colaboración mutua"

En 2018, el grupo tenía un volumen de negocios de 375 millones de euros, de los cuales casi el 50% procedía de la producción de café, seguido de la elaboración aséptica (19,1%), productos industriales (11%), alimentos y bebidas (9,6%) y otras divisiones. La fabricación de maquinaria representa aproximadamente el 9% de los ingresos totales.

La automatización es una garantía de crecimiento

Luigi Foglia afirmó: "La automatización siempre ha sido parte del ADN de Goglio. Nos ayuda a hacer más eficientes nuestros sistemas de fabricación y a reducir los costos de producción, y también permite a nuestro personal realizar tareas de mayor valor añadido, como el control de calidad" Con este fin, Goglio inició una fructífera colaboración con Comau y el integrador de sistemas mencionado anteriormente, Siscodata Computer Srl, que tiene su sede en Arcisate (cerca de Varese) y se especializa en la fabricación de sistemas robóticos para varios sectores industriales. Más concretamente, Goglio encargó a Siscodata el desarrollo de un sistema robótico que pudiera resolver problemas de producción como el plegado y el envasado manual de bolsas multicapa en película metálica equipadas con picos de llenado

Para la producción manual de estas bolsas, Goglio utilizaba una máquina plegadora diseñada para las sábanas de cama, cuyo tamaño máximo es el de una cama doble. Después del plegado automático, el procedimiento era completado por los operadores, que ponían los paquetes dentro de cajas equipadas con contenedores asépticos internos. Para los paquetes más grandes, todo el proceso debía realizarse manualmente. Este material es muy resbaladizo y, a medida que el tamaño de las bolsas aumentaba con los años, el uso de las máquinas plegadoras existentes se hizo imposible.

Goglio no sólo necesitaba robotizar el proceso, sino también hacerlo lo suficientemente versátil como para manejar bolsas de doble canal de 220 litros (1 x 1,8 m de tamaño) y cambiar rápidamente a bolsas de 1/1,5 toneladas (2,2 x 2,6 m de tamaño) equipadas con dos tipos diferentes de válvulas, de 1" o 2" respectivamente. Por lo tanto, lo que la empresa necesitaba era una forma de robotizar y acelerar el plegado y enrollado de estas bolsas, así como la colocación escalonada de los productos en cajas.

Siscodata, en colaboración con Comau, diseñó una isla robótica compuesta por cuatro robots articulados Comau NS16 con una carga útil de 16 kg y un alcance de 1,65 m, y dos robots Comau NJ40, con un alcance de 2,5 m, que doblan las bolsas transversalmente y las colocan en las cajas. Los robots se colocan sobre una base de acero y se conectan a la formadora de cajas (que forma cajas equipadas con un contenedor aséptico interno) y a una máquina encintadora. Los cuatro robots plegadores están equipados con una pinza especial para recoger las bolsas que se han colocado en un transportador de entrada; este último también cuenta con una máquina apiladora y una unidad alineadora para los picos, que se montan en las bolsas antes del proceso de plegado.

A medida que las bolsas llegan a la cinta transportadora - en pares o individualmente, dependiendo de su tamaño - son recogidas por dos robots (uno a cada lado) que las enrollan y doblan. Los cuatro robots NS16 trabajan alternativamente para asegurar una alta velocidad. Posteriormente, cada robot coloca una bolsa doblada en una estación de almacenamiento, donde los otros dos robots las recogen, las doblan transversalmente y las dejan caer en las cajas de cartón con un contenedor aséptico interno. Cuando se completa el llenado, la máquina de encintado cierra la caja. Los productos se colocan de forma que se escalonan e intercambian constantemente (arriba/abajo, derecha/izquierda) para alternar los picos de plástico dentro de la caja y optimizar el espacio. Como resultado del nuevo sistema, el número de bolsas por caja aumentó de 36 en el proceso manual a 42/44 piezas, ahorrando una cantidad significativa de espacio en la fase de envío.

Giulio Scifo, el gerente de cuentas de ventas de Comau para Italia dijo, "Junto con Siscodata, identificamos los robots de Comau que mejor se adaptaban a esta aplicación en particular. La peculiaridad de los cuatro robots NS16 es que trabajan de forma cooperativa gracias a un único gabinete de control, una característica que también se traduce en un importante ahorro en los costes de duplicación de hardware y en la optimización del espacio. Esto se ve además por la forma en que los dos robots enrollan las bolsas que vienen de la cinta transportadora en perfecta sincronía"

El tiempo de ciclo de la planta es muy rápido (una bolsa cada seis segundos), por lo que los técnicos de Comau y Siscodata tuvieron que trabajar duro para desarrollar la solución requerida. Hubo dos desafíos principales: utilizar robots articulados con una carga útil baja para alcanzar altas velocidades; implementar una pinza ligera para enrollar las bolsas con varillas de más de un metro de longitud. Por lo tanto, una parte clave del proyecto fue el estudio y la implementación de una pinza capaz de rodar y doblar al mismo tiempo.

Roberto Brambilla, propietario de Siscodata, explicó el proceso con más detalle: "La necesidad de hacer que la planta funcione a alta velocidad afectó al proyecto en su conjunto. Dado que no podíamos utilizar robots con una gran carga útil, ya que son demasiado pesados y, por lo tanto, demasiado lentos para manejar las cargas implicadas, centramos nuestra atención en el desarrollo de la pinza, que tiene un alcance de alrededor de 1,2 m y tenía que ser a la vez rígida y ligera. Para su desarrollo, buscamos materiales innovadores, ya que considerábamos utilizar todavía pero resultó ser demasiado pesado. Cambiamos a una aleación de aluminio utilizada en la ingeniería aeroespacial, que, sin embargo, causó que la pinza se doblara de manera crítica. La solución definitiva resultó ser el uso de fibra de carbono con la forma adecuada a nuestras necesidades. Además, como la pinza también debe realizar una rotación durante la fase de rodaje, añadimos un motor sin escobillas adicional como séptimo eje, que es uno más que los seis ejes estándar de los robots Comau"

Con gran satisfacción Luigi Foglia añadió: "[...] Gracias a este sistema, que está en pleno funcionamiento desde principios de marzo, hemos podido reanudar nuestra producción a plena capacidad, aunque todavía no hemos alcanzado el flujo de trabajo esperado. En nuestra estimación, la capacidad del sistema se encuentra actualmente en el 75% de la eficiencia de la producción, en comparación con el objetivo del 95% de productividad y continuidad en una jornada de trabajo. Sin embargo, confiamos en que la producción continua ayudará a superar los problemas relacionados con la puesta en marcha del sistema y que nuestros objetivos se alcanzarán pronto. El beneficio de este sistema consiste principalmente en una reducción de la mano de obra y una disminución de las tareas gravosas para los operadores restantes"

En conclusión, el sistema robótico instalado en Goglio para robotizar el proceso de enrollado y plegado de los BIB (Bags in Box) cuenta con tecnologías muy innovadoras que lo hacen extremadamente interesante. Para lograr este resultado, Comau y su integrador de sistemas a largo plazo Siscodata trabajaron estrechamente para satisfacer las necesidades de Goglio de la mejor manera posible. Giulio Scifo subrayó: "Este sistema representa para Comau un tipo de aplicación muy especial en la industria general. No era la primera vez que implementamos células robóticas con múltiples robots trabajando en un espacio reducido. El mayor desafío, en este caso, fue la necesidad de hacer que los seis robots cooperen continuamente con ciclos de trabajo particularmente estresantes"