Sistemas de paletización robóticos para cajas y bandejas de envío

Este artículo forma parte de la serie de conocimientos sobre embalaje de Soontrue, en la sección "Clasificación y aplicaciones de las máquinas de embalaje". Para obtener una visión más amplia de las capas de embalaje y los tipos de máquinas, consulte "Clasificación y aplicaciones de las máquinas de embalaje" y "Explicación del embalaje primario, secundario y terciario" .

Una vez embalados los productos en cajas o bandejas de envío (mediante formadoras, empacadoras y selladoras de cajas), es necesario apilarlos en palés para su almacenamiento y transporte. Este último paso se realiza mediante sistemas de paletización, cada vez más basados en paletizadores robóticos en lugar de equipos puramente mecánicos.

Un sistema de paletizado robótico (también llamado paletizador robótico, paletizador de cajas robótico o sistema de paletizado automático) utiliza uno o más robots para recoger cajas, bandejas, bolsas o paquetes de una cinta transportadora y colocarlos en palés según patrones definidos. En comparación con el apilado manual o los paletizadores convencionales, el paletizado robótico ofrece mayor flexibilidad, mejor ergonomía y una adaptación más sencilla a los cambios de SKU y formatos de palés. Muchos fabricantes evalúan ahora la paletización convencional frente a la robótica como una decisión clave al actualizar su final de línea.

Este artículo explica qué son los sistemas de paletizado robótico, cómo funcionan, los principales tipos de paletizadores (de brazo robótico, paletizador robótico colaborativo, paletizador de capas, pórtico y paletizado de cajas mixtas), las aplicaciones típicas y los patrones de pallets, y cómo encaja el paletizado en los sistemas de embalaje de final de línea totalmente automatizados, así como qué tener en cuenta al elegir un fabricante de paletizadores robóticos.

1. ¿Qué es un sistema de paletización robótico y cómo funciona?

Un sistema de paletizado robótico es una celda automatizada donde uno o más robots apilan cajas, bandejas, bolsas o paquetes en palés. El sistema suele incluir:

• Transportadores de entrada que traen cajas o paquetes desde máquinas empacadoras y selladoras de cajas anteriores
• un paletizador robótico con pinza o cabezal de succión
• dispensadores de paletas y transportadores de salida
• Vigilancia y controles de seguridad, a veces integrados con sistemas de almacén o ERP

Aunque los diseños varían, la mayoría de las celdas de paletizado robótico siguen la misma secuencia básica:

• Entrada y acumulación de producto

Cajas, bandejas, bolsas o paquetes sellados llegan desde aguas arriba a través de uno o más transportadores. Los dispositivos de acumulación y dosificación controlan el espaciado y garantizan un flujo estable hacia la posición de recogida del robot.

• Suministro y posicionamiento de palets

Los palés vacíos se suministran desde un dispensador de palés o una carretilla elevadora y se colocan en la estación de paletizado. También se pueden dispensar láminas deslizantes o láminas de capas si es necesario.

• Recogida y colocación robótica

El robot paletizador recoge una o varias unidades a la vez mediante una pinza o un cabezal de succión y las coloca en el palé según un patrón programado: fila por fila y capa por capa. Al manipular bolsas (por ejemplo, de harina, azúcar, arroz o alimento para mascotas), un paletizador robótico especializado utiliza pinzas especiales y dispositivos de aplanamiento para mantener las capas estables.

• Construcción de capas y transiciones de capas

Una vez completada una capa, el robot construye la siguiente, a veces utilizando patrones entrelazados o rotados para mejorar la estabilidad del palé. Se pueden insertar almohadillas entre las capas si es necesario.

• Descarga completa de palets

Cuando el pallet está lleno, se mueve a un transportador de salida para su envolvimiento, etiquetado y almacenamiento, y se posiciona un nuevo pallet vacío para el siguiente ciclo.

Al combinar estos pasos, un sistema de paletizado robótico puede funcionar de manera continua con una intervención mínima del operador, lo que reduce significativamente el levantamiento manual y mejora la consistencia en la calidad de los pallets.

2. Principales tipos de sistemas de paletización

Las soluciones de paletización se pueden clasificar según el tipo de equipo (robótico vs mecánico), la forma en que se forman las capas y el nivel de flexibilidad requerido.

2.1 Paletizador de brazo robótico y paletizador robótico colaborativo

El diseño moderno más común es el paletizador de brazo robótico, que utiliza un robot articulado (normalmente con 4 o 6 ejes) para recoger y colocar cargas unitarias.

Características principales:

• Alta flexibilidad en alcance y movimiento.
• Capaz de dar servicio a una o varias líneas de alimentación y posiciones de pallets
• Hay muchos tipos de pinzas disponibles (pinzas, pinzas de horquilla, pinzas de succión, pinzas para bolsas) para diferentes productos.

Más adecuado para:

• Cajas de envío, bandejas, paquetes envueltos y bolsas
• Operaciones multilínea donde un robot da servicio a varios SKU
• Aplicaciones que requieren cambios frecuentes en los patrones de paletas o tamaños de productos

Dentro de esta categoría, un subtipo especial es el paletizador robótico colaborativo (cobot paletizador). Este tipo de paletizador utiliza un cobot con funciones de seguridad integradas, diseñado para trabajar más cerca de los operarios con cercas reducidas o espacios de trabajo compartidos.

Paletizador robótico colaborativo: casos de uso típicos:

• Paletizado de velocidad baja a media donde el espacio en el piso es limitado
• Paletización flexible para producción de lotes pequeños o envasado por contrato
• Actualice la paletización puramente manual sin construir una gran celda robótica cercada

Debido a que los patrones de pallets se definen en recetas de software, tanto los paletizadores de brazo robótico industrial como los paletizadores robóticos colaborativos pueden cambiar entre productos y diseños de pallets sin grandes cambios mecánicos.

2.2 Paletizadores de capas y sistemas híbridos

Un paletizador de capas construye capas completas de cajas sobre una mesa o transportador de formación de capas y luego transfiere la capa completa al palé en un solo movimiento. Los paletizadores convencionales tradicionales de este tipo siguen siendo eficaces para:

• líneas de SKU único de muy alta velocidad
• Tamaños de cajas y formatos de palés estandarizados
• Aplicaciones donde el máximo rendimiento es más importante que la flexibilidad

Los sistemas híbridos combinan equipos de formación de capas con un paletizador robótico que maneja tareas complejas como capas de SKU mixtos, patrones de enclavamiento especiales o integración con sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación.

2.3 Paletizador de pórtico

En un paletizador de pórtico, un robot cartesiano o de pórtico se desplaza sobre el área de palets mediante ejes lineales, recogiendo y colocando cajas o paquetes. Sistemas de pórtico:

• Ofrecen buena flexibilidad para grandes zonas de paletización.
• Puede manejar cargas pesadas con buena precisión de posicionamiento
• Son adecuados para entornos con techos de baja altura donde los robots articulados pueden verse limitados.

Se utilizan a menudo en industrias pesadas, materiales de construcción y algunas aplicaciones de embalaje de gran formato.

2.4 Paletizado de cajas mixtas y multilínea

Los sistemas de paletización robóticos modernos se pueden configurar para:

• Paletización de una sola línea y un solo SKU: un producto, un patrón de palé
• Paletizado multilínea: un robot paletiza productos de varias líneas de producción
• Paletizado de cajas mixtas: pallets fabricados a partir de múltiples SKU, comúnmente para distribución lista para venta minorista o comercio electrónico

La paletización de cajas mixtas puede utilizar tecnología adicional (como almacenamiento en búfer, transportadores secuenciadores o incluso sistemas de visión) para garantizar que la secuencia correcta de cajas llegue al robot para cada capa y patrón.

2.5 Paletizado convencional vs. robótico

Al actualizar la automatización de final de línea, muchas fábricas comparan explícitamente la paletización convencional con la robótica:

• Paletizadores convencionales (normalmente paletizadores de capas)
• Rendimiento muy alto en un único SKU o en una gama limitada de ellos
• Mecánicamente robusto con tamaños y patrones de caja bien definidos
• Menos flexible al agregar nuevas dimensiones de cajas o pallets complejos con SKU mixtos
• Paletizadores robóticos (paletizador de brazo robótico, robot de pórtico o paletizador robótico colaborativo)
• Alta flexibilidad para cambios frecuentes de SKU y patrones de pallets personalizados
• Más fácil de adaptar a nuevos tamaños de paquetes, lanzamientos de nuevos productos o pallets específicos del cliente
• Muy adecuado para paletizado de varias líneas y palets con SKU mixtos o orientados al comercio electrónico.

En muchos proyectos modernos, la decisión entre paletización convencional y robótica está determinada por la complejidad del SKU, la flexibilidad requerida, los planes de crecimiento y el espacio disponible.

3. Aplicaciones de final de línea y patrones de paletas

Debido a que la paletización opera al final de la línea de envasado, los paletizadores robóticos se utilizan en casi todas las industrias que envían productos en paletas.

3.1 Alimentación , panadería, snacks y confitería

En las plantas de alimentos y panadería, los paletizadores robóticos apilan:

• Cajas de cartón ondulado para galletas, obleas, pan o productos de panadería congelados
• Bandejas o cajas de snacks, patatas fritas, frutos secos o dulces.
• Paquetes envueltos en plástico retráctil o cajas listas para exhibir para la venta minorista

Los patrones de paletas están diseñados para lograr estabilidad y un uso eficiente del espacio de las paletas, a menudo teniendo en cuenta el almacenamiento automatizado posterior o la carga de contenedores.

3.2 Café, té, bebidas y productos en polvo

En las líneas de café, té y bebidas, los sistemas de paletización manejan:

• Cajas de cartones de café, cartones de té y bebidas en polvo
• paquetes de botellas o latas envueltos en plástico retráctil
• Bolsas y ladrillos de café o leche en polvo envasados en cajas.

Cuando se utilizan bolsas grandes (por ejemplo, de 20 a 50 kg), un paletizador de bolsas robótico específico utiliza pinzas especiales y dispositivos de acondicionamiento para mantener cada capa plana y estable.

Aquí, la paletización automática está estrechamente integrada con el envoltorio elástico, las etiquetas de paletas y los sistemas de gestión de almacén para respaldar una distribución de alto rendimiento.

3.3 Hogar, cuidado personal y productos farmacéuticos

Para productos de cuidado personal y del hogar:

• Las cajas de detergentes, productos de limpieza y recambios se paletizan en patrones regulares
• Se pueden construir pallets con SKU mixtos para minoristas o centros de distribución específicos

En el sector farmacéutico y sanitario:

• Las cajas serializadas de medicamentos se paletizan según patrones controlados
• La agregación y el etiquetado a nivel de pallets se integran con sistemas de seguimiento y rastreo.

3.4 Patrones típicos de paletas

Los patrones comunes en los sistemas de paletización incluyen:

• Apilamiento de columnas: apilamiento simple con todos los casos alineados, lo que maximiza la estabilidad vertical
• Patrones entrelazados o de ladrillo: orientación alternada entre capas, lo que mejora la estabilidad lateral
• Patrones en forma de rueda o cruz: se utilizan cuando se deben cumplir requisitos específicos de huella o estabilidad
• Patrones de SKU mixtos: definidos por los requisitos del minorista o de distribución para la logística de productos listos para la venta y de comercio electrónico

El robot paletizador ejecuta estos patrones basándose en recetas configurables, que definen la orientación de las cajas, la secuencia de capas, las hojas deslizantes y las reglas de cambio de pallets.

4. Paletización robótica en sistemas de embalaje de final de línea

En un sistema de envasado de final de línea totalmente automatizado, los paletizadores robóticos son el último equipo importante después del formado, envasado y sellado de cajas. Una configuración típica es la siguiente:

• Embalaje primario y secundario

Los productos se envasan mediante envolvedoras de flujo horizontal, máquinas de envasado vertical (VFFS), máquinas de envasado en bolsas prefabricadas, máquinas estuchadoras o máquinas de sobreenvoltura.

• Formación y embalaje de cajas
• Las formadoras de cajas forman y sellan el fondo de las cajas.
• Los empacadores de cajas cargan productos en cajas o bandejas de acuerdo con patrones de empaquetado definidos.
• Las selladoras de cajas cierran y sellan las partes superiores con cinta o pegamento termofusible.
• Transporte y almacenamiento en búfer de cajas

Las cajas selladas se mueven a través de transportadores, secciones de acumulación y, si es necesario, controladores de peso o sistemas de inspección, antes de llegar al área de paletizado.

• Paletizado robótico
• Un paletizador robótico o sistema de paletizado robótico toma cajas, bandejas, bolsas o paquetes de transportadores de alimentación y los apila en paletas según recetas seleccionadas.
• Los dispensadores de paletas y hojas deslizantes gestionan el suministro de paletas vacías y almohadillas de capas.
• En celdas flexibles de menor velocidad, se puede utilizar un paletizador robótico colaborativo en lugar de un robot industrial tradicional.
• Manipulación de palets, enfardado y etiquetado

Los pallets llenos se transportan a una envolvedora elástica, luego se etiquetan y se transfieren a muelles de almacenamiento o carga.

Al planificar un proyecto de paletización, los fabricantes deben considerar:

• Mezcla de SKU actual y futura y patrones de paletas requeridos
• rendimiento y velocidades máximas
• Dimensiones, peso y estabilidad del estuche, bandeja y bolsa
• espacio disponible en el suelo y zonas de paletización requeridas
• Ya sea que se necesite paletización de una sola línea, de varias líneas o de cajas mixtas
• El equilibrio adecuado entre paletización convencional y robótica para el sitio
• Criterios para seleccionar un fabricante de paletizadores robóticos (experiencia con productos similares, soporte, capacidades de software, conceptos de seguridad e integración con el embalaje anterior)

Un sistema de paletizado robótico bien diseñado ayuda a lograr una calidad de pallet constante, reduce la manipulación manual y respalda los objetivos generales de automatización de la planta.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre un paletizador robótico y un paletizador de capas convencional?

Un paletizador robótico utiliza uno o más robots articulados o de pórtico para recoger y colocar cajas, bandejas, bolsas o paquetes, y ofrece gran flexibilidad para cambios de SKU y patrones de palets. Un paletizador convencional (normalmente un paletizador de capas) forma capas completas mecánicamente y es ideal para líneas de alta velocidad con un solo SKU y cajas estandarizadas.

P2: ¿Puede un robot paletizador gestionar múltiples líneas de producción?

Sí. Muchos sistemas de paletización robóticos están diseñados para gestionar múltiples líneas de alimentación y posiciones de palets. El robot alterna entre líneas según prioridades y recetas predefinidas, equilibrando la producción y minimizando los cuellos de botella.

P3: ¿Qué es un paletizador de cajas robótico y un paletizador de bolsas robótico?

Un paletizador robótico de cajas está diseñado para manipular cajas y bandejas de cartón corrugado, creando palés estables de productos en caja. Un paletizador robótico de bolsas está optimizado para bolsas de polvo, gránulos o productos a granel y utiliza pinzas especiales y dispositivos de acondicionamiento para mantener las bolsas blandas planas y estables en cada capa.

P4: ¿Cuándo debería considerar un paletizador robótico colaborativo?

Un paletizador robótico colaborativo es ideal para líneas de velocidad baja a media donde el espacio es limitado y se requiere una solución más compacta y flexible. Se utiliza a menudo para automatizar estaciones de paletizado que antes eran manuales sin necesidad de construir una gran celda vallada.

P5: ¿Qué debo buscar en un fabricante de paletizadores robóticos?

Al elegir un fabricante de paletizadores robóticos, tenga en cuenta la experiencia con sus tipos de productos (cajas, bandejas, bolsas), el soporte para paletizado de múltiples líneas o de cajas mixtas, las capacidades de gestión de software y recetas, la integración con el embalaje ascendente y la logística descendente, y la capacidad de proporcionar tanto paletizadores robóticos como soluciones completas de final de línea.

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