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Verpackungstechnik: Palettieren per Roboter - im Dutzend effizienter!

Die abschließende Palettierung gefertigter Produkte ist in ­vielen Produktionsbetrieben noch Handarbeit. Lange war dies auch bei einem großen Gewürzhersteller der Fall – bis Anfang des Jahres zwölf ­Roboter in den Verpackungsprozess integriert wurden.

Roboter im Verpackungsprozess, Kawasaki Bildquelle: © Kawasaki

Seit mehr als 20 Jahren ist die Firma Ecoma Maschinenbau auf die Entwicklung von Anlagen und Sondermaschinen für zahlreiche Industrien spezialisiert. Ein besonderer Schwerpunkt des in Weyhe-Dreye nahe Bremen ansässigen Unternehmens liegt auf dem Bereich (Tier-) Nahrungsmittel beziehungsweise auf den in diesem Umfeld eingesetzten Transport- und Handlingsystemen. Roboter haben sich dabei seit einigen Jahren zu einem wichtigen Bestandteil des Produkt- und Serviceportfolios entwickelt: Im eigenen Roboterlabor werden auf 1200 m2 Hallenfläche maßgeschneiderte Lösungen für Kunden wie Aldi Nord, Vitakraft, Böklunder oder Heinen entwickelt.

Doppelpalletierzellen, Kawasaki Bildquelle: © Kawasaki

Zwölf identische Doppelpalletierzellen wurden im Frühjahr 2018 von Ecoma an den Gewürzhersteller geliefert.

Im Herbst 2017 erhielt Ecoma von einem führenden deutschen Produzenten von Gewürzen den Auftrag, die hauseigene Produktion und Verpackungsanlage systematisch zu modernisieren und zu automatisieren – angefangen bei der bislang manuell abgewickelten Palettierung der Produkte. Kurze Zeit später nahm der Sondermaschinenbauer beim Produzenten die ersten vier Einzelpalettierzellen auf Basis des Kawasaki-Roboters RD80N in Betrieb. Dieser speziell für Palettieraufgaben entwickelte fünfachsige Roboter trägt bis zu 80 kg und hat eine Reichweite von bis zu 2100 mm.

Um die Effizienz der Palettiereinheiten weiter zu steigern, wurde Ecoma Anfang 2018 mit der Weiterentwicklung der Zellen zu ‚Doppelpalettierzellen‘ beauftragt. Letztendlich sollten zwölf solcher Zellen in der Verpackungsanlage implementiert werden. Der entscheidende Vorteil der neuen Zellen: Durch den parallelen Einsatz zweier Paletten entstehen durch das prozessunabhängige Be- und Entladen der Zelle keinerlei Verzögerungen und die Gesamtkapazität der Anlage verdoppelt sich. Zudem lassen sich so mit nur einem Roboter bei Bedarf zwei Paletten parallel mit unterschiedlichen Produkten beladen. Nicht zuletzt bedeutet die erhöhte Kapazität pro Roboter eine erheblich geringere Investition für den Anwender.

Sortierung nach Sorten, Kawasaki Bildquelle: © Kawasaki

Zunächst werden die Trays automatisch nach den beiden Produktsorten des Herstellers sortiert und der ­jeweiligen Zelle zugeführt.

Bereits im März 2018 gingen die Doppelzellen erstmalig beim Gewürzhersteller in Betrieb. Jede von ihnen ist nicht nur in der Lage, zwei Produktsorten parallel zu bearbeiten, sondern diese auch automatisch zu sortieren. Die in Einheiten von je fünf Gewürzdosen verpackten Trays werden bis dato noch manuell von Mitarbeitern auf das zuführende Fließband geladen. Ein Strichcode-Leser identifiziert die Produktsorte und führt sie über einen Schieber automatisch dem richtigen Fließband zu – nicht lesbare oder falsche Artikel werden von der Anlage sofort aussortiert.

Im Anschluss werden die Trays der vorab zugeordneten Palette zugeführt und auf einem Tisch in Vierergruppen für den Greifer des Roboters in Position gebracht. In abwechselnden Intervallen packt der Greifer die jeweils vier Trays auf die bereitgestellte Palette und belädt diese bis zur vorgesehenen Kapazitätsgrenze. Sobald diese Grenze in einer Zellenhälfte erreicht ist, wird dies angezeigt. Nun kann der Zellenbediener die fertig gepackte Palette herausziehen und durch eine neue ersetzen – ein semiautomatisches Zellenkonzept.

Position des Greifers des Roboter, Kawasaki Bildquelle: © Kawasaki

Die Anlage bringt die Trays jeweils in Vierergruppen für den Greifer des Roboters in Position.

Sobald die Tür einer Zellenhälfte geöffnet wird, stellt der Roboter seine Aktivität sofort ein und arbeitet in der anderen Hälfte ohne Unterbrechung weiter. Das Sicherheitssystem Cubic-S von Kawasaki sorgt dafür, dass Roboter und Arbeiter bedenken- und gefahrenlos zusammenarbeiten können. Die Software ermöglicht die Einrichtung besonders platzsparender Applikationen und Sicherheitsbereiche ohne aufwendige externe Sicherheitsmaßnahmen. Cubic-S vereinigt dazu acht individuelle Sicherheitsfunktionen – unter anderem eine individuelle Definition und genaue Begrenzung des verfügbaren Arbeitsraums, die der Roboter zu keinem Zeitpunkt überschreiten kann. Auch die einzelnen Achsen des Roboters werden elektronisch überwacht: Vorab definierte Achswerte bilden die Grenzen der möglichen Bewegungen. Wird zudem eine vorab definierte Geschwindigkeit überschritten, werden zuvor gestoppte Achsen bewegt oder verlassen Werkzeuge ihre vorgesehene Orientierung, schaltet Cubic-S den Roboter automatisch ab. Außerdem praktisch für Wartungen und den laufenden Betrieb: Trotz der durch Cubic-S geschaffenen Platzeinsparung lassen sich auch innerhalb des Arbeitsbereichs zusätzlich sichere Zonen für Mitarbeiter einrichten.