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Moderne Fronarbeiter

Roboter für Palettierung und Handling
Moderne Fronarbeiter

Das Wort Roboter geht auf das spätmittel-hochdeutsche robater, Fronarbeiter, zurück. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts wird es auch als Synonym für Maschinenmenschen verwendet. Unabhängig von diesem knappen etymologischen Rückblick steht eine Tatsache fest: Roboter haben die Arbeitswelt humanisiert. Das gilt auch für die UD-Palettier-Roboter, die sich durch eine große Reichweite auszeichnen.

Dipl. Ing. Wilfried Hedderich, Johannes Rolf

Programmierung und Steuerung sind der Kopf des Roboters, die Achsen mit ihren Antrieben sind seine Arme, das Greifwerkzeug ist seine Hand. Die Steuerung kann noch so raffiniert und fein abgestimmt sein, sie nützt nichts, wenn diese vom Greifwerkzeug nicht angemessen umgesetzt werden kann. Um mit dem zu palettierenden oder zu fördernden Produkt richtig umzugehen, muss der Greifer oft mehrere Funktionen gleichzeitig ausführen: greifen, saugen, klemmen, pressen und heben.
Für die Palettierung benötigt der Basisroboter oft nur vier Achsen. Die fünfte, sechste oder gar siebte Achse ist Teil des Greifwerkzeuges, das speziell für das jeweilige Verpackungsgut entwickelt wird. Kurzum: So wie die Hand der komplexeste Teil des menschlichen Armes ist, so ist das Greifwerkzeug der anspruchsvollste Teil des Palettier-Roboters.
Mit großer Reichweite
Gegenüber herkömmlichen Palettier-Systemen zeichnen sich die UD-Palettier-Roboter durch ihre kompakte Bauweise und den geringen Platzbedarf aus. Hervorzuheben ist ferner ihre Stärke und Reichweite. Die Palettier-Roboter UD100/150 verfügen bei nur 2 m Höhe über eine vertikale Reichweite von 2150 mm. Sie können 1400 Säcke oder 1000 Kartons pro Stunde palettieren. Dabei ist das Modell UD100 auf 100 kg, das Modell UD150 sogar auf 150 kg Nutzlast ausgelegt. Beide Modelle können aufgrund ihrer Reichweite gleich mehrere Paletten von einem Standort aus abfertigen. Auf Wunsch lassen sich die Geräte auch zu Depalettier-Robotern umrüsten. Durch Kamera-Sensoren (Artificial Intelligence) können verschiedene Formen erfasst, gespeichert und in ein Depalettierungsprogramm umgesetzt werden. Die Roboter errechnen selbstständig ihre Aufgabenstellung, die sie dann sofort ausführen. Auch mit der Fähigkeit der Multi-Bag-Palettierung sind diese Roboter UD100/150 ausgestattet. Die Wiederholungsgenauigkeit der Maschinen liegt bei ± 0,5 mm liegt. Als Antriebsmotoren kommen Brushless-AC-Servomotoren zum Einsatz, die auf dem Sinuswellen-Antriebsprinzip beruhen.
Sicher gesteuert und einfach kontrolliert
Die Analyse der Arbeitsabläufe und deren Umsetzung in ein komplexes Steuerungsprogramm ist das Eine, die sichere Handhabung und Kontrolle vor Ort ist das Andere. Der Arbeiter an der Maschine benötigt ein Arbeitsinstrument, das ihm die einfache und sichere Befehlsgewalt über den Roboter gibt. Zu diesem Zweck wurde der C-Controller entwickelt. Mit seinen Rollen und den Grundmaßen von nur 550 x 500 mm kann er fast überall problemlos platziert und bei Bedarf auch verfahren werden. Das farbige Multifunktions-LCD-Display ist eine Kombination aus konventionellen Teach-Pendant und 8-inch-Touch-Panel. Einfache Eingabe-Befehle sind ebenso nutzbar wie die hochentwickelte AS-Programmiersprache. Letztere wurde für Applikationen auf hohem Niveau entwickelt. Sie ermöglicht eine große Zahl von Roboter-Kontroll-Kommandos, nummerischen Kalkulationen, bedingten Sprungbefehlen, schrittweisen Abweichungen und Unterbrechungsfunktionen. Drei Programme können simultan ablaufen, während der Roboter arbeitet.
Palettierung von Stapeltrays
Beim Palettieren kommt es darauf an, dass das Stapelgut schnell, exakt und sicher aufeinander gesetzt wird. Die Standsicherheit wird häufig durch wechselnde Packmuster erzielt. Jede neue Stapelebene sichert die vorhergehende. Es entsteht ein in sich gefes-tigter Stapelturm. Für alle Fälle, bei denen diese Vorgehensweise nicht möglich ist, hat die Verpackungsindustrie spezielle Stapelkartons bzw. Stapeltrays entwickelt, die durch Haltenasen miteinander verbunden sind. Ihre Palettierung selbst erfolgt häufig noch manuell. So auch im folgenden Beispiel: Es bestand die Aufgabe, die Palettierung von Stapeltrays mit Jogurtbechern zu automatisieren. Diese Aufgabe ließ sich problemlos mit dem Palettier-Roboter DU100 lösen. Es wurde ein spezieller Greifer entwickelt, der mit Zentrierblechen ausgerüstet ist. Jeweils fünf Trays können jetzt auf einer Formationsbahn vorgesammelt und von dort direkt in den bereitstehenden Greifer geschoben werden. Die Zentrierbleche richten dann die gesamte Fünferreihe exakt aus. Die fünf Trays werden zusammen palettiert, also exakt und sicher auf die bereits abgestapelten Trays gesetzt, so dass die Haltenasen der unteren Schicht in die Ausstanzungen der oberen Schicht passen. Etwa 1200 Trays lassen sich so pro Stunde palettieren. Jede Palette besteht aus 14 Lagen mit jeweils 2 x 5 Trays.
Neben der exakten Arbeitsweise sprachen auch noch weitere Gründe für den Einsatz von Palettier-Robotern: Herkömmliche Palettierer benötigen deutlich mehr Platz, der in diesem Fall nicht vorhanden war. Außerdem sprachen die hohe Zuverlässigkeit und Bedienungsfreundlichkeit für die Palettier-Roboter UD100.
Bei dieser Aufgabe ging es nicht nur darum, eine optimale Palettierlösung zu finden. Vielmehr sollte auch die Peripherie, d.h. der Transport der Gebinde sowie der Leer- und Vollpaletten einbezogen werden. Im Endergebnis entstanden drei homogene Produktions- und Verpackungslinien.
Roboter mit Wintermantel
Dass Roboter selbst unter extremen Kältebedingungen für Palettieraufgaben bestens geeignet sind, beweist eine Anlage bei einem führenden Hersteller von tiefgekühlten Backwaren. Gesucht wurde eine Lösung für die zuverlässige Palettierung von Kunststoffkästen mit tiefgefrorenen Backwaren in einem Tiefkühllager bei -15 bis -20 °C. Bisher erledigten Menschen diese notwendige, aber anstrengende und wenig attraktive Arbeit. Auch in diesem Fall erwies sich der Einsatz eines Palettier-Roboter UD 100 als sinnvoll. Für den Roboter wurde eine beheizte Schutzhülle entwickelt, die alle empfindlichen Komponenten schützt. Im Vorfeld führte man umfangreiche Versuchsreihen in einem Kühlcontainer durch, um alle potentiellen Schwachstellen zu analysieren und zu beseitigen. Bei wechselnden Temperaturen von 0 bis -25 °C wurde getestet, wie sich Kondensat- und Eisbildung auf die Funktionstüchtigkeit des Roboters auswirken. Als Ergebnis der Langzeittests erledigt heute der Palettier-Roboter UD100 äußerst zuverlässig und exakt seine Arbeit im Tiefkühllager. Auch die Tatsache, dass drei verschiedene Produkte in chaotischer Reihenfolge auf ihn zu rollen, führt zu keinen Problemen. Ein Kamerasystem erkennt, um welches Produkt es sich handelt und schleust es auf die entsprechende Aufnahmebahn. Von dort nimmt der Roboter den Kunststoffkasten auf und stapelt ihn auf die vorgesehene Palette. Die Vollpaletten werden anschließend im gleichen Packbereich, also bei -15 °C, automatisch mit Stretchfolie gesichert. Auch hierfür wurde eine spezielle Maschine geliefert, die unter Tiefkühlbedingungen problemlos arbeitet.
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