Kawasaki Robot Innovativer Robotereinsatz beim Verpacken

Redakteur: Reinhard Kluger

Holmatec Maschinenbau - schon der Name lässt ein innovatives und dennoch bodenständiges Unternehmen vermuten und diese Vermutung ist absolut richtig. Holmatec ist immer für innovative Überraschungen gut, wenn sie sinnvoll und nutzbringend einsetzbar sind. So setzt man auf Roboter von Kawasaki.

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Die Gesamtanlage im Überblick.
Die Gesamtanlage im Überblick.
(Kawasaki Robot)

Im Themenbereich Fördern-Handhaben-Automatisieren stellt das Unternehmen seit über 20 Jahren Sondermaschinen und –anlagen für verschiedene Industriezweige her. In der Verpackungstechnik zeichnet sich Holmatec Maschinenbau durch eine langjährige Erfahrung aus. Dabei ist Holmatec jedes Packmittel bekannt. Ob Säcke, Dosen, Trays oder andere Packmittel, Holmatec löst alle Verpackungsaufgaben sicher und produktionsgerecht mit der Unterstützung der Roboter von Kawasaki Robotics.

Dämmstoffwickel verpacken

Im folgenden Beispiel stellte die Armacell als weltweiter Marktführer für technische Schäume mit Hauptsitz in Münster/Westfalen, die zu lösende Aufgabe. Dämmstoffwickel müssen direkt aus der Produktion kommend in Kartons verpackt und auf Paletten gestapelt werden. Ein Hallenplatz war innerhalb der Produktion, als erweiterte Automatisierung der Anlage schon fest eingeplant. Die Automation musste daher neben den technischen Anforderungen auch der knapp bemessenen Fläche am Ende der Produktionslinie angepasst werden.

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Für Holmatec inhaltlich eine Standardaufgabe, da die Experten für Anlagenbau alle Planungen in 3D vornehmen und so von Beginn an und bei allen Planungsschritten, während der fünfmonatigen Projektlaufzeit, die Maße der vorhandenen Halle im Blick hatten.

Schneidet den Karton

Das Packmaß der Wickel ist beachtlich und so bilden auf den in dieser Anlage verwendeten Großpaletten mit einem Maß von 1.200 mm Länge und 2.100 mm Breite auch nur sechs Kartons je eine Lage. Fünf Lagen werden pro Palette aufeinandergestapelt, um ein vollständiges Packbild zu generieren. Angepasst an die Produktgröße und natürlich die benötigte Reichweite kommt ein Kawasaki Palettierer ZD130S mit einer Reichweite von 3255 mm zum Einsatz. Zum Handhaben der Kartonzuschnitte wird dieser Robotertyp ebenfalls verwendet, allerdings in der 250 kg Variante bei gleicher Reichweite. Lediglich zum Einlegen der Wickel in die Anlage konnte ein kleinerer Roboter vom Typ Kawasaki RD080N in die Planung aufgenommen werden.

„Das enorme Packmaß des Produkts machen große Reichweiten der Roboter und auch eine entsprechend große Dimensionierung der eingesetzten Greifer notwendig. Dadurch erhöht sich automatisch das Greifergewicht und somit wiederum die notwendige Traglast der Roboter. Gleichzeitig integrierten wir verschiedenste Funktionen in die Aufgaben der einzelnen Roboter, so dass sich unsere Planung von Beginn an hauptsächlich auf die 130 kg und 250 kg Varianten der ZD Palettierroboter von Kawasaki bezog.“, sagte Jürgen Keller, Vertriebsleiter bei Holmatec.

So flexibel wie notwendig

Die Wickel werden im Prozess auf zwei Einlaufbändern der Anlage zur Verfügung gestellt. Die zur Verpackung notwendigen Kartons werden gleichzeitig auf Paletten als Zuschnitte bereitgehalten. Der Einsatz von zwei Wrap Around Kartonaufrichtern, je einem pro Einlaufband, wäre bei konventioneller Bauweise notwendig gewesen. Dies passte aus zweierlei Gründen nicht in das Konzept. Erstens wäre weitaus mehr Hallenfläche erforderlich gewesen und zweitens wäre diese Investition deutlich teurer geworden. Die Lösung von Holmatec liegt in der idealen Nutzung der Kawasaki Roboter: So flexibel wie notwendig!

Mehr Gewicht

Die zwei Kartonaufrichter wurden ersetzt durch die Integration eines der beiden ZD Roboter in das Anlagenkonzept, der die Handhabung und Aufrichtung der Kartonzuschnitte übernimmt. Für die Konstruktion keine leichte Aufgabe, da hier eine Vielzahl Funktionen im Greifer integriert werden mussten, was sich massiv auf das Greifergewicht auswirkte. Die Gewichtssteigerung konnte allerdings soweit im Rahmen gehalten werden, dass die vorab getroffene Roboterauswahl in der Planung zwar von einem ZD130S zu einem ZD250S angepasst werden musste, dabei allerdings Arbeitsbereich und Baugröße gleich blieben und das Layout unverändert bleiben konnte. Eine Option die von Holmatec von Beginn an im Gespräch war und von Kawasaki flexibel begleitet wurde.

Kurzfristig sind noch Anpassungen möglich

„Hier kommt uns unser Roboterlager zu Gute. Im Ernstfall können wir sehr kurzfristig, bis zum Auslieferungstermin, die Spezifikation anpassen oder im Ernstfall sogar noch auf ein anderes Produkt wechseln. Wir arbeiten hier so flexibel wie möglich und immer im Sinne unserer Kunden.“, sagte Herr Neehoff, Vertrieb Nord bei Kawasaki Robotics.

Der so spezifizierte Roboter übernimmt die Bereitstellung der Kartonzuschnitte und dabei die Arbeit von zwei Kartonaufrichtern. Seine Aufgabe besteht in der Ausrichtung und Zuführung der Zuschnitte einerseits und andererseits im Auffalten der Kartons und dem Einknicken der Klebelaschen. Diese Funktion ist in den Zuführungsschwenk von fast 180° in Achse 1 integriert, der zum Einlegen der Zuschnitte in das Verpackungskarussell notwendig ist. Gleichzeitig blieben noch genug Gewichtsreserven erhalten, so dass das Handhaben der Leerpaletten ebenfalls als Funktion in den Greifer integriert werden konnte. Der Roboter ist damit maximal genutzt und spart den Einsatz von weiteren Peripherien sowie Taktzeit, die mit 9,6 Sekunden je Takt erreichbar, aber recht knapp bemessen ist. Eine überaus effiziente, platzsparende und kostengünstige Lösung bei gleichzeitig maximaler Haltbarkeit und Verfügbarkeit in Hinblick auf die Gesamtanlage.

Langjährige Erfahrung

Zentrales Element der Automation ist das achtarmige Karussell zum Verpacken der Wickel. Die Idee zu diesem Karussell, war, wie vorab der Robotereinsatz, ein Resultat der Platzverhältnisse und der gegebenen Taktzeit und wurde komplett von Holmatec entwickelt und konstruiert.

„Dies ist nur möglich, da wir auf eine langjährige Erfahrung zugreifen können und nur mit eigenen hochqualifizierten Mitarbeitern arbeiten. Dabei verfügen wir über eine ungewöhnlich hohe Fertigungstiefe. Von der Planung über Konstruktion in 3D, Elektrokonstruktion, mechanische Fertigung und Schaltschrankbau, Vorinbetriebnahme im hauseigenen Hallentrakt sowie Aufbau und Inbetriebnahme beim Kunden. Eben alles aus einer Hand!“, sagte berichtet Herr Keller stolz über die Leistungen der Holmatec.

Funktionen im Robotergreifer integriert

Zu jeder Zeit befinden sich acht Produkte in dem Karussell und werden dort verpackt. Durch diese Teilung ergibt sich die ideale Geschwindigkeit, um in passender Taktzeit die Wickel staufrei aus der Produktionsanlage zu entnehmen. Von einem dritten Kawasaki Palettierer, dem RD080N, werden die Wickel aus beiden Anlagen in die offenen Kartonzuschnitte eingelegt. Die nicht umreiften Wickel werden geschlossen gehalten und die Einlegeposition genau zentriert. Funktionen, die von den Konstrukteuren der Holmatec wieder in den Robotergreifer integriert wurden.

Im Karussell selbst werden die Seitenlaschen und die obere Lasche via Hotmelt Verfahren verklebt und zugefaltet. Jedes Produkt wird mit einem Barcodeaufkleber versehen. Die darauf enthaltenen Lager- und Produktdaten werden nachfolgend gescannt und verwaltet. Eine Datenaufnahme zur Qualitätssicherung und Nachverfolgbarkeit der Produkte ist somit in die Anlage integriert.

Roboter als Profibus Slave eingebunden

Die Entnahme der fertigen Kartons, wird von einem Kawasaki ZD130S übernommen, der die Produkte auf die bereitgestellte Industriepalette palettiert und bei Palettenwechsel für das Vereinzeln der Leerpalette vom Stapel auf die Arbeitsposition sorgt. In die Gesamtanlage ist eine Palettenfördertechnik inkl. Shuttlebetrieb zum Ein- und Ausschleusen der Paletten mit entsprechender übergeordneter Steuerung integriert. Die Roboter selbst sind hier als Profibus Slave eingebunden, werden zentral verwaltet und gesteuert.

Die Holmatec Maschinenbau hat mit dieser Anlage eine Referenz für Robotik geschaffen, die sich sehen lassen kann. Alle eingesetzten Roboter sind maximal ausgelastet und verfügen über eine ausgezeichnete Flexibilität um unterschiedlichste Aufgaben innerhalb der Applikation zu übernehmen. Die Kosteneinsparung durch den hochflexiblen Einsatz der Kawasaki Roboter und gleichzeitige Taktzeit- sowie platzoptimierte Bauweise durch kreative aber prozesssichere Lösungen tragen stark zur Effizienz dieser Anlage bei. In Summe, ein beachtlicher Erfolg für alle beteiligten Unternehmen.

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