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Effizient Palettieren und Verpacken mit kollaborierenden Robotern

Kollaborierende Roboter rücken im Verpackungsbereich verstärkt in den Fokus. Klug eingesetzt optimieren sie Prozesse, steigern die Effizienz und senken Kosten signifikant. Wie sich mit der Technologie individuelle Lösungen zur Verpackung und Palettierung einfach bauen lassen, zeigt der Weltmarktführer Universal Robots.

Durch den Roboter-Einsatz konnte Atria Scandinavia den Materialverbrauch deutlich senken. Heute fallen 25 Prozent weniger Kartonabfälle bei dem Hersteller für Gourmetprodukte an. © Universal Robots

Jedes produzierende Unternehmen weiß: der Wertschöpfungsprozess ist mit der Endmontage noch lange nicht vorbei. Damit Produkte in gewünschter Qualität fristgerecht geliefert werden können, muss auch der letzte Schritt an der Fertigungslinie gut durchdacht sein - die Verpackung und Palettierung. Zur Automatisierung dieser Prozesse sind Roboter ein gefragtes Werkzeug. Das bestätigt auch die International Federation of Robotics (IFR). So sei die Anzahl der weltweit jährlich installierten Verpackungsroboter von 2007 auf 2017 auf rund 32.600 Stück um das Fünfzehnfache gestiegen. Für den Anwendungsbereich Palettierung und Kommissionierung verdreifachte sich der Wert im selben Zeitraum auf knapp 10.000 Stück im Jahr 2017.

Einer der Treiber dieser Entwicklung ist die Generation der kollaborierenden Leichtbauroboter (Cobots). Oftmals integrieren Betriebe Roboterarme in bereits bestehende Anlagen, auf welche Mitarbeiter einen unmittelbaren Zugriff haben müssen. Grundlegendes Kriterium bei der Anschaffung eines neuen Roboters ist dann seine Fähigkeit zur Kollaboration - also zum direkten Einsatz neben dem Menschen ohne Schutzumhausung. Hinzu kommen die Benutzerfreundlichkeit und das einfache Einrichten als oberste Prinzipien der kollaborativen Robotik. Die Implementierung der Cobots und ihre Umstellung von der einen auf die andere Aufgabe erfolgen dadurch effizient und ressourcenschonend.

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Breite Einsatzpalette von Robotern
Universal Robots (UR) gilt als Pionier auf diesem Gebiet der Automatisierung. Die Cobots des Weltmarktführers sind so gestaltet, dass sie direkt mit dem Anwender zusammenarbeiten können - leicht, flexibel und intuitiv bedienbar. Damit sind sie eine unkomplizierte und kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Industrierobotern, so etwa auch kartesischen Maschinen, deren Anteil laut IFR im Verpackungsbereich rückläufig sei - von 71% im Jahr 2015 auf 51% in nur zwei Jahren.

Mit Blick auf das breite Einsatzspektrum der Technologie ist das nicht verwunderlich:

  • Die UR-Roboter können fast jede denkbare Aufgabe automatisieren.
  • Typische Applikationen im Verpackungsbereich sind: Etikettierung und Verpackung von Produkten oder auch das Abstapeln auf Palette.
  • Die Modelle von UR sind benannt nach ihrer Tragkraft in Kilogramm: UR3, UR5 und UR10.

Roboter im Praxistest
Im Bereich Palettierung sind speziell größere und stärkere Roboter eine geeignete Wahl, wie der UR10. Mit seinem Arbeitsradius von bis zu 1,3 Metern und seiner Tragkraft von 10 Kilogramm kann er Waren höchsteffizient abstapeln - so etwa bei der Gustav Hensel GmbH und Co. KG. Als letzte Komponente einer vollautomatisierten Anlage aus Montage- und Verpackungsmaschinen zur Herstellung von Kabelabzweigkästen bewegt dort ein UR10 circa 2,5 Tonnen Paketmasse pro Schicht.

Für kleinteiligere Aufgaben wie die Etikettierung oder Verpackung wählen Betriebe gerne die kompakteren Modelle UR5 und UR3. Atria Scandinavia, der größte Hersteller von vegetarischen Gourmetprodukten in Nordeuropa, setzt zum Beispiel drei Roboterarme von UR in seiner Verpackungslinie ein. Sie etikettieren die Lebensmittel, verpacken sie in Kartons und stapeln sie schließlich auf Paletten ab. So bereiten sie pro Stunde knapp 230 Artikel zur Auslieferung vor.

In einer 8-Stunden-Schicht palettiert der UR-Roboter bei Hensel Electric rund 1.200 Verpackungseinheiten. © Universal Robots

Greifwerkzeug für unterschiedliche Packmittel
Für sich genommen ist ein Roboterarm nur ein "nacktes" Werkzeug. Essenziell vor seiner Integration ist daher auch die Auswahl passender Peripherie-Produkte, sprich Greifer und Co. In der Regel gibt es für jede Verpackungseinheit und jedes Material eine Lösung - ob filigranes Papier, empfindliches Glas oder schwerer Karton.

Die Sauggreifer von piab und Schmalz sind beide UR+ zertifiziert. Damit lassen sie sich einfach und schnell integrieren. Bei der Robotik-Tour von UR können Besucher die Komponenten live erleben. © Universal Robots

Um Unternehmen nicht nur den richtigen Roboterkollegen zur Verfügung zu stellen, sondern gleich das erforderliche Gesamtpaket hat UR den Universal Robots+ Showroom etabliert. Diese Online-Plattform bietet eine Kollektion an Greifern, Software und sonstigem Zubehör, die garantiert mit den Robotern kompatibel sind.

Die Sauggreifer von piab und Schmalz sind beide UR+ zertifiziert. Damit lassen sie sich einfach und schnell integrieren. Bei der Robotik-Tour von UR können Besucher die Komponenten live erleben.

Im Bereich der Palettierungsapplikationen beweisen sich häufig Sauggreifer. Schließlich sollten beim Abstapeln keine Störungskonturen generiert werden. Im Einsatz mit Parallelgreifern würden da immer wieder die eigenen Greiffinger beim Platzieren von Kartons im Weg stehen. Auch beim Mittelständler Hensel agiert der UR10 ausgestattet mit einem Sauggreifer. Dieser wurde gleich so konzipiert, dass er vier verschiedene Kartongrößen flexibel handhaben kann.

Palettierassistent: Katalysator im Integrationsprozess
Die Vision von Universal Robots ist es, seine Robotertechnik Betrieben jeder Branche und Größe zugänglich zu machen - und das macht sich auch hinsichtlich der einfachen Programmierung von Aufgaben bemerkbar.

Für die Palettierung verfügen UR-Roboter etwa über einen integrierten Palettierassistenten. Durch ihn können Bediener in wenigen Schritten und kürzester Zeit eine Palettierung in einer oder mehreren Ebenen erstellen:

  • Dafür wählen sie zunächst ein vordefiniertes Muster aus, in dem der Roboter die Güter abstapeln soll.
  • Im Anschluss bringen sie ihm die Abmessungen der Palette einfach durch das Anfahren ihrer vier Eckpunkte bei.
  • Danach gilt es, die Anzahl der Positionen auf der Palette einzutippen sowie dem Roboter eine Musterbewegung für das Anfahren dieser Punkte zu zeigen.
  • Den Rest erledigt der Assistent von selbst.

Der Vorteil liegt auf der Hand: die geringen Kosten für Programmierung und Integration. So liegt die Amortisationszeit kollaborierender Roboter meist unter 12 Monaten und ist damit die schnellste in der Branche - ein wahres Wettbewerbswunder für den abstapelnden Bereich.

Sie wollen mit Cobots effizient verpacken und palettieren? Mehr Tipps und Tricks gibt's in diesem Whitepaper!

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