Fachartikel vom 10/02/2012

Lösungen für den roboterbasierten Verpackungsprozess

Greifen, verpacken, palettieren

Das komplette Line-up vom Picking über das Packing bis zum Palletizing (PPP) setzt ein breites Portfolio an geeigneten Roboter-Modellen ebenso voraus wie neue Entwicklungen bei Software und Steuerung.

Der Delta-Roboter Motoman MPP3 verbindet die Schnelligkeit der Delta-Bauform mit einer hohen Traglast und einem großen Arbeitsbereich. (Bild: Yaskawa)

Auf der diesjährigen Automatica lösten am Stand von Yaskawa auf einer Länge von über elf Metern Roboter, Förderbänder und Sensoren eine komplexe Verpackungsaufgabe: Bei einer extrem hohen Geschwindigkeit von 250 Takten pro Minute wurden Kunststoff-Taler automatisch sortiert, dann in Papp-Trays verpackt und auf eine Palette verladen. Exakt abgestimmt, griffen die einzelnen Anlagenmodule dabei nahtlos ineinander. Ein wesentlicher Vorteil dieser Lösung bestand darin, dass das komplette Line-up — vom Kamerasystem über die Roboter bis hin zu den Frequenzumrichtern der Förderbänder — technisch einheitlich aus Komponenten des Herstellers bestand. Mit diesem breitem Portfolio lässt sich das komplette Line-up vom Picking über das Packing bis hin zum Palletizing realisieren und technisch einheitliche Verpackungslinien umsetzen.

Demonstration auf der Messe

Den Picking-Vorgang übernehmen zwei Delta-Roboter Motoman MPP3, die die ungeordneten Kunststoff-Taler von einem Förderband aufnehmen, diesen per Kameraerkennung ausrichten und auf ein zweites Band umsetzen. Der 4-achsige Roboter-Typ mit Parallelkinematik verbindet die Schnelligkeit der Delta-Bauform mit einer hohen Traglast und einem großen Arbeitsbereich. Die vierte Achse, die sogenannte Handachse, ist deutlich stärker ausgeführt als bei vergleichbaren Modellen. So lassen sich Traglasten bis zu 3 kg mit einer bisher unerreichten Schnelligkeit bewegen: Möglich sind zwischen 140 Takte pro Minute bei 3 kg und 230 Takte pro Minute bei 1 kg Beladung. Die Förderbänder können dabei mit einer Geschwindigkeit von bis zu 120 m/min laufen. Im zweiten Schritt kommt ein 5-achsiger Motoman MPK2 zum Einsatz. Er setzt jeweils zwölf der sortiert angeordneten Taler mit seiner schlanken Greifhand und einer 400 mm langen Z-Achse in ein Papp-Tray. Bei 2 kg Traglast erzielt er dabei bis zu 133 Takte pro Minute.

Beim Palletizing verlädt ein High-Speed-Verpackungsroboter Motoman MPK50 die vollen Trays auf eine Palette. Im Messe-Betrieb nimmt er gleichzeitig ein volles Tray von der Palette, damit der PPP-Vorgang von vorn beginnen kann. Der besonders schnelle und kraftvolle 4-Achser verfügt über eine Traglast von 50 kg und einen umfassenden Arbeitsbereich von 360°. Sein schlankes Design ermöglicht den Zugang auch auf engstem Raum, wodurch Zykluszeiten reduziert werden und die Anlagenproduktivität gesteigert wird. Die rückgeführten Trays werden mit einem Handling-Roboter Motoman MH5LS auf das Förderband entleert. Der 6-Achser mit 5 kg Tragkraft ist Bestandteil der neuen MH-Serie. Ein verstärktes Handgelenk prädestiniert sie für vielfältige, flexible Applikationen wie zum Beispiel Verpacken, Materialhandhabung, Maschinenbeschickung und Dosieren. Gleichzeitig benötigen die MH-Modelle durch ihr kompaktes Design nur geringsten Montageraum. Eine integrierte Medien- und Luftzuführung maximiert die Anlagenzuverlässigkeit, verringert Störquellen und vereinfacht die Programmierung.

Software verwaltet den Picking-Prozess

Die Kommissionier-Software Moto Pick verwaltet den komplexen, schnell ablaufenden Picking-Prozess. (Bild: Yaskawa)

Die Kommissionier-Software Moto Pick verwaltet den komplexen, schnell ablaufenden Picking-Prozess. Sie stellt sicher, dass selbst bei hohen Geschwindigkeiten und auch beim Anlaufen des Prozesses sämtliche Komponenten reibungslos ineinandergreifen. Dabei kontrolliert sie zum einen das Nachführen der Förderbänder (Conveyor Tracking) für Leistungen bis zu 45 m/min. Zum anderen verarbeitet Moto Pick die Signale der integrierten Bildverarbeitung. Dadurch kann das System automatisch Farben und Formen unterscheiden und analysieren. Auch eine Anbindung von Bilderkennungsmethoden wie Pat Max und Blob unterstützt die Software. Aufgrund dieser Informationen gibt Moto Pick dem Roboter jeweils die optimale Bahn vor und weist ihm — sinnvoll verteilt auf die im Projekt vorhandene Anzahl Roboter — das richtige Produkt zu. So ist jederzeit automatisch sichergestellt, dass die unsortierten Produkte immer am richtigen Ort platziert werden und dass Kartons sinnvoll befüllt werden. Auf diese Weise werden Produktverluste und Verschmutzungen des Arbeitsbereiches verhindert. Darüber hinaus bietet Moto Pick dem Anlagenbediener eine einfach zu bedienende Oberfläche, mit der neue Formate schnell und unkompliziert eingerichtet werden können.

Neue Steuerungsgeneration FS100

High-Speed-Verpackungsroboter Motoman MPK50 (Bild: Yaskawa)

Das übergreifende Steuerungskonzept für die PPP-Anlage realisiert Yaskawa mit der neuesten Steuerungsgeneration FS100, die zur Automatica 2012 erstmals vorgestellt und speziell für PPP- und Handling-Applikationen entwickelt wurde. Insbesondere für Line Builder, die komplette Fertigungslinien bauen, bietet die FS100 wesentliche Vorteile: So ist sie als Open Controller, also als offene Steuerung konzipiert. Das bedeutet: Der Anwender kann von außen per PC oder SPS auf Schnittstellen und Bewegung des Roboters zugreifen und auch eigene Applikationen entwickeln. Seine besondere Leistungsfähigkeit entwickelt dieses — vom Markt zunehmend geforderte — Konzept bei Applikationen, wo eine hohe Flexibilität gefordert ist. Variable Verpackungsaufgaben, bei denen das Verpackungsgut ungeordnet die Linie erreicht, sind ein Beispiel dafür. Sicherheit und Schnelligkeit sind weitere Vorteile der neuen Steuerung: So ermöglicht sie beispielsweise eine Echtzeit-Verarbeitung von Sensor-Signalen und von Hochgeschwindigkeits-Anwendungen. (il)

Autor:

Ralf Högel ist freier Journalist, Industrie Kommunikation Högel