Robby kennt keine Pause

Schwunghaftes Palettieren

Gerade in Unternehmen dieser Größenordnung herrschen oft auch Vorbehalte gegen den Einsatz von Robotern. Vielleicht wurden auch schon negative Erfahrungen mit den Investitions- und Betriebskosten sowie mit dem Programmieraufwand gemacht, den eine solche Lösung verursacht. Diese Vorbehalte haben nach Ansicht der Trapo AG, spezialisiert auf Förder- und Handhabungstechnik sowie Sensorik, mittlerweile keinen sachlichen Grund mehr. Dies wäre ein wesentlicher Faktor für den vermehrten Einsatz von Robotern, beispielsweise in der Palettierung und Depalettierung. Denn für diesen Einsatzbereich stehen Lösungen zur Verfügung, die sich schnell installieren und programmieren lassen und die auch kostengünstig in Anschaffung und Betrieb sind. Ein Beispiel dafür bietet Trapo in Form einer Palettier-/Depalettierstation auf der Basis eines Vierachs-Roboters. Diese Station wird als Komplettpaket inklusive Palettenzuführung und Schutzzaun zu einem Fixpreis angeboten, in dem auch die Aufstellung, Programmierung und Inbetriebnahme enthalten sind.

Das System besteht ausschließlich aus hochwertigen Komponenten, und der Roboter wurde speziell für Palettieraufgaben entwickelt. Die Palettier-Software dieser Roboterzelle arbeitet auf Windows-Basis und ist zugleich das Betriebssystem des Roboters. Daher lässt sich die Station ausgesprochen einfach parametrieren, verspricht der Hersteller. Der Anwender muss nur die zentralen Parameter wie Gewicht und Abmessungen der Packstücke eingeben sowie das gewünschte Packmuster definieren. Diese Informationen reichen, um das System zu starten. Genauso einfach ist die Umprogrammierung etwa bei anderen Packstücken. Dafür benötigt man nicht den Service des Herstellers, sondern der Anwender kann diese Aufgabe in kürzester Zeit selbst erledigen.

In der Praxis werden diese Systeme individuell konfiguriert. Die zu- und abfördernde Fördertechnik wird entsprechend den örtlichen Gegebenheiten festgelegt, ein Leerpalettenmagazin kann ebenso ergänzt werden wie die Transportsicherung, etwa durch Stretchfolie. Zu den weiteren kundenspezifischen Optionen gehören unter anderem Zentrier- und Vereinzelungsstationen für das Positionieren und Sammeln der Packstücke.

Aufgrund günstiger Anschaffungskosten und geringem Service-Aufwand ist der Return on Investment (ROI) bei einer solchen Palettierzelle relativ schnell erreicht. Sie senkt aber nicht nur Kosten und entlastet das Personal in Wareneingang und Versand von Wiederholarbeiten, sondern sie optimiert auch die Qualität der Kommissionierung.

Weitere Anwendungen locken

Günstigere Kosten und einfachere Bedienung sind ein Grund für den zunehmenden Einsatz von Robotern in der Palettierung – ein anderer ist die höhere Flexibilität, die die Automatisierungslösungen der neuen Generation bieten können. Bislang stieß der Robotereinsatz beim Palettieren und Depalettieren dort an Grenzen, wo häufig wechselnde Packmuster zu verarbeiten waren und wo die Position der Packstücke nicht exakt bestimmt werden konnte. Das erste Hindernis wird durch die wesentlich vereinfachte Parametrierung aus dem Weg geräumt. Und inzwischen kann man auch dort Roboter einsetzen, wo das Handlinggut nicht exakt zentriert ist, wie es beispielsweise bei der Depalettierung häufig der Fall ist. In diesen Fällen nutzt man Bildverarbeitungssysteme, die die dreidimensionale Lage der Packstücke beziehungsweise Produkte erkennen und der Robotersteuerung die entsprechenden Positionsdaten übermitteln.

Das klingt in der Theorie recht einfach, aber für die Verknüpfung von Bildverarbeitung und Roboter benötigt man spezielles Know-how. Dieses Know-how hat Trapo inzwischen sammeln können und im April 2005 das Tochterunternehmen Keysystech GmbH gegründet, das sich ausschließlich mit der industriellen Bildverarbeitung befasst.

Bildverarbeitung und Robotik kombinieren

Welche Vorteile die Kombination von Bildverarbeitung und Robotik in der Praxis bietet, zeigt ein Beispiel aus der Produktion von Autorädern. Trapo hat in der Vergangenheit schon mehrere Werke der Räderhersteller komplett automatisiert – vom Handling der Rohgussteile bis zum Finishing der fertigen Räder. Ein Prozessschritt in der Herstellung war allerdings von der Automatisierung bisher ausgenommen: Das Depalettieren der zwischengelagerten Räder und das Einhängen in die Hängebahn der Lackieranlage musste manuell erfolgen. Denn um stabile Lagen zu erzeugen, setzt die Räderindustrie Paletten-Zwischenlagen ein, die die Räder nicht exakt zentrieren, sondern einen Versatz von rund fünf Zentimetern erlauben.

Mit einem solchen Versatz sind konventionelle Roboter eindeutig überfordert, zumal wenn es sich um so sensibles Handlinggut wie Aluminiumräder handelt. Dennoch ist es den Trapo-Ingenieuren jetzt erstmals gelungen, diesen Arbeitsschritt zu automatisieren. Dazu nutzt man einen 3 D-Laserscanner. Ein erster Scan mit dem Lasergerät stellt fest, ob die Palette abgedeckt ist. Wenn das der Fall ist, entfernt der Roboter zunächst die Abdeckung. Während er das tut, wird die Palette ein zweites Mal gescannt. Dabei erfasst der Scanner die Position der Räder im dreidimensionalen Raum und übermittelt dem Roboter die entsprechenden Daten. Somit kann der Roboter die Räder anhand von realen Positionsdaten greifen. Er legt sie auf einer Förderstrecke ab, wo ein zweiter Roboter sie aufnimmt und in eine Förderkette einhängt, die zur Pulverbeschichtung führt.

Beim Depalettieren eines Rades erfasst der 3D-Scanner schon die Position des folgenden Rades, so dass es durch die individuelle Positionserfassung keinen Zeitverzug gibt. Dabei können unterschiedliche Packmuster abgearbeitet werden. Dies ist erforderlich, weil je nach Radgröße fünf bis acht Räder auf einer Palettenlage Platz finden.

Kollege Robby kann noch mehr

Somit löst die Kombination von Robotik und Bildverarbeitung nicht nur das Problem des Mittenversatzes, sondern sie erhöht auch die Flexibilität der Roboterstation. Dies gilt umso mehr, als der Roboter noch Zusatzaufgaben übernehmen kann. Beispielsweise entnimmt er die Zwischenlagen und stapelt sie aufeinander. Darüber hinaus kann er feststellen, ob sich ein Rad auf der Palette befindet, das nicht zu der Charge gehört, die lackiert werden soll. Diese Räder werden automatisch ausgeschleust.

Durch die intelligente Verbindung von Bildverarbeitung und Robotik ist ein lückenlos automatisierter Materialfluss gewährleistet. Die erste Anlage dieser Art arbeitet zur Zufriedenheit des Betreibers bei einem namhaften europäischen Räderhersteller; weitere Anlagen sollen in den kommenden Monaten installiert werden.

Die Bildverarbeitung als „Auge“ des Roboters eignet sich nicht nur für „High-end“-Anwendungen. Die Systeme werden immer kostengünstiger und einfacher zu programmieren; ihre Integration in Automatisierungslösungen ist somit auf breiter Ebene realisierbar. Auch die eingangs erwähnte Roboterzelle, die Trapo als Komplettpaket für die Palettierung und Depalettierung entwickelt hat, kann mit einem Bildverarbeitungssystem ausgerüstet werden, um heterogene Packmuster abarbeiten zu können. Damit erweitert sich der Einsatzbereich von Robotern. Die Roboter werden flexibler und zugleich einfacher programmierbar, sie lassen sich auch problemlos in bestehende Förder- oder Kommissioniersysteme integrieren. Dies sind die wesentlichen Gründe dafür, dass Roboter in der Verpackungs- und Palettiertechnik zunehmend Verbreitung finden und für höhere Effizienz in Produktion, Kommissionierung und Lager sorgen.