Palettierroboter mit CFK-Arm erhöht Effizienz beim Leergut-Handling

Um das Handling von Leergut-Bierkästen zu automatisieren wird ein vierachsiger Palettierroboter eingesetzt. Wichtig für die Brauerei sind vor allem eine permanente Verfügbarkeit, Wartungsarmut,...

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Um das Handling von Leergut-Bierkästen zu automatisieren wird ein vierachsiger Palettierroboter eingesetzt. Wichtig für die Brauerei sind vor allem eine permanente Verfügbarkeit, Wartungsarmut, Bedienerfreundlichkeit, kurze Zykluszeiten und Wiederholgenauigkeit. Die große Reichweite des Roboters ermöglicht das Aufnehmen der Kästen von vier Rollenbahnen und zudem das Holen von Leerpaletten.Die Brauerei Hofbräuhaus München setzt als erster Anwender auf den Palettierroboter KR 180 PA der Kuka Roboter GmbH, Augsburg, dessen Arm aus Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff besteht. Das neue Material verbindet Leichtbauweise mit hoher Steifigkeit. Im Piloteinsatz palettiert der Roboter seit Oktober 2000 mit Leergut gefüllte Bierkästen, so dass diese körperlich schwere Aufgabe für die Mitarbeiter entfällt.Der schnelle Vierachser (mit passiver Achse fünf) und FEM-optimierter Kinematik ist auf Palettieraufgaben abgestimmt. Er stapelt Lasten mit einem Gewicht von 180 kg bis auf Höhen von 3 m. Als 4-Achs-Roboter ist er zudem kostengünstiger zu fertigen als ein Sechsachser. Darüber hinaus sinkt der Aufwand für Wartung und Service.Palettierroboter wurde in Kastensortieranlage integriertDer in Capriblau, der Hausfarbe des Betreibers, lackierte Palettierroboter wurde in eine bestehende Kastensortieranlage integriert. Diese ließ die Brauerei errichten, nachdem sie 1997 separate Kästen für Weißbier eingeführt hatte. Dadurch gab es damals drei verschiedene Kastensorten für 0,5-Liter-Flaschen, die manuell palettiert werden mussten.Mit einem weiteren Kasten für 0,33-Liter-Flaschen und dem zunehmenden Durchmischungsgrad in der Anlage wurde das manuelle Handling immer unwirtschaftlicher. Ein weiteres Motiv für die Automatisierung war, dass die Belastung für die Mitarbeiter entfiel. Schließlich sind pro Tag 2500 bis 3000 Kästen zu palettieren.Wegen der notwendigen Integrationsfähigkeit suchte die Brauerei ein individuelles Automatisierungskonzept. Das System sollte sich auf kleinem Raum installieren lassen und zugleich gut zugänglich sein. Die Verantwortlichen sprachen mit diversen Lieferanten. In die engere Wahl kamen ein gebrauchter Palettierer, ein Portalroboter, der sechs Palettenplätze nebeneinander bedient, und ein Knickarmroboter.Die beste Lösung fand der Kuka-Systempartner RST, der als einziger Anbieter den kompletten automatischen Palettierprozess innerhalb der kompakten Sortieranlage unterbrachte, statt die benachbarte Ladehalle mit einzubeziehen. Dies hätte zusätzlichen Platzbedarf verursacht, und zwar hauptsächlich durch eine für Stapler benötigte Fahrgasse.Mit der Investition in einen Roboter betrat die Staatliche Brauerei Neuland; eine Aussage, die praktisch für die ganze Braubranche gilt. Zuerst liefen die Planungen in Richtung Kuka-Roboter KR 160 PA. Letztlich gab jedoch die größere Reichweite des KR 180 PA den Ausschlag, die es erlaubt, mit demselben Roboter auch die Leerpaletten zu handhaben.Die Ansprüche, die von der Brauerei an einen Palettierroboter gestellt wurden, zielen vor allem auf eine ständige Verfügbarkeit, denn bei einem Ausfall wäre ein beträchtlicher manueller Aufwand durch Aushilfskräfte erforderlich. Zu den relevanten Punkten zählten ebenso die Bedienerfreundlichkeit und Wartungsarmut sowie eine entsprechende Wiederholgenauigkeit, um jeweils vier Kästen sicher greifen zu können. Außerdem sind kurze Zykluszeiten erforderlich, damit die verlangte hohe Leistung von 1000 Kästen pro Stunde erreicht wird.Roboter hebt problemlos 80 kg schwere KästenAngesichts der Flexibilität des Roboters besteht überdies die Option, in Zukunft auf andere Kastengrößen umzurüsten. Abgesehen davon, hebt der Vierachser neben dem rund 40 kg wiegenden Leergut problemlos auch vier zusammen etwa 80 kg schwere Kästen mit Vollgut, die sich hin und wieder zwischen dem Leergut befinden. Der Lieferumfang von RST umfasste den Roboter inklusive der zugehörigen Steuerung, den speziell für diese Applikation entwickelten Greifer, das Podest, auf dem der Roboter KR 180 PA steht, die gesamte Installation und die Sicherheitseinrichtungen.Konventionelle Entlademaschinen entpalettieren die Leergutkästen, die vom Handel oder aus der Gastronomie zurückkommen, und stellen sie auf eine Rollenbahn. Darauf fahren sie zunächst zur so genannten Kastenlogo-Erkennung, in der eine Kamera die Kastensorte identifiziert. Im Anschluss daran trennt ein Pusher die Kästen nach Marken. Die Kästen der Sorte, die gerade abgefüllt wird, laufen auf der Fördertechnik bis zu einem Auspacker. Dann folgen die Reinigungsanlage und die einschichtig, mit einer Nennleistung von 36000 0,5-Liter-Flaschen pro Stunde arbeitende Abfüllung.Knickarmroboter greift vier Kästen auf einmalDie beiden anderen Kastensorten für 0,5-Liter-Flaschen, die zunächst für das Leergutlager bestimmt sind, werden jeweils auf einem separaten Förderer weitertransportiert. Eine dritte Bahn ist für Kästen mit 0,33-Liter-Gebinden reserviert, eine vierte für solche anderer Brauereien. Alle vier Bahnen führen zum Roboter, der die Kästen ebenfalls sortenrein palettiert.Der Knickarmroboter greift jedesmal vier Kästen und setzt sie - genau positioniert - auf die entsprechende Palette. Zu diesem Zweck ist sein Greifer mit Zentrierstößeln versehen, die gewährleisten, dass er die Kästen immer gleich aufnimmt. Der Roboter bildet aus zweimal vier Kästen eine Lage, von denen er je Europalette fünf aufeinander schichtet. Ist der Ladungsträger voll, bringt ihn ein Verschiebewagen automatisch zur Abnahmestation der Stapler. Unterdessen greift sich der Vierachser wieder eine Leerpalette und beginnt erneut zu stapeln.Die Robotersteuerung arbeitet als Insellösung, das heißt, ohne in eine übergeordnete Hierarchie eingebunden zu sein. Sie kommuniziert mit Sensoren an den Staubändern; melden die den Status ,,voll", tritt der KR 180 PA in Aktion. Für einen Wechsel des Palettierprogramms steht das Control Panel der PC-basierten Robotersteuerung zur Verfügung. Dessen Windows-Oberfläche erleichtert als komfortable Mensch-Maschine-Schnittstelle den Umgang mit dem Roboter.Für die Brauerei Hofbräuhaus fällt die erste Bilanz positiv aus: Die Investition von gut einer halben Million Mark für die komplette Roboterzelle hat die Effizienz beim Leergut-Handling bereits merklich gesteigert. Dabei beruht die erhöhte Wirtschaftlichkeit nicht zuletzt auf einem erheblich gesunkenen Krankenstand. Insofern leistet der Palettierroboter auch einen wesentlichen Beitrag zur Humanisierung der Arbeitswelt.