Suchen

Roboter Roboter verschließen Beutel in Kartons

Autor / Redakteur: Bernhard Foitzik / Mag. Victoria Sonnenberg

Was manuell ganz einfach ist, kann automatisiert zu einer echten Herausforderung werden: Einen Plastikbeutel oben so zu raffen, dass man ihn verschließen kann, wird schnell zu einem komplexen Vorgang, wenn ihn ein Roboter erledigen soll.

Firmen zum Thema

Der Prototyp einer automatisierten Zelle befähigt einen Roboter, Plastikbeutel oben so zu raffen, dass man sie verschließen kann.
Der Prototyp einer automatisierten Zelle befähigt einen Roboter, Plastikbeutel oben so zu raffen, dass man sie verschließen kann.
(Bild: Fanuc)

Die ASA Automatisierungs- und Fördersysteme hat den Prototypen einer automatisierten Zelle entwickelt. Ein Vorbild für die Maschine gab es nicht. Im Prinzip handelt es sich um eine integrierte Zelle, in der zwei Roboter Kartons mit innenliegenden Kunststoffbeuteln für das Befüllen vorbereiten und nach dem Befüllen transportfertig verschließen. Entstanden ist die Beutelverschließmaschine im Rahmen eines Förderprojektes. Mit der neuartigen Idee gewann ASA die Euronorm, Berlin, als Partner, die für das Projekt Fördermittel aus dem Zentralen Investitionsprogramm des Mittelstandes, ZIM, zur Verfügung stellte.

Gesundheitsbelastende Arbeiten mit Robotern automatisieren

Im Mittelpunkt der Entwicklung stand ein Verfahren zum Raffen von Beuteln. Das ist von Hand einfach, auf Dauer für das Personal jedoch anstrengend und oftmals gesundheitsgefährdend, insbesondere wenn pulvrige Materialien, wie beispielsweise Pigmente, abgefüllt werden. Mit der ASA-Zelle wird eine wegen der Partikelemissionen bis dahin gesundheitsbelastende Arbeit automatisiert. Luftführung und Absaugung wurden so ausgelegt, dass es außerhalb der Zelle keine Belastung mit Partikeln gibt und somit zusätzlich ein schonendes Arbeitsumfeld geschaffen wird.

Bildergalerie

Eineinhalb Jahre Entwicklungszeit investierte die ASA Automatisierungs- und Förderanlagen GmbH in das Vorhaben und ging einige Zeit später dann in einen Feldtest bei einem führenden Unternehmen in der Farben- und Lackindustrie. Klar definierte Schnittstellen des ASA-Maschinenkonzeptes lassen eine schrittweise Automatisierung von vorhergehenden oder nachfolgenden Arbeitsschritten zu. So lässt sich die Anlage vergleichsweise einfach an steigende Verpackungsvolumen anpassen und Verpackungseinheiten mit anderen Inhalten verarbeiten.

Die Verschließmaschine kann sowohl inline als auch alone betrieben werden

Die Anlage bewährte sich und absolvierte erfolgreich zunächst an einem Silo einen 100-Tage-Test. Nach und nach wurden fünf Silos in einen automatisierten Abfüll- und Verpackungsprozess eingebunden. Im Prozess werden die Kartons automatisch aufgerichtet. Nach dem Befüllen werden die Beutelkartons automatisch per Rollenbahn in die Verschließzelle transportiert. Prinzipiell ist die Verschließmaschine so konzipiert, dass sie sowohl inline als auch stand alone betrieben werden kann. Dazu wurden unter anderem die Ein- und Auslaufstrecken so konzipiert und mit Sensoren überwacht, dass ein unbefugtes Eindringen in die Zelle ausgeschlossen ist beziehungsweise bei einem Versuch zum Abschalten führt.

Der Karton mit gefülltem Beutel fährt in die Zelle und wird an einer definierten Position gestoppt. Die beiden Fanuc-Roboter fahren mit ihren Greifern, die entfernt an gespreizte Daumen und Zeigefinger erinnern, außen vom Kartonboden aus nach oben und nehmen den umgeschlagenen Beutel mit. Am Ende dieser Bewegung sollte der Beutel „faltenfrei“ im Karton stehen. Nun fahren die beiden Roboter so von der Kartonoberkante nach innen und gleichzeitig nach unten, dass die Luft aus dem Beutel entweicht – und zwar möglichst so langsam, dass kein Material durch einen Kamineffekt nach oben aus dem Beutel entweicht. Zudem sollte sich im Beutel möglichst wenig Luft befinden. Anschließend wird er verschlossen. Dazu fahren die beiden Greifer eine Handbreit über der Kartonoberkante mit gespreizten Händen gegenseitig nach innen, sodass der Beutelhals wie beim manuellen Verschließen an dieser Stelle gerafft wird. Gedreht wird dann der Karton, je nach Füllgut ein oder mehrere Male um die senkrechte Achse.

Dann fährt eine sogenannte Verschlusseinheit horizontal an den gerafften Beutelhals und bringt den Verschluss an. Im Fall des Prototyps handelt es sich um einen Drahtverschluss. Je nach Füllgut und Kundenanforderungen können aber auch andere Verschlussarten appliziert werden. Insgesamt dauert der komplette Arbeitszyklus weniger als 20 s. Der bestückte, noch offene Karton fährt auf einer Rollenbahn aus der Roboterzelle, wird manuell oder automatisch verschlossen und steht dann zur Palettierung bereit. Klar definierte Schnittstellen des ASA-Maschinenkonzeptes lassen eine schrittweise Automatisierung von vorhergehenden oder nachfolgenden Arbeitsschritten zu. So lässt sich die Anlage vergleichsweise einfach an steigende Verpackungsvolumen anpassen.

Maschine entlastet Personal auch in ergonomischer Hinsicht

Außer der Entlastung für das Personal hinsichtlich der Staubemissionen spricht für die Zelle noch ein ergonomisches Argument. Denn das manuelle Handhaben von Kartons mit Füllgewichten von 20 oder 25 kg ist auf Dauer sehr belastend. Die Maschine ist aber auch dafür geeignet, Verpackungseinheiten mit anderen Inhalten zu verschließen. Denkbar ist die Abfüllung von granuliertem Material bis hin zu stückigen Produkten, wie beispielsweise Teiglingen in unterschiedlich großen Einheiten. Die Kartongrundgröße beträgt 390 mm × 280 mm bei einer Höhe von 390 mm. Diese Größen sind für den Transport auf Europaletten ausgelegt. Grundsätzlich – so flexibel ist die Anlage – können andere Transportbehälter etwa mit einer Grundfläche von 600 mm × 400 mm eingesetzt werden. Realisierbar ist auch die Beschickung von Mischpaletten, wenn beispielsweise Materialkartons aus unterschiedlichen Abfüllstationen zugeführt werden. Das Raffen der Beutel und Handlingaufgaben in der Zelle übernehmen zwei LR-Mate-Roboter, die ihren eigenen Controller haben. Und für den Alltagsbetrieb reicht ein kleiner Touchscreen, auf dem die wichtigsten Informationen aus Robotersteuerung und der Siemens-SPS S7 visuell dargestellt werden.

* Bernhard Foitzik ist Inhaber eines Redaktionsbüros in 67434 Neustadt/Weinstraße, Tel. (0 63 21) 3 99 55 28, bernhard.foitzik@t-online.de. Weitere Informationen: info@fanuc.de

(ID:44942974)