Palettierroboter

Die Kartons auf die Palette bitte, James

Palettieren mit kollaborativer Robotik. Bei Gustav Hensel, Hersteller von Elektroinstallations- und Verteilungslösungen palettiert ein Roboterarm von Universal Robots 1.200 Verpackungseinheiten pro Schicht. So steigert der Familienbetrieb seine Prozesseffizienz und befreit Mitarbeiter gleichzeitig von dieser körperlich belastenden Tätigkeit.

Der Roboterarm darf ganz ohne Schutzumhausung in unmittelbarer Nähe seiner menschlichen Kollegen arbeiten. © UR

Gustav Hensel ist ein mittelständisches Familienunternehmen mit Sitz in Lennestadt mit rund 550 Mitarbeitern in Deutschland. Um die Produktqualität hoch zu halten und im Angesicht globaler Konkurrenz wettbewerbsfähig zu bleiben, fertigt der Betrieb nach dem Lean-Prinzip. Entscheidend sei dabei, die Belegschaft speziell für hochwertige Tätigkeiten einzusetzen, weiß Christoph Kaiser, Leiter der Kunststofffertigung bei Hensel. Das gehe nur mit Automatisierung.

Bei der Herstellung von Kabelabzweigkästen fielen täglich Unmengen an Mannstunden für die Palettierung von Verpackungseinheiten an. Hier verbirgt sich Potenzial zur Optimierung, dachte sich Hensel und wurde kurze Zeit später auf einer Fachmesse auf die kollaborierenden Roboter von Universal Robots aufmerksam. Den klaren Anforderungen des Unternehmens wurden sie gerecht: Ein ständiger, direkter Zugriff auf den Palettier-Roboter sollte möglich sein und eine Kombination aus Reichweite und Traglast optimal auf die Verpackungsanlage abgestimmt werden können. Kaiser ergänzt: „Unser Ziel war es dabei, nicht die Mitarbeiter zu ersetzen, sondern vermehrt Kapazitäten für höherwertige Tätigkeiten zu schaffen.“

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Gemeinsam mit dem UR-Partner Dahl startete Hensel das Projekt „Erster Cobot“ im Frühjahr 2017. Aufgrund seiner Traglast von zehn Kilogramm und seiner Reichweite von 1,3 Metern entschied sich der Betrieb für das größte Robotermodell von Universal Robots: den UR10. „Wenn der Roboter die Verpackungseinheiten ganz nach unten auf eine Palette stellen muss, ist sein umfangreicher Arbeitsradius enorm wichtig“, erklärt Kaiser. Weiterhin spielte bei der Implementierung des UR10 die Abwicklung seiner Risikobeurteilung eine wichtige Rolle. Nachdem diese erfolgreich abgeschlossen wurde, darf der Roboterarm ganz ohne Schutzumhausung in unmittelbarer Nähe seiner menschlichen Kollegen arbeiten. Grundlage hierfür sind die patentierten Sicherheitssysteme des dänischen Robotik-Pioniers.

Nachdem das Paket umreift wurde, stapelt der Roboterarm die Kartonbündel auf einer Euro-Palette ab. © UR

Insgesamt dauerte die Integration des UR10 bei Hensel nur wenige Tage. André Gödde, Vertriebsleiter bei Dahl, verrät: „Bevor wir einen Roboterarm von UR bei unseren Kunden in Betrieb nehmen, testen wir die Applikation in unserem eigenen Werk auf Herz und Nieren. So können wir schnell reagieren, falls beispielsweise noch Bewegungsabläufe optimiert werden müssen.“ Der Aufbau beim Kunden sei so im Durchschnitt in ein bis zwei Tagen abgewickelt.

Bei Hensel arbeitet der UR-Roboter im Zwei-Schicht-Betrieb als letzte Komponente in einer komplexen, vollautomatischen Anlage aus Montage- und Verpackungsmaschinen zur Herstellung von Kabelabzweigkästen. Pro Acht-Stunden-Schicht palettiert er ausgestattet mit einem individuell von Dahl angefertigten Sauggreifer zirca 1.200 Verpackungseinheiten. Dafür stellt die Anlage dem Roboterarm die verpackten Produkte zu jeweils zwei Kartons bereit. In einem ersten Schritt greift der UR10 die beiden Pakete und setzt sie in eine Umreifungsmaschine. Nachdem er dort ein weiteres Paketpaar zur Bündelung in eine Vierereinheit abgestellt hat, umreift die Maschine diese. Im Anschluss stapelt der Roboterarm die Kartonbündel auf einer Euro-Palette ab. „Knapp zehn Kilogramm hebt der UR10 bei diesem letzten Vorgang, womit wir seine Traglast voll ausnutzen“, erklärt Kaiser.

Zur weiteren Effizienzsteigerung stellt Hensel dem UR-Roboter gleich zwei Euro-Paletten bereit. Ist eine davon voll, stapelt der UR10 automatisch an dem anderen Palettenplatz weiter. Kaiser zeigt sich zufrieden: „Der Mitarbeiter muss dann nur noch die volle Euro-Palette rausfahren, eine nächste für den UR-Roboter bereitstellen und weiter geht’s. Damit gelingt uns insgesamt eine perfekte Auslastung der Applikation.“ Weiterhin lässt sich der Roboterarm in unter drei Minuten mit nur wenigen Klicks für verschiedene Paketgrößen der Anlage umprogrammieren. So bewegt er je nach Bedarf vier unterschiedliche Kartongrößen.

Die Optimierung des Produktionsablaufs vom Spritzguss bis zur Palettierung ist nur die eine Seite der Medaille. Entscheidend ist auch die deutlich spürbare Entlastung der Belegschaft durch den UR10. Kaiser berichtet: „Etwa 2,5 Tonnen Paketmasse musste pro Schicht bewegt werden. Unsere Mitarbeiter sind wahnsinnig froh, dass ihnen der UR-Roboter fortan das belastende und monotone Stapeln abnimmt.“ Kurzerhand wurde der Roboterarm von seinen menschlichen Kollegen James getauft. „Wie der britische Butler, der stets zu unseren Diensten ist“, lacht Kaiser.

Bei dem Cobot-Projekt bezog das Unternehmen die Belegschaft von Anfang an ein. Zunächst absolvierten zwei Fertigungsmitarbeiter im visuellen Klassenzimmer die Universal Robots Academy – eine Online-Schulung, die grundlegende Kenntnisse zur Roboterprogrammierung interaktiv vermittelt. Tiefergehendes Robotik-Know-how brachte Dahl den Anwendern dann in einer weiteren Tagesschulung bei.

Im Produktionsalltag selbst interagieren zwei Schichtarbeiterinnen bei Hensel unmittelbar mit James. Auftretende Unterbrechungen etwa können sie einfach selbst handeln. Wenn jemand versehentlich an den Roboterarm stößt und die integrierte Funktion zum Sicherheitsstopp von UR greift, starten die Kolleginnen ihn mit nur zwei Klicks auf dem Teach Panel neu. Der UR10 ist dabei so konzipiert, dass er im Anschluss seinen normalen Zyklus reibungslos weiter ausführt. Während der UR10 beständig palettiert, beschäftigen sich die Mitarbeiterinnen intensiver mit der Optimierung der Montageanlagen selbst, was die Produktivität in der Herstellung der Kabelabzweigkästen insgesamt steigert.

Im nahegelegenen Zweigwerk in Würdinghausen wird Hensel schon bald das Projekt „Zweiter Cobot“ starten. Ab Herbst 2018 unterstützt dort ein neuer Roboterkollege nicht nur bei der Palettierung, sondern auch in der Qualitätsprüfung von Membranen die Belegschaft. as

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