Robotertechnik

Mit Liebe gebunden

Robotergestützte Verpackungstechnik
Manuelle Tätigkeiten in industriellen Verpackungsprozessen sind oft mit hohen körperlichen Belastungen verbunden. Die robotergestützten Automatisierung dieser Vorgänge bringt nicht nur ergonomische Effekte, sondern hat auch Kosten- und Qualitätsvorteile.

Verpackung hat mehrere Funktionen: Zum einen dient sie dem Schutz des Produkts vor Beschädigung sowie zur Erleichterung der Lagerung und des Transports. Zum anderen soll sie dem Kunden bereits auf den ersten Blick Kaufanreize geben. Aus diesem Grunde hat die Gestaltung von Verpackungen in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen. Insbesondere Artikel, die oftmals als Geschenk dienen, wie Parfums oder Pralinen werden daher häufig mit einem Band eingeschnürt und mit einer Schleife versehen. Dies soll die hohe Qualität betonen und die Kaufanreize steigern.

So schön diese Schleifen auf Verpackungen aussehen, desto schwieriger lässt sich das derzeit größtenteils manuell verrichtete Einschnüren und Schleifebinden im industriellen Verpackungsprozess bewerkstelligen. Diese monotone Tätigkeit bringt eine hohe körperliche Belastung mit sich. Zudem variieren Größe und Aussehen der Schleife teilweise erheblich. Die Notwendigkeit zur Automatisierung dieses Vorgangs ergibt sich somit nicht nur aus Kosten- und Qualitätsgründen, sondern auch aus ergonomischen Überlegungen.

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Die Abteilung Robotersysteme des Fraunhofer IPA, Stuttgart, hat daher eine Machbarkeitsstudie zum automatischen Einschnüren von Pralinenschachteln mit anschließenden Schleifebinden durchgeführt. Im Rahmen dieser Studie wurde eine Roboterzelle aufgebaut, die aus einem Knickarmroboter, drei Lineareinheiten und simpler Greiftechnik besteht. (Kameras und Bildverarbeitungssysteme wurden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht verwendet.) Eine manuell zugeführte Pralinenschachtel wird dabei zunächst automatisiert eingeschnürt. Anschließend bindet der Roboter eine Schleife auf der Pralinenschachtel.

Im Vordergrund der Entwicklung dieser Zelle stand das auf die spezifischen Eigenschaften eines Roboters angepasste Verfahren zum Einschnüren und Schleifenbinden. Das ist selbst für den Menschen eine nicht ganz einfache Aufgabe, so dass beide Hände verwendet werden müssen. Ein Industrieroboter hat lediglich eine Hand mit zwei Fingern beziehungsweise Greiferbacken. Die Verwendung eines zweiten Roboters mit Greifer würde nicht nur die Kosten unnötig in die Höhe treiben, sondern auch zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen voraussetzen, um eine Kollision beider Roboter zu vermeiden.

Zudem hat der Mensch noch einen weiteren Vorteil: Durch seine Augen sieht er jederzeit das Band und weiß dadurch, wo dieses gegriffen werden muss und wie die beiden Schnürenden miteinander verknotet werden müssen. Mit Hilfe von Bildverarbeitungssystemen können auch Industrieroboter Objekte erkennen und lokalisieren. Solche Systeme sind jedoch kosten- und zeitintensiv und sollten daher nicht zum Einsatz gelangen.

Für diese Roboterzelle wurde daher ein neues, an die spezifischen Eigenschaften von Robotern angepasstes Verfahren entwickelt, das inzwischen zum Patent angemeldet wurde. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist das Einschnüren und Schleifebinden bei Pralinenschachteln, bei Parfums oder bei sonstigen Objekten wirtschaftlich automatisierbar. Diese Roboterzelle zeigt jedoch nicht nur die Machbarkeit des automatisierten Einschnürens und Schleifebindens, sondern auch die Potenziale von Robotern in der Verpackungstechnik.

(Nachdruck aus Interaktiv 1/05 mit freundlicher Genehmigung des Fraun­hofer IPA)

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