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Im Fokus - Januar 2010
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Bei großer Variantenvielfalt und häufigen Sortimentswechseln sorgen adaptive Handhabungssysteme für Dynamik und Wirtschaftlichkeit
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Flexible Handlingsysteme können unterschiedlichste Verpackungsprozesse effizient gestalten.
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Adaptive Handlingsysteme machen Pack- und Palettier-anlagen flexibel.
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12.01.2010 -
Jede Woche eine neue Welt - immer schneller wird eine Produktgeneration von der nächsten abgelöst. Was im Handel für neue Impulse sorgt, ist für den Verpackungsprozess eine echte Herausforderung: Gefragt sind immer häufiger schnelle, prozesssichere und zugleich hochflexible Automatisierungslösungen. Mit ihnen lassen sich die Handlingkosten auch bei wachsender Produktvielfalt unter Kontrolle halten.
Längst sind die Zeiten vorbei, in denen über Monate oder gar Jahre hinweg immer die gleichen Produkte gepackt und palettiert wurden. Mit einer fast unendlichen Vielfalt an Produkten, Verpackungen und Gebinden werden die Konsumenten umworben. Dabei spielt eine wirkungsvolle Automatisierung eine immer größere Rolle. Während hochflexibles Kommissionierpersonal in einer 8-Stunden-Schicht bis zu neun Tonnen Ware bewegen kann, schaffen automatisierte Anlagen bis zu 60 Tonnen pro Stunde. Und das bei unterschiedlichsten Verpackungen und flexiblen Lagenmustern. So palettiert eine Hochleistungsanlage mit zwei sogenannten Layerforming- und einem Palettierroboter rund 266.000 Tonnen pro Jahr!
Die Art der Palettierung entscheidet sich anhand vieler Faktoren
Abhängig von der Branche, der Verpackung, der Stückzahl sowie von Artikelgröße, -gewicht und -beschaffenheit variieren die einzelnen Automatisierungskonzepte. Bei geringen Stückzahlen von zehn bis 15 Einheiten pro Minute werden in der Regel Multifunktionsgreifer eingesetzt, die Paletten, Zwischenlagen und Produkte handhaben. Für Palettennachschub wird per Hubwagen und Gabelstapler oder über ein Palettenzuführsystem gesorgt.
Bei mittleren Volumen zwischen 15 und 40 Einheiten pro Minute lassen sich Multifunktionsgreifer so erweitern, dass sie mehrere Einheiten in verschiedenen Größen aufnehmen können. Verglichen mit den kleineren Anlagen bleibt die Verfahrzeit dabei gleich. Über ein sogenanntes "Multipick", also die zeitgleiche Aufnahme mehreren Produkte, wird die Leistung gesteigert, ohne dass dafür größere Investitionen anfallen.
Bei großen Stückzahlen zwischen 40 und 100 Einheiten pro Minute haben sich zwei Alternativen bewährt: Entweder ein Zusammenspiel mehrerer Roboter oder ein Zusammenspiel mehrerer Achssysteme. Meist werden die Produkte zunächst in einem Layerforming-Prozess nach dem "Tetris-Prinzip" so verschoben und gedreht, dass Reihen mit möglichst geringen Zwischenräumen entstehen. Anschließend werden sie am Ende des Bandes gestaut und als komplette Lage abgegriffen. Vor allem die Getränkeindustrie nutzt derartige Layerforming-Applikationen.
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Saugen oder mechanisch greifen - Gewicht, Form und Oberfläche der Artikel entscheiden, welches Greifprinzip am sichersten ist.
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Lagenbildung per Roboter.
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Im Extremfall unterscheidet sich jeder Artikel vom nächsten
Besonders anspruchsvoll wird das Handling in Verteilzentren, wo vollkommen gemischte Paletten kommissioniert werden. Statt über Stunden sortenrein verschiedene Pakete zu palettieren, müssen sich die Handlingsysteme hier im Sekundentakt an unterschiedliche Formate anpassen. Im Extremfall unterscheidet sich nämlich jeder einzelne Artikel vom nächsten. Hochflexible Greifsysteme in Verbindung mit industrieller Bildverarbeitung und ausgefeilten Softwarelösungen sorgen bei derart komplexen Aufgaben für überzeugende Ergebnisse.
Unterschiedliche Greifprinzipien
Welches Greifprinzip bei so flexiblen Lösungen optimal ist, kann erst anhand der konkreten Anwendung und der Zielvorgaben entschieden werden. Mit Vakuumsaugern, die die Packstücke von oben greifen, lassen sich sehr flexibel unterschiedliche Lagenmuster erzeugen. Als Saugnapf, Saugplatte oder Balgensauger sind sie deshalb gerade bei der Handhabung von in Kartons verpackten Artikeln, von Zwischenlagen sowie bei Artikeln mit glatten Oberflächen weit verbreitet. Abhängig vom Gewicht und der Oberfläche der Artikel werden Art, Anzahl und Lagerung der Sauger und Ejektoren gewählt. So können zum Teil auch Unebenheiten oder schräge Flächen ausgeglichen werden. Bei sehr dünnen Zwischenlagen < 0,5 mm haben sich spezielle Vakuumsysteme bewährt, die verhindern, dass mehrere Lagen gleichzeitig aufgenommen werden.
Herkömmliche Vakuumsauger stoßen dann an Grenzen, wenn poröse oder unebene Artikel beziehungsweise Verpackungen mit einer speziellen Kontur gehandhabt werden sollen. Auch hohe Beschleunigungen können bei Vakuumsaugern die Prozesssicherheit erheblich mindern. In diesen Fällen bieten mechanische Greiferlösungen deutliche Vorteile. Bei hohem Tempo sind sie Vakuumsaugern überlegen, weil sie die auftretenden Querkräfte deutlich besser aufnehmen. Produkte mit porösen Oberflächen oder mit nach oben abstehenden Laschen werden von mechanischen Greifern, wesentlich sichererer gehandhabt, weil sie die Artikel von der Seite greifen.
Moderne mechanische Greifsysteme arbeiten mit sehr dünnen Fingern aus hartverchromten Blechen oder aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, die je nach Produktgewicht minimale Spaltmaße von 3 bis 10 Millimetern ermöglichen. Werden diese Finger mit einem Vakuumeffekt kombiniert, lassen sich die Spaltmaße noch weiter reduzieren, weil die Greifkraft und Dicke der Finger reduziert werden kann. Bei nachgiebigen Artikeln oder empfindlichen Produkten mit glatten Flächen sorgen Dünnschichtfinger für Abhilfe, die sowohl mechanisch von der Seite als auch mit Hilfe eines Vakuums sehr behutsam und dennoch sicher greifen.
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Der Verpackungsgreifer LEG von SCHUNK ist ein vielseitiger Verwandlungskünstler.
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Mechatronische Module lassen sich schnell anpassen
Eine besondere Rolle spielen mittlerweile mechatronische Module. Elektrische Antriebe sind in den vergangenen Jahren sehr viel leistungsdichter und Sensoren deutlich kleiner geworden. Beide machen die Handhabungssysteme flexibel und wandlungsfähig. Schnell und einfach lassen sie sich so an neue Aufgaben anpassen. Mittlerweile verwandeln sich mechatronische Komponenten immer häufiger in intelligente Subsysteme, die sehr schnell und vollkommen flexibel skalierbar sind.
Ein Greifer, so wandelbar wie die Aufgabe
Der servoelektrische Verpackungsgreifers LEG von SCHUNK zeigt, wie eine solche Lösung aussehen kann. Der Spezialist für Toploading- und Palettieraufgaben ermöglicht flexible und effiziente Konzepte beim Packen und Palettieren und lässt sich selbst in bestehende Anlagen einfach integrieren. Das Baukastensystem des LEG kann mit unterschiedlichsten pneumatischen oder elektrischen Antrieben ausgerüstet und sogar als siebte Achse in einen Roboter integriert werden.
Über sein modulares Antriebskonzept ist er zu den verbreiteten Robotersteuerungen kompatibel. Um die Zykluszeit zu reduzieren, kann der Greifer seine neue Position bereits vorregeln, während der Roboter noch seine Zielposition anfährt. Weil Roboter und Greifer über eine einzige Steuerung bzw. ein einziges Tablett bedient werden, lassen sich neue Produkte bzw. neue Verpackungseinheiten und somit veränderte Greifkonzepte und -wege schnell und einfach in der Robotersoftware hinterlegen. Das spart bei jeder Sortiments- oder Produktprogrammänderung Zeit und Kosten und sorgt für eine extrem hohe Flexibilität.
Fazit:
Bei der optimalen Gestaltung von Verpackungsprozessen lohnt es sich, die Anforderungen an die Anlage sehr genau zu definieren. Moderne Handhabungslösungen bieten zahlreiche Variationsmöglichkeiten und sichern zugleich eine hohe Taktrate. Sie machen die Anlage sowohl prozess- als auch zukunftssicher.
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07.2010
Effiziente Spannmittel zum automatisierten Werkzeugschleifen
Beim Werkzeugschleifen entscheiden wenige Tausendstel Millimeter über die Qualität der gefertigten Werkzeugschneiden. Eine zentrale Rolle spielen dabei die Spannmittel. Angesichts kleiner Losgrößen und unterschiedlichster Werkzeuge sind regelrechte Alleskönner gefragt: Präzise für exakte Schneidengeometrien und -oberflächen. Schlank für einen ungehinderten Schleifscheibenauslauf. Kräftig, damit auch kurze Einspanntiefen und hohe Schleifabträge möglich sind. Variabel, um viele unterschiedliche Schaftdurchmesser abzudecken. Hinzu kommt, dass immer mehr Betriebe automatisierte Schleifmaschinen einsetzen, um die laufenden Kosten zu senken.
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06.2010
Pick & Place Lösungen im Vergleich
Um Bauteile zügig und präzise zu montieren, können Anwender zwischen unterschiedlichsten Pick & Place Lösungen wählen. Die Leistungsmerkmale der Systeme weichen dabei beträchtlich voneinander ab. Wer die optimale Lösung sucht, sollte also genau hinsehen und die jeweiligen Vorteile und Einschränkungen abwägen. Ein Vergleich zeigt, wo die Unterschiede liegen und welche Lösungen sich bei welchen Anwendungen am besten rechnen.
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05.2010
Energieeffizientes Greifen
Energieeffiziente Automationsmodule schlagen im Idealfall zwei Fliegen mit einer Klappe: Zum einen sorgen sie dafür, dass der Energieverbrauch eines Handhabungssystems sinkt. Zum anderen lassen sie Taktraten und damit den Output steigen. Das tut sowohl der Umwelt als auch dem Geldbeutel gut. Es lohnt sich für Anwender, wenn sie auf Maßnahmen setzen, die beides können.
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04.2010
Erfolgsfaktor Engineering -
Mit virtueller Simulation zur optimalen Spannlösung
Wie verformt sich ein Bauteil beim Spannvorgang und bei der Bearbeitung? Welche Spannlösung gewährleistet, dass Werkstücke maßhaltig sind? Wie können vorhandene Spannmittel optimal genutzt werden? Auf diese und ähnliche Fragen liefert die virtuelle Simulation wertvolle Antworten. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) lassen sich unter anderem Verformungen und Belastungen von Bauteilen berechnen. So ist es möglich, einzelne Spannoptionen zu vergleichen und zu optimieren. Das erhöht die Prozess- und Investitionssicherheit, verkürzt die Entwicklungszeit, erleichtert die Auswahl geeigneter Spannmittel und senkt die Kosten.
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03.2010
Magnetspanntechnik - hocheffizient bei unterschiedlichsten Aufgaben
Der Magnetismus gehört zu den faszinierendsten und zugleich einflussreichsten Kräften unseres Universums. Dieselbe Kraft machen sich Ingenieure und Techniker zunutze, um Werkstücke blitzschnell zu spannen oder Bauteile sicher zu heben. Inzwischen hat sich die Magnetspanntechnik in unterschiedlichsten Bereichen etabliert: Beim Schleifen ebenso wie beim Fräsen und beim Drehen, bei mobilen Lasthebeeinheiten in der Fertigung ebenso wie bei riesigen Krananlagen. Längst ist es kein Geheimtipp mehr, dass Magnetspannlösungen Rüstzeiten um bis zu 80 Prozent reduzieren, dass sie Werkstücke vollkommen deformationsfrei spannen oder selbst Coils sicher transportieren.
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02.2010
EU-Förderung macht Servicerobotern Beine
Experten sagen der Servicerobotik eine große Zukunft voraus. Kein Wunder: Moderne Roboteranwendungen bieten enorme Potenziale für Wirtschaft und Gesellschaft. Erste Pilotanwendungen zeigen bereits heute, wie der Roboter immer mehr zum intelligenten Helfer des Menschen werden kann. Zusätzlich zu Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen sollen künftig vor allem auch Industrieunternehmen die Entwicklung in diesem Bereich vorantreiben und in die Realität übertragen. Aus diesem Grund hat sich die Europäische Union entschlossen, den Know-how-Transfer zwischen Forschungseinrichtungen und Industrie finanziell zu fördern und zu intensivieren.
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01.2010
Flexibel packen und palettieren
Bei großer Variantenvielfalt und häufigen Sortimentswechseln sorgen adaptive Handhabungssysteme für Dynamik und Wirtschaftlichkeit
Jede Woche eine neue Welt - immer schneller wird eine Produktgeneration von der nächsten abgelöst. Was im Handel für neue Impulse sorgt, ist für den Verpackungsprozess eine echte Herausforderung: Gefragt sind immer häufiger schnelle, prozesssichere und zugleich hochflexible Automatisierungslösungen. Mit ihnen lassen sich die Handlingkosten auch bei wachsender Produktvielfalt unter Kontrolle halten.
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