Dämmstoffwickel sind etwas Besonderes. Frisch aus der Produktion müssen sie sofort verpackt und palettiert werden. Zusammen mit dem Roboterhersteller Kawasaki hat der Sondermaschinenbauer Holmatec diesen komplexen Vorgang automatisiert. Verpackt werden die Produkte in einem Karussell, das von stählernen Kollegen umringt ist.
In den Bereichen Fördern, Handhabung und Automatisierung stellt die Holmatec Maschinenbau GmbH seit über 20 Jahren Sondermaschinen und Anlagen für verschiedene Industriezweige her. Auch in der Verpackungstechnik hat das Unternehmen langjährige Erfahrung. Den Mitarbeitern ist sozusagen kein Packmittel unbekannt. Ob Säcke, Dosen oder Trays – die Spezialisten aus Salzbergen lösen Verpackungsaufgaben sicher und produktionsgerecht. Dabei setzen sie auf Roboter von Kawasaki Robotics. So auch bei einer Aufgabe, die Holmatec von der Firma Armacell gestellt bekam, dem Marktführer für technische Schäume mit Hauptsitz in Münster.
Wenn Dämmstoffwickel aus der Produktion kommen, müssen sie direkt in Kartons verpackt und auf Paletten gestapelt werden. Ein Hallenplatz war dafür innerhalb der Produktion schon fest eingeplant, sozusagen als erweiterte Automatisierung der Anlage. Die Lösung musste daher neben den technischen Anforderungen auch der knapp bemessenen Fläche am Ende der Produktionslinie angepasst werden. Für die Salzbergener war das eine Standardaufgabe, da die Experten für Anlagenbau alle Planungen in 3D vornehmen und so von Beginn an die Maße der vorhandenen Halle im Blick hatten. Daran änderte sich auch nichts während der fünfmonatigen Projektlaufzeit.
Das Packmaß der Wickel ist beachtlich. Auf den Großpaletten mit Abmessungen von 1200 x 2100 mm, die in dieser Anlage zum Einsatz kamen, finden lediglich sechs Kartons pro Lage Platz. Um ein vollständiges Packbild zu generieren werden fünf Lagen pro Palette aufeinander gestapelt. Angepasst an die Produktgröße wurde ein Kawasaki Palettierer ZD130S mit einer Reichweite von 3255 mm eingesetzt. Zum Handhaben der Kartonzuschnitte wird dieser Robotertyp ebenfalls verwendet. Allerdings in der 250-kg-Variante bei gleicher Reichweite. Lediglich zum Einlegen der Wickel in die Anlage konnte ein kleinerer Roboter vom Typ Kawasaki RD080N in die Planung aufgenommen werden. „Das enorme Packmaß des Produkts machen große Reichweiten der Roboter und auch eine entsprechend große Dimensionierung der eingesetzten Greifer notwendig“, so Jürgen Keller, Vertriebsleiter bei Holmatec. Dadurch erhöhen sich automatisch das Greifergewicht und damit die notwendige Traglast der Roboter.
Die Wickel werden im Prozess auf zwei Einlaufbändern zur Verfügung gestellt. Die zur Verpackung notwendigen Kartons werden gleichzeitig auf Paletten als Zuschnitte bereit gehalten. Der Einsatz von zwei Kartonaufrichtern wäre bei konventioneller Bauweise notwendig gewesen. Dies passte aus zwei Gründen nicht in das Konzept. Erstens wäre weitaus mehr Hallenfläche erforderlich gewesen und zweitens hätte der Kunde tiefer in die Tasche greifen müssen. Die Investition wäre deutlich höher ausgefallen.
Die zwei Kartonaufrichter wurden durch einen der beiden ZD-Roboter ersetzt, der die Handhabung und Aufrichtung der Kartonzuschnitte übernimmt. Für die Konstruktion keine leichte Aufgabe, da einige Funktionen im Greifer integriert werden mussten, was sich massiv auf das Greifergewicht auswirkte. Die Gewichtssteigerung konnte allerdings soweit im Rahmen gehalten werden, dass die vorab getroffene Roboterwahl in der Planung zwar von einem ZD130S zu einem ZD250S angepasst werden musste, dabei allerdings Arbeitsbereich und Baugröße gleich blieben. Somit blieb auch das gesamte Layout unverändert. Hier konnte Kawasaki mit seinem Roboterlager punkten. Im Ernstfall lässt sich kurzfristig die Spezifikation anpassen. Oder es findet gar ein Wechsel auf ein anderes Produkt statt.
Der so spezifizierte Roboter übernimmt die Bereitstellung der Kartonzuschnitte und somit die Arbeit von zwei Kartonaufrichtern. Der Werker aus Stahl richtet die Zuschnitte aus und führt sie zu, faltet die Kartons auf und knickt die Klebelaschen ein. Diese Funktionen sind in den Zuführungsschwenk über nahezu 180 Grad in der ersten Achse integriert, der zum Einlegen der Zuschnitte in das Verpackungskarussell notwendig ist. Gleichzeitig blieben noch genug Gewichtsreserven erhalten, so dass das Handhaben der Leerpaletten ebenfalls als Funktion in den Greifer integriert werden konnte. Der Roboter ist damit maximal genutzt und der Einsatz weiterer Peripherie ließ sich umgehen. Außerdem wurde die Taktzeit gedrückt, die mit 9,6 s ohnehin knapp bemessen, aber erreichbar war.
Das zentrale Element der Lösung ist das achtarmige Karussell zum Verpacken der Wickel. Die Idee zu diesem Karussell ergab sich aus den Platzverhältnissen sowie der gegebenen Taktzeit und wurde komplett von Holmatec entwickelt und konstruiert. Hierbei profitierten die Spezialisten von ihrer langjährigen Erfahrung. Zudem verfügt das Unternehmen über eine hohe Fertigungstiefe. Diese reicht von der Planung über die Konstruktion in 3D bis hin zur mechanischen Fertigung, dem Schaltschrankbau und der Vorinbetriebnahme im hauseigenen Hallentrakt. Am Ende stehen dann der Aufbau und die Inbetriebnahme beim Kunden.
Zu jeder Zeit befinden sich acht Produkte im Karussell und werden dort verpackt. Diese Teilung ermöglicht die ideale Geschwindigkeit, mit der in passender Taktzeit die Wickel ohne Stau aus der Produktionsanlage entnehmen werden können. Von einem dritten Kawasaki-Palettierer, dem Modell RD080N, werden die Wickel aus beiden Anlagen in die offenen Kartonzuschnitte eingelegt. Die nicht umreiften Wickel werden geschlossen gehalten und die Einlegeposition genau zentriert. Diese Funktionen wurden ebenfalls in den Robotergreifer integriert. Im Karussell werden die Seitenlaschen und die obere Lasche verklebt und zugefaltet. Jedes Produkt bekommt einen Barcodeaufkleber. Die darauf enthaltenen Lager- und Produktdaten lassen sich nachfolgend scannen und verwalten. Damit stehen alle notwendigen Informationen für die Qualitätssicherung und Nachverfolgbarkeit der Produkte zur Verfügung. Die Entnahme der fertigen Kartons wird ebenfalls von einem Roboter übernommen, der die Produkte auf die bereitgestellte Industriepalette stapelt.
In die Anlage wurde eine Palettenfördertechnik inklusive Shuttlebetrieb zum Ein- und Ausschleusen der Paletten mit entsprechender übergeordneter Steuerung integriert. Die stählernen Werker werden zentral verwaltet und gesteuert. Alle eingesetzten Roboter sind maximal ausgelastet und flexibel genug, um verschiedene Aufgaben in der Applikation zu übernehmen. ub
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