Die Mitarbeiter im Wareneingang des Vertriebszentrums am Standort Künzelsau-Gaisbach arbeiten im Zwei-Schicht-Betrieb. Sie stapeln die zwischen 500 und 5.000 g schweren quaderförmigen Kartons mit Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und Stahlbauelementen von den Paletten in Kleinladungsträger (KLT). „Die Gesamtlast pro Schicht und Person beträgt damit mehrere Tonnen“, verdeutlicht Roland Schneider, Abteilungsleiter Technische Abteilung bei der Adolf Würth GmbH & Co. KG. „Zudem ist die Arbeit eintönig, was ebenfalls eine Belastung ist.“ In der Vergangenheit war die konsequente Rotation nach vier Stunden das beste Mittel, der Eintönigkeit entgegenzuwirken. Um die Mitarbeiter nachhaltig zu entlasten, sollte der Automatisierungsgrad in der Logistik erhöht werden.
Die J. Schmalz GmbH aus Glatten stellte sich der Aufgabe, den bestehenden manuellen Handhabungsprozess intelligent zu automatisieren. „Das Umsetzen unterschiedlich großer Kartons mit verschiedenen Gewichten ist eine Aufgabe für unseren BinPicking-Greifer SBPG“, freut sich Matthias Frey, Business Development Robotik bei Schmalz. Der Greifer ist ausreichend lang, um in die Kisten einzutauchen und leicht genug, damit die Tragfähigkeit kleinerer Roboter nicht zu sehr reduziert wird. So kann ein raumsparender Cobot von Universal Robots den Greifer führen, während das Vision Eco-System for Schmalz VE4S das Sehen übernimmt. Schmalz nutzt Standardkomponenten aus den Bereichen Robotik und Bildverarbeitung. Dadurch konnte Würth eine wirtschaftliche Lösung unter 100.000 Euro angeboten werden.
Zwei Details waren für Schmalz bei dieser Anwendung eine Herausforderung. Ersten das Picken aus der Palette inklusive dem Setzen der Pakete mit ihrer hohen Varianz in die Kisten. Und zweitens das Erkennen der Zwischenlage mit unbekanntem Aufdruck. Erschwerend kam hinzu, dass das Design der Zwischenlagen dem der Schachteln ähneln kann. „Der einzige Ansatz, der prozesssicher funktioniert hat, war der Einsatz von künstlicher Intelligenz“, erklärt Frey. Das definierte Setzmuster realisierte Schmalz mit einer werkstückspezifischen Programmierung. Dagegen waren die engen Platzverhältnisse am Einsatzort einfach zu erfüllen, denn ein Laserscanner macht einen Sicherheitszaun überflüssig und sorgt somit für eine schlanke Zelle. Sobald sich eine Person nähert, verringert der Cobot seine Geschwindigkeit und arbeitet mit reduzierten Kräften sicher weiter.
Um die verschiedenen Greifaufgaben zu erledigen, kann der Cobot selbstständig die Sauger des Greifers oder den ganzen Greifer dank eines Schnellwechselmoduls tauschen. Ein Lastaufnehmer ist dabei immer am Roboterarm, während der andere im Greiferbahnhof wartet. Ist zum Beispiel eine Kiste zu bewegen, holt sich der Cobot den dafür konzipierten PXT-Greifer. Für den Greifer gibt drei Sauger, sodass der Roboter jede Kartongröße sicher handhaben kann. Das benötigte Vakuum stellt ein pneumatischer Vakuum-Erzeuger bereit.
Über eine Bedienoberfläche gibt der Mitarbeiter den Auftrag ein. Die Software kommuniziert mit der Kamera, dem Cobot und dem Sicherheitslaserscanner und passt nach der Eingabe die Robotersteuerung und die Kamera an die Aufgabe an. Eine Besonderheit bei der Lösung ist, dass Würth über die Software das gesamte Auftragsmanagement der Roboterzelle steuert. Was bereits funktioniert, sind Features wie die Zielbehälterkontrolle, bei der die Kamera prüft, ob der bereitgestellte KLT wirklich leer ist. Das Erkennen und Entnehmen der Zwischenlagen aus der Quellkiste und der Kollisionscheck sind ebenfalls gelöst. Hierbei berechnet die Software die Wegpunkte, die der Roboter anfährt und checkt mithilfe eines digitalen Zwillings, ob es zu Kollisionen kommt. Ist das der Fall, umgeht das Programm die Hindernisse und legt neue Wegpunkte fest.
Der kollaborative Roboter ist seit 2022 im Vertriebszentrum VZ West in Betrieb. „Was ich von unserem Personal aus dem Wareneingang höre, ist durchweg positiv“, berichtet Roland Schneider. Der Arbeitsalltag mit dem Cobot ist dabei gut strukturiert. Zunächst fährt der Mitarbeiter mit dem Hubwagen eine Europalette mit Schachteln in den vorgesehenen Bereich. Die Kartons sind zwischen 100 und 250 mm lang, 90 bis 100 mm hoch und 90 mm breit. Den KLT-Zielbehälter holt sich der Roboter selbst von einem Förderband. Die Roboterzelle füllt so viele KLT-Behälter, bis die Europalette geleert ist. Beim Abschieben auf die Fördertechnik werden die Behälter gescannt und im SAP-System verbucht.
Die Lösung bei Würth zeigt, wie ein Cobot mit einem Kamerasystem und der richtigen Programmierung Mitarbeiter effektiv entlasten kann. Der Roboter reduziert dabei die monotone Arbeit, verbessert die Ergonomie und ist daher eine wertvolle Unterstützung. „Jetzt gilt es, den Cobot schrittweise mit unserem gesamten Produktsortiment vertraut zu machen, damit er den personellen Engpass weiter entspannt“, betont Schneider. (us)
Kontakt:
J. Schmalz GmbH
Johannes-Schmalz-Straße 1
72293 Glatten
Tel. +49 7443 24030
www.schmalz.com
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