Cobots zur Automatisierung von Verpackungslinien

Gemischtes Doppel

Volatile Märkte und der globale Wettbewerb stellen das produzierende Gewerbe vor die Herausforderung, mit gleichbleibend hoher Qualität immer flexibler zu produzieren und immer schneller zu liefern, um im weltweiten Wettrennen mitzuhalten. Damit das gelingt, müssen Unternehmen jeder Größe und Branche ihre Produktionsprozesse stetig verbessern. Mit kollaborierenden Leichtbaurobotern haben jetzt auch kleine und mittelständische Unternehmen die Möglichkeit, die Automatisierung ihrer Verpackungslinien voranzutreiben.

Die intuitive und leicht erlernbare Bedienung der Roboter von Universal Robots ist auch für Mitarbeiter ohne Programmiererfahrung geeignet. (Bild: Universal Robots GmbH)

Ob Pick&Place, Verpacken, Etikettieren oder Palettieren: Logistik und Verpackung in produzierenden Unternehmen beinhalten eine Vielzahl an repetitiven Arbeitsschritten, die trotz hoher Wiederholungsrate mit immer derselben Kraft und Präzision auszuführen sind. Aktuelle Marktrends wie der boomende E-Commerce stellen Anbieter zudem vor immer komplexere Herausforderungen, um immer individuelleren Kundenwünschen gerecht zu werden: Vom frischen Salat bis zum Kleiderschrank müssen sie alles schnell und unbeschädigt verpacken, versenden und häufig noch am selben Tag zustellen. Hier bietet die Leichtbaurobotik und insbesondere die Mensch/Roboter-Kollaboration großes Potential, um betriebliche Prozesse zu verbessern und gleichzeitig Mitarbeiter von ergonomisch ungünstigen Aufgaben zu entlasten. Denn nur ein Roboter, der klein, leicht und flexibel, einfach zu programmieren und für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen geeignet ist, wird den Anforderungen moderner Fertigungsprozesse gerecht.

Mensch und Maschine verpacken Hand in Hand

Während sich traditionelle Industrieroboter lediglich hinter teuren, platzraubenden Schutzzäunen betreiben lassen, bieten flexible Roboterarme wie der UR3, der UR5 und der UR10 von Universal Robots eine schnell implementierbare Alternative. Durch das Sicherheitssystem stoppt der Roboterarm sofort, wenn er auf ein Hindernis stößt. Dabei übt der Roboter keine größere Kraft als den in den regulierbaren Sicherheitseinstellungen gewählten Grenzwert aus. Dadurch ist er nach erfolgreich abgeschlossener Risikobeurteilung in der Lage, ohne oder nur mit geringen Schutzvorrichtungen direkt neben den menschlichen Kollegen zu arbeiten und sie von monotonen Aufgaben zu entlasten. Die Werkzeugschnittstellen lassen sich je nach individuellen Anforderungen mit unterschiedlichen Werkzeugen bestücken und übernehmen verschiedene Aufgaben von Pick&Place über Palettieren bis zum Verpacken. Dabei sind auch Mitarbeiter ohne Programmierkenntnisse schon nach einer kurzen Einweisung in der Lage, die Bewegungen des Roboters im laufenden Betrieb über ein leicht bedienbares Interface einzustellen. Zusatzkosten für lange Schulungen oder externe Ingenieure, die neue Arbeitsschritte programmieren, kommen nicht zum Tragen. Abhängig von der Komplexität der Anwendung gelingt die Inbetriebnahme der Leichtbauroboter schon nach einem halben Tag Integrationszeit. Dadurch lohnt es sich, selbst bei Arbeitsvorgängen mit niedriger Wiederholrate – wie bei Verpackungen zeitlich limitierter Sondereditionen – die Roboter neu zu positionieren, um eine neue Aufgabe zu erfüllen. Die durchschnittliche Amortisationszeit liegt so bei derzeit 195 Tagen.

Automatisierte Verpackungslinien

Wie kleine Unternehmen von den Cobots profitieren, zeigt das Beispiel der isländischen Molkerei Mjolkursamsalan Akureyri, die rund 80 Mitarbeiter beschäftigt und zwei UR5-Roboter im Einsatz hat. Einer der beiden Roboterarme hebt jeweils vier Packungen Frischkäse von einem Förderband und legt diese auf einer Kunststoffschale ab. Die gefüllten Schalen fahren zu dem zweiten Roboter, der sie auf einer Palette stapelt. „UR-Roboter sind einfach zu bedienen und es ist nicht nötig, sie nach vorangegangener Sicherheitsanalyse abzuschirmen. Aufgrund der zwei UR5 war es bereits möglich, drei Jahre monotoner Arbeit einzusparen“, sagt Sigurdur Runar Fridjonsson, Leiter der Molkerei in Akureyri. Atria Scandinavia, der größte Hersteller von vegetarischen und anderen Gourmetprodukten in Nordeuropa, hat seine Verpackungsprozesse ebenfalls durch den Einsatz kollaborierender Roboter verbessert. In einer der vier Fabriken des Unternehmens arbeiten viele der Arbeiter unmittelbar neben drei Roboterarmen von Universal Robots. Sie etikettieren Lebensmittel, verpacken sie in Kartons und stapeln diese auf Paletten. Somit ermöglichen sie es über alle Produktionslinien hinweg, pro Stunde durchschnittlich 228 Artikel zur Auslieferung vorzubereiten. Die Amortisationszeit betrug deshalb nur ein Jahr. Programmierung und Bedienung sowie die flexiblen Einsatzmöglichkeiten sparen dem Unternehmen viel Zeit, z.B. beim Umschalten vom Verpacken von Shrimps zum Verpacken von Oliven. „Als Lebensmittelhersteller ist es für uns wichtig, die Stillstandzeiten zu verringern, um frische Waren zu wettbewerbsfähigen Preisen anzubieten“, erklärt Johnny Jansson, technischer Leiter bei Atria und Verantwortlicher für die Integration der Cobots. „Früher hat es sechs Stunden gedauert, eine Verpackungslinie für ein anderes Produkt umzurüsten. Mit den Robotern geht das jetzt in 20min.“

Pick, place, package – Bei Atria Scandinavia arbeiten drei Roboterarme Hand in Hand mit ihren menschlichen Kollegen. (Bild: Universal Robots GmbH)

Schnelle Integration durch Roboterschulungen

Kleine und mittelständische Unternehmen halten die Robotik teilweise noch für zu teuer und zu komplex für ihre Zwecke oder wissen nicht, welche Teilschritte in ihren Verpackungsprozessen sich mit Cobots automatisieren lassen. Um das zu ändern, hat Universal Robot die UR Academy eingerichtet. In dem Online-Schulungsprogramm erleben Anwender, wie die Einrichtung der UR-Roboter funktioniert, und bekommen eine Vorstellung davon, welche Aufgaben sich an die Cobots übertragen lassen. Sechs Schulungseinheiten in Form von E-Learning-Modulen vermitteln die Basiskenntnisse für die Programmierung von UR-Robotern, wie beispielsweise die Konfiguration von Endeffektoren, der Anschluss von Ein- und Ausgängen, die Erstellung von Basisprogrammen sowie die Anwendung von Sicherheitsfunktionen für eine Applikation.

Auf einen Blick

Die Automatisierung von Teilarbeitsschritten in Logistik und Verpackung ist auch für kleinere und mittelständische Unternehmen ein wichtiges Mittel, um in globalen Wirtschaftsstrukturen wettbewerbsfähig zu bleiben, Kosten zu senken und die Produktivität zu steigern. Lösungen mit Leichtbaurobotern, die gefahrlos mit menschlichem Personal zusammenarbeiten, eröffnen hier neue Möglichkeiten. Sie übernehmen repetitive, körperlich fordernde Aufgaben und arbeiten gleichbleibend effizient auch auf engem Raum.