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Mit Geschwindigkeit und Flexibilität punkten

Innovative Roboterlösungen für Verpackungsaufgaben | Nicht nur in der Produktion von Massenartikeln wird heute eine Performance erreicht, die nachfolgende Prozesse wie das Verpacken an Grenzen stoßen lässt. Leistungsfähige Verpackungsanlagen sind hier gefragt, die höchste Volumina bewältigen können. Highspeed-Roboter spielen dabei immer öfter eine zentrale Rolle.

Ob im Food- und Pharmasektor oder im Konsumgüterbereich, schnelle Verpackungslinien haben überall Hochkonjunktur. Es gilt, die gewaltigen Stückzahlen einer auf maximale Leistung getrimmten Produktion am Ende sicher, schnell und schonend zu verpacken. Ließen sich diese Anforderungen in der Vergangenheit oftmals noch mit sehr schnellen, aber weitgehend unflexiblen Systemlösungen erfüllen, wird der Faktor Flexibilität heute zum entscheidenden Kriterium. Der Grund dafür liegt in einer permanent steigenden Variantenvielfalt in der Produktion mit der Folge signifikant kleinerer Losgrößen. Schnelle Handhabung bei gleichzeitig hoher Flexibilität lautet der Kundenwunsch. Die perfekte Lösung hierfür heißt Roboter. Für unterschiedliche Verpackungsaufgaben steht eine breite Palette an Standard- und Spezialkinematiken zur Verfügung, mit der sich für jeden Einsatz der passende Roboter finden lässt. Die Kreativität der Roboterhersteller hat zu einem umfangreichen Produktspektrum geführt, das permanent ausgebaut wird.

Ultraschnelle Scaras mit bis zu 140 Picks pro Minute
Auch die Performance der Roboter hat sich in den zurückliegenden Jahren enorm weiter entwickelt. Paradebeispiel für solche Leistungsschübe sind die Stäubli SCARAs der TS-Baureihe. Die schnellen Maschinen setzen mit bis zu 140 Picks pro Minute weltweit Maßstäbe. Die Performance dieser State of the Art-Roboter macht sie für Verpackungsapplikationen besonders interessant. Laut Dipl.-Ing. Manfred Hübschmann, Geschäftsführer Stäubli-Robotics Deutschland, trifft die neue SCARA-Baureihe voll ins Schwarze: „Mit den drei Modellen der TS-Baureihe haben wir Highspeed-Maschinen im Programm, die dank ihrer Performance und der abermals gesteigerten Präzision nahezu jede Applikation noch einmal schneller und wirtschaftlicher machen. Diese Roboter sind derart schnell, dass sie selbst taktzeitkritische Aufgaben in der Verpackungsindustrie übernehmen können, die bislang Deltakinematiken vorbehalten waren."

Weitere Vorteile: Die schnellen Stäubli SCARAs warten mit höheren Traglasten auf als die meisten Deltaroboter und sind zudem präziser. Da sie in der Regel auch deutlich preiswerter zu haben sind, werden sie in immer mehr Applikationen zur wirtschaftlicheren Alternative. Die komplette TS-Baureihe besteht aus den drei Modellen TS40, TS60 und TS80 mit 400, 600 und 800 Millimeter Reichweite bei einer Nenntraglast von zwei Kilogramm. Maximal dürfen es bis zu acht Kilogramm Handhabungsgewicht sein. In der Ausführung mit Faltenbalg erfüllen die SCARAs die Anforderungen der Reinraumklasse ISO 6. Die Präzisionsmaschinen punkten mit einer Wiederholgenauigkeit von +- 0,01 Millimetern und sind dank ihrer hervorragenden Leistungsfähigkeit geradezu prädestiniert für Applikationen im Verpackungsbereich.

Sechsachser für präzises Verpacken auch in Reinräumen
Die Sechsachser der TX-Baureihen finden sich im Verpackungsbereich überall dort, wo komplexe Bewegungsabläufe beispielsweise bei schwierigen Einlegearbeiten zu absolvieren sind. Bei Applikationen, die neben hoher Geschwindigkeit durch hohe Präzision bestimmt sind, zählen die Stäubli Sechsachser ebenfalls zur ersten Wahl. Außerdem punkten diese Roboter auch unter Reinraumbedingungen.

Alle Sechsachser der TX-Baureihen zeichnen sich durch ihren einzigartigen, voll gekapselten Aufbau mit innen liegender Verkabelung und integrierter Antriebstechnik aus. Dadurch sind die Roboter leicht zu reinigen und erfüllen in der Standardausführung bereits die Reinraumklasse ISO 5. In der optionalen Cleanroom-Variante genügen sie den Spezifikationen der Reinraumklasse ISO 4.

An drei Roboterbaureihen, die gerade für Verpackungs- und Abfüllaufgaben in der Medizin-, Pharma und Biotechnologie besonders gerne eingesetzt werden, zeigt Stäubli, was derzeit technologisch möglich ist. Die kompakten Sechsachser TX40, TX60 und TX90 erfüllen in Super-Cleanroom-Ausführung die extrem hohen Anforderungen der Reinraumklasse ISO 2. Mit einer weiteren Spezialroboterbaureihe in so genannter Stericlean-Ausführung unterstreicht Stäubli seine Spitzenstellung. Diese hochentwickelte Roboterbaureihe ist GMP konform und erfüllt die Anforderungen der Klasse A. Dank einer speziellen Kapselung und vertikaler Kabeldurchführung, der Verwendung von Edelstahlbauteilen sowie einer aufwändigen Oberflächenbehandlung können die Sechsacher der Stericlean-Serie dauerhaft und zuverlässig in dampfförmigen Wasserstoffperoxid-Umgebungen arbeiten. Somit steht ihrem Einsatz unter sterilen Laborbedingungen nichts mehr im Wege. Stäubli Robotics dringt mit diesen Maschinen in Bereiche vor, in denen der Einsatz von Robotern bis dato als unmöglich galt.

Eine Frage der Integration
Mindest ebenso wichtig wie die Performance der Roboter selbst ist deren einfache Integration in Verpackungslinien. Und hier stehen in vielen Fällen Schnittstellenprobleme und das zusätzlich notwendige Roboter-Know-how der Entwicklung neuer Verpackungskonzepte und der konsequenten Nutzung der Roboterautomation im Wege. Noch immer haben Systemintegratoren bei der Integration von Robotern in Verpackungslinien mit softwaretechnischen Problemen und den Besonderheiten herstellereigener Robotercontroller zu kämpfen.

Stäubli Robotics hat sich dieser Problematik angenommen und mit uniVAL Drive eine einzigartige Lösung entwickelt. Das Unternehmen bietet ab sofort die Möglichkeit, alle Stäubli Kinematiken mit externen Steuerungen zu betreiben. Im Klartext heißt das: Hersteller von Verpackungsanlagen sowie Anlagenbauer können mit der übergeordneten Maschinensteuerung künftig auch SCARA- und Knickarmroboter von Stäubli programmieren.

Möglich macht es die Ready to Plug Softwarelösung uniVAL Drive, eine Echtzeit-Schnittstelle zur Integration aller Stäubli-Kinematiken in Fremdsteuerungen. Diese jüngste Entwicklung von Stäubli Robotics birgt jede Menge Potenzial, wie Dipl.-Ing. Manfred Hübschmann, erläutert: „Mit uniVal Drive erschließen wir unseren Robotern ein noch breiteres Einsatzspektrum und kommen dem Kundenwunsch vieler Anwender nach einer offenen Schnittstelle zu deren Steuerungen nach. OEM und Maschinenhersteller können die Stäubli Roboter als Standardmaschinen für Handlingaufgaben einsetzen und dabei ihre Maschinensteuerung für Programmierung und Betrieb der Roboter nutzen."

Die Vorteile für Stäubli Kunden liegen auf der Hand: Sie können die einheitliche Programmier- und Bedienumgebung ihrer übergeordneten Steuerung für den Roboterbetrieb nutzen, ohne sich mit einer fremden Programmieroberfläche auseinandersetzen zu müssen. Die Programmierung erfolgt ausschließlich über die Motionsteuerung der Anlage. Die Kommunikation erfolgt über ethernet?basierende Echtzeitfeldbussysteme wie beispielsweise SERCOS III, EtherCAT, POWERLINK ...).

OEMs und Maschinenhersteller sind von den Möglichkeiten des Tools begeistert. Die Zeiten, in denen Programmierer umständlich mit zwei unterschiedlichen Steuerungen für Anlage und Roboter arbeiten mussten, gehören damit endgültig der Vergangenheit an. uniVAL erleichtert die Integration der Stäubli-Maschinen signifikant und macht das Procedere so einfach und schnell wie nie zuvor. Das spart Zeit, Kosten und Aufwand.

Zukunftsweisende Lösungen gefragt
Wegweisende Lösungen wie uniVAL Drive werden auch in Zukunft gefragt sein, will man den permanent steigenden Anforderungen der Verpackungsindustrie in punkto Geschwindigkeit und Flexibilität weiter entsprechen. „Über einen Entwicklungszeitraum von vielleicht zehn Jahren und mehr betrachtet werden wir die anspruchsvollen Kundenwünsche aus der Verpackungsbranche nicht mehr weitgehend mit Standardrobotern erfüllen können. Vielmehr wird es zur Ausprägung von speziellen Verpackungskinematiken wie einst dem Deltaroboter kommen, die dank gewichtsreduzierter Bauweise mehrere Hundert Picks pro Minute erreichen und dabei über ein abermals effizienteres Energiemanagement verfügen", so Manfred Hübschmann.

Bereits heute arbeitet man bei Stäubli mit Nachdruck an solchen Entwicklungen. Einen ersten Vorgeschmack auf neue Lösungen dieser Art will der Hersteller noch in diesem Jahr präsentieren. Die Rede ist von einer auf das Wesentliche reduzierten Spezialkinematik für ultraschnelles Verpacken. Das neue Modell soll extrem kurze Zykluszeiten ermöglichen und dank spezieller Kapselung auch für Einsätze in der Lebensmittelindustrie erste Wahl sein. Das Beste daran: Trotz enormer Leistungsfähigkeit soll der neue Roboter preislich unter den bekannten Standardgeräten liegen.

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Die Performance der Roboter ist abhängig von der Integration in Verpackungslinien.

Schnittstellenprobleme und das zusätzlich notwendige Roboter-Know-how stehen der Entwicklung neuer Verpackungskonzepte und der konsequenten Nutzung der Roboterautomation im Wege.

Noch immer haben Systemintegratoren bei der Integration von Robotern in Verpackungslinien mit softwaretechnischen Problemen und den Besonderheiten herstellereigener Robotercontroller zu kämpfen.

Stäubli Robotics hat mit uniVAL Drive eine Lösung entwickelt. Das Unternehmen bietet die Möglichkeit, alle Stäubli Kinematiken mit externen Steuerungen zu betreiben. Das heißt: Hersteller von Verpackungsanlagen sowie Anlagenbauer können mit der übergeordneten Maschinensteuerung künftig auch SCARA- und Knickarmroboter von Stäubli programmieren.

Möglich macht es die Ready to Plug Softwarelösung uniVAL Drive, eine Echtzeit-Schnittstelle zur Integration aller Stäubli-Kinematiken in Fremdsteuerungen.

Mit uniVal Drive erschließt Stäubli Robotics nach eigenen Angaben den eigenen Robotern ein noch breiteres Einsatzspektrum und kommt dem
Kundenwunsch nach einer offenen Schnittstelle zu deren Steuerungen nach. OEM und Maschinenhersteller können die Stäubli Roboter als Standardmaschinen für Handlingaufgaben einsetzen und dabei ihre Maschinensteuerung für Programmierung und Betrieb der Roboter nutzen.

 

Über die Firma
Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics
Bayreuth
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