Technik

Zeitenwende in der Sackpalettierung

Wie eine Zeitenwende in der Sackabfüllung und -palettierung aussehen kann, verdeutlicht Dirk Lehnhardt, Produktion Coating Systems Division bei der Steuler-KCH Materials GmbH, Höhr-
Grenzhausen. Während eines Rundgangs erklärt er an der alten Anlage, wie die zuvor befüllten Säcke jahrelang manuell auf eine Palette gehoben worden sind. Danach zeigt er die neue Roboterzelle, die an eine moderne Abfüllanlage angeschlossen ist. „Die Aufgaben sind in beiden Fällen identisch: Es geht darum, die verschiedensten Füllstoffe in Säcke abzufüllen und diese zu palettieren. Aber der Schritt zwischen der alten und neuen Lösung ist ein Quantensprung."

Arbeitserleichterung und höhere Leistung
Das Roboter-Palettiersystem der Koch Industrieanlagen GmbH, Dernbach (Landkreis Neuwied), das mit einer Fläche von 12 x 8 Metern auskommt, und die ebenfalls automatisch laufende Abfüllanlage der Haver & Boecker OHG, Oelde, haben ihren Betrieb im Februar 2012 aufgenommen. Dirk Lehnhardt öffnet auf seinem Laptop eine 3D-Zeichnung, durch die er die kompakte Bauweise des Gesamtsystems unterstreicht. „Für uns liegt der besondere Nutzen in der Arbeitserleichterung. Außerdem können wir, verglichen mit dem manuellen Handling, in der gleichen Zeit die vierfache Menge abfüllen und palettieren. Obendrein lässt sich die komplette Anlage von einer Person fahren. Das sind Vorteile, die auch die Wirtschaftlichkeit erhöhen."

In der gegenwärtig einschichtig eingesetzten Roboterzelle steckt sogar noch Steigerungspotenzial. Zumal sie derzeit ihre maximale Leistung von 300 Säcken in der Stunde nicht ausschöpfen kann, weil die Abfüllmaschine bei schwierigen Produkten nur für die Hälfte ausgelegt ist. Lehnhardt sieht in der fünfzigprozentigen Auslastung des Industrieroboters positive Effekte. „Für uns ist es ein Entscheidungskriterium zugunsten der Anlage gewesen, dass der Roboter Reserven hat. Dadurch haben wir die Möglichkeit, gegebenenfalls eine zweite Abfüllmaschine anzubinden, ohne die Zelle ausbauen zu müssen."

Die Abfüllanlage formt die Säcke, füllt sie mit dem Produkt und verschließt sie. Dann laufen sie auf einem Kurvenband, das bereits zum Lieferumfang von Koch gehört, in die Roboterzelle. Als nächste Station folgt ein Pressband, das die letzte verbliebene Luft aus den Säcken herausdrückt. Dirk Lehnhardt faltet einen leeren Sack auseinander und erläutert das Funktionsprinzip. „Hier sind mithilfe einer Labyrinth-Verschweißung Kanäle eingearbeitet, durch die sich die Luft herauspressen lässt, deren Ventilfunktion aber später ein Eindringen von Wasser verhindert. Die praktisch luftleeren Säcke sind kompakter und sicherer zu palettieren." Nach dem Egalisieren fahren die Säcke auf einem Zuführband und einem kurzen Rollenförderer gegen einen Endanschlag.

In diesem Bereich haben die Koch Spezialisten einen Knickarmroboter mit einem anwendungsspezifischen Multifunktionsgreifer installiert, der eine Tragfähigkeit von 100 Kilogramm besitzt. Zuerst greift der Roboter eine Leerpalette aus dem Zentriergestell und legt sie auf die Abnahmerollenbahn, auf der sie fixiert wird. Anschließend deckt er die Palette mit einem Schonbogen ab, den er aus einem Magazin holt. Lehnhardt deutet auf eine Leerpalette, aus der Nagelköpfe und Holzsplitter ragen. „Die Schonbogen schützen die Kunststofffolie der Säcke vor Beschädigungen sowie vor Spritzern von unten, die zum Beispiel beim Transport durch Gabelstapler über nasses Gelände auftreten könnten."

Liegt ein Sack am Endanschlag, sendet die an dieser Stelle angebrachte Lichtschranke ein entsprechendes Signal an die SPS-Anlagensteuerung der Roboterzelle. Die SPS gibt die Information an die Roboter-Steuerung weiter, die den Industrieroboter daraufhin in die Abnahmeposition verfahren lässt. Dort schiebt der Roboter die Gabeln seines Greifers zwischen die Rollen der Fördertechnik und nimmt den Sack auf. Lehnhardt geht außerhalb des Schutzzauns zum Roboter, um die Details des von Koch entwickelten Greifers zu erklären. „Der Sackgabelgreifer, der mit seinem Servomotor zur neuesten Greifergeneration zählt, ist für verschiedene Produktabmessungen ausgelegt. Zudem verfügt er neben seinen Gabeln über vier herunterklappbare Arme mit Saugnäpfen, die die Schonbogen aufnehmen. Mit diesen Armen greift er auch die Leerpaletten."

Stapelbilder lassen sich einfach ändern
Der Roboter stapelt die Säcke zurzeit in zwei Lagenbildern auf Euro- sowie auf Container-Paletten, die mit ihrer 1.100 x 800 Millimeter großen Fläche und einer Tragkraft von 1.800 Kilogramm in der Steinindustrie Standard sind. Dabei ist es nicht erforderlich, sanft anzufahren und abzubremsen, weil der Greifer die Säcke einklemmt und sie so vor einem Verrutschen schützt. Auf beide Palettentypen schichtet Steuler-KCH bis zu 40 Säcke. Daraus resultieren bei fünf Säcken je Schicht acht Lagen und bei sechs Säcken sieben Lagen. Dirk Lehnhardt bleibt vor dem Bedienpanel der Roboterzelle stehen. „Die Stapelbilder lassen sich einfach ändern beziehungsweise an andere Sackgrößen anpassen. Wegen des hohen Bedienkomforts ist es nach kurzer Einarbeitung möglich, mit der Anlage umzugehen."

Der Roboter, der bis zu zehn Lagen auf eine Palette schichten könnte, erreicht durch ein sauberes Stapelbild eine hohe Packdichte und Stabilität. Dazu trägt auch das Gewicht der Säcke bei, das zwischen 17,5 bis 25 Kilogramm liegt. Abgesehen davon verwendet Steuler-KCH Säcke, die mit kleinen Noppen ausgestattet und daher sehr rutschfest sind. Ist eine Palette fertig beladen, fährt sie auf der Abnahmerollenbahn in die Übernahmeposition für Gabelstapler. Nachfolgende Vollpaletten puffert die Fördertechnik mit Abstand zur ersten Palette, bis diese abgeholt worden ist und die nächste vorrücken kann.

Palettierkompetenz hat den Ausschlag gegeben
Als Alternative zu der Roboter-Palettieranlage hatte Steuler-KCH eine Portalanlage mit einem einfachen reinen Sauggreifer in Betracht gezogen. Der Anbieter hat aber die Zweifel, die man im Hinblick auf den damit verbundenen Wartungsaufwand hatte, nicht zerstreuen können. Deshalb hat sich Steuler-KCH für eine Roboterzelle mit einem Knickarmroboter entschieden, der kurze Zykluszeiten, eine lange Reichweite, ein starkes Beschleunigungsvermögen und eine hohe Wiederholgenauigkeit garantiert. Mit entsprechenden Robotern hat der Betreiber bereits gute Erfahrungen gesammelt, weil er in seinem Werk Höhr-Grenzhausen drei weitere Roboter einsetzt. Da Knickarmroboter auch hinsichtlich Flexibilität und Zukunftssicherheit beeindrucken, lassen sie sich bei Bedarf für andere Produkte oder sogar für ganz neue Anwendungen nutzen.

„Bei der Auswahl des Lieferanten ist die Palettierkompetenz von Koch entscheidend gewesen", klärt Dirk Lehnhardt auf. Ferner erwartet Steuler-KCH durch die zentrale Lage des Robotersystemhauses einen schnelleren Service als von dessen Wettbewerbern. Den dürfte das Unternehmen jedoch selten benötigen. Denn es profitiert von einer hohen Prozesssicherheit und Verfügbarkeit, die auf einer Standardisierung der Hard- und Software und auf den ausgereiften Großserienmodulen der Roboterzelle beruht.

Überdies sind Hightech-Roboterzellen, wie die bei Steuler-KCH installierten, längst Standard bei Koch, der auf mehr als 18 Jahre Erfahrung in seinen Fachgebieten zurückblickt. „Ein zusätzliches Kriterium war, dass uns alle Roboter-Systeme von Koch, die wir besichtigen konnten, überzeugt haben", betont Lehnhardt. „Außerdem hat das Preis-Leistungs-Verhältnis gestimmt."

Steuler-KCH im Profil
Weltweit führend im industriellen Korrosionsschutz
Die Steuler-KCH GmbH, Siershahn, entwickelt, produziert und installiert chemisch, mechanisch und thermisch beständige Werkstoffe und Auskleidungssysteme für Stahl- und Betonkonstruktionen, beispielsweise für Anlagen, Apparate, Behälter und Kanalrohre. Aus dem engen Verbund der Unternehmensbereiche Oberflächenschutz-Systeme, Feuerfest-Systeme und Kunststoff-Technik resultiert ein Komplettangebot an Auskleidungstechnologien, das Steuler-KCH zu einem der global führenden Anbieter im industriellen Korrosionsschutz macht. Steuler-KCH ist ein Mitglied der Steuler-Gruppe. Die Struktur dieser mittelständischen Unternehmensgruppe, die mit circa 2.000 Mitarbeitern rund 300 Millionen Euro Jahresumsatz erwirtschaftet, bilden die eigenständig am Markt operierenden Bereiche Industrieller Korrosionsschutz, Anlagenbau/Umwelttechnik,  Schwimmbadbau und Fliesen.

Über die Firma
KOCH Industrieanlagen GmbH
Dernbach
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