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Der Palettierroboter Paro aus dem Hause Roteg ist dafür gedacht, Produkte auf Euro- und Industriepaletten für den Versand exakt zu stapeln. Für diese und ähnliche Aufgaben wurde das System vor mehr als 20 Jahren entwickelt und kommt heute beispielsweise bei einem Hersteller industrieller PE-Rohrsysteme zum Einsatz.

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Der Betreiber stellt Schweißmuffen her, um Rohre dauerhaft, schnell und sicher zu verbinden. Sie sind mit innenliegenden Widerstandsdrähten versehen, die eine gezielte elektrische Erwärmung der Innenkontur bis zum Schmelzpunkt des Kunststoffes ermöglichen. So ist es dem Unternehmen möglich, die Hightech-Muffen und Rohre durch das Elektro-Schweißverfahren hochbelastbar und dauererhaft zu verbinden. Die Herstellung dieser Muffen beginnt mit PE-Rohlingen, welche in einem kontinuierlichen Prozess auf Spritzgussmaschinen gefertigt werden. Die speziellen Fertigungsabläufe und die räumlichen Möglichkeiten machten den Einsatz der Robotertechnik aus Dortmund möglich. Die Firma Roteg entwickelte für den Schweißmuffen-Hersteller eine Roboteranlage zum Palettieren der PE-Rohlinge hinter dem ersten Fertigungsschritt. Bei diesen speziellen Palettieranlagen kommen kundeneigene Gitterboxen zum Einsatz. Dabei handelt es sich nicht um Ware „von der Stange“, sondern um Sonderpaletten, die speziell für die innerbetrieblichen Transport- und Lageraufgaben für die Schweißmuffenfertigung entwickelt wurden.

Mit seinen drei Greiffingern und eingebautem Vakuumsaugsystem ist der Roboter so flexibel, dass der Anwender den Greifer nie wechseln muss. (Bild: Roteg)

Mit seinen drei Greiffingern und eingebautem Vakuumsaugsystem ist der Roboter so flexibel, dass der Anwender den Greifer nie wechseln muss. (Bild: Roteg)

Herausforderungen für die Robotik

Der Kunde stellte den Anlagenbauer Roteg gleich vor mehrere Herausforderungen: Zum einen sollte die zugehörige Fördertechnik auch eine intelligente Ausschleusung für einen Notbetrieb beinhalten. Diesen sollte die Roboteranlage im Bedarfsfall selbst auslösen, sobald Muffen in nicht korrekter Lage am Palettierroboter ankommen. Ziel war es, den Produktzulauf sensorisch zu überwachen und einzelne Muffen an dieser Stelle automatisch aus dem System auszuschleusen.

Eine weitere Herausforderung war das Palettieren unterschiedlicher Muffendurchmesser in spezielle Gitterboxen mit drei festste-henden hohen Seitenwänden und einem schräg geneigten Palettenboden. Die sichere Palettierung erforderte zudem die Verwendung lagenstabilisierender Zwischenlagen.

Fördertechnik – eine wichtige Komponente der Robotik

Zu den Roteg-Roboteranlagen gehören in fast allen Fällen auch fördertechnische Systemkomponenten. Diese müssen problemlos an die bereits vorhandene Fördertechnik des Kunden anschließen. Für den Transport der Rohrmuffen wurden kurvengängige Kunststoffkettenförderer eingesetzt. Dieses System ermöglicht den Aufbau komplexer Förderstrecken mit Kurven, Steigungen und Staustrecken mit nur einem zentralen Antriebsmotor.

Das Besondere bei dieser Anlage: Eine bedarfsweise aktivierbare zusätzliche Ausförderstrecke, bestehend aus einer nicht angetriebenen Schwerkraft-Rollenbahn. Sie ist vom Rest der automatisierten Fördertechnik durch ein schwenkbares Abweiserblech ge-trennt und kann bei Bedarf manuell oder automatisch aktiviert werden. Die Aktivierung löst ein Sensor aus, der über der Fördertechnik die Muffen prüft. Sollte dieser die Rohrverbinder für die automatische Palettierung nicht freigeben, schaltet der Roboter auf das Ausförderband um. So laufen fehlerbehaftete Muffen gar nicht erst in die Roboterzelle ein.

Der Touchscreen vereinfach den Dialog zwischen Roboter und Bediener. (Bild: Roteg)
Mit den stündlich zugeführten 180 Muffen arbeitet der Roboter weit unter seiner Kapazitätsgrenze. (Bild: Roteg)

Dreifinger-Greifer trifft auf Vakuumsauger

Für die Rohrmuffen musste das Roteg-Team einen geeigneten Greifer entwickeln. Dabei galt es zu beachten, dass mehrere Rohrverbinder in verschiedenen Größen gleichzeitig beim Roboter ankommen können. Grund dafür: Unterschiedliche Muffen fließen von zwei benachbarten Spritzgussmaschinen in die Roboterzelle ein.

Die Rohrverbinder sind für den Handhabungstechniker erst einmal dickwandige zylinderförmige Rohrsegmente, die wegen des Verhältnisses von Länge und Durchmesser sicher stehen. Da sie stehend am Roboter ankommen und je nach Typ unterschiedliche Durchmesser aufweisen, entschieden sich die Konstrukteure für einen Dreifinger-Greifer. Dieser verfügt über insgesamt drei Einzelfinger, von denen zwei im festen Abstand verbaut sind und ein dritter pneumatisch beweglich ausgeführt ist. Der Roboter nimmt die Muffen einzeln auf, indem sich der vordere bewegliche Greiffinger in die Bohrung der Muffe hinabgesenkt und die Muffe mit pneumatisch einstellbarem Druck gegen das feststehende Fingerpaar klemmt.

Muffe für Muffe, Lage für Lage werden so die Gitterboxpaletten gefüllt. Außerdem kommen Zwischenlagen aus Karton zum Einsatz, welche der Roboter ebenfalls handhaben muss. Die Konstrukteure haben dafür den Dreifinger-Greifer mit einem Vakuumsaugsystem kombiniert. Mit diesem Multifunktions-Greifer kann der Roboter alle Palettieraufgaben ausführen, ohne dass der Anwender den Greifer wechseln muss.

Gitterbox in XXL

Die zweite große Herausforderung war, dass die Muffen nicht auf handelsübliche Paletten, sondern in großvolumigen Gitterboxen mit teils geschlossenen Seitenwänden palettiert werden müssen. Wichtig dabei: Die Boxen soll das System optimal ausfüllen, der Roboter muss also auch in den Ecken palettieren können, ohne mit den Seitenwänden zu kollidieren. Durch seine modulare Bauweise ist der Palettierroboter vom Typ Paro flexibel anpassbar. Der Vorteil dieses Systems ist, dass der Greifraum je nach Aufgabe und innerbetrieblichen Möglichkeiten frei gestaltet werden kann. Durch eine Vertikalachse in Sonderlänge konnte Roteg den Greifraum in der Höhe exakt an die Aufgabe anpassen, sodass der Roboterarm von vorne und von oben in die Boxen greifen kann.

Gleich fünf Stellplätze nutzt der Paro für seine Palettieraufgabe. So kann der Anwender die Anlage möglichst lange ohne manuellen Eingriff betreiben. Dabei palettiert der Roboter die unterschiedlich großen Muffen je nach festgelegtem Schema immer in die nächstgelegene freie Gitterbox. Im Greifraum befindet sich auch ein Zwischenlagentisch, von dem sich der Roboter je nach Packschema die Zwischenlagen für die Palettierung holt. Diese verschaffen der gesamten Einheit die notwendige Transportstabilität.

Arbeitet auch, wenn andere es nicht tun

Der Roboter meldet akustisch und optisch einen notwendigen Palettenwechsel. Da die Vormaschinen eine maximale Produktionskapazität von 180 Muffen haben, kommt der Paro bei Weitem nicht an seine Leistungsgrenzen, und bei einem Fassungsvermögen der Gitterboxpaletten von bis zu 900 Muffen ist die Anlage auch geeignet, um im Nacht- oder Geisterschichtbetrieb kontinuierlich durchzuarbeiten.

Geschützt ist die Anlage durch einen dreiseitigen Metallgitterzaun mit einem langspannenden Lichtvorhang auf der vierten Seite. Betritt ein Mitarbeiter die Anlage durch das Lichtgitter, stoppt der Roboter schnell und zuverlässig. Dieser Zutritt ist auch während des laufenden Prozesses erlaubt und für den einfachen und bequemen Palettenwechsel vorgesehen. Der Roboter erkennt diesen automatisch und setzt sein Programm an der richtigen Stelle fehlerfrei fort, sobald der Bediener die Unterbrechung quittiert hat.

Praktische Steuerung, kundeneigene Packschemen

Bedienen kann der Kunde den Palettierroboter über einen großen Touchscreen. Dahinter steckt ein moderner PC im gehobenen Industriestandard. Durch den Touchscreen ist nicht nur der Einsatz von Maus und Tastatur, der in einer Fertigungshalle meist unpraktisch ist, überflüssig. Auch der Dialog mit dem Bediener gestaltet sich sehr komfortabel und einfach. Der Industrie-PC ist zur Kommunikation mit dem Roboter und der zugehörigen Peripherie mit einer CAN-Schnittstelle ausgestattet. Er übernimmt als Master die Gesamtsteuerung aller systemzugehörigen Komponenten.

Zum Steuern des Roboters hat der Anbieter die Software Roteg-Control entwickelt. Deren Bedienoberfläche entspricht dem gehobenen Standard von Windows-Programmen. Die Bedienung ist ebenso simpel wie intuitiv, sodass die Mitarbeiter auch ohne langwierige Schulungen die Anlage bedienen können.

Außerdem kann der Anwender neue Packschemen einfach und schnell über einen Editor erzeugen oder konfigurieren. Der Be-diener kann durch die Eingabe freier Maße neue Packstücke er-stellen und diese entweder als automatisch generiertes Schema sofort übernehmen oder ein Packschema manuell erzeugen und verändern – ganz einfach, indem er per Fingerdruck die Packstücke platziert, verschiebt, dreht oder wieder löscht. Diese vereinfachte Programmierung kann er Lage für Lage vornehmen, oder mit der Kopierfunktion schnell auf eine ganze Ladeeinheit ausweiten. Die Anzahl und Position der Zwischenlagen ist ebenfalls frei wählbar. So hat der Kunde maximale Freiheiten beim Palettieren seiner Produkte.

Autor

Daniela Arndt, Redaktion Marketing, Roteg

Unternehmen

roTeg AG

Brennaborstr. 54
44149 Dortmund
Deutschland

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