Roboter für Konfektionierung und Verpackung

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Bilcare Research gehört zu den weltweit führenden Herstellern von Barriere- und Spezial-Hart-Folien. Das Unternehmen konzentriert sich seit über 50 Jahren auf die Folienfertigung und stellt kundenorientierte Lösungen für den pharmazeutischen Sektor, die Druck- und Label-Industrie sowie für  Kunden im Bereich Sicherheits- und Kreditkarten bereit. Um die Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu steigern, hat Bilcare seinen Konfektionierungs- und Verpackungsbereich am Standort Bötzingen durch den Kuka-Systempartner Koch Industrieanlagen automatisieren lassen.
Die Komplexität der Automationslösung wird deutlich, sobald man die Produktionshalle von Bilcare Research betritt, in der die Mutterrollen der Pharma-Blister-Folien geschnitten werden. „Wir haben unseren Verpackungsbereich bis zu den kundenspezifischen, versandfertigen Paletten automatisieren und den Schneidraum durch eine neue automatische Rollenschneidanlage von Kampf erweitern lassen“, erklärt Jochen Molt, Site Manager bei Bilcare Research. „Darüber hinaus wurden die beiden bereits vorhandenen Maschinen für die Anbindung an die dezentrale automatische Rollenverpackungslinie von Koch modernisiert. Grund für die Investitionen waren geplante Produktivitätssteigerungen im Bereich der Konfektionierung und Verpackung. Bisher haben wir jeder Rollenschneidanlage eine lokale Verpackungslinie zugeordnet.“

Hochflexibel und automatisch

Die hochflexible und automatische Verpackungsanlage von Koch, seit mehr als 20 Jahren offizieller Systempartner von Kuka-Roboter, ist in der Lage, die ankommenden Kundenaufträge automatisch und werkzeugfrei, das heißt ohne vorheriges Umrüsten, abzuarbeiten. Dabei setzt der Systempartner auf den Einsatz von sechs Robotern aus der KR-Quantec-Serie und einen KR-6-2-Roboter. Die Roboter übernehmen in der Lösung zahlreiche Aufgaben: Sie positionieren, entladen, kennzeichnen und palettieren.

Die Roboter entnehmen die fertigen Folienrollen den Rollenschneidanlagen und legen sie auf einen Bandförderer.

 

Die SPS entscheidet über Palettierungsform

Eingehende Bestellungen werden in das SAP-ERP-System eingegeben, das die Aufträge einplant und sie produktionsoptimiert an das Koch-SPS-Leitsystem sendet. Die Maschinendatenerfassung läuft über ein neues MES-System, eine spezifische Branchenlösung für Rollenfertiger und Converter. Die SPS überprüft die Rollendurchmesser und das jeweilige Palettensetzbild mit der Größe der vorgesehenen Ladungsträger und entscheidet durch eine Plausibilitätsprüfung, ob eine automatische Palettierung möglich ist. Andernfalls werden die Rollen zu einer separaten Verpackungslinie weitergeleitet.
Für die Positionierung der Hülsen wurde ein vollautomatisches System entwickelt. Hierbei übernimmt ein Kuka-KR-6-2 die zentrale Funktion des Positionierens und Vermessens, sodass sichergestellt ist, dass die Hülse auf der richtigen Position steht. Je nach Auftrag positioniert der Roboter zwischen zwei und 20 Hülsen. Er entnimmt dazu die Hülse automatisch aus einem Magazin oder kann wahlweise auch direkt an einen Hülsenschneider angebunden sein. Danach setzt er die Hülse auf eine sogenannte Klemm- und Transfereinheit, die sicherstellt, dass die Hülsen sauber auf die Wickelwelle aufgestreift werden.
Der große Vorteil dabei ist, dass Schneidmaschine und Roboter autark voneinander arbeiten. Bei einem Auftragswechsel werden dem Roboter die neuen Schnittbreiten und Positionen über das Auftragswesen und die Messerverstellung vorgegeben.

Unterschiedliche Gewichte, Durchmesser und Breiten sind für die Handling-Profis unter den Robotern kein Problem.

 

Die den Rollenschneidanlagen zugeteilten Roboter vom Typ KR-300-R2500-ultra entnehmen die fertigen Folienrollen – Durchmesser zwischen 250 und 800 Millimetern, Gewicht zwischen 10 und 200 Kilogramm und Breite zwischen 75 bis 450 Millimeter – und legen diese auf einen Bandförderer. An den Anlagen sind die Roboter mit großflächigen Klemmgreifern ausgestattet, die nur leichten Druck von außen erzeugen, um die Folienrollen nicht zu beschädigen. Die Maschinensteuerung lässt die Greifer auf die Rollendurchmesser einstellen. Die Roboter fahren sanft an und bremsen ebenso ab, um die Kanten der Rollen beim Absetzen nicht zu beschädigen. Die eingesetzten Quantec-Roboter überzeugen nicht nur mit hoher Traglast (300 Kilo) und Reichweite (2.500 Milliliter), sondern auch durch Flexibilität – unterschiedliche Gewichte, Durchmesser und Breiten sind kein Problem.

Verpacken nach dem Chaos-Prinzip

Vor und nach dem Verpacken erhalten die Rollen ein Hülseninnen- und Rollenaußenetikett, die mit der Auftragsnummer versehen und somit jederzeit identifizierbar sind. Das Systemkonzept ist dezentral, was Vorteile mit sich bringt: So lassen sich beispielsweise die Rollen chaotisch, also unabhängig von ihren Abmessungen, automatisch ohne Umstellung in Stretchfolien verpacken. Im Anschluss bringt eine Station ein weiteres ID- und Auftragsetikett außen auf die verpackte Rolle auf. Dann folgt der Transport in den automatischen Palettier-Bereich. Barcode-Lesegeräte erfassen die Label-Daten, um eine Validierung der Linienzuordnung zu gewährleisten.

An den Anlagen sind die Roboter mit Klemmgreifern ausgestattet, die nur leichten Druck von außen erzeugen, um die Folienrollen nicht zu beschädigen.

 

Im Palettierbereich werden die chaotisch ankommenden Rollen automatisch den drei verfahrbaren Robotern, ebenfalls vom Typ-KR-300-R2500-ultra, zugeteilt. Diese palettieren auftragsbezogen auf 18 Paletten. Die dafür erforderlichen vier Palettentypen lagern in Magazinen und werden von dort aus automatisch zu den Palettierplätzen befördert. Die Roboter setzen die verpackten Rollen je nach Vorgabe stehend oder liegend auf die Ladungsträger und fügen bei Bedarf Schonbogen oder Schaumstoffzwischenlagen in fünf Varianten sowie gegebenenfalls eine Boden- und Decklage ein. Hier arbeiten die Roboter mit von Koch kundenspezifisch entwickelten Klemmgreifern, die mit einem sich verbreiternden Dorn ausgestattet sind sowie mit Saugern zur Aufnahme der Zwischen-, Boden- und Decklagen. Die SPS errechnet die Palettenstellmuster für die unterschiedlichen Rollenabmessungen.
Die Steuerung kann – auch wegen des chaotischen Systemkonzepts – die Paletten eines Auftrags auf alle Wickelanlagen verteilen. Es ist auch möglich, Paletten aus anderen Abteilungen des Werks einzuschleusen, um sie der automatischen Ladegutsicherung zuzuführen. Barcodescanner erfassen diese Paletten, die das System verbucht und verwaltet. Paletten lassen sich in einer Umreifungsstation transportgerecht sichern und durch einen Etikettierer mit einem Label versehen. Am Ende fahren Stapler die Ladungsträger in den Versandbereich. Die Koch-SPS meldet alle erledigten Transport- und Verpackungsschritte ans ERP-System.

Automation weiter ausbauen

Schon in den ersten beiden Jahren konnte die Produktivität durch die Automatisierungslösung um 30 Prozent erhöht werden, auch Qualitäts- und Hygienestandards wurden verbessert. Zudem entlastet die neue Anlage die Werker körperlich, da die Roboter das Handling schwerer Rollen übernehmen. Nicht zuletzt wurden durch Schnittstellen der Produktionssteuerung zum kaufmännischen ERP die Produktionsplanung und -logistik verbessert. Molt blickt bereits in die Zukunft: „Die Investition ist eine gute Basis für die kommenden Jahre, da wir die Automation weiter ausbauen werden und müssen. Beispielsweise ist es denkbar, dass wir weitere Maschinen an die automatischen Abläufe anschließen.“
Mit der automatischen Verpackungslinie sollen Kundenwünsche bei Bilcare Research noch schneller und flexibler erfüllt werden können. Die Basis hierfür sollen eine automatische Abarbeitung der einzelnen Kundenaufträge, eine Steigerung der Anlagenverfügbarkeit sowie der Einstieg in „Industrie 4.0“ bilden.  (jbi)

Laura Schwarzbach ist Managerin Corporate Communications bei Kuka Roboter in Augsburg.

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GRASS ist Anbieter des im Artikel erwähnten Branchen-MES COAGO MES, der Branchenlösung für Folien, Papier und Nonwovens

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