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Leichtbaurobotik

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Fortpflanzung mit Roboter

Text: Dieter Pletscher, Universal Robots; Simone Käfer, A&D.
Verdünnungsmittel für Ebersperma verpacken ist eine monotone Aufgabe. Doch die Automatisierung des Prozesses ist nicht immer einfach. Das Biotechnik-Unternehmen Minitüb hat sich daher zur Unterstützung einen Leichtbauroboter geholt.

Am Ende eines Förderbands kommen unterschiedlich große Plastikbeutel an. Ein Arbeiter nimmt sie und legt sie in einen Karton. Vorsichtig, denn sie enthalten einen empfindlichen Inhalt. Ist der Karton voll, muss er beiseite geräumt werden, gleichzeitig schwemmt es aber schon die nächsten Beutel an. Da ist es nicht nur schwierig im Rhythmus zu bleiben, die Arbeit ist auch sehr monoton. Die Firma Minitüb, Systemlieferant für Fortpflanzungstechnik bei Nutztieren, wollte daher für das Einkartonieren der Produkte aus der Schlauchbeutelmaschine auf eine maschinelle Lösung umstellen.

Also suchte der Entwicklungs- und Serviceingenieur Georg Wippenbeck nach einer Komplettanlage, die das Verpacken der abgefüllten Beutel automatisiert. Somit sollten die Mitarbeiter mit anspruchsvolleren Aufgaben betraut und zugleich durch standardisierte Prozesse Kosten eingespart werden. „Angeboten wurden uns jedoch meist Gruppieranlagen, die noch zu viel Handarbeit erforderten oder Komplettlösungen, die unser Budget um ein Vielfaches überstiegen“, so Wippenbeck.

Neben den Kosten standen noch weitere Punkte auf Wippenbecks Anforderungsliste: Die Anlage sollte ohne großen Wartungs- und Programmieraufwand umsetzbar sein und auch ohne große Roboter. Denn der Platz bei Minitüb für die Automatisierungslösung war begrenzt. „Da wir unterschiedlich schwere Produkte zu verschiedenen Stückzahlen über die Schlauchbeutelmaschine abfüllen, brauchten wir zudem eine sehr flexible Lösung, die wir selbst auf die verschiedenen Anforderungen hin programmieren können“, erläutert der Entwicklungs- und Serviceingenieur.

Der passende Roboter

In Torsten Woyke, Geschäftsführer von WMV Robotics, fand Wippenbeck den richtigen Partner für das Vorhaben von Minitüb. Der Systemintegrator bot dem Systemlieferanten eine Lösung mit einem Leichtbauroboter von Universal Robots an. Der UR5 verfügt über 5 kg Hebekapazität und bewegt sich in einem Aktionsradius von 85 cm. Vor allem die intuitive Benutzerführung und der äußerst geringe Platzbedarf überzeugten Minitüb. Die schnelle Amortisationszeit von ungefähr sieben bis acht Monaten war ein weiteres positives Argument für die Anschaffung des dänischen Roboters. Die Betriebskosten sind darüber hinaus überschaubar, da der Roboter besonders energieeffizient arbeitet.

Nachdem der Roboterarm erfolgreich in die laufende Produktion integriert wurde, verpackt er nun durchschnittlich 40 Beutel pro Minute. Vor einem Förderband am Ende der Schlauchbeutelmaschine platziert, ergreift der Roboter die frisch abgefüllten Produkte, die auf das Förderband fallen. Um einen zügigen Arbeitsablauf zu ermöglichen, wurde ein Greifwerkzeug entwickelt, das mit fünf mal zwei Saugnäpfen ausgestattet ist. Diese eignen sich besonders gut, die Beutel trotz ihrer glatten und weichen Oberfläche anzuheben. Eine zusätzlich konzipierte Ausrichtvorrichtung ermöglicht, dass die Produkte gerade geschichtet hintereinander auf dem Förderband aufliegen. So kann der Sauggreifer zeitgleich fünf Beutel aufnehmen und ordentlich in den bereitstehenden Kartons ablegen. Gesteuert wird die Vorrichtung über digitale Signale, die über das Universal-Robots-System programmiert wurden. Zudem regelt der Roboter den Weitertransport der Kartons. Er registriert, sobald ein Karton voll ist, gibt diesen frei und veranlasst, dass ein neuer, leerer Karton auf einer Rollbahn nachrückt: „Der Roboter zählt die verpackten Beutel. Ist eine bestimmte Anzahl erreicht, weiß er, dass der Karton voll ist und gibt die entsprechenden Anweisungen“, erklärt Woyke.

Da Minitüb insgesamt fünf Produkte mit unterschiedlichen Stückzahlen und Größen über die Abfüllmaschine verpackt, war die intuitive Benutzerführung des UR5 ein entscheidendes Kriterium. Dem Roboterarm werden dabei die einzelnen Wegpunkte, die er anfahren soll, Schritt für Schritt gezeigt. Dabei führt der Programmierer den Arm per Hand an die einzelnen Punkte, die über ein Touchpad gespeichert werden. Daher reichte eine eintägige Schulung aus, um die technischen Mitarbeiter mit der Programmierung über eine grafische Benutzeroberfläche vertraut zu machen. „Wir sind begeistert von der Anwenderfreundlichkeit des Roboters. So können wir den Verpackungsprozess schnell und unkompliziert selbst steuern und neu anpassen“, sagt Wippenbeck.

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