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f+h fördern und heben 9/2022

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f+h fördern und heben 9/2022

HANDHABUNGSPROZESS

HANDHABUNGSPROZESS AUTOMATISIERT INTELLIGENTER COBOT-GREIFER LÖST AUFGABEN DES VARIABLEN KARTONHANDLINGS 60 Hände sortieren täglich im Vertriebszentrum VZ West von Würth etwa 3.000 Kartons mit Schrauben, Muttern und weiteren Verbindungselementen. Vor wenigen Monaten gesellte sich ein kollaborativer Roboter dazu, übernimmt jetzt zum Teil die Arbeit und verbessert spürbar die Ergonomie am Arbeitsplatz. Der Vakuum-Spezialist Schmalz brachte dem Cobot das Sehen, Greifen und Sortieren bei. Als Würth das Vertriebszentrum VZ West am Standort Künzelsau-Gaisbach im Mai 2013 eröffnete, versicherte Norbert Heckmann, Sprecher der Geschäftsleitung der Adolf Würth GmbH & Co. KG, unter anderem, dass die Mitarbeiter von den Innovationen des Neubaus profitieren würden: „Es wird ihnen ihr Tagesgeschäft noch leichter machen.“ Würth modernisierte die Technik und gestaltete die Arbeitsplätze ergonomisch. Das Ziel, nachhaltig auch mit der Ressource Ar- beitskraft umzugehen, galt allerdings noch nicht als abgeschlossen: Auch heute überprüft der Spezialist für Montage- und Befestigungstechnik, ob Aufgaben zu monoton oder körperlich belastend sind – wie im Wareneingang des Vertriebszentrums. Im Wareneingang arbeiten pro Tag 30 Personen im Zwei- Schicht-Betrieb und bewegen etwa 3.000 Kartons. Sie stapeln die 500 bis 5.000 g schweren quaderförmigen Schachteln voller Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben oder Stahlbauelementen von Paletten in Kleinladungsträger (KLT). „Die Last, die ein Mitarbeiter über die Schicht verteilt bewegt, kann mehrere Tonnen betragen. Ebenso belastend ist die Eintönigkeit der Tätigkeit“, verdeutlicht Roland Schneider, Abteilungsleiter Technische Abteilung bei der Adolf Würth GmbH & Co. KG. Bis dato war die konsequente Personal-Rotation nach vier Stunden das Mittel, um der Belastung und der Eintönigkeit im manuellen Arbeitsprozess entgegenzuwirken. Diese Methode war und ist für Würth allerdings nicht zufriedenstellend. Um die Mitarbeiter spürbar zu entlasten, das weitere Wachstum abzudecken und dem zunehmenden Fachkräftemangel entgegenzuwirken, wird Würth den Automatisierungsgrad in der Logistik erhöhen. VARIABEL, SMART UND WIRTSCHAFTLICH Der Aufgabe, den bestehenden manuellen Handhabungsprozess intelligent zu automatisieren, stellte sich die J. Schmalz GmbH. „Das Umsetzen unterschiedlich großer Kartons verschiedenen 50 f+h 2022/09 www.foerdern-und-heben.de

MOTEK AKTUELL PRODUKTE UND SYSTEME 01 02 03 Gewichts ist die ideale Aufgabe für unseren BinPicking-Greifer SBPG“, erklärt Matthias Frey, Business Development Robotik bei Schmalz. Der SBPG ist ausreichend lang, um in die Behälter einzutauchen, und leicht genug, um die Tragfähigkeit kleinerer Roboter nicht allzu sehr zu reduzieren. So kann ein raumsparender Cobot von Universal Robots den Greifer führen, während das Vision Eco-System for Schmalz VE4S das „Sehen“ übernimmt. Indem der Hersteller auf Standardkomponenten aus seinem Bereich Robotik und Vision zurückgreift, erhält Würth eine wirtschaftliche Lösung, die mithilfe der „Plug & Play“-fähigen Systeme schnell implementiert ist – ohne großen Engineering- Aufwand. Das Konzept stand rasch, wobei zwei Details das technologische Know-how von Schmalz forderten: das Picken aus der Palette und das enge Setzen der Pakete in die Behälter trotz hoher Varianz sowie das Erkennen einer Zwischenlage mit unbekanntem Aufdruck. Erschwerend kommt hinzu, dass das Design der Zwischenlagen dem der Schachteln ähneln kann. „Der einzige Ansatz, der hier prozesssicher funktioniert hat, war der Einsatz von künstlicher Intelligenz“, erklärt Frey. Das definierte Setzmuster realisierte Schmalz mit einer werkstückspezifischen Programmierung: „Wir sind mit einem begrenzten Teilespektrum gestartet, das die erste Zelle zu 100 Prozent auslastet. Nun arbeiten wir daran, die Pick-Leistung der Folgezellen zu optimieren und das Teilespektrum zu erweitern, um weitere Artikel automatisiert einlagern zu können.“ Dagegen waren die Herausforderungen durch die engen Platzverhältnisse am Einsatzort und die zusätzliche Aufgabe, die leeren Behälter von einem Förderband zu holen, verhältnismäßig einfach zu erfüllen. Denn ein Laserscanner macht einen Sicherheitszaun überflüssig und sorgt somit für eine schlanke Zelle. Sobald sich eine Person nähert, verringert der kollaborative Roboter seine Geschwindigkeit und arbeitet mit reduzierten Kräften sicher weiter. EIN SYSTEM, DREI GREIFER Um die unterschiedlichen Greifaufgaben zu erledigen, kann der Cobot selbstständig die Sauger des BinPicking-Greifers SBPG sowie mithilfe des Match-Schnellwechselmoduls den ganzen Greifer tauschen. „Ein Lastaufnehmer ist immer am Roboterarm, während der andere im Greiferbahnhof wartet. Ist zum Beispiel eine Kiste zu bewegen, holt sich der Cobot den dafür konzipierten PXT-Greifer. Aufgrund der standardisierten Anbindung und Kommunikation ist dieser direkt einsatzbereit“, erklärt Frey. Dem SBPG stehen drei Sauger, der SAOF oval, der SPB1 60 und der SPB1 80, zur Verfügung, sodass der Roboter jede Kartongröße sicher handhaben kann. Das benötigte Vakuum stellt der pneumatische Vakuum- 01 Ein Kamerasystem am Cobot unterstützt den automatisierten Handhabungsprozess 02 Das Match-System hält für jede Aufgabe den passenden Greifer bereit. Das notwendige Vakuum wird rein pneumatisch erzeugt 03 Um die KLT vor und nach dem Bestücken zu handhaben, nutzt der Cobot einen Greifer aus dem PXT-Baukasten Erzeuger RECB bereit. Seine integrierte SEP-Düse sorgt für einen effizienten und zugleich energiesparenden Betrieb. Schmalz implementierte eine Software, über deren Bedienoberfläche die Mitarbeitenden den aktuellen Auftrag eingeben. Diese kommuniziert mit der Kamera, dem Cobot und dem Sicherheitslaserscanner und passt nach der Eingabe die Robotersteuerung und die Kamera an die Aufgabe an. „Aktuell decken wir rund 30 Prozent des umfangreichen Warensortiments ab – Tendenz steigend“, erklärt Frey. Würth steuert über die Software das ganze Auftragsmanagement der Roboterzelle. Was bereits zu 100 Prozent funktioniert, sind Features wie die Zielbehälterkontrolle, bei der die Kamera prüft, ob der bereitgestellte KLT tatsächlich leer ist, das Erkennen und Entnehmen der Zwischenlagen aus der Quellkiste und der Kollisionscheck. Hierbei berechnet die Software die Wegpunkte, die der Roboter anfährt und checkt mithilfe des digitalen Zwillings, ob es zu Kollisionen kommt. Ist dies der Fall, umgeht sie die Hindernisse und legt neue Wegpunkte fest. PRAXISTEST BESTANDEN Der kollaborative Roboter ist seit Ende Dezember 2021 im Vertriebszentrum VZ West in Betrieb: Die Mitarbeiter fahren mit dem Hubwagen eine Europalette mit Schachteln in den vorgesehenen Bereich. Die Kartons sind zwischen 100 und 250 mm lang, 90 bis 100 mm hoch und 90 mm breit. Den KLT-Zielbehälter holt sich der Roboter selbst von einem Förderband. Die Roboterzelle füllt so viele KLT-Behälter, bis die Europalette geleert ist. Beim Abschieben auf die Fördertechnik werden die Behälter gescannt und im SAP-System verbucht. In der Praxis hat sich die Lösung bereits bewährt und gezeigt, wie ein kollaborativer Roboter in Kombination mit einem Kamerasystem und der richtigen Programmierung Mitarbeiter effektiv entlastet. Halle 7, Fotos: J. Schmalz Stand 7101 www.schmalz.com www.foerdern-und-heben.de f+h 2022/09 51

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