Verpackungsroboter 101: Typen, Anwendungen & nahtlose Integration

Seit Jahrzehnten werden Roboter für industrielle Verpackung eingesetzt. Dieser Artikel beleuchtet Verpackungsroboter, ihre Aufgaben und potenzielle Integrationsprobleme.

Verpackung besteht aus 3 Grundprozessen: Primärverpackung, Sekundärverpackung und Tertiärverpackung.

Primärverpackung bezeichnet Verpackung in direktem Produktkontakt. Dazu gehören Pick-and-Place-Anwendungen. Verschiedene Roboter kommen hier zum Einsatz: Gelenkarmroboter, SCARA-Roboter oder Delta-Roboter. Letzterer ist oft die beste Lösung, wenn Geschwindigkeit Priorität hat.

Der nächste Schritt ist Depanning: Entfernen der Produkte aus ihren Behältern. Denesting folgt in schneller Abfolge, ein anderer Roboter entfernt leere Verpackungen vom Stapel. Schließlich platziert der Depanning-Roboter die Artikel in der Verpackung. Hier wird Traglast relevant. Für Depanning und Denesting sollten Gelenkarmroboter mit 60–200 kg Traglast (je nach Produkt) eingesetzt werden.

Sekundärverpackung umfasst Kartonieren: Gruppieren mehrerer Einzelartikel in Kisten oder Kartons. Cobots eignen sich hier (typisch bis 20 kg Traglast, wenige Ausnahmen über 50 kg), besonders wenn sie synchronisiert arbeiten (Multi-Robot-Planung).

Tertiärverpackung bedeutet, fertige Kartons auf Paletten zu stapeln – Palettieren. Bei leichten Kartons kann ein Cobot eingesetzt werden, sonst ein Hochtraglast-Roboter. Die Paletten selbst könnten potenziell von einem mobilen Roboter statt eines Mitarbeiters transportiert werden.

Durch mobile Roboter in der Fabrik wird die Produktion vollautomatisch: Zeitersparnis, Geschwindigkeit, sicherere Arbeitsumgebung.

Auch bei vollautomatischer Steuerung bleiben Mitarbeiter relevant. Ein Bediener, der das System nicht versteht, kann die Produktivität senken. Daher sollten alle Endanwender geschult werden, um Produktionskapazität zu maximieren.

Vor und während der Produktion zu beachten

Bei der Primärverpackung kann die Ausrichtung jedes Produkts auf dem Förderband variieren. Gelöst durch eine Kamera an der Linie, die Pose-Estimation durchführt.

Empfindliche Produkte wie Eier lassen sich nicht mit normalen Greifern handhaben. Lösung: Vakuumgreifer, die sich per Saugkraft der Objektform anpassen. Alternative: Weiche Robotik-Greifer (Soft Grippers).

Vor Roboterintegration in eine Linie sollte der Hersteller prüfen, ob die Roboterzelle insgesamt die CE-Kennzeichnung trägt. Der Weg dazu: Einhaltung der Maschinenrichtlinie, die grundlegende Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen für Maschinen im EU-Markt festlegt. Außerdem muss eine Risikobeurteilung potenzielle Gefahren identifizieren und reduzieren.

Sauberhaltung der Maschine ist entscheidend. Präventive Wartungspläne mit Arbeitsblättern werden meist von OEMs bereitgestellt und sollten von Beginn an in täglichen, wöchentlichen oder monatlichen Intervallen angewendet werden. Diese können umfassen: Austausch von Verschleißteilen (Lebensdauer < 2 Jahre), Maschinenschmierung, Vor-Ort-Besuche, Bevorratung von Verschleißteilen, Bedienerschulung.

Bei Roboterinvestition muss der Preis nicht der einzige Faktor sein. Technischer Support ist ebenso wichtig. Sind Ersatzteile kurzfristig verfügbar, falls etwas schiefgeht? Hochwertige Maschinenteile bedeuten meist niedrige Wartungskosten. All diese Faktoren gleichen den Preis aus.

Materialverfügbarkeit ist unter normalen Umständen kein Problem. In Zeiten hoher Nachfrage sollte die Produktion nicht wegen Materialmangels stoppen. Lieferanten informieren oder bei mehreren Quellen einkaufen ist eine gute Strategie.

Blick in die Zukunft

Wettbewerbsfähigkeit erfordert Anpassung an neue Technologien. Eine davon: Industrie 4.0. Noch als Buzzword betrachtet, bieten ihre Prozesse Flexibilität, Vernetzung und Kostensenkung. IoT, KI, Big Data, aber vor allem Cyber-Physische Systeme (CPS).

Wichtiges Merkmal von CPS: Kunden erhalten Produktionsfortschritt, um zu prüfen, ob Anforderungen in allen Produktionsphasen erfüllt werden. Das schafft Transparenz und kann als hervorragender Marketingansatz dienen. Industrie 4.0 gilt für alle Branchen, nicht nur Verpackung.