Volle Flexibilität bei voller Geschwindigkeit

Als Spezialist für intelligente Logistiklösungen in der Druck- und Verpackungsindustrie prägt der nordrhein-westfälische Anlagenbauer Segbert die Automatisierungstrends seiner Branche entscheidend mit. Jetzt reagiert das Unternehmen mit einem neuen Cobot-Palettierer auf aktuelle Marktanforderungen nach mehr Flexibilität am Ende der Verpackungslinie. Herzstück der Eigenentwicklung ist ein MRK-fähiger Hybridroboter Motoman HC10 von Yaskawa.

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Bei der Segbert GmbH & Co. KG mit Sitz in Ahaus nahe der holländischen Grenze dreht sich alles um das Handling von Papier und Pappe. Und damit um ein „ziemlich schwieriges Produkt“, wie Geschäftsführer Klaus Segbert die generelle Herausforderung in der Druck- und Verpackungsindustrie beschreibt. Das 1968 gegründete Unternehmen begegnet den branchenspezifischen Aufgabenstellungen mit intelligenten Konzepten und Lösungen, insbesondere zum automatisierten Stapeln und Palettieren von losen Paketen und Verpackungsstücken.

Neue Kernmärkte fordern kompakte, flexible Anlagen

Der Schwerpunkt der Ahauser lag bisher auf großen Lagen-Palettierern, von denen weltweit über 300 vor allem in Druckereien und anderen Betrieben der grafischen Industrie zum Einsatz kommen. Doch haben die Verantwortlichen bei Segbert längst neue Kernmärkte im Blick, etwa die Kosmetik- und die Süßwarenindustrie. Diese Kundensegmente haben naturgemäß ganz andere Anforderungen: „In vielen Supermärkten werden Produkte heute direkt von der Palette verkauft. Die Verpackungsformen sind entsprechend vielfältig bis hin zu runden und oben offenen Gebinden“, nennt Klaus Segbert als Beispiele und stellt fest: „Mit einem klassischen Lagen-Palettierer lässt sich das nicht darstellen.“ Gefragt seien vielmehr kompakte, flexible und einfach verfahrbare End-of-Line-Anlagen. Vor diesem Hintergrund machte man sich bei Segbert auf die Suche nach geeigneten Lösungen. Schnell stand fest, dass Knickarmroboter dabei eine wichtige Rolle spielen würden. Allerdings standen Klaus Segbert und seine Kollegen vor einem generellen Problem: Ein Cobot, der eine direkte Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) erlaubt, bietet eine hohe Flexibilität und ermöglicht eine kompakte Konstruktion, erreicht aber nicht die gewünschten Geschwindigkeiten. Ein klassischer Industrieroboter kann hingegen hohe Taktzahlen leisten, benötigt aber durch die erforderlichen Schutzeinrichtungen mehr Platz und ist auch weniger flexibel. „Wir wollten auf jeden Fall mehr bieten, nämlich volle Flexibilität bei voller Geschwindigkeit“, bringt Klaus Segbert die zentrale Anforderung auf den Punkt. „Für unser Konzept war das letztlich entscheidend, denn damit heben wir uns vom Wettbewerb ab.“ Nach einer umfassenden Marktanalyse fiel die Entscheidung deshalb auf das Robotermodell Motoman HC10 von Yaskawa.

MRK-fähiger Hybridroboter

Die Motoman HC-Serie (Human Collaborative) steht für MRK-fähige Hybridroboter. Dabei handelt es sich um vollwertige Industrieroboter, die einerseits mit hoher Geschwindigkeit arbeiten können, aber auf sicher reduzierte Geschwindigkeit zurückfallen, sobald sich der Mensch unmittelbar im Arbeitsraum befindet. Mit externen Sicherheitssensoren, wie etwa Laserscannern, lässt sich eine solche Bereichsüberwachung umsetzen. Im Industriemodus, wenn also kein Mensch gefährdet wird, erreicht der Roboter Höchstgeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s. Der Hybridmodus, d. h. der Wechsel zwischen Kollaborations- und Industriemodus, gewährleistet eine maximale Wirtschaftlichkeit bei minimaler Aufstellfläche. Besonders vorteilhaft ist das bei der Integration in Anlagen, wo besonders wenig Platz vorhanden ist und der Einsatz von Zäunen schwierig wäre.

Die geforderte Sicherheit im direkten Kontakt mit dem Bediener gewährleistet der Motoman HC10 durch sechs integrierte Momentensensoren, die eine flexible Interaktion zwischen dem Roboter und seiner Umgebung ermöglichen. Sie überwachen auftretende externe Kräfte und gewährleisten somit höchste Sicherheit während der direkten Mensch-Roboter-Kollaboration. Aus Sicht der deutschen und europäischen Sicherheitsnormen kann der Motoman HC10 als Roboter mit Leistungsund Kraftbegrenzung in der 4. Kollaborationsart gemäß der technischen Spezifikation ISO TS15066 eingesetzt werden.

Cobot-Palettierer/Depalettierer CPA-10

Damit war der Motoman HC10 auch für die aktuelle Neuentwicklung von Segbert prädestiniert: den Palettierer/Depalettierer CPA-10. Die kompakte Anlage ermöglicht das dynamische Palettieren und Depalettieren auf bis zu zwei Paletten. Als semiautomatisches System läuft sie dabei normalerweise im schnellen Industriemodus. Wenn sich eine Person nähert, erfolgt automatisch die Umschaltung auf den Kollaborationsmodus. In der aktuellen Version ist der CPA-10 ausgelegt für Produkte wie Kartons, Boxen oder andere feste Gebinde, die mit einem MRK-Vakuumsauger gegriffen werden können. In der Ausführung ohne Schutzmaßnahmen bzw. im rein kollaborativen Betrieb können dabei sechs Produkte pro Minute palettiert oder depalettiert werden. Ausgerüstet mit einer Sicherheitseinrichtung, sind im Industriemodus bis zu 11 Produkte möglich. Als Alternative zu Laserscannern oder Trittmatten hat Segbert dafür auch einen flexiblen, komplett mit der Anlage verfahrbaren Schutzzaun entwickelt. Auch mit Schutzzaun bleibt die Anlage weiterhin einfach verfahrbar.

Die maximale Netto-Traglast liegt bei 9 kg. Der Roboter sitzt auf einer verfahrbaren höhenverstellbaren Konsole, die als 7. Achse in die Steuerung integriert ist. Die maximale Reichweite des Manipulators liegt bei 1.200 mm und ist damit für Europaletten optimal geeignet. Die Bedienung der Anlage erfolgt flexibel und intuitiv über das von Segbert entwickelte 3D-Lagenprogramm RobAdmin Basic bzw. Pro. Per Algorithmus berechnet die Software automatisch das ideale Lagenbild für den Roboter. Zusätzlich ist eine Produktmanagement-Software integriert.

Gesteuert wird der Roboter durch eine Hochleistungssteuerung Motoman YRC1000micro, die über offene Schnittstellen mit den Programmen und der Anlagensteuerung kommuniziert. Dieser ausgesprochen kompakte Controller mit einem Schrankvolumen von nur 30 Litern erlaubt eine optimale Raumausnutzung. Ergonomisch und übersichtlich präsentiert sich das Programmierhandgerät der YRC1000micro-Steuerung, das mit nur 730 g das leichteste seiner Kategorie ist. Der Touchscreen ermöglicht eine intuitive Bedienung und damit einfaches Bewegen und Scrollen mit dem Cursor. Zusätzlich ist es auch möglich, den Roboterarm direkt mit der Hand zu führen und zu programmieren (Direct Teach, DT).

Erste Praxiserfahrungen und Ausblick

Im Januar 2021 wurden die ersten CPA-10-Prototypen ausgeliefert. Erste Kunden-Feedbacks zeigen, dass der Einsatz eines MRK-fähigen Hybridroboters genau ihren Bedarf trifft: „Etwa in der Hälfte der Betriebszeit nutzen die bisherigen Anwender die Anlage im Industriemodus und in der anderen Hälfte im MRK-Betrieb“, berichtet Klaus Segbert über die ersten, durchweg positiven Praxiserfahrungen.

Doch auf diesem Erfolg ruhen sie sich bei Segbert natürlich nicht aus: Aktuell sind weitere MRK-fähige Werkzeuge, z. B. ein Gabelgreifer für offene, nicht saugfähige Kartons, in Arbeit. Und auch eine neue Version CPA-20 mit einem größeren Motoman HC20-Roboter und doppelter Tragkraft ist bereits geplant. Damit wird das Erfolgsrezept auch für eine Vermarktung außerhalb Europas interessant, wo größere Paletten üblich sind.

Über die YASKAWA Europe GmbH

Yaskawa ist mit 480 Mrd. Yen (rund 3,8 Mrd. Euro) Jahresumsatz ein global agierender Technologielieferant im Bereich Robotik, Antriebs- und Steuerungstechnik sowie bei Lösungen im Energiebereich. Gegründet 1915 in Japan, ist Yaskawa seit über 100 Jahren der Philosophie treu, Produkte höchster Qualität zu liefern, und hat sich damit eine weltweite Spitzenposition erarbeitet. Dabei hat sich Yaskawa vom Motorenhersteller zunächst zum Automatisierungsanbieter und schließlich über das Industrie-4.0-Konzept i3-Mechatronics zum Lösungsanbieter weiterentwickelt.

Die Geschäftsaktivitäten von Yaskawa bestehen aus Drives (Frequenzumrichter GA700), Motion Control (Servoantriebe und Servomotoren Sigma-7, Maschinensteuerungen), Robotics (Motoman Industrieroboter, Robotersysteme), System-Engineering (Generatoren und Konverter) sowie Information Technology (Software-basierende Produkte). Seit 2012 umfasst das Yaskawa-Portfolio dabei auch Steuerungstechnik, Visualisierungssysteme und Chip-Lösungen der ehemaligen VIPA GmbH in Herzogenaurach. Im Oktober 2019 wurde die Verschmelzung rechtskräftig abgeschlossen. Die Marke Profichip wird seitdem bei Yaskawa als eigene Produktsparte "Profichip Embedded Solutions" weitergeführt. Darüber hinaus wurde im Oktober 2014 das in den Bereichen Wind-, Schiffs- und Turbo-/Industrieanwendungen tätige Unternehmen The Switch Engineering Ltd. von Yaskawa übernommen.

Damit ist Yaskawa weltweit eines von wenigen Unternehmen, das Komponenten und Lösungen für fast alle Branchen aus einem Haus anbieten kann.

Mit umfangreichen Investitionen in Forschung und Entwicklung hat das Unternehmen eine Vielzahl von Erfindungen, Patenten und Innovationen hervorgebracht. Dieser technologische Anspruch hat die Geschäftsbereiche zu einer bedeutenden Marktposition in verschiedenen Industrien geführt, darunter: Maschinenbau und Anlagenbau (Verpackungsmaschinen, Pumpen/Kompressoren, Textilmaschinen, Digitaldruckmaschinen, Herstellung von Kränen und Hebezeugen, Anlagen für Halbleiter- und Elektronikfertigung, Maschinen zur Gewinnung und Bearbeitung von Holz, Glas, Metall, Steine/Erden) sowie in der Aufzugs-Industrie, im Fahrzeugbau und in der Montage- und Handhabungstechnik. Industrieroboter der Marke Motoman finden zum Beispiel beim roboterbasierten Schweißen, in der Laborautomation, beim Verpacken und Handling sowie beim automatisierten Lackieren Anwendung.

Die Yaskawa Europe GmbH mit Sitz in Eschborn bei Frankfurt gliedert sich in die Geschäftsbereiche Drives Motion Controls (Automatisierung, Antriebs- und Steuerungstechnik), Robotics (Industrieroboter, Systeme) und Environmental Energy (Umwelttechnik) und betreut die Märkte Europa, Afrika, Mittlerer Osten sowie den Bereich der früheren Sowjetunion.

www.yaskawa.eu.com

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