Ein von der Bayer GmbH & Co KG individuell programmierter Cobot automatisiert bei Gala in Mittelfranken das Palettieren von Kerzenpäckchen in der Kerzenproduktion. Ein cleverer Trick sorgt dafür, dass der Cobot ohne menschlichen Eingriff nach einem Stopp automatisch wieder mit Volldampf loslegt.
Die Kerzenproduktion der Gala Germany GmbH am Standort Wörnitz in Mittelfranken ist weitgehend vollautomatisiert. Denn nur so kann das Unternehmen rentabel produzieren. „Die Kerzenproduktion wird unterschätzt“, sagt Christian Ehrmann, der als Investment & Process Engineering Manager für Technik und neue Projekte der Gruppe verantwortlich ist, „es ist mehr als Wachs und Stoff.“
Bei Gala Germany gibt es 15 Roboter sowie pro Anlage einen Maschinenführer und jeweils ein bis zwei Bediener oder Packkräfte. Eine Anlage stellt ca. 30.000 Teelichter in einer Stunde her, das sind 1000 Päckchen pro Stunde bzw. ein Päckchen pro 3,5 Sekunden. Bei 12 Päckchen hat der Palettierer ca. 40 Sekunden Zeit für einen Karton. Ein Mitarbeiter ist dabei für das Packen und die Qualitätskontrolle zuständig. Für die letzte Station, die Kerzen-Päckchen auf die Palette stapeln, wäre ein Mitarbeiter nicht ausgelastet. Ein Cobot sollte daher diesen Palettierprozess übernehmen.
Vollautomatisierter Palettier-Cobot
Beim Cobot-Einsatz ist die Sicherheit ein zentrales Thema. „Wir waren daher auf der Suche nach einem vollautomatisierten Cobot, der gleichzeitig die notwendige Stückzahl und eine hohe Sicherheit garantiert. Als Anforderung haben wir definiert, dass der Cobot die Geschwindigkeit nach einem sicherheitsbedingten Stopp automatisch wieder hochfahren muss, damit das Produktionstempo gehalten wird“, erinnert sich Christian Ehrmann.
Nur: So ein Cobot war als Standard auf dem Markt nicht verfügbar. „Wir haben den Markt erkundet und waren auf Messen wie der Fachpack, sind aber nirgends fündig geworden. Die Anwendungen sehen alle toll aus, waren jedoch für unsere Herausforderung nicht geeignet“, erklärt Christian Ehrmann. Für den Einsatz eines Cobots bei Gala braucht dieser kollaborierende Roboter einen Sicherheitsraum. Tritt ein Mensch oder Gegenstand in den Sicherheitsraum, dann drosselt der Cobot automatisch das Tempo. Ein Maschinenführer muss dann den Cobot manuell wieder hochfahren. Das ist aber eben bei Gala nicht praktikabel.
Standard-Lösungen sind nicht praktikabel
Die Experten des Automationsspezialisten Bayer haben daher ihren Cobot „Klaus“ speziell für den Einsatz bei Gala angepasst. Projektleiter Timo Herrmann hat die Situation und die Abläufe bis ins Detail vor Ort analysiert und erkannt, dass das Problem durch die statischen Laser-Scanner ausgelöst wird, die nur einen Winkel von 270 Grad überblicken. Aufgabe der Sensoren ist es, den Bereich rund um die Palette zu erfassen. Weil die Pakete beim Palettieren Schatten im Sicherheitsraum werfen, melden sie einen Fremdkörper und der Cobot fährt aus Sicherheitsgründen die Geschwindigkeit herunter.
Die statischen Sensoren erkennen jedoch nicht, wann das Objekt den Sicherheitsraum wieder verlassen hat. Dafür hat das Team von Bayer eine spezielle Lösung entwickelt: ein zweiter Radarsensor prüft die Bewegung in dem Sicherheitsbereich. Wenn der Sensor vier Sekunden lang keine Bewegung erkennt, meldet er an den Cobot, das Tempo automatisch wieder hochzufahren – ohne Eingriff eines Bedieners.
Unterschiedliche Verpackungsgrößen mit einem Klick auswählen
„Das Team von Bayer hat von Anfang an Abläufe hinterfragt und dadurch Zusammenhänge erkannt, an die wir vorher nicht gedacht haben“, erläutert Christian Ehrmann. Ein Beispiel sei die Programmierung des Palettier-Cobots für unterschiedliche Verpackungsgrößen, die nun auf dem Monitor mit einem Klick ausgewählt werden können. „Dadurch kann der Cobot in unserer Produktion sehr schnell an drei verschiedenen Palettier-Anlagen für unterschiedliche Produkte eingesetzt werden, wodurch eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig hoher Effizienz gewährleistet ist.“
Die Investition in einen 3. Cobot wird geprüft
Die Zusammenarbeit verlief durch die räumliche Nähe und die guten Absprachen reibungslos. Das Timing der Implementierung war zügig: Im Juni 2020 hat Bayer dem Kunden Gala ein Angebot gemacht. Nach der Situationsanalyse im September wurden Konzept und Budget verabschiedet. Nur drei Monate später, im Januar 2021, war die Abnahme. „Durch die sorgfältige Analyse war der Cobot nach der Implementierung sofort einsatzbereit und hat sich perfekt in die Abläufe eingefügt. Das hat uns dazu bewogen, einen weiteren Cobot bei Bayer in Auftrag zu geben”, erläutert Christian Ehrmann.
Überzeugt hat der Cobot Klaus auch dadurch, dass er in der Produktion von Gala flexibel an drei verschiedenen Anlagen für unterschiedliche Produkte eingesetzt werden kann. Im Oktober 2021 wurde der zweite Bayer-Cobot geliefert. Beide Cobots packen Kartons, die die Mitarbeiter befüllen. Die Packkraft übernimmt die Qualitätskontrolle. Derzeit prüft der Kerzenhersteller die Investition in einen dritten Cobot.
Fazit
Projektleiter Timo Herrmann erklärt den Bayer-Ansatz: „Durch unsere vielen Automatisierungsprojekte für völlig unterschiedliche Produktionsabläufe haben wir festgestellt, dass sich Standard-Lösungen in vielen Fällen nicht eignen, um eine effektive und effiziente vollautomatisierte Produktion zu erzielen. Denn jede Produktion ist so individuell wie das Produkt und der Betrieb. Automatisierung ist mehr, als eine Tätigkeit von einem Cobot ausführen zu lassen.”
„Durch den unvoreingenommenen Blick von außen haben die Experten von Bayer die Ursache des Problems erkannt und konnten dadurch den Cobot speziell für unsere Palettier-Anwendung ausstatten. Mit einem zusätzlichen Radar und der Freigabe an den Cobot hat Bayer den Systembruch zwischen dem Sicherheitsstopp und dem manuellen Hochfahren gelöst. Dadurch haben wir einen Cobot, der in unsere vollautomatisierte Produktion passt und nach einer Fremdkörpermeldung ohne manuelles Eingreifen das Produktionstempo sicher wieder hochfährt“, fasst Christian Ehrmann die Lösung zusammen.
Bayer GmbH & Co KG
www.bayer-konstruktionsbuero.de
Tipp: kostenloses E-Book
Wie man Fehler bei der Automatisierung von Produktionsprozessen vermeiden kann, erfahren Sie in dem kostenlosen E-Book, das Sie auf der Seite www.bayer-automatisierung.de herunterladen können. Bayer hat darin die 10 häufigsten Fehlerquellen beschrieben, die Unternehmen viel Geld, Zeit, Energie und Kundenzufriedenheit kosten und wie Sie diese umgehen können.
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