30 Mitarbeiter sortieren täglich im Vertriebszentrum VZ West von Würth in Künzelsau-Gaisbach im Zwei-Schicht-Betrieb rund 3.000 Schachteln. Sie stapeln die 500 bis 5.000 Gramm schweren Kartons voller Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben oder Stahlbauelementen von Paletten in Kleinladungsträger (KLT).
„Die Gesamtlast eines Mitarbeitenden beträgt über die Schicht verteilt mehrere Tonnen“, verdeutlicht Roland Schneider, Abteilungsleiter Technische Abteilung bei Adolf Würth GmbH & Co. KG. Bis dato war die konsequente Rotation nach vier Stunden das beste Mittel, um der fehlenden Ergonomie und der Eintönigkeit entgegenzuwirken. Um die Mitarbeiter wirksam zu entlasten, wollte Würth nun den manuellen Handhabungsprozess intelligent automatisieren.
Dieser Herausforderung stellten sich die Vakuum-Spezialisten von Schmalz. „Das Umsetzen unterschiedlich großer Kartons verschiedenen Gewichts ist die ideale Aufgabe für unseren BinPicking-Greifer SBPG“, erklärt Matthias Frey, Business Development Robotik. Der SBPG ist ausreichend lang, um in die Kisten einzutauchen, und leicht genug, um die Traglast kleinerer Roboter nicht allzu sehr zu reduzieren.
Lösung für unter 100.000 Euro
So kann ein Cobot von Universal Robots den Greifer führen, während das Vision Eco-System for Schmalz VE4S das Sehen übernimmt. Indem Schmalz auf Standardkomponenten aus seinem Bereich Robotik und Vision zurückgreift, erhält Würth eine wirtschaftliche Lösung für weniger als 100.000 Euro, die dank Plug&play schnell implementiert ist – ohne großen Engineering-Aufwand.
Zwei Details forderten allerdings das technologische Know-how von Schmalz ganz besonders: zum einen das Picken aus der Palette und das enge Setzen der Pakete in die Kisten trotz hoher Varianz, zum anderen das Erkennen einer Zwischenlage mit unbekanntem Aufdruck – zumal das Design der Zwischenlagen dem der Schachteln ähneln kann.
Einsatz von künstlicher Intelligenz
„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, welches die erste Zelle zu 100 Prozent auslastet. Nun arbeiten wir daran, die Pick-Leistung der Folgezellen zu optimieren und das Teilespektrum zu erweitern.“
Dagegen waren die Herausforderungen durch die engen Platzverhältnisse und die zusätzliche Aufgabe, die leeren Behälter von einem Kistenband 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 – dank des Match-Schnellwechselmoduls – den ganzen Greifer tauschen. „Ein Lastaufnehmer ist immer am Roboterarm, während der andere im Greiferbahnhof wartet. Ist beispielsweise eine Kiste zu bewegen, holt sich der Cobot den dafür konzipierten PXT-Greifer. Dank der standardisierten Anbindung 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-Erzeuger RECB bereit.
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 äußerst umfangreichen Warensortiments ab – Tendenz steigend“, erklärt Frey.
Lob für die Cobot-Lösung
Die Besonderheit hierbei ist zudem, dass Würth über die Software das gesamte Auftragsmanagement der Roboterzelle steuert. Was bereits zu 100 Prozent funktioniert, sind Features wie die Zielbehälterkontrolle, bei der die Kamera prüft, ob der bereitgestellte KLT wirklich 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.
Der kollaborative Roboter ist seit Ende Dezember 2021 im Vertriebszentrum VZ West in Betrieb. „Was ich von unserem Personal aus dem Wareneingang höre, ist durchweg positiv – sie sind begeistert“, berichtet Roland Schneider. „Der Cobot reduziert die monotone Arbeit, verbessert deutlich die Ergonomie und ist daher eine wertvolle Unterstützung. Jetzt gilt es, ihn nach und nach mit unserem gesamten Produktsortiment vertraut zu machen, damit er den personellen Engpass etwas entspannt“, betont Schneider, der gerne weitere Projekte mit Schmalz umsetzen will.
J. Schmalz GmbH
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