Dienstag, 6. Oktober 2009

fischer Sondermaschinenbau und robomotion entwickeln High-Speed-Universalkommissionierer

Hochflexible Verpackung auch von kleinsten Mengen

Eine hochflexible Automatisierungseinrichtung, um Kleinstmengen ständig wechselnder Produkte zu verpacken, haben die Unternehmensgruppe fischer und die robomotion GmbH entwickelt. Die Lösung kommt nicht nur in der Montage des Befestigungsspezialisten fischer zum Einsatz. Sie soll auch externen Kunden angeboten werden.

Die Verpackung von Kleinstmengen stellt Industriebetriebe aus unterschiedlichsten Branchen immer wieder vor große Herausforderungen. Die Verpackung per Hand ist in der Regel sehr lohnintensiv – und daher an Standorten mit relativ hohem Lohnniveau kaum wirtschaftlich. Doch auch der Automatisierung waren bisher Grenzen gesetzt. Denn komplexe und kostenintensive Roboterlösungen waren oftmals zu unflexibel. Zudem drückten lange Rüst- und Stillstandszeiten beim Wechsel der zu verpackenden Produkte auf die Profitabilität. Mit dem Flexkom haben fischer und robomotion nun eine kostengünstige und äußerst flexible Automatisierungslösung entwickelt, die es fischer sogar ermöglicht, eine Montagelinie von bisher per Hand verpackten Produkten aus Tschechien nach Deutschland zurück zu holen.

Die Erfahrung, die die beiden Partner in das Projekt einbrachten, ergänzten sich dabei auf ideale Weise. So verfügt fischer über einen eigenen Sondermaschinenbau, der über Jahrzehnte hinweg ein hoch spezialisiertes Know-how in der Entwicklung und Implementierung maßgeschneiderter, flexibler Fertigungslösungen aufgebaut hat. Mittlerweile fertigt fischer einen großen Teil seiner Produktionsanlagen selbst – von Peripherielösungen an Spritzgussmaschinen bis hin zu vollständigen Montageautomaten und Abfüllanlagen, beispielsweise im Bereich chemischer Produkte. robomotion wiederum hat sich vor allem bei Lebensmittelanwendungen als Spezialist für Hochgeschwindigkeitskinematiken, effiziente und sichere Greifer sowie auf Bildverarbeitung basierende Sensorik etabilert.

Professor E.h. Klaus Fischer, Inhaber und Geschäftsführungsvorsitzender der Unternehmensgruppe fischer, zieht eine positive Bilanz der Zusammenarbeit mit robomotion: „Junge Unternehmen haben einen anderen Blickwinkel. Sie denken quer und entwickeln ganz neue Ideen. Davon können wir profitieren – wie auch vom Roboter- und Greifer-Know-how von robomotion.“ Die Erfahrungen aus dem Flexkom-Projekt und des eigenen Sondermaschinenbaus bei der Planung und Entwicklung kostengünstiger, hoch flexibler Fertigungsanlagen mit geringer Komplexität will fischer künftig nicht nur für eigene Zwecke nutzen. „Gemeinsam mit robomotion werden wir Flexkom am Markt anbieten. Erste namhafte Firmen, etwa aus der Spielwarenindustrie, haben bereits Interesse gezeigt“, sagt Klaus Fischer: „Wir sehen Potenzial, mit dem einzigartigen Know-how unseres Sondermaschinenbaus uns ein neues Geschäftsfeld zu eröffnen.“ Für Dr. Andreas Wolf, Geschäftsführer der robomotion GmbH, sieht zwei unterschiedliche Zielgruppen: „Flexkom stellt die ideale Lösung dar für produzierende Endkunden, die heute manuell oder rein mechanisch Kleinteile kommissionieren und verpacken. Aber auch Maschinenbauer können Flexkom als Zuführung an ihrer Standardmaschine nutzen.“

Die Zusammenarbeit von fischer und robomotion geht auf die Verleihung des Deutschen Gründerpreises im Jahr 2007 zurück. Damals hatte Professor E.h. Klaus Fischer, Inhaber und Geschäftsführungsvorsitzender der Unternehmensgruppe fischer (Waldachtal), eine Patenschaft für die in der Kategorie Start-Up nominierte robomotion GmbH (Stuttgart) übernommen. Neben der Unterstützung in Patent- und Finanzierungsfragen, bei Kundenkontakten und im Umgang mit der Bürokratie erwuchs daraus auch ein Kooperationsprojekt. robomotion war für fischer bei der Suche nach einer Kommissionierlösung für Kleinstmengen genau der richtige Partner. Denn die Verpackung kleiner Mengen von Dübeln oder Schrauben, die in Plastikbeuteln beispielsweise Regalen, Waschtischen o. ä. als Befestigungslösung beigelegt werden, war zumindest am Stammsitz Tumlingen wirtschaftlich nur schwer darstellbar.

Ein Projektteam wurde gebildet, das die Anforderungen an die neue Verpackungslösung definierte. Ziel war es, eine möglichst flexible Automatisierungseinrichtung zu erhalten, die innerhalb kürzester Zeit von einem Produkt auf ein anderes umgerüstet werden kann. Auch sollte der geplante Handhabungsroboter in der Lage sein, mindestens zwei verschiedene Produkte gleichzeitig verarbeiten zu können. Weiter sollte gewährleistet sein, dass die Maschinenführer die Anlage einfach bedienen und selbstständig umrüsten können. Hohe Qualität und Verfügbarkeit, Flexibilität und die Möglichkeit, unterschiedliche Verpackungsformen anzubinden, waren weitere Anforderungen, die von fischer ins Lastenheft geschrieben wurden. Finanziert wurde die gesamte Entwicklung von fischer.

Nach gut einjähriger Entwicklungs- und Erprobungszeit ist im fischer-Stammwerk Tumlingen mittlerweile die erste Flexkom-Anlage in Betrieb gegangen. Mit ihr konnten nicht nur alle Anforderungen erfüllt werden, die im Lastenheft definiert wurden. Sie erlaubt nun auch die Verpackung von Kleinstmengen, die bisher in Deutschland zu teuer war, und leistet so einen Beitrag zur Sicherung des Standortes. So konnte eine Handmontage aus Tschechien zurück nach Deutschland geholt werden. Der Kostenvorteil der automatisierten Lösung gegenüber der bisherigen Handmontage im Kommissionier- und Verpackungsprozess liegt bei über 50 Prozent.

Kern der Anlage ist ein dreiarmiger Roboter, ein so genannter Flexpicker (ABB), der mit einem Greifer versehen ist. Daran angeschlossen ist ein Kamerasystem, mit dessen Hilfe die Teile erkannt werden. Dadurch entfallen die Rüstzeiten, da bei einem Produktwechsel keine mechanischen Einrichtvorgänge erforderlich sind. Die Anlage kann zwei unterschiedliche Kleinteile aus Kunststoff oder Metall gleichzeitig kommissionieren. Neue Produkte können die Produktionsmitarbeiter der Anlage selbst einlernen. Dank des einfachen Bedienfeldes mit Piktogrammen und der Menüführung ist es dabei nicht erforderlich, eine Programmiersprache zu erlernen. Die vom Kunden eingelernten Teile werden in einer Datenbank hinterlegt. Somit stehen sie nichtnur an dieser Anlage, sondern auch an anderen Bearbeitungsstationen dauerhaft zur Verfügung, ohne dass ein erneuter Einlernprozess erforderlich wäre. Die Zahl der einlernbaren Teile ist im Prinzip unbegrenzt. Voraussetzung ist jedoch, dass die Teile bei der Zuführung zur Anlage vereinzelt werden können.

Beim Layout der Anlage wurde darauf geachtet, so wenig Fläche wie möglich aufwenden zu müssen. Indem das Kamerasystem die Produkte im Arbeitsbereich des Roboters erkennt, konnte die benötigte Grundfläche sehr kompakt gehalten werden. Der Flächenbedarf liegt bei 2,3 Quadratmetern. Die Steuerung der Anlage ist modular aufgebaut. Das heißt, die Kapazität der Anlage kann durch die Aneinanderreihung mehrer Module und Flexpicker erweitert werden. So kann nicht nur die verarbeitete Stückleistung, sondern auch die Anzahl der zu kommissionierenden Teile weiter gesteigert werden.

Der von robomotion speziell entwickelte Multifunktionsgreifer bildet manche Grundfunktionen der menschlichen Hand nach. Dadurch kann ein sehr breites Produktspektrum prozesssicher verarbeitet werden, wobei die Produkte schonend behandelt werden. Die Teile werden dabei nicht nur kommissioniert, sondern auch orientiert eingelegt, das heißt, immer gleich ausgerichtet in die vorgesehene Verpackung gelegt. Über das Kamerasystem kann optional die Kontrolle der Produktqualität und die Prozesskontrolle systemseitig integriert werden . Damit ist gewährleistet, dass die Packungen zu 100 Prozent vollständig bestückt sind. Auch überzählig bestückte Packungen können fehlerfrei identifiziert werden.

Bei zwei zu kommissionierenden unterschiedlichen Produkten liegt die Leistung derzeit bei 100 Teilen pro Minute. Abhängig von den Produkten ist eine Steigerung auf 120 Teile in der Minute möglich. Die Umrüstzeit, das heißt, der Wechsel des hinterlegten Steuerungsprogramms, liegt unter einer Minute. Damit verliert der Rüstvorgang und die damit verbundene Stillstandszeit der Maschine für die Wirtschaftlichkeit der Anlage fast völlig seine Bedeutung. Auch kleinste Losgrößen lassen sich so kostengünstig kommissionieren. Hoch flexibel ist die Anlage im Blick auf die angebundene Verpackungstechnik. An ein und dieselbe Anlage lassen sich sowohl Beutel als auch Kartonagen, Tiefziehpackungen und Blister anschließen.

Da die Anlage weit gehend bedienerfrei arbeiten kann, ist sie bestens dazu geeignet, auf Kapazitätsspitzen zu reagieren. Sie ist täglich rund um die Uhr produktionsbereit – auch am Wochenende. Auch bei kurzfristig eingehenden Aufträgen der Kunden ermöglicht sie einen sehr hohen Lieferservicegrad. Kunden können dadurch nicht nur schneller auf sich verändernde Anforderungen des Marktes reagieren. Durch die Verwirklichung des One-Piece-Flow-Prinzips konnte auch der Lager- und Logistikaufwand erheblich reduziert werden.

Mittelfristig sieht robomotion-Chef Andreas Wolf in der neuen Technologie eine ernsthafte Alternative zu herkömmlichen Kommissionier- und Verpackungslösungen: „Flexkom ist flexibler und damit auch kostengünstiger als aufwändige und komplexe Einrichtungen zur Vereinzelung und Ausrichtung wie Rüttler. fischer-Chef Klaus Fischer sieht in der externen Vermarktung der Technologie nicht nur die Chance, zusätzlichen Umsatz zu generieren: „Langfristig wird unser Sondermaschinenbau auch von den Erfahrungen profitieren, die wir bei Projekten mit externen Kunden gewinnen.“