Palettier-Cobots sind der neue Trend in der Verpackungsrobotik

May 27, 2024

Eine Reihe von „Industrie-Cobots“ mit höherer Nutzlast und größerer Reichweite, die in den letzten zwei Jahren eingeführt wurden, beschleunigen den Einsatz kollaborativer Roboter in Sekundärverpackungsanwendungen.

Seit ihrem Debüt in der Verpackungsindustrie vor mehr als einem Jahrzehnt sind kollaborative Roboter oder Cobots zu einer fast ebenso robusten und bekannten Kategorie geworden wie traditionelle Industrieroboter. Cobots sind leicht, tragbar und einfach zu programmieren und bieten kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) eine kostengünstige Möglichkeit, sich wiederholende, langsame Aufgaben zu automatisieren, die früher manuell erledigt wurden. Für größere Hersteller ermöglichen Cobots durch modulare Einsätze eine größere Flexibilität an Produktionslinien.

Laut einem Bericht von PMMI – The Association for Packaging and Processing Technologies aus dem Jahr 2022 mit dem Titel „Robots and Cobots An Automated Future“ lag der Einsatz von Cobots in Verpackungsbetrieben im Jahr 2022 bei 27 %, wobei bis 2027 ein Anstieg auf 57 % prognostiziert wird. Ursprünglich für Anwendungen mit geringer Nutzlast wie Pick-and-Place und Materialhandhabung konzipiert, erweitern neuere technologische Entwicklungen die Reichweite (im wahrsten Sinne des Wortes) entlang der gesamten Verpackungslinie.

Wie PMMI in seinem Bericht feststellte, setzten im Jahr 2022 6 % der Befragten Cobots bei der Verarbeitung ein; im Jahr 2027 wird diese Zahl voraussichtlich auf 22 % steigen. Im Jahr 2022 setzten 10 % der CPGs bei Primärverpackungsbetrieben Cobots ein; 22 % geben an, dass sie damit rechnen, sie im Jahr 2027 in diesem Teil der Linie einzusetzen. Und bei Sekundärverpackungsanwendungen gaben 6 % der CPGs an, dass sie im Jahr 2022 Cobots einsetzen würden, wobei diese Zahl bis 2027 voraussichtlich auf 29 % steigen wird.

Das Wachstum von Cobots in Sekundärverpackungsanwendungen wird durch die Einführung von „Industrie-Cobots“ mit höherer Nutzlast und größerer Reichweite in den letzten zwei Jahren vorangetrieben, die zum Palettieren verwendet werden können. Im unteren Nutzlastbereich befindet sich der SWIFTI CRB 1300 von ABB mit einer Tragfähigkeit von bis zu 11 kg. Nach Angaben des Unternehmens verbessert die hohe Nutzlastkapazität des Cobots in Kombination mit seiner Palettiergeschwindigkeit von 13 Kartons/Minute (gegenüber dem Industriestandard von acht pro Minute) die Produktionseffizienz um bis zu 44 %.

„Unsere Kunden setzen auf Roboterautomatisierung, um ihre Prozesse flexibler, effizienter und widerstandsfähiger zu gestalten und so dem Arbeitskräftemangel entgegenzuwirken, indem sie ihren Mitarbeitern ermöglichen, mehr wertschöpfende Arbeit zu leisten“, sagt Andrea Cassoni, Geschäftsführer von Global General Industry Robotics bei ABB. „Das neueste Mitglied unserer SWIFTI-Familie ist ein hochpräziser Cobot mit hoher Nutzlast, der bis zu sechsmal schneller ist als andere Roboter seiner Klasse. Dies bedeutet, dass es sowohl von KMU als auch von großen Herstellern genutzt werden kann, die nach kollaborativen automatisierten Lösungen suchen, um ein neues Maß an Flexibilität und Produktivität zu erreichen.“

Der 6-Achsen-SWIFTI CRB 1300 wird von der OmniCore C90XT-Steuerung von ABB angetrieben, die nach Angaben des Unternehmens eine bis zu fünfmal höhere Präzision als jeder andere Cobot seiner Klasse ermöglicht und sich somit für Aufgaben eignet, die gleichbleibende Genauigkeit und Wiederholbarkeit erfordern. Diese Präzision sowie Nutzlastoptionen von 7 bis 11 kg und Reichweiten von 90 bis 1.400 mm ermöglichen es dem Cobot, eine Reihe von Aufgaben mit höherer Traglast auszuführen, darunter Schrauben, Montage, Pick-and-Place und Palettieren.

Um die Sicherheit des Bedieners zu gewährleisten, verfügt der Cobot über einen Sicherheits-Laserscanner, der in die kollaborative Sicherheitssoftware SafeMove von ABB integriert ist. Erkennt der Laserscanner einen Arbeiter im SWIFTI-Arbeitsbereich, verlangsamt SafeMove den Roboter automatisch oder stoppt ihn ganz. Wenn sich der Arbeiter entfernt, wird die Bewegung wiederhergestellt und die volle Geschwindigkeit und Produktivität kann erst wieder erreicht werden, wenn der Arbeitsbereich vollständig frei ist. Laut ABB ist die Integration des Scanners und der Software durch die Verwendung der Software-Add-Ins von SafeMove einfach und ermöglicht es den Mitarbeitern, mithilfe einer tragbaren FlexPendant-Bedieneinheit schnell einen sicheren Arbeitsbereich und andere Sicherheitsfunktionen einzurichten.

Der Cobot soll zudem einfach zu programmieren sein und somit auch für Laien in der Robotik zugänglich sein. Der SWIFTI kann entweder durch physische Führung durch einen Prozess (Lead-Through-Programmierung) oder durch die Wizard Easy Programming-Software von ABB eingerichtet werden, die auf einfachen grafischen Blöcken basiert.

Verpackungsrobotik: Die neue CRA-Serie von Dobot Mit fast der doppelten Nutzlast des SWIFTI ist der Cobot mit der höchsten Nutzlast in der neuen CRA-Serie von Dobot, die sieben Modelle mit einer Tragfähigkeit von 3 bis 20 kg und Arbeitsbereichen von 620 bis 1.700 mm umfasst. Die CRA-Serie und die neue Smart-Kamera CRV500 von Dobot wurden auf der Automate Show im Mai offiziell vorgestellt.

Wie Dobot erklärt, enthält die Serie eine Reihe neuer Technologien, die die Leistung steigern. „Im Vergleich zum Vorgänger weist die CRA-Serie eine spürbare Leistungssteigerung auf und ist effizienter, sicherer und benutzerfreundlicher“, so das Unternehmen.

Zu den neuen Funktionen gehören selbst entwickelte, hochintegrierte Gelenke mit leistungsstarken Harmonic-Drive-Untersetzungsgetrieben, die die Zykluszeit um 25 % verbessern, ein optimierter Präzisionssteuerungsalgorithmus, der Vibrationen deutlich reduziert, eine Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm und eine Flugbahngenauigkeit von 0,2 bis 0,4 mm bei komplexen Bewegungen. Aus Sicherheitsgründen verfügt der Cobot über elektromagnetische Bremsen, die im Falle eines Stromausfalls innerhalb von 18 Millisekunden automatisch aktiviert werden, um Stürze des Roboterarms auf weniger als 1 mm zu begrenzen und so effektiv zu verhindern, dass das Endwerkzeug herunterfällt. Die CRA-Serie verfügt außerdem über integrierte virtuelle Grenzen, Nutzlasterkennung in Echtzeit und andere Funktionen, um die Sicherheit von Arbeitern in der Nähe zu gewährleisten.

Laut Dobot ist auch die brandneue Bediensoftware der Serie benutzerfreundlicher. Es unterstützt grafische Programmierung, Skripterstellung und Drag-to-Teach für die Flugbahnwiedergabe. Es ist außerdem plattformübergreifend und funktioniert mit PCs, Tablets, Smartphones und mehr. Die CRA-Serie unterstützt Modbus-, Ethernet/IP- und PROFINET-Kommunikation und verbindet sich nahtlos mit SPS und anderen Automatisierungssystemen. Mit 24 verfügbaren I/O-Ports und PNP/NPN-Umschaltung ist eine Erweiterung einfacher durchzuführen.

Das andere neue Produkt des Unternehmens, die Smart-Kamera CRV 500, nutzt die 2,5D-Raumkompensationstechnologie von Dobot, die bei Verwendung mit den Cobots der CRA- und CR-Serie den horizontalen Winkel und die Neigung eines Objekts genau identifizieren und so präzise greifen kann. Die Kamera kann mithilfe der Cobot-Steuerungssoftware von Dobot ohne weitere Entwicklung für eine einfache und schnelle Bereitstellung eingerichtet werden.

Verpackungsrobotik: CS620 von Elite RobotsEbenfalls in der 20-kg-Nutzlastkategorie befindet sich der neue CS620 von Elite Robots, der sich nach Angaben des Unternehmens „durch seine bemerkenswerte Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Erweiterbarkeit auszeichnet“. Das Modell ist eine neue Ergänzung der bestehenden CS-Serie von Cobots von Elite, die Modelle mit 3, 6 und 12 kg Nutzlast umfasst und eine Reichweite von 1.800 mm und Geschwindigkeiten von etwa 3,9 m/Sek. bietet.

Die CS-Serie basiert auf einer fortschrittlichen Software-Infrastruktur mit einer intuitiven und modularen grafischen Benutzeroberfläche (GUI), die die Skriptsprache Python und selbst entwickelte Plug-Ins unterstützt und so ein hohes Maß an Programmieranpassung bietet. Die Serie bietet 24 digitale E/A (8 konfigurierbar) und 4 konfigurierbare Werkzeug-E/A sowie eine Reihe von Konnektivitätsoptionen. Die Sicherheit wird durch die Einhaltung der Normen ISO 10218-1 und ISO 13849-1 gewährleistet.

Ein einzigartiges Merkmal des CS620 ist laut Elite, dass er „der weltweit erste Cobot ist, der Endeffektoren über einen 5-A-Werkzeug-I/O versorgt“. Dadurch wird sichergestellt, dass der Cobot immer über genügend Leistung verfügt, um anspruchsvolle Aufgaben auszuführen, und über seinen Dual-Tool-Anschluss (vier-polig und acht-polig) mehrere Geräte gleichzeitig bedienen kann.

Der CS620-Roboterarm verfügt über die Schutzart IP65 und ist auf IP68 aufrüstbar. Durch die ISO-Klasse 5-Reinraumbezeichnung eignet es sich auch für Anwendungen, die ein hohes Maß an Hygiene erfordern, wie z. B. Pharmazeutika und Elektronik.

Verpackungsrobotik: Fanucs CRX-25iDie neuen Cobots CRX-25iA und CR-35iB von Fanuc verfügen über Nutzlastkapazitäten von bis zu 30 kg bzw. 50 kg. Der 6-Achsen-CRX-25iA ist der „schwerste Heber“ der Cobots der CRX-Serie von Fanuc und bietet eine Reichweite von 1.889 mm und eine maximale Geschwindigkeit von 1.000 mm/Sek. Er wird für Anwendungen wie Palettierung, Materialhandhabung, Maschinenbeladung usw. empfohlen Entladen und Schweißen, unter anderem.

Laut Fanuc erleichtert eine neue Teach-Pendant-Benutzeroberfläche die Programmierung mit Lead-Through-Teaching und einfacher Drag-and-Drop-Programmierung. Um Platz zu sparen, ist das Gerät mit dem kompakten R-30iB Mini Plus Controller von Fanuc ausgestattet. Das Unternehmen fügt hinzu, dass der Austausch von Peripheriegeräten dank seiner Auswahl an zugelassenen Geräten, zu denen unter anderem ein automatischer Anschluss, ein manueller Werkzeugwechsel sowie elektrische und manuelle Greifer gehören, einfach ist. Zwei Anschlussports an der J6-Achse bieten schnelle Verbindungen und Austauschbarkeit für EOAT, wie Greifer und Kameras. Darüber hinaus ermöglichen die intelligenten Funktionen von Fanuc eine einfache Verbindung mit iRVision – dem vollständig integrierten Plug-and-Play-Vision-System des Unternehmens, das maschinelles Sehen in 2D und 3D bietet – Kraftsensoren und mehr.

Verpackungsrobotik: Der CR-35iB-Cobot von Fanuc. Der neu überarbeitete CR-35iC gehört zu den Cobots der CR-Serie des Unternehmens und gilt als „der stärkste kollaborative Roboter der Branche“. Mit einer Nutzlast von 35 bis 50 kg verfügt der Cobot über einen Arbeitsbereich von 1.831 mm und eine Höchstgeschwindigkeit von 750 mm/Sek. Abhängig von den Anforderungen des Endbenutzers kann der CR-35iB mit einem Fanuc-Vision-Sensor oder einem 3D-Flächensensor ausgestattet werden, um Produkte zu lokalisieren oder zu visualisieren.

Der Cobot ist außerdem auf einfache Bedienung ausgelegt und erfordert keine spezielle Programmierung oder komplexe Sprachen: Bediener können den CR-35iC mit der Fanuc Hand Guidance-Option programmieren und den Cobot durch Pfade führen, um ihm eine neue Aufgabe beizubringen, oder das Tablet TP des Unternehmens verwenden mit Drag-and-Drop-Benutzeroberfläche. Der Cobot ist auch mit dem Standard-Teach Pendant von Fanuc kompatibel. Wie der CRX-25iA kann auch der CR-35iB mit intelligenten Funktionen ausgestattet werden, darunter iRVision und Kraftsensoren.

Der CR-35iB wird für eine Vielzahl von Anwendungen empfohlen, darunter Montage, Materialentfernung, Maschinenbeschickung, Lastübertragung, Ausgabe sowie Kommissionierung, Verpackung und Palettierung.

Verpackungsrobotik: Der neue 6-Achsen-Cobot HC30PL von Yaskawa. Der neue 6-Achsen-Cobot HC30PL von Yaskawa wiegt eine robuste Nutzlast von 30 kg und bietet eine maximale Reichweite von 1.700 mm. Er empfiehlt sich für den Einsatz in ausgewählten Bereichen der Handhabung, Verpackung und Logistik Anwendungen. Als Ergänzung zur HC-Serie von Cobots des Unternehmens erfüllt der HC30PL die etablierten Sicherheitsstandards der Linie, um einen sicheren Betrieb mit oder in unmittelbarer Nähe von menschlichen Arbeitern zu ermöglichen.

Um die Kraft ständig zu überwachen und schnell und sicher auf Kontakt reagieren zu können, nutzt der Cobot die Power and Force Limiting (PFL)-Technologie. Zusätzliche Sicherheit bietet die fortschrittliche Pinchless-Geometrie. Unter Berücksichtigung dieser Sicherheitsstandards bietet der HC30PL vier Modi für den kollaborativen Betrieb und kann zwischen der kollaborativen Geschwindigkeit im PFL-Modus oder der vollen Geschwindigkeit im Industriemodus wechseln, wodurch die Zykluszeiten basierend auf der Risikobewertung und den Prozessanforderungen optimiert werden.

Der neue Cobot von Yaskawa bietet die einfache Programmierung, für die Cobots bekannt sind, und ermöglicht es Bedienern, Teach-Punkte mit handgeführter Programmierung ohne Handgerät für eine schnelle Implementierung und einem Plug-and-Play-Werkzeugflansch basierend auf EN ISO-9409-1-80 zu steuern -6 MB verbindet eine Vielzahl von EOAT für eine schnelle Bereitstellung. Auch die Installation erfolgt laut Yaskawa schnell und effizient: „Ein einziges Kabel genügt, um den Manipulator mit der Steuerung zu verbinden, was zu einer einfachen Einrichtung und geringeren Kosten für Wartung und Ersatzteile führt“, erklärt er.

Zu den weiteren Merkmalen des HC30PL gehören die Schutzart IP67, die den Einsatz in feuchten oder spritzwassergefährdeten Umgebungen ermöglicht, eine leicht zu reinigende Oberfläche für den Einsatz in Sanitärbereichen, in denen Wischen oder Waschen erforderlich ist, und eine kompakte Stellfläche von 2 Fuß W x 1,6 Fuß H x 1,4 Fuß T. Der Cobot wird vom YRC1000-Controller von Yaskawa gesteuert und ist auch mit dem YRC1000micro-Controller kompatibel. Der HC20PL ist mit einem Standard-Lernhandgerät oder dem Touchscreen-Smart Pendant des Unternehmens kompatibel, das für unerfahrene Roboterbenutzer entwickelt wurde.

Verpackungsrobotik: Der Palettierroboter EC-102 von Fuji Robotics-North America. Kein Cobot, aber es lohnt sich, ihn in diese Reihe von Palettierrobotern mit hoher Nutzlast aufzunehmen. Fuji Robotics-North America ist neu auf dem nordamerikanischen Markt, der Palettierroboter EC-102 , der über eine Nutzlast von 160 kg verfügt. Nach Angaben des Unternehmens ist der EC-102 der wirtschaftlichste und umweltfreundlichste Roboter im Angebot. Zu den Merkmalen des vierachsigen Palettierroboters mit Gelenk gehören eine Beutelzykluszeit von 1.200 Zyklen/h und ein Arbeitsbereich von 2.300 mm für die Z-Achse (vertikal), 1.500 mm für die R-Achse (längs) und 330 Grad für den Theta (Rotation) und Alpha-Achse (Handgelenk). Am Endeffektor steht eine fünfte Bewegungsachse zur Verfügung. PW