Kamerageführte Robotik für die Verpackungsindustrie

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Besseres Kräfteverhältnis durch vier Arme

Um den Durchsatz beim Hochgeschwindigkeitsverpacken auf rund 140 bis 150 Teile pro Minute zu erhöhen und wirtschaftlichere Lösungen anzubieten, führten Adepts jüngste Entwicklungen zu einem neuen Typ von Roboterkinematik, der dem Delta-Roboter ähnelt, aber anstelle von drei parallelen Armen und einer Teleskopwelle vier parallele Arme benutzt (daher die Bezeichnung Quattro), um eine mit Gelenken versehene Plattform im Raum zu bewegen.

Der Quattro-Roboter wie auch der Delta-Roboter bietet vier Freiheitsgrade, um ein Teil in XYZ-Richtung zu bewegen und es um seine Theta-Achse zu drehen. Durch den Einsatz von vier parallelen Armen ist die Leistungsfähigkeit des Quattro um zirka 20% höher als bei einem Delta-Roboter und bietet daher eine höhere Wirtschaftlichkeit in Verpackungslinien, bei denen mehrere Roboter im Einsatz sind.

Mit seinen vier Armen erreicht der Quattro s650 ein besseres Kräfteverhältnis und Beschleunigungsverhalten und vermeidet die sonst übliche und limitierende, mittige Teleskopdrehachse üblicher Deltaroboter. Der zusätzliche Arm bewirkt nicht nur ein höheres mögliches Moment, sondern auch ein verbessertes geometrisches Design und eine gegenüber ähnlichen Produkten verbesserte Stabilität des Gesamtsystems. Eine Beschleunigung von bis zu 15 g und extreme Verfahrgeschwindigkeiten des gegriffenen Produktes erlauben gegenüber bereits existierenden Lösungen aus dem Bereich Nahrungsmittel, Verpackungstechnik, pharmazeutischeIndustrie oder Elektronik eine bis zu 20% höhere Produktivität.

Zur weiteren Steigerung der Wirtschaftlichkeit wurden die Servoverstärker für die Motoren in den Roboter integriert. Dies ermöglicht es, einen beachtlichen Anteil an der teuren Grundfläche für den Schaltschrank der Verpackungslinie einzusparen, weil dort nur die kompakte Robotersteuerung moniert wird.

Für den Betrieb einer kompletten Verpackungslinie mit einem Durchsatz von 1000 Produkten pro Minute sind effiziente Software-Entwicklungswerkzeuge besonders wichtig. Vorzugsweise wird die Last für die gesamte Produktionslinie gleichmäßig auf alle Roboter verteilt. Zur Maximierung der Durchsatzleistung muss jeder Roboter nahe der Höchstgeschwindigkeit arbeiten, ohne dass Teile unabgegriffen an den Robotern vorbeiziehen. Anschließend ist sicherzustellen, dass jede vom Roboter gefüllte Packung die gleiche Anzahl von Produkten enthält. Alle Roboter müssen als Team zusammenarbeiten, was das Schreiben einer soliden und effizienten Software ist nicht trivial macht. Deshalb hat Adept Technology speziell für diese Aufgabe eine Verpackungssoftware entwickelt.

Für Verpackungslinien mit mehreren Robotern gibt es eine Lösung, ein entsprechendes System zu standardisieren. Das Problem dieser Lösung ist, dass es, obwohl sich die Anwendungen sehr oft ähneln, von Linie zu Linie Unterschiede gibt. Diese Abweichungen betreffen die Greifer-Konstruktion, die Sichtprüfung, die Bandkonfigurationen, die Mensch-Maschine-Schnittstelle, den Bericht an die ERP-Systeme und anderes mehr. Das Einschließen all dieser Abweichungen in einer Standardanwendung führt zu einem komplexen System mit vielen Parametern und Sollwerten, die eingestellt werden müssen. Oder es entsteht ein System, das sich den Kundenwünschen nicht entsprechend anpassen lässt.

Adept Technology wählte deshalb eine andere Lösung. Sie besteht in der Standardisierung auf einer unteren Ebene und einem Bottom-Up-Ansatz. Dies macht es möglich, sich auf die Elemente zu konzentrieren, die viele Verpackungslinien gemeinsam haben. Das verhindert das Entstehen eines zu komplexen Systems. Beispiele für diese Elemente sind Förderbänder, Bildverarbeitungssysteme, Roboter, Sauggreifer, Kommunikation mit speicherprogrammierbaren Steuerungen oder Industrie-PCs, Feldbussen und dergleichen. Elemente die nicht gemeinsam sind, lassen sich programmieren; oder man kann das Programm des Standardelements ändern.

* * Joachim Melis... ist Vice President Business Development, Adept Technology GmbH

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