Lagersysteme Roboter fürs Lager

Autor / Redakteur: Reinhold Schäfer / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Geht es um immer wieder gleiche Handgriffe beim Ein- oder Auslagern von Teilen und Waren, lassen sich dafür Roboter einsetzen. Geht es jedoch um eine hohe Flexibilität, kommen diese Systeme mit der heute zur Verfügung stehenden Bildverarbeitungstechnik an ihre Grenzen.

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Gambro, ein in der Medizintechnik weltweit operierendes Unternehmen, nutzt Roboter für das Befüllen von und das Entnehmen aus seinen Lagern.Bild: Kardex
Gambro, ein in der Medizintechnik weltweit operierendes Unternehmen, nutzt Roboter für das Befüllen von und das Entnehmen aus seinen Lagern.Bild: Kardex
( Archiv: Vogel Business Media )

Um den Automatisierungsgrad von Fertigungsprozessen sowie die Auslastung von Blechbearbeitungsmaschinen zu maximieren, kommen immer häufiger Roboter zum Einsatz. So waren nach Schätzungen des IFR Statistical Department bis Ende 2006 in europäischen Unternehmen allein im Bereich Metallprodukte bereits mehr als 4000 Roboter integriert – Tendenz steigend.

Allerdings führen etwa 80% der heute überwiegend in der Automobilindustrie eingesetzten Systeme nur eine einzige Aufgabe und damit einen einzigen, definierten Bewegungsablauf aus.

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Mittlerweile können Roboter jedoch durch Weiterentwicklung in der Bildverarbeitungstechnik auch in automatisierten Lager- und Komissionieranlagen eingesetzt werden.

„Als Hersteller von Regaltechnik für automatisierte Lager- und Kommissionieranlagen können wir nur festhalten, dass dieses Marktsegment in den letzten Jahren aus unserer Sicht hohe Steigerungsraten zu verzeichnen hat“, erklärt Michael Fritz, Leiter für den Produktbereich „Automatisierte Läger“ bei der Bito Lagertechnik Bittmann GmbH, Meisenheim.

Roboter werden vermehrt für Palettieraufgaben eingesetzt

Etwas vorsichtiger drückt sich Thomas Wicht, Bereichsleiter der Salt Solutions GmbH, Würzburg, aus: „In eingeschränkten Maße muss man sagen, dass Roboter im Rahmen von Palettieraufgaben vermehrt eingesetzt werden, weil die dazu notwendige Bildverarbeitungstechnik weiterentwickelt wurde und die verbesserte Bildauflösung und Rechenleistung es nunmehr zulässt, dass der Roboter die Paletten sauber bestücken kann, was in der Vergangenheit nicht immer möglich war.“

Vor allem in der Chemiebranche werde die Fasskommissionierung zunehmend von Robotern vorgenommen. Die Palettierung übernimmt dort der Roboter. „Es kommt dort auf den genauen Bestückungsort der Gebinde an und auch darauf, das Gleichgewicht zu halten. Dazu benötigt man eine entsprechend gute Bilderkennung und hohe Rechenleistung“, erläutert Thomas Wicht.

Lager-Roboter in der Chemiebranche, Handel und Logistik gefragt

Aber auch im Bereich des Handels und der Logistik sei der Roboter einsetzbar. Er kann beispielsweise die Ware auf Beschädigung überprüfen und sie dann entsprechend palettieren. „Das heißt, die ganze Handarbeit entfällt. Aber auch in der Lebensmittelindustrie, zum Beispiel bei Milchpaketen, die gut greifbar sind, findet man Roboter verstärkt vor. Vereinfacht gesagt, immer dann, wenn sich das Geschäft in der nächsten Zeit nicht ändert, lohnt der Einsatz von Robotern“, erzählt Wicht weiter.

Der Vorteil der Roboter, dass sie speziell auf die einzelnen Arbeiten abgestimmt sind, ist nach Aussage von Wicht auch ihr Nachteil, weil sie nicht sehr flexibel umrüstbar sind. „Ändern sich beispielweise Verpackungsgrößen oder teilweise das Geschäft, sind Roboter nicht so rentabel einsetzbar“, sagt Wicht und fährt fort: „In der reinen Kontraktlogistik findet man deshalb den Roboter so gut wie überhaupt nicht– außer der Kontraktlogistiker hat einen sehr lange laufenden Vertrag mit seinem Kunden. Kann man auf die nächsten fünf bis zehn Jahre auf das Geschäft vertrauen, dann kommt der Roboter zum Einsatz.“

Bei hohen Gewichten sind Roboter im Lager schnell rentabel

Habe man allerdings Gebinde mit hohen Gewichten, dann rechne sich eine solche Anlage relativ schnell, weil man dann unter Umständen mit einem Roboter zwei bis drei Arbeiter einsparen kann. „Dort dürfte sich der Turnaround nach ein bis zwei Jahren einstellen“, ist sich Thomas Wicht sicher.

Auch Remmert-Geschäftsführer Matthias Remmert sieht ganz allgemein einen anhaltenden Trend zur Automatisierung: „Unsere Kernzielgruppen – produzierende Unternehmen sowie Stahlhändler – investieren verstärkt in vollautomatische Lagertechnik. Während das Lager früher allerdings allein zur Bevorratung von Material und Waren genutzt wurde und damit ein reiner Kostenfaktor war, fungieren die heutigen Anlagen als intelligentes Bindeglied innerhalb der Produktion.“

Roboter steigern Produktivität durch Verknüpfen von Lager und Produktion

Lagersystem und Produktionsmaschinen werden nach Aussage von Matthias Remmert sowohl mechanisch als auch softwaretechnisch optimal miteinander verknüpft und bieten dann als Gesamtproduktivzelle ein erhebliches Optimierungspotenzial.

Eine logistische Konsequenz dieser vollintegrierten Produktionslogistik sei die automatisierte Absortierung der Artikel an den jeweiligen Produktionsmaschinen. „Unseren Analysen zufolge besteht hier eine große Nachfrage am Markt“, sagt Remmert. Geeignete Roboterlösungen zur Absortierung von Sägezuschnitten werden bereits von vielen Unternehmen eingesetzt. „Auch wir bieten mit dem Cutting-Sort für diesen Bereich einen leistungsstarken Roboter“, ergänzt Remmert.

Sortierroboter erfüllen deutlich höhere Ansprüche

Zur Absortierung lasergeschnittener Teile existierte dort lange Zeit keine effiziente Lösung, weil der Anspruch extrem hoch ist, denn die Systeme müssen die prozesssichere Absortierung von Teilen unterschiedlichster Abmessungen und Konturen ermöglichen. „Darüber hinaus müssen die Roboter mit einer intelligenten und dynamisch arbeitenden Sortiersoftware ausgestattet sein, die sich problemlos in die bestehende Softwarearchitektur integrieren lässt“, sagt Remmert.

„Im Gegensatz dazu basieren jedoch etwa 80% der heute überwiegend in der Serienfertigung eingesetzten Roboterapplikationen auf statischen Systemen, das heißt, sie sind auf die Ausführung eines einzigen, definierten Bewegungsablaufs programmiert. Diese können die hohen Anforderungen der Einzelteilproduktion nicht erfüllen“, erläutert er weiter.

Remmert habe diese Marktlücke bereits vor zwei Jahren erkannt und den Sortierroboter Laser-Sort entwickelt. Dabei handele es sich um eine marktgerechte dynamische Applikation, die es dem Roboter ermöglicht, alle Bewegungen, die beim Teilehandling und -absortieren erforderlich sind, zu bewerkstelligen.

Roboter im Lager bieten Potenzial

Remmert fasst zusammen: „Der Markt für Robotertechnologie als Instrument zur Optimierung von lagerlogistischen Handhabungsprozessen birgt ein großes Potenzial. Unseren Marktanalysen zufolge planen viele Unternehmen, ihren Produktionsablauf noch weiter zu automatisieren, was in vielen Fällen sicherlich auch den Einsatz eines Roboters beinhalten wird.“ Einer der Gründe, warum zahlreiche Unternehmen zurzeit allerdings noch keine Roboter einsetzen, sei die Tatsache, dass in der Vergangenheit – zumindest in der Blechteilefertigung – kaum adäquate Lösungen angeboten wurden.

Das erste Produktivsystem des neuen Sortierroboters Laser-Sort geht an die Hörmann Automotive Components GmbH. Als Teil einer vollautomatischen Blechfertigungszelle realisiert der Roboter die mannlose, dynamische Absortierung lasergeschnittener Teile. In Kombination mit einem leistungsstarken Blechlager, der Fertigungssoftware Pro FMS sowie zwei Bystronic-Lasermaschinen gewährleiste das System in der Produktion des Automobilzulieferers vollautomatisierte Blechbearbeitungsprozesse.

Roboter kümmert sich um Weitertransport der Teile

Das System bei Hörmann wurde neu integriert. Pro Schicht bedient dort ein einziger Mitarbeiter insgesamt vier Laserschneidmaschinen. Dies sei möglich, weil die Absortierung komplett mannlos gehandhabt werde. „Generell gehen wir davon aus, dass der Sortierroboter Laser-Sort mindestens einen Mitarbeiter pro Schicht und Lasermaschine für andere Aufgaben innerhalb der Produktion freisetzt“, erläutert Matthias Remmert.

Zusätzlich zur Bestückung der Lasermaschine mit Rohblechen, der Absortierung der geschnittenen Teile sowie der Entsorgung der Restgitter sei der Einsatz des Roboters zur Verkettung der Folgearbeitsprozesse möglich. Darüber hinaus könne der Laser-Sort auch bei der vollautomatisierten Kommissionierung von Artikeln genutzt werden, zum Beispiel bei Kleinwaren.

Roboter können bei der Teileaufnahme mit aus dem Chaos arbeiten

Michael Remmert sieht jedoch auch Grenzen: „Zurzeit realisiert der Roboter die Teileaufnahme ausschließlich aus definierten Positionen heraus. Das heißt, die Applikation muss die konkrete Teileposition kennen, um sie entnehmen zu können. Eine Teileaufnahme aus dem ,Chaos‘ ist bislang noch nicht möglich – das gilt insbesondere für den Schwerlastbereich.“

Dieses Beispiel zeige jedoch lediglich die heutigen Grenzen der Technik auf. Remmert ist davon überzeugt, dass es bereits in naher Zukunft auch für diese Aufgabenstellung interessante Lösungen am Markt geben wird.

Verstärkte Nachfrage nach Automatisierung

Auch bei Kasto beobachtet man generell bei der Diskussion von Bedarfsfällen mit Anwendern und der Ausarbeitung von Angeboten eine verstärkte Nachfrage nach erhöhter Automatisierung, um wesentliche Prozesse wie die Beschickung von Sägemaschinen sowie das Absortieren der Sägeabschnitte als auch die Beschickung weiterer Bearbeitungsmaschinen – zum Beispiel Blechbearbeitungsmaschinen – oder auch das Kommissionieren von Stabmaterial und Blech zu automatisieren.

Dipl.-Ing. Armin Stolzer, Geschäftsführer der Kasto Maschinenbau GmbH & Co. KG, Achern, stellt fest: „Für bestimmte Anwendungen, speziell im Bereich des Absortierens von Bauteilen, kommen auf Grund der flexiblen Einsatzmöglichkeit Roboter verstärkt zum Einsatz, wohingegen für das Kommissionieren beziehungsweise das Stabhandling quasi ,Spezial-Roboter‘ in Form von speziell für diese Aufgabenstellung angepassten Manipulatoren zum Einsatz kommen.“

Typische Anwendungsbeispiele finde man im Bereich der Sägemaschinen-Versorgung aus einem Hochregallager über einen Manipulator, der so genannten Sawcell. „Dabei handelt es sich um einen auf separaten aufgeständerten Fahrschienen verfahrbaren Manipulator, der Stabmaterialien mittels einstellbarer Greifer bis Durchmesser 320 mm und Stückgewicht 3,2 t erfasst und auf Schnellwechsel-Einrichtungen von Sägemaschinen transportiert“, erklärt Armin Stolzer.

Roboter machen schnelle Kreissägemaschinen flexibler

Auf Grund der Flexibilität kommt es laut Armin Stolzer vermehrt zum Einsatz von Robotern an den schnellen Kreissägemaschinen. Dabei hängen die Einsparungen jeweils individuell vom Einsatzfall ab. „Ganz generell ist der Roboter insbesondere dann von Vorteil, wenn eine zwei- oder dreischichtige Auslastung gegeben ist und ein permanenter Mitarbeiter-Einsatz zum Beschicken von Säge- und anderen Bearbeitungsmaschinen, zum Kommissionieren oder zum Sortieren und Abstapeln der Abschnitte erforderlich ist“, stellt Stolzer fest.

Auf Grund des Verhältnisses Personaleinsparung zu Invest rechnen sich diese zusätzlichen Roboter-Einrichtungen im Allgemeinen innerhalb kurzer Frist.

„Nach unseren Erfahrungen wird die Einsatzmöglichkeit von Robotern beim Sortieren auf ein immer größeres Teilespektrum ausgeweitet. Zudem werden verstärkt weitere Verrichtungen integriert. Wichtig dabei ist die einfache parameter-gesteuerte Programmierung, die eine individuelle Programmierung durch den Anwender beziehungsweise Bediener überflüssig macht“, so Stolzer.

Lagerlifte mit RFID-Technik im 24-Stunden-Dauereinsatz

Auch Gambro, ein in Bereichen der Medizintechnik weltweit führendes Unternehmen, nutzt Roboter für das Befüllen und Entnehmen seiner Lager. In Opelika/Alabama entsteht eine automatische Produktionsstätte für Dialysatoren. Dort werden in vier Bereichen spezielle Lagerlifte der Kardex GmbH, Neuburg, als verfahrenstechnische und produktionslogistische Puffer eingesetzt. Zur Grundträger-Erkennung wird RFID-Technik (Radio Frequency Identification) angewandt; sie ermöglicht die automatische Identifikation und Lokalisierung von Objekten.

Die Megasys-Lifte erwartet keine leichte Aufgabe: Die Maschinen sollen sieben Tage die Woche in Betrieb sein, 24 Stunden am Tag. Eine technische Anforderung des Systems ist, dass immer jeweils ein leerer Träger auf der Einlagerungs- sowie ein voller Träger auf der Auslagerungsseite zur Verfügung stehen muss.

Dies soll eine neue Doppelträgertechnik ermöglichen. Die Träger werden zum Befüllen und Entleeren voll ausgefahren; sie können übereinander positioniert werden. Bei der Ein- und Auslagerung der Produkte in die Lifte kommen Roboter zum Einsatz. Alle neun Geräte der Baureihe Kardex Megasys CLR sind mit Reinraummodulen ausgestattet.

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