Unterschiedliche Größen, Formen, Verpackungsmaterialien und Ausrichtungen erschweren die automatisierte Handhabung ungeord neter Paketströme. Eine neue robotergestützte Lösung von BEUMER verbindet Bildverarbeitung, Robotersteuerung und Vakuum-Greiftechnik, um einzelne Sendungen zu erkennen, gezielt aufzunehmen und kontinuierlich der nachfolgenden Sortierung zuzuführen.
Die Automatisierung von Paketzentren ist weit fortgeschritten. Sortier- und Förderanlagen erreichen hohe Durchsätze, benötigen dafür jedoch einen möglichst definierten und kontinuierlichen Zustrom einzelner Sendungen. Genau an der Schnittstelle zwischen ungeordnet angelieferten Paketen und automatisierter Sortierung entsteht eine besondere Herausforderung.
In einem solchen Paketstrom treffen Kartons, Versandbeutel, Kartontaschen und Briefe unterschiedlicher Abmessungen und Formen aufeinander. Sie liegen ungeordnet, teilweise übereinander und in wechselnden Ausrichtungen vor. Aus diesem heterogenen Strom müssen einzelne Sendungen entnommen und kontrolliert an die nachfolgende Förder- und Sortiertechnik übergeben werden.
Für diese Aufgabe hat die BEUMER Group mit BEUMER robotpick ein autonom arbeitendes System zur robotergestützten Entnahme und Vereinzelung entwickelt. Ziel ist es, einen ungeordneten Paketstrom in einen kontinuierlichen Einzelstrom für die automatisierte Einschleusung und Sortierung umzuwandeln.
Technisch basiert die Lösung auf dem Zusammenspiel von Computer Vision, intelligenter Robotersteuerung und adaptiver Vakuum-Greiftechnik. Das Bildverarbeitungssystem analysiert die vorliegenden Sendungen und bestimmt einen geeigneten Greifpunkt. Anschließend werden Roboterbewegung und Vakuum-Greifstrategie an Größe und Eigenschaften des jeweiligen Pakets angepasst.
Damit können unterschiedliche Packstücke wie Kartons, Kunststoff-Versandbeutel, Kartontaschen und Briefe mit demselben System verarbeitet werden. Gerade bei gemischten Paketströmen ist diese Anpassungsfähigkeit von Bedeutung, da sich Größe, Form und Verpackungsart während des laufenden Betriebs ständig verändern können.
Nicht aufgenommene oder während des Vorgangs verlorene Pakete werden automatisch in den Paketstrom zurückgeführt und können erneut gegriffen werden. Auf diese Weise soll die Zahl manueller Eingriffe reduziert und gleichzeitig ein kontinuierlicher Materialfluss aufrechterhalten werden.
Eine Roboterzelle kann nach Herstellerangaben bis zu 1.600 Pakete pro Stunde verarbeiten. Die tatsächliche Leistung hängt dabei vom Paketmix und den jeweiligen Betriebsbedingungen ab.
Das System verarbeitet Sendungen mit einem Gewicht von 0,1 bis 5 kg. Der angegebene Abmessungsbereich reicht von 100 × 100 × 3 mm bis 450 × 350 × 350 mm. Damit ist die Anlage auf ein vergleichsweise breites Spektrum unterschiedlicher Packstücke ausgelegt.
Eine wesentliche Rolle spielt dabei die kontinuierliche Anpassung der Greifstrategie. Anders als bei gleichförmigen Werkstücken in industriellen Produktionsprozessen kann der Roboter nicht von konstanten geometrischen Bedingungen ausgehen. Das System muss vielmehr bei jedem einzelnen Greifvorgang neu bestimmen, welches Packstück aufgenommen werden kann und wie der Greifvorgang erfolgen soll.
Neben der eigentlichen Greiftechnik spielt die Skalierbarkeit eine wichtige Rolle. In der Standardkonfiguration können eine bis vier unabhängig arbeitende Roboterzellen an einer gemeinsamen Zuführlinie angeordnet werden. Bei steigendem Durchsatz lassen sich weitere Zellen ergänzen.
Die unabhängige Arbeitsweise der einzelnen Zellen bietet auch Vorteile für die Anlagenverfügbarkeit. Muss eine Zelle gewartet oder ein SoftwareUpdate durchgeführt werden, können die übrigen Einheiten weiterarbeiten. Ein vollständiger Stillstand des Vereinzelungsprozesses ist dadurch nicht zwangsläufig erforderlich.
Für Betreiber eröffnet der modulare Aufbau zugleich die Möglichkeit, die Automatisierungskapazität zunächst am aktuellen Bedarf auszurichten und später zu erweitern. Das ist insbesondere bei schwankenden oder langfristig steigenden Paketmengen von Bedeutung.
Die Automatisierung endet nicht bei der mechanischen Handhabung. BEUMER robotpick bindet die Betriebsüberwachung über BEUMER SCADA ein. Zusätzlich werden über BG Insight Betriebsdaten für Leistungsanalysen und die Instandhaltungsplanung bereitgestellt.
Damit lassen sich mechanische Automatisierung und datenbasierte Anlagenüberwachung miteinander verbinden. Ziel ist es, Betriebszustände transparent zu machen, Wartungsmaßnahmen gezielter zu planen und die Verfügbarkeit des Gesamtsystems zu erhöhen.
Nach Angaben der BEUMER Group wurde das System bereits unter realen Betriebsbedingungen eingesetzt und hat dabei mehr als 1,75 Millionen Pakete verarbeitet. Unter repräsentativen Testbedingungen sei bei entsprechend geeignetem Paketmix und entsprechender Anlagenkonfiguration ein Automatisierungsgrad von bis zu 99,9 Prozent bei der Vereinzelung erreicht worden.
Diese Zahl ist allerdings von den jeweiligen Einsatzbedingungen abhängig. Der Hersteller weist ausdrücklich darauf hin, dass Paketmix, Eigenschaften der Sendungen, Gleichmäßigkeit des Materialstroms und Anlagenkonfiguration die tatsächlich erreichbare Leistung beeinflussen.
Die technische Besonderheit der Anwendung liegt weniger im Transport der Pakete als in der Beherrschung eines ungeordneten und permanent wechselnden Materialstroms. Während nachgeschaltete Sortieranlagen definierte Bedingungen benötigen, kommen die Sendungen zunächst hinsichtlich Lage, Größe, Form und Verpackungsart weitgehend ungeordnet an.
Die Kombination aus optischer Erfassung, adaptiver Greiftechnik und intelligenter Robotersteuerung verlagert deshalb einen bislang arbeitsintensiven Prozessschritt zunehmend in die automatisierte Materialhandhabung. Entscheidend ist dabei, dass nicht nur einzelne Pakete gegriffen werden, sondern aus einem heterogenen Eingangsstrom ein möglichst gleichmäßiger und kontrollierter Materialfluss für die weitere Verarbeitung entsteht.
Die BEUMER Group entwickelt und produziert Intralogistiksysteme für das Fördern, Beladen, Palettieren, Verpacken, Sortieren und Verteilen. Das 1935 gegründete, unabhängige Familienunternehmen wird heute in dritter Generation geführt. Mit mehr als 6.000 Mitarbeitenden weltweit erzielt die Gruppe einen jährlichen Auftragseingang von rund 1,83 Milliarden Euro.
Gemeinsam mit ihren Gruppengesellschaften und Vertretungen bietet BEUMER weltweit Systemlösungen und ein umfassendes Customer-Support-Netzwerk für zahlreiche Branchen, darunter Schütt- und Stückgut, Nahrungsmittel und Non-Food, Bauwesen, Versand und Post sowie die Gepäckabfertigung an Flughäfen.
BEUMER Group GmbH & Co. KG
Oelder Str. 40
59269 Beckum
Tel.: +49 (0)2521 240
beumer@beumergroup.com
www.beumergroup.com
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