Kuka KR QUANTEC PA: Palettierroboter sorgt für Arbeitserleichterung

Der Kuka-Roboter palettiert 14 Kartons pro Minute. (Bilder: x-technik)

Gegründet im Jahr 1918 versteht sich die Rupp Food Austria GmbH als bodenständiges, mittlerweile in vierter Generation geführtes Familienunternehmen, das sich seit 1975 auf die Herstellung von High-Premium-Heimtiernahrung sowie Lebensmittel spezialisiert hat. Als einer der größten Produzenten Europas verlassen jährlich rund 20.000 Tonnen Heimtiernahrung sowie Getreideerzeugnisse den Standort in Hörbranz am Bodensee. „Neben unserer Eigenmarke produzieren wir mit rund 150 Mitarbeitern hauptsächlich Hunde- und Katzenfutter für Private-Label-Kunden. Zudem beliefern wir auch den Großhandel sowie einige Großzüchter“, erläutert Klaus Schiller, COO von Rupp Food Austria.

Dafür verfügt der Tierfutterspezialist über knapp 800 unterschiedliche Rezepturen, die kontinuierlich weiterentwickelt bzw. verbessert werden. „Selbstverständlich produzieren wir bei Bedarf auch nach exakter Kundenvorgabe. Dabei arbeiten wir nach strengen Verfahren unter Einhaltung sämtlicher Rohstoffspezifikationen. Eine sorgfältige Auswahl und Prüfung der Rohstoffe, strenge Kontrollen während der Verarbeitung, Analysen durch externe Labors und unser internes Labor garantieren unseren hohen Qualitätsstandard“, versichert der Werksleiter.

Auch dünne Zwischenlagen legt der Roboter zwischen den Kartonlagen ab.

Klaus Schiller
COO von Rupp Food Austria

„Eine derart komplexe Palettierlösung mit hoher Produktvielfalt unter engsten Platzverhältnissen zu realisieren, war schon eine große Herausforderung. Die Firma Eberle hat dies meisterhaft gelöst.“

Automatisierung unausweichlich

Der Einsatz modernster Technologie sowie gut geplante und überwachte Abläufe gewährleisten eine konstante, schonende und hygienisch einwandfreie Herstellung. So auch bei den Verpackungslinien, in denen das Tierfutter in allen erdenklichen Größen, von sogenannten Doypacks, Schlauchbeutel oder Vierrandsiegelpackungen bis hin zu Big Bags verpackt wird. „Um am Produktionsstandort Österreich wettbewerbsfähig zu bleiben, ist dabei die Automatisierung der eigenen Arbeitsprozesse unausweichlich“, geht Schiller auf den aktuellen Arbeitskräftemangel auch in Vorarlberg ein.

Seit gut vier Jahren ist beispielsweise eine Roboter-Palettierzelle im Einsatz, die Kartons, welche aus zwei separaten Schlauchbeutel-Verpackungslinien zugeführt werden, vollautomatisch auf Paletten schlichtet. „Grund dieser Investition war, vor allem unsere Mitarbeiter von den Hebetätigkeiten schwerer Lasten zu befreien. Das händische Schlichten von bis zu 12 kg schweren Kartons ist auf Dauer einfach nicht zumutbar“, so der Werksleiter.

Gesamtkonzept überzeugt

Für die Umsetzung dieses Automatisierungsprojektes beauftragte Rupp Food damals den Systemintegrator Eberle aus Dornbirn. „Das Gesamtkonzept, das uns bei unseren sehr engen Platzverhältnissen vorgeschlagen wurde, hat uns im Anbietervergleich letztlich vollends überzeugt. Mit der Nähe zu unserem Standort konnte uns Eberle im Bedarfsfall zudem schnelles Service garantieren“, erinnert sich Schiller. Die Eberle Automatische Systeme GmbH & Co KG aus Dornbirn beschäftigt rund 50 ausgewiesene Spezialisten aus den Fachbereichen Elektrotechnik, Mechatronik und Informatik und gliedert sich in die Bereiche Automatisierungstechnik, Bildverarbeitung, IT und Software.

„Jeder Bereich führt eigenständig Entwicklungsprojekte durch. Im Verbund der Abteilungen entstehen dann Turnkey-Lösungen aus einer Hand“, schildert einer der Eberle-Spezialisten DI (FH) Christoph Muxel. Als Kuka-Systempartner seit mehr als 15 Jahren verfügen die Dornbirner auch über eine hohe Expertise in der Robotik. „Kuka bietet eine große Auswahl an Robotern für jeglichen Industriebereich und ermöglicht es uns damit, kundenspezifische roboterbasierte Automatisierungslösungen für effiziente Fertigungsprozesse anzubieten“, geht Muxel näher darauf ein. „Darüber hinaus ist Kuka ein starker, kompetenter Partner, der uns auch bei anspruchsvollen, herausfordernden Projekten mit Rat und Tat zur Seite steht.“ Bei der Automatisierungslösung bei Rupp wählte Eberle den Kuka-Palettierroboter KR 180 Quantec PA inklusive der Robotersteuerung KR C4.

14 Kartons pro Minute

Am Ende von zwei separaten Verpackungslinien werden von zwei Mitarbeitern zunächst die befüllten Futtersäcke händisch in Kartons abgepackt, die anschließend nach einer Etikettier-Einheit über zwei Einlauftunnels zum Lagenvorbereitungsplatz der Palettierzelle gelangen. Dort werden die Kartons mittels Pneumatikzylinder in Teillagen ausgerichtet und für den Roboter in Position gebracht. Diese aus maximal fünf Kartons bestehenden Teillagen nimmt der Roboter mit einem Vakuumsauggreifer auf und schlichtet sie je nach vordefiniertem Stapelbild auf einen der zwei zur Verfügung stehenden Palettenplätze.

Dabei erfüllt der Roboter die geforderte Taktzeit von 14 Kartons pro Minute mit Bravour und erledigt zudem noch weitere Aufgaben. Denn um die Autonomiezeit der Zelle noch weiter zu erhöhen und somit den Anlagenbediener freizuspielen, erledigt der Roboter auch die Zuführung von Europaletten aus einem Palettenstapel auf einen der Leerpalettenplätze. „Bis zu 15 Europaletten können am Palettenstapel übereinandergestapelt werden. Per Lasersensor wird die Höhe der obersten Palette ermittelt, diese nimmt der Roboter auf und legt sie am freien Palettenplatz ab“, geht Muxel ins Detail. Darüber hinaus legt der Kuka-Roboter bei Bedarf dünne Zwischenlagen zwischen den Kartonlagen ab.

Cleveres Greifsystem und sicherer Betrieb

Dafür entwickelte Eberle ein clever durchdachtes Greifsystem. Europaletten nimmt der Roboter mit einem Zangengreifer, während die Kartons bzw. Zwischenlagen mit einem Vakuumsaugplatten-System gegriffen werden. „Um die unterschiedlichen Kartongrößen von 2 bis 12 kg in verschiedenen Teillagen, aber auch die Zwischenlagen prozesssicher handhaben zu können, kann jede der vier Vakuumsaugplatten einzeln angesteuert werden“, bringt es Muxel auf den Punkt. Um den gesamten Arbeitsbereich (Lagenvorbereitungsplätze, Palettierplätze, Zwischenlagenplatz und Europalettenplatz) mühelos abdecken zu können, wurde ein Kuka-Sechsachsroboter mit 3.200 mm Reichweite gewählt. Die vollgestapelten Paletten gelangen abschließend über ein Rollenfördersystem zum Abholplatz. „Der Bediener greift dabei kaum in den Prozess ein. Er muss lediglich per Hubwagen die fertige Palette entnehmen und dafür sorgen, den leeren Palettenstapel rechtzeitig wieder mit Europaletten aufzufüllen“, zeigt sich Schiller zufrieden.

Sicherheitstechnisch wurde in der Palettierzelle über Lichtschranken ein Zwei-Zonen-System geschaffen. „Gelangt ein Mitarbeiter in die sicherheitskritische Zone 2, geht der Roboter sofort in den Not-Stopp. Doch befindet sich ein Bediener etwa für einen Palettenwechsel in der Zone 1, arbeitet der Roboter dank der Kuka-Option SafeOperation mit reduzierter, sicherer Geschwindigkeit trotzdem weiter“, so Muxel. Nach vier Jahren Einsatzzeit des Palettierroboters kann Klaus Schiller versichern: „Eine derart komplexe Palettierlösung mit hoher Produktvielfalt unter engsten Platzverhältnissen zu realisieren, war schon eine große Herausforderung. Die Firma Eberle hat es aber meisterhaft gelöst.“

Die komplette Anlage wurde am Digitalen Zwilling entwickelt und am digitalen Modell in Betrieb genommen. „Dadurch können etwa Fragen zur Ergonomie oder Zugänglichkeit schon im Vorfeld überprüft und Fehler frühzeitig erkannt werden. Gemeinsam mit dem Kunden werden Taktzeitanalysen erstellt oder die Bedienoberfläche bereits im Vorhinein getestet“, betont Muxel. Zudem sei im Anschluss auch ein wesentlich schnelleres Hochfahren des Echtbetriebes möglich.

Plan für Erweiterung bereits eingereicht

Für Werksleiter steht außer Frage, dass die Automatisierung der eigenen Prozesse zwingend notwendig ist, um am Produktionsstandort Österreich wettbewerbsfähig zu bleiben. So richtet sich sein Blick bereits nach vorne: „Der Plan für einen Zubau ist schon eingereicht. Neben einer Lagererweiterung wird in der neuen Halle eine voll automatisierte Verpackungslinie inklusive automatischer Palettierung in Betrieb gehen. Auch für dieses große Projekt wird mit Sicherheit der Automatisierungsspezialist Eberle einer unserer ersten Ansprechpartner sein.“