Frisch, knackig und gut verpackt

Automatisierte Montage von Frischhalteboxen

Sistema ist eine der weltweit am schnellsten wachsenden Firmen für Frischhalteboxen aus Kunststoff. Die Kunststoffprodukte mit ihren charakteristischen Klippverschlüssen sind Standard in Neuseeland und verbreiten sich zunehmend auch in Haushalten auf der ganzen Welt. Ursprünglich waren die Verschlüsse der Boxen am Behälterboden befestigt. Als Sistema eine neue Produktlinie mit kleineren Clips am Deckel einführte, ergaben sich Probleme beim manuellen Fertigungsschritt zur Befestigung der Clips. So wurde nach einem automatischen Montageprozess gesucht, um kostengünstiger und effizienter zu werden.
Die Fertiger fanden es schwierig, die neuen Klippverschlüsse manuell an den Deckeln anzubringen. Die Deckel werden für die unterschiedlichen Produktlinien separat hergestellt und mit einer Dichtung versehen, bevor sie für alle Produktvarianten außerhalb der Linie von Hand mit Klippverschlüssen bestückt werden. Da dieser Montageschritt offline für unterschiedliche Deckel-Varianten ausgeführt wurde, musste auch der neue automatisierte Montageprozess unterschiedliche Produktvarianten verarbeiten können. Baslers neuseeländischer Partner ControlVision hatte bereits erfolgreich für Sistema ein kamerageführtes Roboter-Label-System installiert. Daher beauftragte Sistema die Firma nun auch mit der Entwicklung der Automatisierung dieser Montageaufgabe. Eine Herausforderung bei diesem Projekt war es, die Verschlüsse schnell und genau genug zu platzieren. Schnell genug, um die Höchstgeschwindigkeit des Laufbandes beibehalten zu können und genau genug, um die Verschlüsse passgenau an den Deckeln anbringen zu können, und dies mit einer Toleranz von 0,5mm. Als zusätzliche Schwierigkeit musste das System auch die verschiedenen Deckelgrößen und Formen sowie die unterschiedlichen Farben der Klippverschlüsse bewältigen.

Lösung mit Handling-Robotern und GigE-Kameras

ControlVision entschied sich für vier Basler scout GigE-Kameras in der Fertigungslinie, die sowohl Bilder der Verschlüsse als auch der Deckel aufnehmen sollten. Die Kameras liefern Bilder höchster Qualität, die für die Gewährleistung der engen Positions-Toleranzen erforderlich sind. In dem beschriebenen System werden auf zwei parallel laufenden Bändern Deckel und Verschlüsse separat transportiert. Ein Encoder-Feedback ist notwendig, um Deckel und Klemmen auf den Fließbändern genau verfolgen zu können. Linienaufwärts vor den Handling-Robotern befindet sich eine scout scA640-74gm Kamera, die ein Bild des Verschlusses aufnimmt. Die Bilddaten werden dann zur VisionServer-Software geschickt, wo die genaue Position des Verschlusses bestimmt wird. Mithilfe dieser Daten steuert die Software einen der Dual Adept Cobra s600 Roboter, der die Verschlüsse passgenau vom Band hebt. Eine weitere, höher auflösende Kamera wird in gleicher Weise für das Handling der Deckel verwendet. Auch hier wird von der Software anhand der Bilddaten der zweiten Kamera der Roboter gesteuert, der dann die Anbringung des Klippverschlusses am Deckel durchführt. Danach wird der Prozess für den zweiten Verschluss wiederholt. Da alle Deckel entweder drei oder vier Klippverschlüsse besitzen, bringt ein zweiter Roboter auf die gleiche Weise den dritten und/oder vierten Klippverschluss an. Das Vision-Server-System von ControlVision steuert einerseits die Arbeit der Roboter und stellt andererseits auch die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine zur Verfügung. Auf diese Weise werden eine einfache Konfiguration der Parameter sowie die Überwachung des gesamten Ablaufs am PC ermöglicht.

Alle zwei Sekunden ein Verschluss

Seit Installation des Montage-Systems wird alle zwei Sekunden ein Klippverschluss an einem Deckel angebracht. Das entspricht ungefähr dem doppelten Durchsatz im Vergleich zum manuellen Prozess. Die Operatoren können also die doppelte Menge an Produkten herstellen, was unmittelbar zu Kosteneinsparungen bei Sistema geführt hat. „Ein großer Vorteil besteht in der Flexibilität des Systems“, erklärt Oliver Jensen, technischer Leiter von Sistema. „Umrüstungsaufwand von einem Produkt aufs nächste entfällt. Jeder Deckel auf dem Fließband kann mit Verschlüssen versehen werden, da das System die Position der Klippverschlüsse auf dem Deckel unabhängig von Form und Größe detektiert. Wenn wir beispielsweise eine Reihe runder Deckel mit Verschlüssen versehen und plötzlich ein quadratischer Deckel auf dem Fließband auftauchen würde – das System würde auch diesen Deckel problemlos mit Klippverschlüssen versehen“, betont Oliver Jensen. Der Geschäftsführer von ControlVision, David Berry, unterstreicht, dass die scout Kameras die ideale Lösung für diese Automatisierungsaufgabe waren: „Für das erste mit Hilfe von Bildverarbeitung geführte Roboter-Montage-System in Neuseeland, das zwei Fließbänder bedient, sind Bilder höchster Qualität entscheidend. Diesen hohen Anspruch erfüllen die Bilder der scout Kameras voll und ganz.“n