Zwei PARO Palettierroboter der roTeg AG aus Dortmund übernehmen bei EXIDE in Deutschland die Palettierung der Batterien.
Für die unterschiedlichen Batterien bei EXIDE hat roTeg einen multifunktionalen Greifer konstruiert, mit dem zusätzlich Zwischenlagen aufgetragen werden können.
Die Bedienung der Roboteranlage läuft über einen Industrie-PC mit Touchscreen und das roTeg-eigene Programm PARO-Control.
„Die beiden Roboter sind uns eine große Hilfe und begeistern nicht nur die Kollegen im eigenen Werk. Auch Besucher aus unseren Werken in den USA oder aus Spanien sind sehr interessiert.“
EXIDE setzt auf Palettierroboter PARO für Batterien
Das Unternehmen EXIDE ist heute weltweiter Marktführer für Lösungen zur Speicherung von elektrischer Energie. Es verzeichnet Niederlassungen in 89 Ländern. Über 100 Jahre Erfahrung und technologischer Innovation stecken in dem Unternehmen. Jetzt bringt ein Palettierrobotern der roTeg AG die Produkte der Firma im hessischen Büdingen auf Paletten.
Weltweit zuständig für Batterien
Als Thomas Alva Edison das Unternehmen EXIDE im Jahre 1888 gründete, hatte er die Herstellung eines verbesserten Bleioxides (EXcellent OxIDE) zur verbesserten Stromspeicherung im Sinn. Was schließlich daraus entstand, ist ein international tätiges Unternehmen, welches heute als Marktführer im Akkumulatorengeschäft mit einem weltweiten Anteil von 21 Prozent tätig ist. Mit Hauptsitz in Georgia (USA) vertreten, beschäftigt EXIDE weltweit knapp 18.000 Mitarbeiter. Zum Konzern gehören auch deutsche Marken wie Deta, Sonnenschein oder Hagen-Batterien aus dem Bereich der Industrie- und PKW-Starterbatterien.
Im industriellen Bereich verwendet man die Blockbatterien des Unternehmens beispielsweise in der Photovoltaik, der unterbrechungsfreien Stromversorgung oder zum Antrieb von Elektrofahrzeugen. Auch in jedem größeren Unternehmen ist ein elektrischer Hubwagen, ein Gabelstapler mit Elektroantrieb oder sogar ein FTS (Fahrerloses Transportsystem) im Einsatz. Außerdem steigt die Nachfrage für Personenkraftwagen als Hybrid- oder Elektrofahrzeuge.
Ein Roboter für die Schwerstarbeit
Die expandierende Produktion erfordert oftmals eine Ausweitung der Logistik und Verbesserung der internen Prozesse. Zudem sind die produzierten Batterien aufgrund ihres Gewichts von bis zu 40 Kilo von einem Menschen nur schwer zu handhaben. Bisher haben die Mitarbeiter die Batterietypen per Hand über ein Überschiebeblech gezogen und auf einer Palette bzw. einer Holzzwischenlage platziert. Ein Palettenhubwagen erleichterte die Arbeit dabei zwar ein wenig, der Vorgang war jedoch weder materialschonend noch ergonomisch.
Daher lag der Einsatz eines Palettierroboters für diese Aufgabe nahe. Die einfache Bedienbarkeit der Palettierroboter der roTeg AG und die komfortable Auswahlmöglichkeit und Änderungen von Packschemen stellten einen Vorteil im Vergleich zu anderen Systemen dar. Ein weiterer ausschlaggebender Punkt war zudem der Einsatz eines multifunktionalen Greifsystems, welches für alle Batterie- sowie zwei verschiedene Zwischenlagentypen geeignet ist.
Bei den an dieser Linie produzierten Batterien handelt es sich um Stromspeicher für den Verkehrsbetrieb und für Nutzfahrzeuge. Die noch ungefüllten, also „trockenen“ Batterien, sind noch nicht verschlossen und weisen eine unterschiedliche, reliefartige Oberfläche auf. Weiterhin unterscheiden sie sich stark in der Größe: Das längste Packstück ist über einen halben Meter Lang, das Kürzeste nur 25 cm.
Sondergreifer für eine optimale Lösung
Als Lösung für eine zuverlässige Aufnahme und einen sicheren Halt im Greifer haben die roTeg Konstrukteure eine seitliche Fixierung vorgesehen. Die Fördertechnik der Roboterzelle spielt bei der Übergabe eine spezielle Rolle. Ein Überschieber positioniert die Batterie zunächst vor einen Anschlag. Nach Rückzug des Schiebers klappt der Anschlag nach unten und gibt die Batterie zur Aufnahme durch den Greifer frei. Ein Auflageblech für die Batterie und zwei seitlich Vakuumsauger sorgen für einen stabilen Halt im Greifer und sorgen für die notwendige Flexibilität bei unterschiedlichen Packstückgrößen.
Einfache Bedienung für das richtige Packschema
Der vier-Achs-Roboter PARO ist zur Anordnung der Batterien auf der Palette ideal und die Bedienung ist einfach. Zunächst gibt der Anwender per Touchscreen die Abmessungen der Packstücke ein. Nach einem Programmvorschlag kann er per Fingerbewegung das Schema anpassen oder übernehmen. Bereits jetzt verfügt der Roboter über alle Angaben, die er zum Arbeiten benötigt, und der Palettiervorgang beginnt. Die platzsparende Bauart der Anlage ist bei der nachträglichen Integration in bestehende Prozesse von Vorteil. Zudem ist der Verzicht auf überflüssige Bewegungsachsen ein Kostenvorteil.
Nach Abschluss einer vollständigen Lage muss der Roboter zum Schutz der Batteriepole eine Zwischenlage aufbringen. Da die vollständige Produktlage ein erhebliches Gewicht erreichen kann, kommt eine stabile Zwischenlage aus Holz, bei einem bestimmten Batterietyp auch eine Hartschaummatte (EPS) mit ausgeschnittenen Profilen zum Einsatz. Die EPS-Matten muss der Palettierer exakt platzieren, damit sie genau auf die palettierte Batterielage passen. Hierzu dient ein Zwischenlagenmagazin , welches man variabel auf einem Palettierplatz positionieren kann und welches durch die vertikale Führung eine reproduzierbare Ausrichtung ermöglicht.
Der Robotergreifer verfügt unterhalb des Auflagebleches über eine automatisch herausfahrbare Saugvorrichtung für die Zwischenlagen. Um die Batterien danach wieder sauber platzieren zu können, wird die Saugvorrichtung zum Schutz eingefahren.
Der PARO ist weitestgehend wartungsfrei dank der Kombination aus moderner Servotechnik und hochverschleißfesten Zahnriemen. Die kraftvollen Servomotoren erlauben Nutzlasten bis zu 100 Kilo inklusive Greifwerkzeug und werden über einen CAN-Bus gesteuert. Der Vorteil dabei ist der geringe Verkabelungsaufwand und eine damit einhergehende gute Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Anlage. Das Programm PARO-Control wird durch einen Industrie-PC betrieben. Dieser verfügt über einen eingebauten Touchscreen und bildet damit gleichzeitig das HMI (Human Machine Interface) zur Kommunikation des Anwenders mit dem Roboter.
Industrie-PC von Phoenix Contact Electronics
Den Industrie-PC stellt die Firma Phoenix Contact Electronics aus Bad Pyrmont her. Er ist hervorragend zur Anlagensteuerung geeignet. Von Interesse ist hierbei die Energieaufnahme, da sich beim Einsatz vieler Systeme in der gesamten Produktion schnell erhebliche Verbrauchswerte summieren können. Hierbei wird zunächst in Primär- und Sekundärbedarf unterteilt. Während der Primärbedarf dem eigentlichen Betrieb des Gerätes zuzuordnen ist, besteht der Sekundärbedarf aus den oft wesentlich teureren Aufwendungen für Lüfter oder Klimaanlagen, um die Abwärme abzuführen.
Diese IPCs verwenden den Intel-Atom-Prozessor, der sich besonders durch sparsamen Verbrauch bei hoher Leistung auszeichnet und in vielen Netbooks eingesetzt wird. Denn der Vorteil dieses auf wahlweise 1,1 oder 1,6 GHz getakteten Prozessors ist der äußerst geringe Energieverbrauch. Der Wert des Thermal Design Power (TDP) beträgt lediglich 2,5 W und steht für die Verlustleistung des Prozessors, auf dessen Basis die Kühlung ausgelegt wird.
Im Falle des IPC ist kein mechanischer Lüfter notwendig, da die Wärme ausreichend über Kühlrippen an die Umgebungsluft abgegeben wird. Das Gerät ist bis zu einer Raumtemperatur von 50°C voll funktionsfähig. Die Leistung wird an die Applikationsanforderungen angepasst und nicht überdimensioniert. Hierdurch wird ebenfalls überflüssiger Energieverbrauch vermieden.
Neben dem Energiebedarf ist außerdem die Robustheit ein Thema: Die lüfterlosen Rechner verwenden keine mechanische Festplatte (HDD), sondern speichern ihre Daten auf Compactflash-Karten und sind somit resistent gegen Erschütterungen und Vibrationen, wie sie beispielsweise Fertigungsmaschinen oder vorbeifahrende Flurförderfahrzeuge erzeugen. Zudem entsprechen die komplett geschlossenen IPCs der Schutzart IP65. Sie sind also wasserfest.
Energieeffiziente Anlage
Für die betriebswirtschaftliche Bewertung einer Anlage ist der Gesamtverbrauch an Energie interessant. Beim Robotersystem PARO ist von einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von ca. 1,5 kWh – je nach Anwendung und gehandhabter Gewichte – auszugehen. Diese bezieht sich auf die gesamte Roboterzelle inklusive Steuerung und der im Standardlieferumfang enthaltenen Packstückfördertechnik. Ein geringer Wert, wenn man bedenkt, dass in jedem Haushalt der Betrieb eines Haartrockners oder Staubsaugers eine ähnliche Energie erfordert. Erreicht wird der energieeffiziente Betrieb der Anlage durch Rückspeisung der elektrischen Energie in Kondensatoren, welche durch den generatorischen Betrieb der Elektromotoren beim Bremsvorgang umgewandelt wird.
Ein zweiter Roboter folgt
Nach der Installation der Roboteranlage begann man umgehend mit der Planung eines zweiten Bauabschnittes, welcher inzwischen in Betrieb genommen wurde. Der Palettierroboter verfügt hierbei erneut über die Übergabestation und den speziell von der Konstruktionsabteilung der roTeg AG entworfenen Batteriegreifer mit Zwischenlagenhandling. Zusätzlich verwendete man automatische Palettenfördertechnik. Denn die Anlage wird völlig autark betrieben und versorgt einen bereits vorhandenen Palettenwickler.
Die durch bereits bestehende Transportwege nur kleine Aufstellfläche musste gut genutzt werden. Schließlich sollte ein Palettenmagazin mit angeschlossenem Eckumsetzer und einer Zuführung zum Palettentransport der Folienwickelmaschine eingesetzt werden. Um möglichst viel Aufstellfläche zu nutzen, wurde der Palettierroboter eine Ebene über die Leerpalettenzuführung gestellt und bewegt sich 650 mm über dem Hallenboden.
Die ebenfalls von roTeg ausgelieferte Sicherheitsanlage umfasst zudem ein Mutingsystem, welches durch die parallele Unterbrechung von überkreuzten Laserstrahlen die Vollpalette aus dem Sicherheitsbereich ausfahren lässt. Den Palettiervorgang des Roboters hält sie dabei nicht an. Lediglich die Befüllung des Leerpalettenmagazins ist je nach Palettenbedarf gelegentlich durchzuführen. Die beiden PARO Roboter werden im Dreischichtbetrieb rund um die Uhr eingesetzt und rechnen sich durch eine sehr kurze Amortisationszeit und die gesteigerte Ausbringungsmenge der Produktion.
