LRMate-Roboter verpacken Dosen am Ende der Produktionslinie von Hoffmann Neopac 

Aufgabe:
Nachrüstung einer Packmaschine auf einer komplexen Packlinie und Integration von Handling-Robotern, ohne Kompromisse bei der Zuverlässigkeit und den Lieferzeiten einzugehen.

Lösung:
Roboplan gestaltete die gesamte Produktionsanlage neu und ersetzte die alten SCARA-Roboter am Ende der Linie durch neue FANUC LR Mate 200iD-Roboter. Diese Roboter können die schwierige Aufgabe des Verpackens der Dosen in Schachteln ideal bewältigen. Die ausgestellten Ränder der Dosen machen eine extreme Geschicklichkeit der Roboter erforderlich.

Ergebnis:
Die kompakten FANUC-LR Mate-Roboter mit sechs Achsen garantieren eine korrekte Platzierung in den Schachteln, weil sie die Dosen in einem Winkel kippen können. LR Mate-Roboter erreichen sehr hohe Arbeitsraten.


Hoffman Neopac aktualisiert Verpackungslinie für mehr Produktivität

Für Hoffmann Neopac als Hersteller von Blech- und Kunststoffverpackungen („Tins and Tubes“) ist die pünktliche Lieferung an Kunden eine Selbstverständlichkeit. Damit diese Zuverlässigkeit nicht gefährdet ist, wurde die Verpackungsanlagen modernisiert. Steuerung und Roboter wurden ersetzt. Die bewährte Mechanik war in gutem Zustand und wurde erhalten. Damit sollte die gewohnte enorm hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit wieder hergestellt werden.


Als Blechdosen in Mode kamen, schufen die Gestalter wahre Kunstwerke. Aus dem Zeitgeist in Weißblech sind heute gefragte Sammlerobjekte geworden. Viele davon stammen aus dem Schweizer Thun und wurden von Hoffmann gefertigt. Seit über 110 Jahren widmet sich das heute in der fünften Generation geführte Familienunternehmen mit Hingabe der Blechdose als Verpackung. Hoffmann Neopac steht heute mehr denn je für Blechdosen mit hochwertigem Design und individuelle Dekoration von Weißblechdosen.
Eine eigene Entwicklung, eigene Produktion und eigene Druckerei – so entstehen Massenprodukte für Kunden weltweit. Dabei sind die Dosen so einzigartig, dass viele noch immer begehrte Sammlerstücke sind. Und so traditionell das Produkt „Dose“ auch sein mag: Jahr um Jahr gibt es innovative Ideen, für die es immer wieder Preise wie den „Swiss Star“ (für eine Ricola Fresh Pack Dose) oder eine Silbermedaille beim „Can of the Year“ erzielt werden. Wenn nicht gerade eine Blechverpackung gekürt wird, dann eben eine kindersichere Kanülentube aus Kunststoff, für die es den Swiss Star 2013 gab. Mit anderen Worten: Innovation aus Tradition.
Der Werdegang einer Dose ist mehr oder weniger immer der gleiche. Aus flachen Blechen werden Teile ausgestanzt, gebogen oder tiefgezogen, montiert und schließlich verpackt. Während die Stanzen schon recht ordentlich arbeiten, sind alle nachfolgenden Stationen mechanisch nicht sonderlich belastet. Deswegen laufen sie auch jahrelang oder besser jahrzehntelang.
Die Mechanik der Fördereinheiten und Roboterzellen – die nach 20 Jahren „gerade erst eingelaufen ist“ – war und ist noch tadellos. Die Einhausung entspricht immer noch den Anforderungen. Die eingesetzten Scara-Roboter waren jedoch in die Jahre gekommen und führten ein gewisses Eigenleben. Stillstände waren zu häufig geworden, die Instandhalter viel zu sehr damit beschäftigt, alte Roboter am Laufen zu halten. Abhilfe hierbei versprachen die Automatisierungsspezialisten von Robofact. Fabian Anderegg, Geschäftsbereichsleiter beim Systemhaus Robofact AG, Gossau: „Die Anlage war praktisch nicht mehr dokumentiert.“ Über Jahre hinweg hatte man Veränderungen nicht mehr festgehalten. Für eine moderne Instandhaltung ist das ein Unding. Bei Robofact wurde die Anlage in CAD modelliert. Mechanik, Pneumatik und Elektroinstallation wurden praktisch wie bei einer Neuanlage dokumentiert. Anderegg: „Hoffmann Retropak hat mit dem Retrofit eine komplette Anlagendokumentation erhalten.“ Für Beat Lehnherr, Leiter Instandhaltung und Wartung bei Hoffmann Neopac, ist das Ziel des Retrofitting erreicht: „Wir wissen jetzt wieder, wo wir mit der Anlage stehen.“ Dieses Wissen hat einfach einen geldwerten Nutzen – weniger für die tägliche Produktion als vielmehr für die Wartung, Instandhaltung sowie die weitere Entwicklung.
All diese Besonderheiten musste Robofact zu Beginn des Projekts erst einmal dokumentieren und als Anlagenmodell darstellen. Die Konzeption und der Umbau vor Ort geschahen selbstverständlich in enger Absprache mit den Hoffmann-Instandhaltern. Anderegg: „Wir haben die Software bei uns im Haus komplett getestet und so den Ablauf simuliert.“ Die sorgfältige Bestandsaufnahme und das durchdachte Konzept erforderten wenig Nacharbeit, so der Anlagenplaner. Das bei Robofact erstellte Programm muss an der Anlagensteuerung nur eingelesen werden. Das Feintuning vor Ort wurde gemeinsam erledigt und nahm dank guter Vorbereitung auch nur wenig Zeit in Anspruch.
Mit dem Einbau einer neuen Steuerung installierte Robofact auch gleich eine neue Bedienoberfläche. Für Lehnherr zählen in der Praxis vor allem zwei Kriterien: „Die neue Bedienoberfläche ist viel übersichtlicher und die Produktauswahl ist bei einer Formatumstellung einfacher.“ Beides hat Auswirkungen auf die Produktivität und Verfügbarkeit der Anlage. Fehlbedienungen sind so gut wie ausgeschlossen. Anderegg erläutert die Maßnahme: „Alle Rezepturen sind in der Steuerung hinterlegt und werden komplett per Fingertipp auf dem Touchscreen aufgerufen.“ Die jetzige Bedienoberfläche ist auf den verschiedenen Ebenen passwortgeschützt. Überhaupt sind nur noch die für den Anlagenbetrieb nötigen Tasten für den Bediener direkt erreichbar. Der vereinfachte Umgang mit den jeweiligen Programmen und Eingaben sorgt – so die Erkenntnisse aus der Praxis – direkt für eine geringere Fehleranfälligkeit und damit für höhere Verfügbarkeit. Früher musste man bei einer Formatumstellung in das Roboterprogramm eingreifen und Parameter einzeln eingeben. Und während früher bei einem Fehler in der Anlage lediglich eine rote Signallampe den Stillstand signalisierte, werden heute Fehler in Klartext angezeigt. Der Hinweis „Zylinder xy konnte nicht ausfahren“ verkürzt die Fehlersuche ungemein. Zudem sind alle Oberflächen jetzt einheitlich gestaltet, was der Übersicht zusätzlich zugutekommt.
Die alten Scaras wurden durch Knickarmroboter des Typs LR Mate 200iD ersetzt. Für die sechsachsigen FANUC Roboter sprachen die zusätzlichen Freiheitsgrade. Die Reichweite von 717 mm und die maximale Traglast von 7 kg waren dagegen nicht ausschlaggebend. Aber Lehnherr ist auch nicht unglücklich darüber: „Mehr Flexibilität ist immer gut.“ Das gilt nicht zuletzt für Verpackungsaufgaben. Verpacker wissen es: Die letzte Reihe ist immer die schwerste. Weil die Dosen teilweise außenliegende Bördelkanten haben, lässt sich die letzte Reihe nicht bei jeder Ausführung gleich gut in den Karton setzen. Da ist die Beweglichkeit des Roboters gefragt, der beim Einsetzen der Dosen durchaus auch schräg in den Karton fahren muss. Eine Taktzeitanalyse des FANUC Roboters ersparte man sich: „Der ist so schnell, dass er das Tempo sowieso problemlos mitgeht.“

Je nach Größe der Dosen und auch der Verpackungseinheiten bekommt der Roboter zwischen sechs und neun Dosen an der Greifposition bereitgestellt. Dann greift der LR Mate die Dosen immer reihenweise. Bei einer Formatumstellung wird der passende Greifer außerhalb der Zelle vorgerüstet. Mit wenigen Handgriffen kann der Greifer gewechselt werden.

Linie 8 läuft schon

Von den insgesamt 10 Linien dieser Art in Thun wurden bereits acht umgebaut. Der Aufbau ist mehr oder weniger gleich. Am Beginn einer Linie werden die einzelnen Teile einer Dose ausgestanzt, anschließend gebogen, montiert und verpackt. Linie 8 läuft beispielsweise mit 80 Hüben pro Minute. Die Leistung wurde mit dem neuen Roboter nicht unbedingt erhöht. Die Physik lässt sich nun einmal nicht per Retrofit überlisten. Beat Lehnherr: „Mit dem neuen Roboter ist aber die Zuverlässigkeit deutlich höher. Und das führt letztendlich eben auch zu höheren Stückzahlen.“ Dabei läuft der Roboter allenfalls mit 60 Prozent seiner maximalen Geschwindigkeit.
Bei der gewohnten Anlagenkonfiguration blieb man auch aus einem weiteren Grund, wie Lehnherr erläutert: „Der gesamte Fertigungs- und Montageprozess ist so zerlegt, dass die einzelnen Stationen überschaubar sind. Die Komplexität der einzelnen Linien ergibt sich erst aus dem gesamten Ablauf.
Bei der Besichtigung der Anlage heißt es: Schutzkleidung anziehen! Immerhin handelt es sich (auch) um Lebensmittelverpackungen. Und damit jedes Missverständnis ausgeschlossen ist, werden alle Maschinen mit FDA-zugelassenem Öl oder Fett betrieben. Klassisches Beispiel sind die sogenannten Drei-Stück-Dosen – eine schöne Umschreibung der klassischen Konservendose, bestehend aus Boden, Wand und Deckel.

Verwendete FANUC-Produkte