Sie sind empfindlich, glatt und reißen oder knittern leicht: Papierbögen haben sich bisher allen Versuchen eines automatisierten Handlings entzogen. Umso größeres Aufsehen erregte 2012 die schwedische Firma Industrial Robot Automation Aps (IRA) mit einer effizienten Robotiklösung für speziell diese Aufgabe.
Assistenz für das Handling von Papier
In einer Beispielanwendung werden verschiedene Substrate einer Druckmaschine automatisiert entnommen und anschließend an eine Papierschneidemaschine zur Weiterverarbeitung übergeben. Die Robotereinheit IRA P-162 übernimmt den frisch produzierten Stapel aus der Maschine und legt ihn auf den Schüttler der Schneidanlage ab.
Dabei können Substratgrößen von 46 �? 64 bis 120 �? 162 cm und mit einer Dicke von 0,08 bis zu 0,6 mm, also circa 80 bis 600 g/m², verarbeitet werden. Pro Stunde kann der Roboter bis zu sechs 115-cm-Paletten in der Größe 70x100 cm bzw. mindestens zwei 120x162-cm-Paletten pro Stunde befördern und das rund um die Uhr. Damit erhöht sich die Produktivität im Vergleich zu einer herkömmlichen Papierschneideinheit mit einem Bediener um 200 bis 300 Prozent.
Diese Produktivitätssteigerung erreicht die neue Anlage in mehreren Einzelschritten: Über verschiedene Programme trennt sie die Bögen während des Transportes von der Palette auf den Schüttler mit Druckluft vom Stapel. Auf der Basis voreingestellter Daten werden Ausschuss und fehlerhafte Bögen automatisch entdeckt und aussortiert. Ebenso werden die Makulaturbögen entsorgt, die beim Anfahren nach einem Palettenwechsel entstehen können. Um zu verhindern, dass dünne Papiere während des Transportes vom Stapel wehen, nutzen einige Druckereien dicken Karton zum Beschweren. Der Roboter sortiert diesen Schutzkarton automatisch aus.
Das Stapelgewicht liegt bei maximal 20 kg. Die Durchlaufzeit hängt von Parametern wie Bewegungsmodus, Belüftung und Bogentrennung ab. Der schnellste Bearbeitungszyklus beträgt circa 15 Sekunden. Für einen Wechsel zwischen verschiedenen Substratqualitäten und Größen müssen lediglich die neuen Werte über ein Bedienungspanel eingegeben oder aus der vorangegangenen Historie abgerufen werden. Dieser Vorgang dauert nur wenige Sekunden.
Doppelarmroboter von Yaskawa
Im Zentrum dieser Lösung steht ein Doppelarmroboter Motoman SDA20D von Yaskawa. Der multifunktionale humanoide Roboter verfügt über insgesamt 15 angesteuerte Achsen und eine maximale Tragkraft von 20 kg pro Arm. Die beiden Arme ermöglichen dabei gleichzeitige, überlagerte Bewegungen wie bei einem Menschen und damit eine hohe Flexibilität. So lassen sich auch komplexe Prozesse automatisieren. Zugleich benötigt der extrem kompakt ausgeführte Roboter bei einem maximalen Arbeitsbereich von 720mm nur sehr wenig Platz.
Die Zwei-Arm-Technik ist in drei Traglastbereichen - 5, 10 und 20 kg je Arm - verfügbar, womit auch kleinere Anwendungen realisierbar werden. Gleichzeitig steht die Technik für den zunehmend fließenden Übergang zwischen Service- und Industrierobotik: Schon jetzt übernehmen zweiarmige Roboter Aufgaben in immer neuen Einsatzfeldern wie eben beim Handling von Papier, aber beispielsweise auch bei der Montage von komplexen Differentialgetrieben in der Automobilindustrie, bei der automatisierten Qualitätskontrolle von Fertigungsteilen oder bei der vollautomatischen Handhabung und Analyse von Blutproben.
Fazit
Mit seinem charakteristischen Bewegungsspektrum ermöglicht der Doppelarmroboter Motoman SDA20D die Umsetzung einer Automatisierungsaufgabe: das Handling von Papierbögen. Die neu entwickelte Zelle ermöglicht dabei Produktivitätssteigerungen von 200 bis 300 Prozent.
