Palettiersysteme und Traystapler
In Automatisierungsprozessen ist einer der Hauptaspekte die Autonomie. Je länger eine Produktion autark läuft, ohne dass ein Bedienereingriff erforderlich ist, umso weniger Personal ist erforderlich und umso größer ist der mögliche Ratio-Effekt der Automation.
Ein wesentlicher Faktor für die Gesamtautonomie eines Automationssystems ist die Werkstückautonomie, also die Kapazität der Anlage, um unbearbeitete und/oder bearbeitete Bauteile zu speichern, die einem Prozess geordnet zugeführt werden sollen. Dazu werden unterschiedlichste Konzepte von Palettieranlagen, Speichermagazinen, Palettierern, Palettiermaschinen und Stapelsystemen verwendet. Sehr häufig basieren diese auf dem Einsatz von Werkstückträgern, Paletten, Kartons oder Trays, in denen die Bauteile bevorratet werden.
Diese Werkstückträger bieten neben der geordneten und orientierten Aufnahme der Bauteile noch den Vorteil, dass bei ihrer Handhabung gleich eine große Anzahl von Teilen auf einmal bewegt werden kann und dass man diese platzsparend stapeln oder mittels entsprechender Aufnahmen übereinander bevorraten kann. Somit reduziert sich die benötigte Fläche, z. B. im Vergleich zu Fördertechnik.
Zu diesem Zweck gibt es unterschiedliche Konzepte diese Werkstückträger zu speichern bzw. zu palettieren. Wegen ihrer Flexibilität werden sie in der Fertigung an unterschiedlichen Stellen eingesetzt, zum Beispiel in Montagelinien. Mit diesen Lösungen wird der Materialfluss und die Zuführung von Material und Werkstücken wesentlich optimiert.
Standardisierte Palettiersysteme sind kostengünstig und dabei leistungsstark.
Traystapler und Palettierer bzw. Palettiersysteme
Bei diesen Systemen nutzt man die Stapelfähigkeit von Trays und Paletten aus. Dadurch werden Ergonomie und Personalbedarf optimiert. Weiterhin erreicht man so die bestmögliche Packungsdichte bei der Teilebevorratung. Diese Stapelsysteme sorgen für ununterbrochene Zuführung von Bauteilen oder Baugruppen. Die Palettierung bzw. das Depalettieren erfolgt parallel zur Bewegung des Teilehandlingssystems bzw. des Palettierroboters.
Hier werden die Werkstückträger ergonomisch und schnell als Stapel in die Palettieranlage eingebracht. In der Regel geschieht dies auf Wagen oder Bodenrollern, die während des Be- und Entladeprozesses in der Anlage verbleiben. Neben dem schnellen und ergonomischen Materialwechsel bieten die Wagen die Möglichkeit der Einbindung in ein fertigungsumspannendes Logistikkonzept. So kann der Fertigteilwagen des ersten automatisierten Prozesses, der neue Rohteilwagen für den nächsten Fertigungschritt sein, zum Beispiel an Bearbeitungsmaschinen, Montagelininen oder als Verpackungssystem. Es ergibt sich eine flexible und durchgängige Verkettung über mehrere Prozesse einer Fertigung, die automatisiert werden.
Die Anzahl der aufgenommenen Stapel beeinflusst dabei einerseits die Autonomie und andererseits die erforderliche Bedienerverfügbarkeit. Hat der Palettierer zwei Stapel (ein Roh- und ein Fertigteilstapel) muss der Stapelwechsel durch den Bediener nach Abarbeitung des Stapels erfolgen, es steht dafür genau die Zeit, die die Anlage für die Abarbeitung einer Palette braucht, zur Verfügung, wenn eine Unterbrechung des Fertigungsflusses vermieden werden soll. Stehen mehr Palettenstapel Speicherkapazität zur Verfügung, erhöht sich die Autonomie und die Flexibilität für das Bedienpersonal. Dafür steigt der Platzbedarf und der Traystapler (siehe auch Hersteller Traystapler) wird aufwändiger und damit teurer. Die richtige Lösung orientiert sich am Kundenwunsch, der Taktzeit der Anwendung und dem möglichen Platzbedarf in der Produktion. Die Bewegungen der Palettiertechnik werden entweder elektrisch oder pneumatisch angetrieben, oder in einer Kombination aus beidem.
Schubladensysteme
Schubladensysteme bzw. Palettenwechselsysteme: Bei diesen Systemen werden die Paletten in festen Ebenen aufgenommen, die vollautomatisch wechselweise entweder dem Roboter des Automatisierungssystems zum Entnehmen oder Beladen oder dem Bedienpersonal zur Verfügung stehen. Durch die klare Trennung ist die Personensicherheit gegeben und es können Teile ohne Unterbrechung des Automatisierungsprozesses nachgefüllt bzw. entnommen werden während die Anlage läuft. Limitierender Faktor für die Autonomie ist hier die Höhe, da die Ebenen übereinander angeordnet sind und sowohl im Arbeitsbereich des Roboters liegen müssen, als auch vom Bedienpersonal zur Bestückung ergonomisch erreicht werden können müssen. Bewegt werden die Schubladen vollautomatisch angetrieben durch pneumatische oder elektrische Aktoren. Mit Schubladensystemen lassen sich funktionelle, kostengünstige und leistungsstarke Werkstückspeicher realisieren.
Paternoster- oder Aufzugsysteme
Die erwähnte Limitierung bei Schubladen bzw. Palettenwechselsystemen kann man durch Einsatz von Paternoster- oder Aufzugsystemen umgehen. Die Aufnahmen für die Werkstückträger werden durch eine Hubeinheit verfahren und es kann so über die ergonomische Höhe der Bediener bzw. die vertikale Reichweite des Handlingsroboters hinaus gespeichert werden. Im Falle eines Paternostersystems gibt es in der Regel eine Rohteil- und eine Fertigteilseite und die Paletten werden nach Bearbeitung vollautomatisch umgesetzt bzw. übergeschoben. Im Falle eines Aufzugsystems gibt es zum Bediener sowie zum Roboter Auszüge in der Bearbeitungs- bzw. Bestückungsposition, in die das Aufzugsystem die Transportpaletten hebt oder absenkt. Ein systembedingter Sachzwang ist, dass die Werkstückträger einzeln beladen sowie entnommen werden müssen. Das ist einerseits ergonomisch kein Vorteil, da das Bedienpersonal sowohl beim Bestücken als auch beim Entladen das komplette Werkstückvolumen samt Paletten handhaben muss, da kommt im Laufe eines Arbeitstages einiges zusammen. Weiterhin wird das Personal länger gebunden, da die Bestückung und Entladung des Systems länger dauert.
Roboterpalettiersysteme
Bei Einsatz eines Industrieroboters zum Werkstückhandling ergibt sich unter gewissen Voraussetzungen die Möglichkeit, diesen auch zum Palettenhandling (siehe auch Hersteller und Anbieter im Bereich Palettenhandling) als Palettierer und Depalettierer zu verwenden. Dadurch ergeben sich viele Vorteile. Die Kosten für ein separates System entfallen komplett. Um den Roboter herum können kreisförmig mehrere Stapel angeordnet werden, in der Regel mehr als ein Palettiersystem verarbeiten kann und daraus ergibt sich eine größere Autonomie. Voraussetzungen dafür, dass man diesen Lösungsweg beschreiten kann, ist jedoch, dass der Industrieroboter stark genug ist, um sowohl Teil als auch Palette zu handhaben und ausreichend Reichweite besitzt um alle Palettenpositionen zu erreichen. Weiterhin ist für den Palettenwechsel ein Greiferwechsel erforderlich, die Taktzeit des zu automatisierenden Prozesses muss also entweder ausreichend lang sein, oder das System so ausgelegt sein, dass während dem Palettenwechsel die Werkstücke in einen Puffer laufen, der dann bis zum nächsten Wechsel wieder abgearbeitet wird. Last but not least gehört auch erwähnt, dass ein Teil der Kosteneinsparung für das nicht benötigte Palettiersystem durch entsprechende Einhausung der Werkstückträger-Stapel, Zugangstüren zum Stapelwechsel und Abschottungen vom Bediener zum Roboter aufgezehrt wird, es bleibt jedoch eine signifikante Kostenersparnis und damit ein schnellerer RoI.
Bei solchen Stapelsystemen übernimmt der Roboter das Palettenhandling, ggf. zusätzlich zum Werkstückhandling, ist also kein Palettierroboter (Funktion, Arten).
Es gibt am Markt reine Komponentenhersteller, jedoch auch Komplettlösungsanbieter die Palettiertechnik als Teil-Baugruppe ihrer Automationssysteme anbieten.
Weitere Arten von Fördersystemen sind zum Beispiel Lagenpalettierer oder Kettenförderer bzw. Kettenfördersysteme.