In der Schweiz und in Zentraleuropa sind die folgenden 4 Arten von Palettiersystemen verbreitet. Der Artikel bietet eine grobe Übersicht, die Grenzen zwischen den genannten Systemen sind fliessend.
Lagenpalettierer: Standardsystem für hohe Leistungen
Lagenpalettierer sind die am weitesten verbreitete Lösung und es gibt viele verschiedene Varianten. Die Gebinde werden in Lagen angeordnet und Lage für Lage auf der Palette aufgestapelt. Lagenpalettierer kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn eine hohe Leistung nötig ist und das Palettieren wenig Komplexität aufweist – beispielsweise für das Palettieren von einheitlichen Kartons.
Ich arbeite vorwiegend mit dem Hersteller InterSystem zusammen. Die Palettier-Lösungen von InterSystem bieten ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, sind qualitativ hochwertig und sind eine gute Antwort auf die allermeisten Anforderungen.
Lagenpalettierer funktionieren folgendermassen:
- Zuführung: Kartons, Trays oder andere formstabile Gebinde werden über ein Förderband aus der Produktionslinie dem Lagenpalettierer zugeführt.
- Ausrichtung & Verteilung: Die Gebindesortierung erfolgt durch sogenannte Vereinzeler oder Dreheinheiten, um sie in die richtige Position für die Lagenbildung zu bringen.
- Lagenbildung: In der Lagenformationseinheit werden die Kartons nach einem vordefinierten Muster zusammengestellt, um eine stabile Lage zu erzeugen. Eine Lage ist einzelne Palettenschicht, ein einzelnes Stockwerk der fertigen Palette sozusagen.
- Transfer zur Palette: Die vollständige Lage wird durch einen Lagenverschieber oder Lagenheber sanft auf die Palette geschoben. Die Palette wächst Lage für Lage. Je nach Gebinde kann auch ein anheben der gesamten Lage nötig sein. Dies passiert durch ein Hubsystem, oder durch Vakuum- oder Greifsysteme.
- Palettierung: Die Lagen werden exakt übereinandergestapelt. Falls erforderlich, sorgt eine Zwischenlagenzuführung für zusätzliche Stabilität, indem eine Karton- oder Antirutschfolie zwischen die Lagen gelegt wird.
- Abtransport: Nach Erreichen der Zielhöhe wird die Palette über ein Palettenförderband zur nächsten Station transportiert. Typische nächste Schritte sind die Wickelstation zur Ladungssicherung, eine Etikettierung oder die automatische Einlagerung in ein Hochregallager.
Vorteile des Lagenpalettierers:
- Lagenpalettierer können hohe Durchsatzraten erreichen, insbesondere bei der Palettierung von standardisierten und formstabilen Produkten. Die Lagenpalettierer von InterSystem können Durchsatzraten von bis zu 180 Lagen pro Stunde erreichen.
- Die Produkte werden schonend behandelt und sanft von unten angeschoben
- Im Vergleich mit anderen Palettiersystemen sind Lagenpalettierer einfacher aufgebaut. Dies reduziert den Aufwand für Wartung und Betrieb.
- Lagenpalettierer sind typischerweise kompakt und platzsparend. Besonders Palettiersysteme mit mehreren Produktlinien nutzen den Platz effizient. Das trifft besonders auf die Lösungen von InterSystem, wie beispielsweise den COMPACT-Palettierer.
Limitierungen von Lagenpalettierern:
- Weniger Flexibilität bei wechselnden Packmustern oder unregelmäßigen Produktformen.
- Mechanische Anpassungen erforderlich bei neuen Verpackungsgrössen oder Gebindetypen.
- Begrenzte Handhabung von instabilen, weichen oder nicht stapelbaren Produkten.
Robotic Palettiersysteme: Hohe Flexibilität bei mittlerem Durchsatz
Robotische Palettiersysteme haben einen (oder mehrere) Roboterarme, mit denen die Produkte durch Klemmen oder Vakuum aufgegriffen und auf der Palette abgesetzt werden. Ein einzelner Robotic Palettierer kann zwar mit vielen verschiedenen Gebindearten umgehen, ist jedoch vom Tempo her limitiert und erreicht nur mittlere Durchsatzraten.
Robotic Palettiersysteme funktionieren folgendermassen:
- Zuführung: Produkte werden über Fördertechnik oder direkt aus einer Produktionslinie dem Roboter zugeführt.
- Positionierung & Erkennung: Die Produkte werden mittels Kamerasystemen oder Sensoren erfasst und für die Aufnahme ausgerichtet. Auch hier sind Vereinzeler oder Dreheinheiten im Einsatz.
- Roboterarm nimmt Gebinde auf: Der Roboterarm ist mit einem Greifer ausgestattet (Vakuum-, Klammer- oder Gabelgreifer), um die Produkte einzeln oder als Gruppe aufzunehmen.
- Platzierung auf der Palette: Das Produkt oder die Lage wird mit hoher Präzision auf der Palette abgelegt. Je nach System können komplette Lagen oder einzelne Einheiten platziert werden.
- Zwischenlagenhandling (optional): Falls notwendig, legt der Roboter automatisch Zwischenlagen für zusätzliche Stabilität ein.
- Abtransport: Nach Erreichen der Zielhöhe wird die Palette über ein Palettenförderband weitertransportiert, z. B. zur Ladungssicherung oder Einlagerung.
Vorteile von Robotic Palettiersystemen:
- Hohe Flexibilität für verschiedene Gebinde, Packmuster und Palettieranforderungen.
- Einfache Umstellung auf neue Produkte durch programmierbare Bewegungsabläufe.
- Geeignet für empfindliche Produkte, da sanftes Handling mit Vakuum- oder Spezialgreifern möglich ist.
Limitierungen von Robotic Palettiersystemen:
- Niedrigere Geschwindigkeit als Lagenpalettierer, besonders bei Einzelaufnahme von Produkten.
- Höhere Investitionskosten durch komplexe Greiftechnik und Sensorik.
- Wartungsaufwand für Greifsysteme, insbesondere bei häufig wechselnden Verpackungen.
Portal-Palettierer: Einfache Automatisierung für kleine Durchsatzmengen
Portal-Palettierer sind mechanische Palettiersysteme, die mit einem kartesischen Achssystem arbeiten: Der Greifer bewegt sich entlang der X-, Y- und Z-Achsen im Raum und legt Produkt für Produkt auf der Palette ab. Palettierportale schaffen lediglich etwa 5 Kartons pro Minute. Sie sind einfache Automatisierungslösungen, wenn hohe Durchsatzraten nicht entscheidend sind.
Portal-Palettierer funktionieren folgendermassen:
- Zuführung: Kartons, Trays oder andere Gebinde werden über ein Förderband oder eine Rollenbahn dem Portal-Palettierer zugeführt.
- Positionierung & Erfassung: Das System erkennt die Produkte durch Sensoren oder vordefinierte Ablagepositionen und richtet sie für die Palettierung aus.
- Greifer nimmt Gebinde auf: Das Palettierportal nimmt die Produkte mit einem Vakuum-, Klammer- oder Gabelgreifer auf. Je nach Konfiguration kann es einzelne Einheiten oder komplette Lagen bewegen.
- Platzierung auf der Palette: Die Produkte werden Schicht für Schicht auf der Palette abgelegt. Das System kann unterschiedliche Palettiermuster programmieren.
- Zwischenlagenhandling (optional): Falls notwendig, kann der Portal-Palettierer Zwischenlagen aus Karton oder Kunststoff zur Stabilisierung einlegen.
- Abtransport: Nach Erreichen der Zielhöhe wird die Palette über ein Palettenförderband oder einen manuellen Abtransport zur nächsten Station gebracht.
Vorteile von Portal-Palettierern:
- Hohe Präzision durch festgelegte Bewegungsbahnen und mechanische Führung.
- Robuste und wartungsarme Bauweise, da weniger bewegliche Teile als bei Roboterpalettierern.
- Platzsparend, da das System über der Palettierfläche arbeitet und keine Schutzzäune wie bei Industrierobotern benötigt.
- Kosteneffizient für kleinere Produktionsvolumen und Unternehmen mit begrenztem Budget.
Limitierungen von Portal-Palettierern:
- Niedrigere Palettiergeschwindigkeit als Lagenpalettierer oder Hochleistungsroboter.
- Begrenzte Flexibilität, da das System auf feste Achsen beschränkt ist und weniger dynamisch auf wechselnde Anforderungen reagieren kann.
Palettierung mittel Collaborative Robots «Cobots» – Kompakte Automatisierung für kleine Leistungen
Cobots (collaborative Roboter) sind kleine bis mittelgrosse Palettiersysteme, die ebenfalls einen Roboterarm haben und mit Menschen zusammenarbeiten (collaborieren). Diese kompakten Systeme sind in der Regel halbautomatisiert und benötigen keine Schutzzäune, da sie Kollisionsschutzsysteme haben und bspw. auch mit weichen Oberflächen gebaut sind. Cobots verarbeiten eher kleine Produktmengen, sind dafür sehr flexibel einsetzbar.
Merkmale von Cobots in der Palettierung:
- Kompakte Bauweise → Ideal für Unternehmen mit begrenztem Platzangebot.
- Einfache Integration → Kein Schutzzaun erforderlich, da Cobots sicher mit Menschen interagieren.
- Flexibel programmierbar → Schnelle Anpassung an neue Packmuster oder Produkte.
- Erhöhte Sicherheit → Sensoren und Kraftregelung minimieren das Verletzungsrisiko.
- Geringere Investitionskosten → Kostengünstiger als große Industrieroboter oder Lagenpalettierer.
Funktionsweise von Cobots beim Palettieren:
- Zuführung: Produkte werden manuell oder über ein Förderband bereitgestellt.
- Erkennung & Positionierung: Sensoren oder vordefinierte Programme bestimmen die exakte Position des Produkts.
- Aufnahme: Der Cobot greift das Gebinde mit einem Vakuum- oder Klemmgreifer.
- Platzierung auf der Palette: Das Produkt wird exakt im Palettenmuster abgelegt.
- Wiederholung des Prozesses: Der Cobot arbeitet autonom und passt sich an wechselnde Positionen an.
- Abtransport: Die fertige Palette wird manuell oder automatisiert zur nächsten Station gebracht.
Vorteile und Limitierungen von Cobots in der Palettierung
Vorteile: Cobots lassen sich platzsparend ohne Schutzzaun integrieren, sind flexibel umprogrammierbar, energieeffizient, wartungsarm und kostengünstiger als klassische Industrieroboter oder Lagenpalettierer.
Limitierungen: Sie haben eine geringere Geschwindigkeit, Traglast und Reichweite, sind weniger für hohe Durchsatzraten geeignet und benötigen je nach Anwendung zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen.