Industrielle automatisierung für hochwertige kosmetik

Haben Sie sich je gefragt, ob ein Hochgeschwindigkeitsindustrieroboter hochwertige Kosmetikflaschen reinigen und handhaben kann, ohne Spuren zu hinterlassen? Genau das war die Herausforderung von Cosmint angesichts einer erhöhten Produktionsnachfrage von Seiten einer der Luxuskosmetik- und Hautpflegemarken, die zu den Kunden des Unternehmens gehören. Cosmint arbeitet mit den weltweit bekanntesten Kosmetikmarken zusammen und ist für seine hochwertigen Standards und seine fortschrittliche Technologie bekannt. Aus diesem Grund beauftragte der italienische Hersteller Siscodata einen Systemintegrator, mit dem das Unternehmen bereits an zahlreichen Roboterprojekten zusammengearbeitet hatte, eine innovative Depalettierungslösung zu entwickeln, um vom Endkunden bedruckte Kunststoffflaschen mit einer Geschwindigkeit von 150 Stück pro Minute aufzunehmen, zu reinigen, zu drehen und wieder auszugeben.

„Wir baten Siscodata, eine einzige Zelle zu entwickeln, die drei Standardmaschinen ersetzen kann, um unsere Produktivität zu steigern. „Das ist ihnen in nur viereinhalb Monaten gelungen“, erläutert Francesca Grieco, Engineering Manager bei Cosmint Spa. „Wir sind sehr zufrieden mit den Robotern von Comau, die es uns ermöglicht haben, unser Ziel zu erreichen: ein in Bezug auf Leistung, Qualität und Elektromechanik 100%ig zuverlässiges System, das die außerordentlich hohen Reinheitsstandards unseres Endkunden garantiert.“

Francesca Grieco, Engineering Manager bei Cosmint Spa

Die Herausfoderung

Neben der besonderen Komplexität der Automatisierung an sich lag eine weitere Herausforderung darin, eine schnelle Lösung zu entwickeln, die Rückstände und Verunreinigungen vollständig entfernt und gleichzeitig die empfindlichen Premiumbehälter nicht beschädigt. Cosmint gab darüber hinaus eine Produktionsrate von über 150 Flaschen pro Minute vor, das sind weniger als 0,45 Sekunden pro Flasche. 

Einige weitere Schwierigkeit war der geringe zur Verfügung stehende Platz beim Aufnehmen der Flaschen aus dem Wabenkarton. Das Team von Siscodata musste also einen Greifer entwickeln, der sich an die unterschiedlichen Abstände zwischen den eingehenden Kartons und den zum Reinigungssystem führenden Tellerscheiben anpassen konnte. Und schließlich musste die Lösung die strengen Qualitäts- und Reinigungsanforderungen des Endkunden erfüllen, um die URS-Tests (User Requirements Specifications) zu bestehen.

Die Lösung

In Zusammenarbeit mit dem Technologietransferteam von Cosmint entwickelte Siscodata eine automatisierte Depalettierungslösung mit zwei NJ-40 Gelenkrobotern von Comau, die die für die Anwendung erforderliche Geschwindigkeit, Präzision und Wiederholbarkeit gewährleisten. Das Team entschied sich für Comau, weil die Roboter dieses Unternehmens bereits in anderen Cosmint Zellen installiert sind und weil Siscodata mit Comau seit mehr als 20 Jahren an anderen Projekten weltweit zusammenarbeitet.

Am Anfang der Lösung steht die Ankunft der vom Kunden bedruckten 150x40x53 mm großen Flaschen, die per LKW in empfindlichen Wabenkartons angeliefert werden. Mit einer hochauflösenden lichtempfindlichen Kamera zur Roboterführung werden den Wabenkartons jeweils 18 Flaschen entnommen und zur angrenzenden Reinigungsstation transportiert. Aufgrund der Palettenhöhe hatte das Vision System ursprünglich Probleme mit der Beleuchtung und den Parallaxe-Toleranzen zwischen der Oberseite der Palette und der Holzunterseite, und dies trotz der sehr hochauflösenden 2D-Kamera und der Neigung der Kartons auf der Palette. Zur Behebung dieses Problems änderte das Team die Rasterkalibrierung der Kamera. Statt der üblichen einmaligen Kalibrierung wurde für jede Ebene eine Rasterkalibrierung eingerichtet, sodass der Roboter die Kamera für den jeweiligen Teil der Palette, an dem er arbeitet, einstellen kann. 

Der Comau Roboter greift zunächst auf eine Datenbank zu und ändert die Kalibrierungseinstellung der Kamera je nach Palettenebene, von der er die Flaschen aufnehmen muss, sodass die beiden Roboter gemeinsam mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten können. Darüber hinaus wurde jeder Roboter mit selbsteinstellenden Greifern und Zusatzfunktionen ausgestattet, um das Risiko, die hochwertigen Flaschen zu zerkratzen, weitgehend zu minimieren und die ästhetische Gesamtqualität des Endprodukts zu bewahren. Dazu gehören Kratzschutzführungsschienen und samtbeschichtete Greiferhände, die verhindern, dass die Flaschen und insbesondere das Firmenlogo beschädigt werden.

Nach dem Depalettieren der Flaschen werden diese um 90 Grad in die richtige Einfüllposition gedreht. Aufgrund der sehr strengen Reinheitsvorgaben des Endkunden von Cosmint werden die Flaschen zu einer doppelten Arbeitsstation bewegt, wo der Roboter Rückstände und Verunreinigungen aus den Produktions-, Versand- und Depalettierungsprozessen entfernt. Dieser Teil der Lösung ist hoch komplex und erfordert „spontan“ synchronisierte Bewegungen der Roboter (150 Teile/Minute entspricht 0,45 Sekunden pro Flasche, einschließlich Zeit für den Transport der Flasche). Das Team entwarf ein System, das jede Flasche mit einem gefilterten Luftstrom reinigt. Dann wird ein Absolutfilter mit Ionenaustauscher eingesetzt, um jegliche elektrostatische Aufladung zu beseitigen, bevor schwebende Staub- und Kunststoffpartikel endgültig aus den Flaschen abgesaugt werden.  

Das Ergebnis

Mithilfe der Roboter von Comau konnte Siscodata eine innovative automatisierte Zelle mit hoher Geschwindigkeit entwickeln, die drei Standardmaschinen ersetzt, und so die Produktivität von Cosmint steigern und gleichzeitig die hohen Qualitätsstandards, für die das Unternehmen bekannt ist, aufrechterhalten. Die Lösung, die speziell für bereits bedruckte Kosmetikbehälter aus Kunststoff ausgelegt ist, wurde in nur 4 ½ Monaten entwickelt und innerhalb einer Woche installiert. Noch wichtiger ist allerdings, dass der Endkunde ein Produkt erhält, das frei von jeglicher Verunreinigung ist und die strengen Qualitätsstandards 100%ig erfüllt.

Dank dieser voll integrierten Lösung konnte Cosmint die Anforderungen seines Kunden erfüllen und alle angestrebten Ziele erreichen: Bewahrung der ästhetischen Qualität und Reinheit des Endprodukts, Produktionsrate von 150 Flaschen pro Minute sowie mechanische, elektronische und elektrische Effizienz.

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Rückstände und Verunreinigungen im Behälter

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Risiko, dass die Premiumbehälter beschädigt oder zerkratzt werden

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bewegte Flaschen pro Stunde

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auf verschiedene Branchen und Anwendungsfälle anwendbar