Handlingsysteme

In der Verpackungsbranche ist die Automatisierung ein Schlüsselthema, insbesondere im Bereich der Wellpappe. Hier spielen die sogenannten Handlingsysteme eine zentrale Rolle. Sie ermöglichen es, dass Verpackungen effizient und qualitativ hochwertig gefertigt, verarbeitet und transportiert werden können. Neben der reinen Materialbewegung unterstützen Handlingsysteme den kontinuierlichen Materialfluss, reduzieren Stillstandzeiten, sichern reproduzierbare Qualität und entlasten Mitarbeitende bei ergonomisch kritischen Tätigkeiten. Typische Einsatzbereiche reichen von der Bogenlogistik über das Vereinzeln und Stapeln bis hin zur Palettierung und dem innerbetrieblichen Transport. Hinzu kommen Funktionen wie Auftragszusammenführung, Batch- und Losgrößenwechsel ohne Linienstopp, digitale Rückverfolgung einzelner Bündel oder Paletten sowie die transparente Erfassung von Taktzeiten und Auslastungen. Dadurch lassen sich Durchsatz, Prozessstabilität und Fehlerprävention im gesamten intralogistischen Verbund verbessern.

Definition: Was versteht man unter Handlingsystemen?

Handlingsysteme sind technische Anlagen oder Geräte, die in der Lage sind, Gegenstände zu manipulieren. Sie nehmen, versetzen und legen Produkte ab, manchmal sogar in sehr hoher Geschwindigkeit. Im Bereich der Wellpappe werden die Handlingsysteme genutzt, um Wellpappenbögen oder -verpackungen zu transportieren, zu stapeln oder zu sortieren. Charakteristisch ist die Kombination aus Mechanik, Antriebstechnik und Steuerungstechnik, die ein genaues, schonendes und sicheres Bewegen von Materialien ermöglicht. Dazu zählen Pick-and-Place-Einheiten, Portal- und Knickarmroboter, SCARA-Systeme, lineare Achssysteme, Greifmodule (z. B. Vakuum-, Nadel- oder Klemmgreifer) sowie abgestimmte Fördertechnik. In der Praxis bearbeiten sie Einzelbögen, Stanzzuschnitte, Bündel, Displays oder bereits verschlossene Kartonagen – abhängig von Format, Flächengewicht, Biegeweichheit und Steifigkeit. Auch Kriterien wie Wellenart (z. B. B-, C- oder E-Welle), Oberflächenbeschaffenheit, Rillung und Kantenqualität werden in der Auslegung berücksichtigt.

Handlingsysteme können in bestehende Produktionslinien integriert oder als eigenständige Inseln betrieben werden. Sie unterstützen schnelle Formatwechsel, berücksichtigen unterschiedliche Abmessungen und passen sich variierenden Materialeigenschaften wie Feuchte, Verzug oder Oberflächenrauheit an. Dadurch bleiben Taktzeiten stabil und Ausschussquoten gering. Rezept- und Auftragsdaten können versioniert verwaltet werden, sodass Wiederholaufträge mit identischen Parametern gefahren werden. Ergänzend ermöglichen modulare Bauweisen eine schrittweise Skalierung – von der teilautomatisierten Station bis zur durchgängigen Linie mit durchdachter Layoutplanung.

Aufbau und Funktionsweise von Handlingsystemen

Ein typisches Wellpappen-Handlingsystem besteht im Wesentlichen aus den folgenden Komponenten: Einem Antrieb, der die Bewegung initiiert, den Transportelementen, wie Rollen oder Bändern, und einem Regelungssystem, das den Prozess steuert. Die Systeme können je nach Aufgabe und Bedarf sehr unterschiedlich konfiguriert werden. Ergänzend kommen Sensorik (z. B. Lichtschranken, Wegsensoren, Gewichtssensoren), Bildverarbeitung zur Lageerkennung, Sicherheitstechnik (z. B. Schutzfelder, Schutztüren) sowie Kommunikationsschnittstellen zur Liniensteuerung hinzu. Eine SPS bzw. ein Motion-Controller koordiniert Achsen, Greiferelemente und Förderer, überwacht Zustände und ermöglicht definierte Bewegungsprofile für schonenden Transport. Sanfte Beschleunigungs- und Bremsrampen, kollisionsfreie Übergabepunkte und staufreie Puffer sorgen für gleichmäßige Materialflüsse. Diagnosen, Zustandsmeldungen und Ereignisprotokolle ermöglichen die schnelle Eingrenzung von Störungen.

Greif- und Transporttechnologien

Für das sichere Handling von Wellpappenprodukten werden anwendungsabhängig unterschiedliche Technologien eingesetzt. Vakuumsauger und Saugleisten eignen sich für großflächige Zuschnitte, während Nadel- oder Reibgreifer bei porösen, geprägten oder mit Perforation versehenen Oberflächen Vorteile bieten. Klemmsysteme halten seitlich an, wenn die Oberfläche nicht belastet werden soll. Fördertechnik umfasst Gurt-, Rollen- und Kettenförderer, Schrägbänder, Ausschleuser, Drehtische sowie Hub- und Senkstationen zur Höhennivellierung. Variable Saugkreise, adaptive Greifflächen, Belüftungsimpulse und anpassbare Anpresskräfte helfen, empfindliche Kanten zu schützen und ein Durchbiegen großformatiger Zuschnitte zu vermeiden. Bei hohen Geschwindigkeiten stabilisieren Leitprofile, Mitnehmer und Seitenführungen den Transport.

Steuerung, Qualität und Sicherheit

Die Funktionsweise ist auf Prozessstabilität ausgelegt: definierte Übergabepunkte, takt- oder kontinuierliche Förderung, staufreie Puffer und automatische Störungsdiagnosen. Kamerasysteme prüfen Lage und Orientierung, lesen Etiketten oder Codes und ermöglichen eine lückenlose Rückverfolgung. Sicherheit wird durch zugangsgeschützte Bereiche, sichere Geschwindigkeiten und Zustimmtaster in Einrichtbetriebsarten umgesetzt. Ergänzende Sicherheitsfunktionen wie sichere Stillsetzung, Freigabe-Logik und zonenbasierte Überwachung unterstützen das gefahrfreie Einrichten und Warten. Qualitätsprüfungen – etwa zur Kantenintegrität, Planlage oder Vollständigkeit von Bündeln – lassen sich inline abbilden.

Layout, Werkzeug- und Greiferwechsel

Eine effiziente Auslegung umfasst kurze Wege, übersichtliche Zugänge und auf den Materialfluss abgestimmte Pufferzonen. Rüstzeiten werden durch Schnellwechselsysteme für Greifer, wechselbare Saugleisten und gespeicherte Formatrezepte verkürzt. Über Referenzpositionen und automatische Kalibrierabläufe bleiben Wiederholgenauigkeit und Übergabesicherheit erhalten. Für unterschiedliche Formate unterstützen skalierbare Greiffelder und segmentierte Vakuumzonen die sichere Handhabung ohne Beschädigungen.

Typen und Anwendungen der Handlingsysteme in der Wellpapp-Industrie

Es gibt eine Vielzahl von Handlingsystemen, die speziell auf die Bedürfnisse der Wellpapp-Industrie zugeschnitten sind. Dazu gehören Stapelsysteme, Sortiersysteme und Transportsysteme. Diese Systeme werden eingesetzt, um die Effizienz in der Produktion und Verarbeitung von Wellpappe zu steigern, indem sie manuelle Aufgaben reduzieren und die Prozessqualität steigern. Einige Beispiele sind die Pufferung von Wellpappenbögen zwischen den Produktionsabschnitten oder das Sortieren der fertigen Verpackungen nach Größen und Typen. Ergänzend ermöglichen Identifikationspunkte (z. B. an Bündeln) die eindeutige Zuordnung zu Aufträgen, um Kommissionierung, interne Transporte und Versandprozesse zu synchronisieren. So bleibt der Materialfluss auch bei hoher Variantenvielfalt geordnet.

Stapeln, Pufferung und Zwischenlagerung

Automatische Stapler und Abstapler bilden definierte Lagen, sichern Kantenqualität und stellen die richtige Reihenfolge für nachgelagerte Prozesse her. Pufferstrecken entkoppeln Prozessschritte wie Wellpappenanlage, Stanzmaschine und Faltschachtel-Klebemaschine, gleichen Taktzeitdifferenzen aus und vermeiden Stillstände. Zwischenlager mit definierter First-in-first-out-Logik halten die Reihenfolge stabil, während höhenverstellbare Übergabenchnittstellen unterschiedliche Maschinenlayout-Höhen ausgleichen.

Sortieren und Vereinzelung

Sortersysteme ordnen nach Format, Auftrag oder Qualität. Vereinzeler separieren Schuppenströme, richten Zuschnitte aus und stellen die korrekte Orientierung für Druck- oder Klebeprozesse sicher. Bildverarbeitung prüft dabei Lage, Drehlage und Beschädigungen. Je nach Anwendung kommen Kippschächte, Klappweichen oder dynamische Ausschleusstationen zum Einsatz, um Ausschuss zu separieren und Nacharbeit gezielt zuzuführen.

Transport und Zuführung

Fördersysteme übernehmen die intralogistische Verteilung zwischen Maschinen, Palettierern und Versandbereichen. Dreh- und Hubmodule ermöglichen Richtungswechsel, Pusher schleusen Ausschuss oder Nacharbeit aus. Dabei werden auch empfindliche Kanten geschützt, um Folgeschäden zu vermeiden. Für lange Distanzen kann eine Kombination aus Staurollenbahnen, Gurtförderern und Übergabewagen sinnvoll sein, um Querverkehre zu minimieren und Engstellen zu vermeiden.

Gruppieren, Banderolieren und Palettieren

Gruppiereinheiten formen Packbilder, die anschließend banderoliert, umreift oder palettiert werden. Palettiermodule berücksichtigen Tragfähigkeit, Muster, Zwischenlagen und Kantenschutz. Für Logistikprozesse, die auf Effiziente Prozesse für sofort verfügbare Verpackungen ab Lager angewiesen sind, gewährleisten Handlingsysteme hohe Verfügbarkeit und wiederholgenaue Packmuster. Ergänzend können Etikettier- und Prüfstationen die Palettenkennzeichnung sowie Gewichtskontrollen übernehmen, um Versandprozesse vorzubereiten und Ladeeinheiten zu dokumentieren.

Kennzahlen, Taktung und Prozesskontrolle

Wesentliche Messgrößen sind Taktzeit, Ausbringung, Ausschussquote, Anlagenverfügbarkeit und Overall Equipment Effectiveness (OEE). Für die Instandhaltung sind mittlere störungsfreie Zeit (MTBF) und mittlere Reparaturzeit (MTTR) relevant. Prozessdaten aus Sensorik und Bildverarbeitung unterstützen die Ursachenanalyse, die vorausschauende Wartung und die kontinuierliche Verbesserung im laufenden Betrieb.

Konkrete Anwendungsbeispiele

• Pufferung von Wellpappenbögen zwischen der Wellpappenanlage und dem Flachbettstanzer inklusive Formatwechsel ohne Linienstopp.
• Automatisiertes Sortieren fertiger Kartonagen nach Größen, Typen, Auftrag oder Zielbereich für Kommissionierung und Versand.
• Schonendes Abstapeln von bedruckten Zuschnitten mit Lagekorrektur und Kantenschutz vor der Weiterverarbeitung.
• Roboterbasiertes Einlegen von Zuschnitten in die Faltschachtel-Klebemaschine inklusive Ausrichtung und Qualitätskontrolle.
• Palettieren fertig gebündelter Einheiten mit definierten Lagenbildern, Zwischenlagenhandling und Etikettierung.
• Inline-Ausschleusung von Ausschuss nach kamerabasierter Qualitätsprüfung mit separater Zuführung zur Nacharbeit.
• Automatische Bildung von Mischpaletten für verschiedene Formate in der Displayfertigung bei begrenzten Losgrößen.
• Sequenzierte Zuführung von Zuschnitten in Druck- und Rillprozesse zur Stabilisierung der Linienbalance bei wechselnden Aufträgen.

Vor- und Nachteile von Handlingsystemen

Die Nutzung von Handlingsystemen bietet zahlreiche Vorteile. Sie steigern die Effizienz in der Produktion und reduzieren die manuelle Arbeit. Sie können rund um die Uhr arbeiten und sorgen für eine hohe Qualität und Konsistenz in den Prozessen. Die Automatisierung durch Handlingsysteme kann damit einen Wettbewerbsvorteil bieten.
Auf der anderen Seite kann die Implementierung von Handlingsystemen kostenintensiv und komplex sein. Die Systeme benötigen eine regelmäßige Wartung und Ausfälle können zu Produktionsstopps führen. Darüber hinaus erfordern Layoutänderungen eine sorgfältige Planung, um Sicherheitsbereiche, Wegeführungen und Zugänglichkeiten zu erhalten. Eine ganzheitliche Betrachtung der Lebenszykluskosten (Investition, Betrieb, Wartung, Schulung) unterstützt belastbare Entscheidungen.

• Vorteile: reproduzierbare Qualität, stabiler Materialfluss, geringere Fehlerquote, bessere Ergonomie, transparente Prozessdaten und optionale Rückverfolgung.
• Herausforderungen: Investitions- und Integrationsaufwand, Platzbedarf, Schulungsbedarf für Bedien- und Instandhaltungspersonal, Abhängigkeit von Ersatzteilen.
• Betrieb: präventive Instandhaltung, Ersatzteilmanagement und definierte Serviceintervalle senken das Risiko ungeplanter Stillstände.
• Planung: realistische Taktzeit- und Pufferdimensionierung, frühzeitige Einbindung von Arbeitssicherheit und Instandhaltung, skalierbare Module.
• Daten: klare Schnittstellenbeschreibungen, einheitliche Kennzahlen und konsistente Rezeptverwaltung erleichtern den Betrieb.

Planung, Auslegung und Integration

Eine strukturierte Planung beginnt mit der Analyse von Formaten, Flächengewichten, Losgrößen und geforderter Taktzeit. Materialflussdiagramme, Lastenhefte und definierte Übergabepunkte schaffen Transparenz. Simulationsmodelle helfen, Engpässe zu identifizieren und Puffer zu dimensionieren. Für die Integration in bestehende Linien sind Übergabehöhen, Förderrichtungen, Sicherheitszonen und Wartungszugänge abzustimmen. Standardisierte Module reduzieren Projektlaufzeiten und vereinfachen die Ersatzteilhaltung.

Daten, Schnittstellen und Rückverfolgbarkeit

Über standardisierte Feldbusse und Industrial-Ethernet-Protokolle tauschen Handlingsysteme Status, Auftragsdaten und Qualitätsinformationen mit der Liniensteuerung aus. Dabei unterstützen Barcode- und Datamatrix-Leser die Zuordnung von Bündeln und Paletten. Ereignisprotokolle, Trenddaten und Alarme fließen in Leitstände oder Manufacturing-Execution-Systeme ein. Eine konsistente Datenstruktur ermöglicht Berichte zu Ausbringung, Störungen und Qualitätsereignissen über Aufträge hinweg.

Ergonomie, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Handlingsysteme entlasten Mitarbeitende bei schweren, repetitiven oder ungünstigen Bewegungen und verbessern damit die Ergonomie an manuellen Stationen. Energetisch optimierte Antriebsprofile, Energierückspeisung und ruhende Betriebsarten senken Verbräuche. Langlebige Greiferbeläge, ein schonender Materialtransport und saubere Kantenübergaben tragen dazu bei, Ausschuss und Nacharbeit zu verringern.

Die Zukunft der Handlingsysteme in der Wellpapp-Industrie

Die Weiterentwicklung von Technologien wie Robotik und künstlicher Intelligenz eröffnet noch großes Potenzial für die Zukunft der Handlingsysteme. Künftig werden die Systeme noch autonomer arbeiten können und dabei noch effizienter und flexibler werden. Die Integration von Datenanalytik wird es ermöglichen, Prozesse weiter zu optimieren und Ausfälle vorzubeugen. Trotz der Herausforderungen sind die Vorteile von Handlingsystemen klar und ihre Verwendung in der Wellpapp-Industrie wird weiter an Bedeutung gewinnen.

Zusätzlich gewinnen vorausschauende Instandhaltung, digitale Zwillinge und adaptive Greifkonzepte an Bedeutung. Bildverarbeitung und Mustererkennung unterstützen die automatische Lagebestimmung und Qualitätsbewertung. Energiemanagement und ressourcenschonende Bewegungsprofile tragen dazu bei, Verbräuche zu senken, ohne Prozessstabilität zu beeinträchtigen. Cobot-basierte Lösungen können bei manuellen Stationen kollaborativ unterstützen, etwa beim Zuführen kleiner Serien. Edge-basierte Auswertungen und standardisierte Datenschnittstellen erleichtern zudem die Echtzeit-Optimierung direkt an der Linie.

Standardisierung und Interoperabilität

Modulare Softwarebausteine, kompatible Sicherheitskonzepte und eindeutig beschriebene Schnittstellen fördern die Wiederverwendbarkeit von Funktionen. Damit lassen sich Anlagen einfacher erweitern, Servicezeiten verkürzen und Neuerungen schrittweise einführen, ohne bestehende Prozesse zu unterbrechen.

Zusammenfassung:

• Handlingsysteme beziehen sich auf automatisierte Abläufe in der industriellen Produktion und Logistik, welche oft dazu genutzt werden, um die Effizienz zu verbessern und Arbeitsbelastungen zu reduzieren. In diesem Zusammenhang sind sie insbesondere bedeutsam für Unternehmen, die sich mit Verpackungen aus Wellpappe befassen.
• Mit diesen Systemen können Materialien, wie Wellpappe ruhig und exakt bewegt werden. Dies bringt große Vorteile für Firmen, die Verpackungslösungen suchen, da es die Produktionseffizienz steigert und gleichzeitig Fehler reduziert.
• Durch fortschrittliche Handlingsysteme wird der Produktionsfluss innerhalb der Fabrikhallen optimiert. Das ist insbesondere bei der Fertigung und dem Transport von Verpackungsmaterialien, einschließlich Wellpappenprodukten, von enormem Nutzen.
• Typische Anwendungen umfassen Stapeln, Sortieren, Pufferung, Gruppieren und Palettierung; durchgängige Sensorik und Bildverarbeitung sichern Qualität und Prozesssicherheit.
• Bei Planung und Betrieb sind Format- und Materialeigenschaften, Taktzeiten, verfügbare Flächen sowie Wartungs- und Schulungskonzepte zu berücksichtigen.
• Kennzahlen wie Taktzeit, Ausbringung, Ausschussquote, Verfügbarkeit und OEE unterstützen die Bewertung und kontinuierliche Verbesserung.
• Modulare, skalierbare Konzepte erleichtern Integration, Erweiterung und Instandhaltung und stärken die Prozesssicherheit über den gesamten Lebenszyklus.