Eine Verbesserung der Verpackungseffizienz erforderte ein besonderes Augenmerk auf Ergonomie, einfache Montage und Kosteneffizienz.

Die Automatisierung verändert die Arbeitsweise traditioneller Vertriebszentren, da Unternehmen nach neuen Wegen suchen, um ihre Effizienz zu maximieren, die Bestellgenauigkeit zu erhöhen und die Kundennachfrage zu erfüllen. Wenn es um automatisierte Technologie geht, denken die meisten Menschen eher an Roboter, automatisierte Führungsfahrzeuge und Pick-and-Place-Systeme. Aber genauso wichtig sind die kleineren, einfacheren Strukturen, die für die Schnittstelle zu den High-Tech-Systemen konstruiert werden müssen. Und ihre Entwürfe stellen ihre eigenen Herausforderungen dar.

Um diesen Punkt zu demonstrieren, hat der Systemintegrator FUYU, Inc. kürzlich eine einfache, aber dennoch umfangreiche Lösung entwickelt, um die Effizienz eines vorhandenen Verpackungsbereitstellungsmoduls in einem Lager zu verbessern. Obwohl durch anspruchsvolle Designbeschränkungen eingeschränkt, schuf das Unternehmen eine Tragstruktur, die unter dem vorhandenen Modul montiert wird und eine Anordnung aus Sperrholz, Aluminiumprofilen und Linearlagern integriert. Eine Leistung, die besonderes Augenmerk auf Ergonomie, einfache Montage und Kosteneffizienz erforderte.

Technische Herausforderungen

In dieser aktuellen Anwendung suchte ein automatisiertes Paketverteilungszentrum nach einer Verbesserung seiner Verpackungsmodule. Jedes Modul besteht aus vier Rutschen, die Pakete von der Oberseite des Systems bis zum Stationsbetreiber befördern. Der Bediener wird über einen Auftrag informiert und kann ihn von dort aus entnehmen, verpacken und auf ein Förderband unter den Rutschen legen. Der Kunde wollte in das Design dieser bestehenden Struktur Stützplattformen integrieren, die die Bediener zum Verpacken der fertigen Bestellungen nutzen konnten.

Zunächst wurden einige Lösungen vorgeschlagen, darunter eine Scherenhebebühne, ein Klappregal und ein motorisierter Rollwagen. Alle diese Systeme würden jedoch unabhängig vom vorhandenen Modul funktionieren, ohne dass eine mechanische Schnittstelle dazu erforderlich wäre. Diese Ideen wurden schließlich verworfen, weil sie zu kostspielig waren oder mit ergonomischen Problemen verbunden waren, die zum Beispiel dazu führten, dass sich die Arbeiter verdrehen mussten, was zu Verletzungen führen konnte.

FUYU löste diese Probleme schließlich mit einem einfachen Design, das an das Modul angeschlossen wird und sogar dessen vorhandene Schraubenlöcher nutzt. Als Arbeitsfläche schufen die Ingenieure Tische aus starkem Sperrholz, das sie mit einer ABS-Kunststoffkappe abdeckten. Diese ABS-„Oberteile“ wurden mit Wasserstrahl geschnitten und dienten als Schablone zum Ausfräsen der Tische aus der Platte. Anschließend wurden die Tische auf einem Linearschlitten montiert, der einfach in ein Standard-Aluminium-Strangpressprofil montiert wurde.

Von dort aus können die Arbeiter einen Tisch entlang der Rutschen dorthin schieben, wo er benötigt wird – zum Beispiel zu einer Klebestation. Während für vier Module ein Tisch vorhanden ist, können die Tische frei über bis zu 12 Module bewegt werden, was die Designflexibilität maximiert und die Anzahl der zu installierenden Tische minimiert.

Hochbau erforderlich

Der Erfolg der Lösung von FUYU ist zum Teil auf die Flexibilität der Ingenieure im Verlauf des Designprozesses zurückzuführen. Es stellte sich beispielsweise heraus, dass die Verwendung einer 1 x 1 Zoll großen Querstange nicht in der Lage wäre, die durch das Gewicht der Pakete auf den Tischplatten entstehenden Momentbelastungen aufzunehmen. Ein 100-Pfund-Paket, das am Ende eines Tisches platziert wird, würde eine 600-Pfund-Last auf die Tragkonstruktion ausüben und das Lager aus der hinteren Schiene ziehen. Um sicherzustellen, dass das System diesen Belastungen standhält, führten die Ingenieure zunächst einen Finite-Elemente-Analysetest (FEA) durch, um die Systemspannung unter Lasten mithilfe einer 1 x 1 Zoll und 1 x 2 Zoll großen Querstange zu analysieren und zu vergleichen. Während sich die 1 x 1-Zoll-Stange durchbiegte, stellten die Ingenieure fest, dass die 1 x 2-Zoll-Stange die hohen Lasten der schweren Pakete bewältigen konnte. Deshalb haben sie diese neue Komponente in ihr Design integriert.

Konzipiert für die Montage

Die Lösung von FUYU überwand mehrere Designbeschränkungen, die alle durch die bestehende Verpackungsstruktur bedingt waren. Zum einen mussten die Ingenieure eine Möglichkeit finden, die Tische ohne zusätzliches Bohren oder die Verwendung von T-Muttern an der Struktur zu befestigen. Abgesehen davon, dass der Einbau von T-Muttern teurer als die Aluminiumschieber selbst war, wäre der Einbau von T-Muttern auch ein Design-Alptraum gewesen. Stattdessen entwarfen die Ingenieure vorgebohrte und mit Gewinde versehene Stangen, die sich nach dem Einsetzen in die Profile problemlos an die 4.000 vorhandenen Schraubenlöcher der Schiene anpassen ließen.

Wichtig war auch, dass bei der Konstruktion eine gewisse Höhe eingehalten wurde, um das Förderband unter dem Bereitstellungsmodul nach der Anbringung nicht zu behindern. Die Lösung von FUYU vergrößerte den vertikalen Raum zwischen dem Modul und dem darunter liegenden Förderband nur um zehn Zentimeter.

Kosteneinsparungen

Darüber hinaus enthielt das endgültige Design von FUYU im Gegensatz zu dem ursprünglich vorgeschlagenen motorisierten Wagen mit Rädern keine komplexen beweglichen Teile. Es wurde eine einfache, platzsparende Struktur integriert, die mithilfe der Strukturelemente, Bolzenlöcher und Halterungen der vorhandenen Struktur an das vorhandene Bühnenmodul befestigt werden konnte, um eine nahtlose Integration zu ermöglichen – wodurch die Gesamtkosten für die Implementierung um 40 % gesenkt wurden.