Neue Einsatzmöglichkeiten in hygienesensiblen Anwendungen

Ein Sandwich zu belegen, ist nicht schwer. Tausende Sandwiches pro Stunde industriell zu produzieren ist hingegen eine große Herausforderung, denn die Ausgangsmaterialien sind schwer zu handhaben und zu verarbeiten. Das gilt für Wurst- und Käsescheiben ebenso wie für Tomaten und Salatblätter. Zudem sind hohe Hygieneanforderungen zu berücksichtigen.

Aus diesem Grund sind häufig nur einzelnen Arbeitsschritte wie z.B. das Schneiden des Brotes oder des Belags automatisiert. Die Grote Company, Inc. mit Hauptsitz in Columbus, Ohio/ USA arbeitet aber mit großem Engagement daran, diese Aufgabe weiter zu automatisieren. Das 1972 gegründete, familiengeführte Unternehmen gilt weltweit als Spezialist für Maschinen, die Sandwiches produzieren. Zum Programm gehören Slicer, d.h. Schneidanlagen für Beläge wie Wurst, Schinken und Käse, sowie Brotschneidemaschinen, Auftragsanlagen für pastöse Medien und nasse Salate und Schneidemaschinen für das fertige Sandwichprodukt.

Grote sieht sich als Technologieführer in diesem Bereich der Nahrungsmittelverarbeitung. Die Anlagen werden grundsätzlich an die individuellen Wünsche des Anwenders angepasst. Entsprechend hoch ist der Engineering-Anteil. Zugleich finden die Konstrukteure aber auch Zeit, um Neues auszuprobieren, und zur Serienreife zu entwickeln – ganz aktuell zum Beispiel die „Robotic Sandwich Assembly Line“, eine robotergestützte Anlage für die Sandwichproduktion, die in der Branche großes Aufsehen erregt.

Sandwich-Produktion im Sekundentakt

Im Zentrum der Anlage steht der Sechsachsroboter, ein Stäubli TX2-60 he. Ein Förderband führt ihm die Sandwiches paarig zu – die belegte Unterseite und die nur mit Butter bestrichene Oberseite. Der Roboter greift die Oberseite und legt sie auf dem Belag der Unterseite ab. Das Sandwich ist jetzt komplett. Abschließend dreht der Roboter das Sandwich um 45 Grad und positioniert es damit diagonal liegend auf dem Förderband. So passiert es die letzte Station, an der die Ober- und Unterseite zusammengepresst werden und das Sandwich den typischen Längsschnitt erhält, der es in zwei Hälften teilt. Jetzt ist der Snack fertig für die Verpackung. Bis zu 60 Sandwiches pro Linie und Minute können auf diese Weise produziert werden – bei einer Tätigkeit, die bislang manuell ausgeführt wurde.

Die gesamte Anlage ist nach den Grundsätzen des „Hygienic Design“ konstruiert. Alle Kanten sind abgerundet, es gibt keine Toträume, in denen sich Material ablagern kann, und auch sehr gründliche Reinigungsprozedere können der Sandwich-Linie nichts anhaben. Um maximale Verfügbarkeit sicherzustellen, kam für Grote nur der Einsatz eines Stäubli HE-Roboters – HE steht für Humid Environment sprich Feuchtraumausführung – infrage. Zudem entspricht der TX2-60 he der Schutzklasse IP67. Alle Leitungen werden innerhalb des Gehäuses bis zum Greifer geführt.

Der Roboter mit Greifer wird über eine 3D-Bildverarbeitung zu seinem Ziel geführt. Der Greifer selbst ist eine Eigenentwicklung von Grote. Er erlaubt die zuverlässige Handhabung der Sandwich-Oberseite, die man mit dem Fachbegriff „biegeschlaff“ und damit schwer zu greifen bezeichnen kann.

Schneller Roboter im Hygienedesign

Dass diese innovative Anlage mit einem Stäubli Roboter ausgerüstet ist, begründet Bob Grote, CEO der Grote Company: „Bei anderen Projekten haben wir bereits gute Erfahrungen mit Stäubli gemacht – sowohl mit der Unterstützung während der Projektierung als auch mit den Robotern selbst.“ Auch die hygienegerechte Ausführung sprach für diese Roboterbaureihe: „Die gesamte Zelle wird regelmäßig mit Heißwasser und chemischen Reinigungsmitteln beaufschlagt. Nach 15 bis 20 Minuten Einwirkzeit folgt das Abwaschen.“

Diese Prozedur würde für konventionelle Standardroboter das sofortige Aus bedeuten. Dem Stäubli TX2-60 he Sechsachser können diese Torturen allerdings nichts anhaben. Als HE-Ausführung ist der Roboter für den Einsatz unter Spritzwasserbeaufschlagung bestens vorbereitet und durch gewissenhaft ausgeführte Modifikationen besonders geschützt. Diese Varianten sind für Applikationen unter höchsten Hygienestandards gemacht, bei denen die Roboter täglich anfallenden Reinigungsprozessen mit wässrigen Medien unterliegen.

Zudem lassen sich alle Stäubli HE-Roboter auch mit lebensmittelverträglichem Öl der Klasse NSF H1 bestellen. Besonderer Vorteil: Die Roboter erreichen auch unter Verwendung dieses Schmierstoffs ihre volle Leistungsfähigkeit und können dauerhaft mit unverminderter Performance betrieben werden. Die Kombination HE- und H1-Ausführung ist die perfekte Lösung für Roboter, die mit offenen Lebensmitteln in Berührung kommen.

Tatsächlich war die Dynamik des TX2-60 he und hier insbesondere die hohe Geschwindigkeit an der sechsten Achse ein weiteres entscheidendes Kriterium bei der Roboter-Auswahl, wie Bob Grote betont: „60 Sandwiches pro Minute war die Zielgröße. Der Roboter gerät hier an seine Grenzen, weil er ja mehrere Bewegungsabläufe ausführt.“ Eine einfache Programmierung stand ebenfalls im Pflichtenheft. Schließlich hat Grote die Roboterzelle mit eigenen Mitteln entwickelt, gebaut und auch programmiert.

Ein Zukunftsmarkt für die Robotik

Die „Robotic Sandwich Assembly Line“ lässt sich in bestehende Linien integrieren oder auch als „Stand Alone“-Anlage betreiben. In jedem Fall profitiert der Anwender von einem hohen Automationsgrad bei gleichzeitig hoher Flexibilität. Der Roboter kann dank eines schnellen Programm- und Greiferwechsels zusätzliche Aufgaben übernehmen oder andere Sandwich-Varianten produzieren.

Mit unterschiedlichen pneumatischen und mechanischen Greifertypen erreicht die Anlage eine beeindruckende Flexibilität und kann sowohl rechteckige als auch runde Sandwichs sowie Wraps handhaben. Bob Grote: „Nach unserer Meinung wird die Robotik künftig eine große Rolle in der automatisierten Lebensmittelproduktion spielen. Wir sehen uns hier als Pionier und werden dieses Prinzip auch für andere Einsatzbereiche nutzen, zum Beispiel beim Belegen und beim Handling von Tiefkühlpizzen.“

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