Brötchenhandling

Roboter greift Hotdogs

Brötchenhandling vom Band auf den Automaten verlagert
Das Abgreifen der Brötchen übernimmt ein schneller Roboter mit großer Reichweite. (Fotos: ASA)
100.000 Brötchen pro Stunde zwischen Backen und Verpacken sind eigentlich nicht automatisch eine Automationsaufgabe. Dass sich dies bei Hotdog-Brötchen von vier Produktionslinien lohnt, zeigt eine Lösung von ASA.

Das muss doch auch einfacher gehen,“ postulierte ASA-Geschäftsführer Mario Krämer. Er hatte einen Auftrag für eine Anlage zum Verpacken von Hotdog-Brötchen ins Haus geholt. Traditionell hätte die Konstruktionsabteilung die Anlage mit Kipp- und Rückzugsbändern entwickelt. Aber dann fiel jener Satz, der viel Konstruktionsaufwand, Mimik und Peripherie sparen sollte: Die Aufgabenstellung, so erinnert sich Mario Krämer, habe sein Kunde sehr einfach formuliert: „Aus zwölf Tonnen Teig pro Stunde möchte ich Hotdog-Brötchen herstellen.“ Solche Massen sind nur mit einer rund um die Uhr laufenden Anlage zu bewältigen. Aufsummiert sollen auf der Anlage rund 300 Tonnen Teig am Tag verarbeitet werden.

Für die Logistik heißt das, dass fast 100 Lkw pro Tag die Hotdog-Brötchen abholen. Von einfach bis knifflig waren die technische Auslegung und die Konfiguration der Anlage zu bewältigen. Das ASA-Engineering war gefragt: Wie soll die Anlage aussehen? Wie sollen die Brötchen verpackt werden? Wieviele Varianten soll es geben? Immerhin sind die Brötchen schon vorgebacken, wenn sie in den Arbeitsbereich der ASA-Anlage kommen. Eine grundlegende Frage war schnell gelöst. Die Masse von 100.000 Brötchen pro Stunde wird auf vier mehr oder weniger identische Anlagen verteilt, die je 25.000 Brötchen pro Stunde bewältigen.

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Referenzen sind gefragt

Für den Kunden passte es gut ins Bild, dass ASA Referenzanlagen in der Schokoladenindustrie nennen und eine auf den Kunden zugeschnittene Simulation im Vorfeld zeigen konnte. Nur: Schokoladetafeln sind flach, haben immer die gleiche Form und fallen vor allem beim Transport nicht um. Nicht so die Hotdog-Brötchen. Weil sie rund und leicht sind, drehen oder überschlagen sie sich. Jedenfalls liegen sie nie eindeutig definiert auf dem Förderband, wie es der Roboter gern hätte. Etwa 200 Millimeter sind die Brötchen lang bei einer Masse von durchschnittlich 120 Gramm. Übernommen werden sie 1,2 Meter im Quadrat großen Backblechen. Darauf werden in fünf Reihen je 16 Brötchen gebacken. Konventionell hätte man die Brötchen vom Backblech geschoben, mit mehr oder weniger aufwändigen, mechanischen Vorrichtungen geordnet und dann zur Verpackungsmaschine von Wolf hin vereinzelt. Solche meist formatabhängigen Vorrichtungen sind nicht ganz einfach einzustellen und erfordern viel Fingerspitzengefühl bei einer eventuellen Formatumstellung. Vor der Roboterstation werden die Brötchen an einem Ausrichtschwert griffgerecht aufgereiht. Dann nimmt der Roboter die Reihe Brötchen und setzt sie auf den Förderbändern in Richtung Flowpack-Maschine ab. Dabei werden die Brötchen so positioniert, dass sie über flexible Scharnierbandbänder direkt der Einzelverpackung zugeführt werden.

Die Entscheidung für einen Roboter war deshalb schnell getroffen. Mario Krämer: „Die Mimik durch einen Roboter zu ersetzen, ist unserer Ansicht nach der beste, sicherste und sauberste Weg, die Aufgabe zu lösen.“ In der gewählten Kombination Roboter mit Fördertechnik ist das Konzept der Anlage bei ähnlichen Stückzahlen und einigermaßen vergleichbaren Eigenschaften durchaus auf andere Produkte übertragbar. „Einzig der Greifer ist produktspezifisch“, sagt Mario Krämer. Bei der Auslegung des 16fach-Greifers zeigen die ASA-Entwickler, was sie drauf haben. Selbst die leichten Brötchen neigen dazu, beim Schwenken des Roboters mit nahezu Maximalgeschwindigkeit der Fliehkraft zu gehorchen.

Nicht nur auf der Entwurfs- und Entwicklungsseite hält Krämer die Kompetenz im eigenen Haus. Bewusst setzt man bei ASA auf eine hohe Fertigungstiefe. Erstens sind die Wege bei Änderungen kurz, zum anderen stimmt dann in der Gesamtanlage die Qualität. Krämer: „Man kann sagen, dass die ganze Anlage nahezu ohne Zukaufteile von uns gebaut wurde.“ Standardkomponenten wie Roboter, Steuerungsbausteine oder Förderantriebe zählen dabei zur „Konfektionsware“, die mit der Erfahrung aus vielen Anlagen beschafft wird.

Anlagen gehen nach Afrika

ASA macht auch den Steuerungsbau samt Programmierung und Visualisierung selbst. Auch Schaltschränke stammen aus der eigenen Fertigung. Eine zentrale SPS steuert die Anlage. Die Robotersteuerung arbeitet untergeordnet. Bei der Auswahl des Fanuc-Roboters M-20iA waren Reichweite und Geschwindigkeit bestimmende Kriterien. In der Variante mit langem Arm hat der Roboter eine Reichweite von 2.010 Millimeter. Zunächst sollte eine klassische ASA-Pick&Place-Zelle mit hängendem Roboter gebaut werden, wie Mario Krämer bemerkt. „Bei unseren Zellen mit LR Mate- oder auch Deltarobotern, etwa dem M-3iA/6S, sind die Roboter normalerweise hängend angeordnet. Damit haben wir und unsere Kunden gute Erfahrungen gemacht.“ Bei der Hotdog-Anlage habe sich im Engineering jedoch ergeben, dass man die Reichweite vergrößern kann, indem der Roboter auf einen Sockel montiert wird. Krämer: „Zudem nutzen wir in der gewählten Konfiguration die Geschwindigkeit besser aus.“ Solche Limits werden im Engineering von ASA immer wieder durch Einsatz der Simulationstechnik ausgelotet. „Bei Anlagen wie dieser gehen wir zwar meist ans Limit, aber nicht darüber hinaus“, verweist Mario Krämer auf einen unter Life Cycle-Aspekten wichtigen Punkt. „Schließlich sollen die Anlagen auch dauerhaft zuverlässig arbeiten.“ Da die vier Hotdog-Anlagen nach Afrika gehen, zählt die Zuverlässigkeit doppelt. Das gilt auch für die Sensorik. Positionen werden über einfache Sensoren abgefragt. Auf Kamera und Linetracking wurde verzichtet. Funktionen des Roboters lassen sich per Fernwartung überwachen und pflegen. „Sollte es tatsächlich ein Problem vor Ort geben, gehen wir über einen VPN-Tunnel auf den Roboter und schauen uns das Problem an“, sagt Mario Krämer. Und noch ein Beispiel für eine dauerhafte Vereinfachung der Instandhaltung bei geringem Mehraufwand: Transportbänder mit Reißverschluss. „Mit dieser Lösung wird dem Betreiber ein Wechsel sehr erleichtert.“ Alter Gurt auf, neuer Gurt drauf, fertig. Kein Zerlegen der Mechanik. Lediglich Antriebs- und Umlenkrollen müssen eingestellt werden, damit der Gurt in der Spur läuft. Bernhard Foitzik/bw

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