Robotik Roboter bringt Hotdog-Brötchen in Reih und Glied zum Verpacken

Autor / Redakteur: Mario Krämer und Bernhard Foitzik / Rüdiger Kroh

Aus 12 t Teig werden pro Stunde 100.000 Hotdog-Brötchen hergestellt. Die Handhabung zwischen Backen und Verpacken übernimmt ein Roboter. Für ihn werden die Brötchen griffgerecht aufgereiht, ehe der Roboter sie auf Förderbändern absetzt, die sie zur Verpackungsmaschine bringen.

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Vier einzelne Bänder sind erforderlich, um den „Strom“ der Brötchen zu den Verpackungs- maschinen zu bringen. (Bild: ASA)
Vier einzelne Bänder sind erforderlich, um den „Strom“ der Brötchen zu den Verpackungs- maschinen zu bringen. (Bild: ASA)

Normalerweise sind 100.000 Brötchen pro Stunde kein Fall für eine flexible Automation. Doch den Kunden überzeugte die von ASA Automatisierungs- und Fördersysteme vorgeschlagene Lösung. Statt aufwendiger Mechanik übernehmen Roboter die Handhabung zwischen Backen und Verpacken der Hotdog-Brötchen in vier Produktionslinien.

Traditionell hätte die Konstruktionsabteilung die Anlage zum Verpacken von Hotdog-Brötchen mit Kipp- und Rückzugsbändern entwickelt. Aber dann fiel der Satz, der viel Konstruktionsaufwand und Peripherie sparen sollte: „Es muss doch auch einfacher gehen.“ Laut Aufgabenstellung des Kunden sollten aus 12 t Teig pro Stunde Hotdog-Brötchen hergestellt werden. Solche Massen sind nur mit einer rund um die Uhr laufenden Anlage zu bewältigen. Aufsummiert sollen auf der Anlage rund 300 t Teig am Tag verarbeitet werden. Für die Logistik heißt das, dass fast 100 Lkw pro Tag die Hotdog-Brötchen abholen.

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Verteilung der 100.000 Brötchen auf vier identische Anlagen

Das ASA-Engineering war gefragt: Wie soll die Anlage aussehen? Wie sollen die Brötchen verpackt werden? Wie viele Varianten soll es geben? Immerhin sind die Brötchen schon vorgebacken, wenn sie in den Arbeitsbereich der 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.

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: Schokoladentafeln 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 leicht. Jedenfalls liegen sie nie eindeutig definiert auf dem Förderband, wie es der Roboter gerne hätte. Etwa 200 mm sind die Brötchen lang bei einer Masse von durchschnittlich 120 g.

Brötchen werden über flexible Scharnierbänder direkt der Einzepverpackung zugeführt

Übernommen werden die Brötchen von 1,2 m × 1,2 m großen Backblechen. Darauf werden in fünf Reihen je 16 Brötchen gebacken. Konventionell hätte man die Brötchen vom Backblech geschoben, mit mehr oder weniger aufwendigen mechanischen Vorrichtungen geordnet und dann zur Verpackungsmaschine hin vereinzelt. Solche, meist formatabhängigen Vorrichtungen sind nicht ganz einfach einzustellen und erfordern sehr viel Fingerspitzengefühl bei einer eventuellen Formatumstellung.

Vor der Roboterstation werden die Brötchen an einer Art 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. In der gewählten Kombination Roboter mit Fördertechnik ist das Konzept der Anlage bei ähnlichen Stückzahlen und vergleichbaren Eigenschaften durchaus auf andere Produkte übertragbar. Lediglich der 16-fach-Greifer ist produktspezifisch, denn selbst die nur 120 g schweren Brötchen neigen dazu, beim Schwenken des Roboters mit nahezu Maximalgeschwindigkeit der Fliehkraft zu gehorchen.

Bewusst setzt man bei ASA auf eine hohe Fertigungstiefe. Zum einen sind dann die Wege bei Änderungen kurz, zum anderen stimmt die Qualität. Die ganze Anlage wurde nahezu ohne Zukaufteile von ASA gebaut. Standardkomponenten wie Roboter, Steuerungsbausteine oder Förderantriebe zählen dabei zur „Konfektionsware“, die mit der Erfahrung aus vielen Anlagen beschafft wird. Dazu gehört auch das hauseigene Scharnierbandkettensystem der Baureihe Carryline. Auch den Steuerungsbau samt Programmierung und Visualisierung macht das Unternehmen selbst. Schaltschränke stammen ebenfalls aus der eigenen Fertigung.

Auf Sockel montierter Roboter vergrößert die Reichweite

Eine zentrale SPS steuert die Anlage. Die Robotersteuerung arbeitet untergeordnet. Bei der Auswahl des Fanuc-Roboters M-20iA waren Reichweite und Geschwindigkeit die bestimmenden Kriterien. In der Variante mit langem Arm hat der Roboter eine Reichweite von 2010 mm. Zunächst sollte eine klassische Pick-&-Place-Zelle mit hängendem Roboter gebaut werden.

Bei der Hotdog-Anlage hat sich im Engineering jedoch ergeben, dass man die Reichweite vergrößern kann, indem der Roboter auf einen Sockel montiert wird. Zudem wird in der gewählten Konfiguration die Geschwindigkeit besser ausgenutzt. Solche Limits werden im Engineering immer wieder durch den Einsatz der Simulationstechnik ausgelotet.

Weil die vier Hotdog-Anlagen nach Afrika gehen, hat die Zuverlässigkeit besondere Priorität. Das gilt auch für die in der Anlage steckende Sensorik. Positionen werden über einfache Sensoren abgefragt. Auf Kamera und Linetracking wurde verzichtet. Funktionen des Roboters lassen sich per Fernwartung überwachen und pflegen.

Auch Transportbänder mit Reißverschluss vereinfachen Instandhaltung

Ein weiteres Beispiel für eine Vereinfachung der Instandhaltung bei geringem Mehraufwand sind die Transportbänder mit Reißverschluss. Dabei wird dem Betreiber ein Wechsel sehr erleichtert: Alter Gurt auf, neuer Gurt drauf, fertig. Ein Zerlegen der Mechanik ist nicht nötig. Nur Antriebs- und Umlenkrollen müssen eingestellt werden, damit der Gurt in der Spur läuft.

* Mario Krämer ist Geschäftsführer der ASA Automatisierungs- und Fördersysteme GmbH, 63533 Mainhausen. Bernhard Foitzik ist Fachjournalist in 67434 Neustadt

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