Zes-assige robot automatiseert worstproductie

Stäubli noemt het een wereldprimeur. Hun zesassige TX200 HE-robot belaadt in de worstfabriek van Kaufland in Heilbronn (D) een snijmachine met worsten van 12 kg en 1,5 m. De snijmachine verwerkt ze tot kleine worstjes, klaar om te worden verpakt.

In de voedingsmiddelenindustrie brengt robotica altijd uitdagingen met zich mee als voedsel moet worden verwerkt voordat het wordt verpakt. Komt de robot in direct contact met het product - worst bijvoorbeeld - dan gelden strenge hygiënenormen. En met een standaardrobot km je er meestal ook niet gezien de verschillende desinfectie- en wasprocessen van alle onderdelen van het systeem, die dagelijks meermaals worden doorlopen.

Geen populaire taak 

Bij de worstfabriek van Kaufland Fleischwaren in Heilbronn (D) wisten ze dat ook. "Een hele shift bezig zijn met het laden van een snijmachine met worsten van 1500 mm lang en 12 kilo zwaar was een van de impopulairste taken bij onze werknemers", zegt Dieter Schäfer, teamleider verpakking bij Kaufland Fleischwaren. "In ieder geval betekende de introductie van efficiëntere processen in andere productiegebieden dat dit handmatige deel van de lijn het niet langer kon bijbenen. De integratie van een robot leek de juiste oplossing, maar we waren sceptisch over de vraag of een zesassige machine bestand zou zijn tegen onze reinigingscycli gedurende een langere periode." 

Bedenkingen

Aan Martina Düngfelder, lokaal Hoofd Life Sciences & Food bij Stäubli Robotics in Duitsland, de taak om daar wat aan te doen: "Ik kende de bedenkingen van Kaufland uit tal van andere projecten. Maar die waren gemakkelijk weg te nemen, want onze HE-robots die geschikt zijn voor washdown hebben zichzelf bewezen als de benchmark voor toepassingen onder de beschreven omstandigheden en hebben hun betrouwbaarheid in hygiënegevoelige omgevingen de afgelopen 15 jaar bewezen."
Stäubli nodigde het senior management team van Kaufland uit om dit met eigen ogen te zien tijdens een rondleiding langs verschillende vergelijkbare projecten, waaronder één in de kaasindustrie, waar Stäubli-robots al een stevige positie hebben verworven en al jaren betrouwbaar werken onder de strengste hygiënevereisten. Nadat het managementteam van Kaufland zich ervan had overtuigd dat de Stäubli-robot voldeed aan de hygiënenormen en bestand was tegen intensieve reiniging, koos het voor de robotoplossing.

Beperkte ruimte en grijpertechnologie

De juiste systeemfabrikant werd snel gevonden in bsb robot systems GmbH uit Aschaffenburg, met een schat aan ervaring in robotautomatisering. Maar wat aanvankelijk leek op een eenvoudige taak - het oppakken van vier reuzenworsten op een bepaalde positie en ze overbrengen naar de snijmachine - bleek bij nader inzien een veel lastiger onderneming.
Managing director Rainer Bonfig vat de specifieke uitdagingen samen: "De dagelijkse reinigingsprocedures waren niet het probleem. We weten dat Stäubli HE-robots dit gemakkelijk aankunnen. De twee probleemfactoren waren het inpassen van de robot in een krappe ruimte en ervoor zorgen dat de grijptechnologie nauwkeurig genoeg was om de extra lange worsten te hanteren zonder ze te beschadigen."

‘Humid Environment'

Omdat de Kaufland-snijmachine waarschijnlijk de eerste ter wereld is die wordt uitgerust met een robotlader met zes assen, was het niet mogelijk om terug te vallen op bekende oplossingen uit eerdere projecten. Het selecteren van de juiste robot was het makkelijke deel. Gezien de ruwe ontsmettings- en wasprocessen, kwam enkel een volledig gesloten, waterdichte Stäubli HE-robot in aanmerking. Met vereiste draagvermogen en reikwijdte viel de keuze op de grote TX200 HE in de speciaal ingekapselde ‘Humid Environment'- versie.
De TX200 is volgens de makers een van de snelste op de markt. De industriële robot is ontworpen voor gebruik onder extreme cleanroomomstandigheden. De volledig afgedichte behuizing met interne media- en toevoerleidingen voldoet aan beschermingsklasse IP67. Contourverstoringen en dode ruimtes zijn systematisch geminimaliseerd. De behuizing is gemaakt van corrosiebestendige materialen zodat de robot niet kan worden beschadigd doro intensieve reiniging of agressieve ontsmettingsmiddelen de robot kunnen beschadigen. Bovendien kan bij laat dit model, zoals bij alle Stäubli robots, voedselveilige NSF H1-olie worden toegepast zonder verlies aan prestaties of snelheid.

Grijperontwerp

Bij het ontwerp en de constructie van de grijper maakte het bsb-team gebruik van hun decennialange expertise in de speciaal-machinebouw. Het bijzondere hier is dat, om de gespecificeerde cyclustijden te bereiken, vier worsten tegelijk moeten worden gegrepen. Om de worsten tijdens het proces niet te beschadigen, bedacht bsb een speciale oplossing. Bonfig legt uit: "We hebben een 'vierrollengrijper' ontworpen en gebouwd. De zesassige Stäubli TX200 positioneert deze onder de vier worsten op de transferpositie en tilt ze voorzichtig op. De grijper weegt net geen 80 kg en is 1.800 millimeter breed. Hij heeft vier rollen die worden aangedreven door een centrale motor voor elk van de vier worsten. De vier gelijkmatig verdeelde steunpunten zorgen voor veilig tillen en voorkomen dat de slappe worsten van 1.500 millimeter doorzakken en splijten."
De Stäubli TX200 benadert de transferpositie met hoge precisie voordat het laden begint. Zodra de eindpositie is bereikt, zet de centrale motor de rollen van de grijper in beweging. Op deze manier bereikt de lading betrouwbaar en nauwkeurig gepositioneerd de invoer van de snijmachine. Om te voorkomen dat de worsten over de grijper glijden, heeft het oppervlak van de 3D-geprinte rollen een fijn stekelig oppervlak dat voor de nodige tractie zorgt tijdens het transport.

6.000 kg per shift

Met de installatie van automatiseringssysteem haalt de Kaufland-productiefaciliteit in Heilbronn nu een productie van 12.000 kg gesneden worst per dag in een tweeploegendienst. Het systeem verwerkt nu 21 verschillende soorten worst. Deze worden samengevoegd in vier verschillende worstverpakkingen en verkocht in Duitsland en Oost-Europa.
Dieter Schäfer is inmiddels zijn bedenkingen voorbij en een enthousiaste voorstander van de robotcel: "De Stäubli TX200 HE zesassige robot heeft mijn bezorgdheid over de naleving van onze strenge hygiënische normen volledig weggenomen. De robotoplossing voldoet ook honderd procent aan onze andere doelstellingen. De verminderde belasting van onze werknemers, de betrouwbare manier waarop de machine presteert op zo'n kleine voetafdruk, de productiviteitsstijging, de hoge beschikbaarheid, de weerstand tegen intensieve wasreiniging en de nieuwe mogelijkheden die het biedt, maken dit project in alle opzichten tot een compleet succes."