Weltpremiere in Scheiben

In der Lebensmittelindustrie steht der Einsatz der Robotik immer dann vor besonderen Herausforderungen, wenn es um die Handhabung unverpackter Lebensmittel geht. Kommt der Roboter direkt mit dem Produkt, in diesem Fall Wurstkalibern, in Kontakt, sind strengste Hygienestandards einzuhalten. Und: Die branchenüblichen, mehrmals täglich anfallenden Desinfektionsprozesse sowie washdown-Intensivreinigungen aller Anlagenteile bedeuten für Standardroboter nahezu unüberwindbare Hürden.

Das wussten auch die Verantwortlichen im Heilbronner Wurstwerk von Kaufland Fleischwaren. Hier sah man auf der einen Seite die großen Vorteile, die sich mit dem Einsatz eines Roboters erschließen lassen würden, gleichzeitig trübten Zweifel an dessen Tauglichkeit die Investitionsentscheidung. Dieter Schäfer, Teamleiter Verpackung bei Kaufland Fleischwaren erinnert sich: „Die Beladung eines Slicers mit 1.500 Millimeter langen und zwölf Kilogramm schweren Wurstkaliber über eine ganze Schicht hinweg zählte bei den Mitarbeitern zu den eher ungeliebten Tätigkeiten. Mit der Umrüstung der Produktion auf noch effizientere Prozesse war diese Arbeit zudem manuell kaum noch zu bewältigen. Der Roboter schien die geeignete Lösung, aber wir waren skeptisch, ob ein Sechsachser unseren Reinigungszyklen dauerhaft standhalten würde.“

Prozesssicherer Robotereinsatz unter Extrembedingungen

Diese Zweifel auszuräumen, machte sich Martina Düngfelder, Local Head of Life Sciences & Food bei Stäubli Robotics, zur Aufgabe: „Die Vorbehalte seitens Kaufland kannte ich aus zahlreichen anderen Projekten. Sie ließen sich aber leicht ausräumen, denn unsere washdown-fähigen HE-Roboter gelten als Referenz für Einsätze unter den genannten Bedingungen und beweisen ihre Beständigkeit unter hygienesensiblen Bedingungen seit rund 15 Jahren.“

Um sich davon selbst überzeugen zu können, begleitete Stäubli die Kaufland-Verantwortlichen zu einigen Referenzprojekten, unter anderem in der Käseindustrie, in der Stäubli Roboter bereits fest etabliert sind und unter strengsten Hygieneanforderungen jahrelang prozesssicher funktionieren. So konnten Zweifel bezüglich Hygienestandards und Widerstandsfähigkeit gegen Intensivreinigungen ausgeräumt werden und Kaufland entschied sich schließlich für die Roboterlösung.

Platzverhältnisse und Greiftechnik als Herausforderung

Mit der bsb robot systems GmbH aus dem Stäubli Partnerprogramm war der passende Anlagenbauer schnell gefunden. Die Aschaffenburger verfügen über reichlich Erfahrung in der Roboterautomation und nahmen sich des Projektes gerne an. Was sich zunächst wie eine simple Aufgabenstellung anhörte – das Abholen von vier Wurstkalibern an definierter Position mit anschließender Übergabe an den Slicer – entpuppte sich bei genauerer Betrachtung als anspruchsvolles Projekt.

Die besonderen Herausforderungen bringt Geschäftsführer Rainer Bonfig auf den Punkt: „Die täglich anfallenden Reinigungsprocedere waren nicht das Problem. Wir wissen, dass die Stäubli HE-Roboter das problemlos abkönnen. Kopfzerbrechen bereiteten uns vielmehr die knappen Platzverhältnisse sowie die Greiftechnik, die die Wurstkaliber sicher und gleichzeitig schonend handhaben sollte.“

Die weltweit erste robotergestützte Slicerbeladung

Da es sich bei Kaufland um die wahrscheinlich weltweit erste Beschickung eines Slicers mit einem Sechsachsroboter handelt, konnte nicht auf bekannte Lösungswege aus vorangegangenen Projekten zurückgegriffen werden. Am einfachsten gestaltete sich die Auswahl des passenden Roboters. Aufgrund der Desinfektions- und washdown-Reinigungsprozesse kam nur ein voll gekapselter, wasserdichter Stäubli HE-Roboter in Betracht. Und die Faktoren Traglast und Reichweite sprachen eindeutig für die Wahl des großen TX200 he, also die speziell gekapselte Humid Environment-Ausführung.

Dieser wandlungsfähige Industrieroboter der Spitzenklasse gehört zu den schnellsten am Markt und setzt Maßstäbe in den Bereichen Hygiene, Robustheit, Dynamik und Präzision. Mit hoher Reinraumtauglichkeit ausgestattet überzeugt der TX200 mit innenliegenden Medien- und Versorgungsleitungen und einem vollständig abgedichteten Gehäuse in Schutzart IP67. Zudem sind Störkonturen und Toträume systematisch minimiert. Das Gehäuse besteht aus korrosionsbeständigen Materialien, so dass dem Roboter weder Desinfektions- noch washdown Intensivreinigungen etwas anhaben können. Zudem ermöglicht dieses Modell wie auch alle anderen Stäubli Roboter den Einsatz von lebensmittelverträglichem NSF H1-Öl, ohne dass es zu Einbußen in Leistung oder Geschwindigkeit kommt.

Konstruktion par excellence: der Greifer

Bei der Greiferkonstruktion kam den bsb-Konstrukteuren ihre jahrzehntelange Expertise im Sondermaschinenbau zugute. Die gefundene Lösung verdient das Prädikat Masterpiece. Die Besonderheit dabei: Um die vorgegebenen Taktzeiten zu erreichen, müssen jeweils vier Wurstkaliber auf einmal gegriffen werden.

Um die Würste bei dem Prozess nicht zu verletzen, hat sich bsb eine spezielle Lösung ausgedacht: „Wir haben einen sogenannten Vierfach-Rollengreifer konstruiert und gebaut, mit dem der Stäubli TX200 Sechsachser an der Übergabeposition unter die vier bereitgestellten Wurstkaliber fährt und diese auf schonende Weise anhebt. Der knapp 80 Kilogramm schwere Greifer ist insgesamt 1.800 Millimeter breit und besitzt für jedes der vier Kaliber vier über einen Zentralmotor angetriebene Rollen. Mit den vier in gleichmäßigem Abstand angeordneten Auflagepunkten sorgen wir für eine sichere Aufnahme und verhindern einen Durchhang der 1.500 Millimeter langen, „biegeschlaffen“ Wurstkaliber“, so Rainer Bonfig.

Um den Slicer zu beladen, steuert der Stäubli TX200 die Übergabeposition präzise an. Ist die endgültige Position erreicht, versetzt der Zentralmotor die Rollen des Greifers in Bewegung. So gelangt die wertvolle Fracht prozesssicher und präzise positioniert in die Slicer-Zuführung. Um ein Durchrutschen der Wurstkaliber auf den 3D-gedruckten Rollen des Greifers zu verhindern, sind diese mit einer feinen Igelkontur versehen, die für die nötige Traktion beim Transport sorgt.

Hoher Output: 6.000 Kilogramm Aufschnitt pro Schicht

Mit dieser weltweit einmaligen Automation erreicht das Heilbronner Fleischwerk von Kaufland einen Output von 12.000 Kilogramm Aufschnitt täglich im Zwei-Schicht-Betrieb. Insgesamt laufen 21 verschiedene Wurstsorten über die Anlage, die in vier unterschiedlichen Aufschnitt-Verpackungseinheiten kombiniert werden und in Deutschland sowie in Osteuropa angeboten werden.

Dieter Schäfer ist nach anfänglichen Bedenken heute vollkommen von der Roboterzelle überzeugt: „Meine Bedenken hinsichtlich der Einhaltung unserer hohen Hygienestandards konnte der Stäubli TX200 he Sechsachsroboter komplett ausräumen. Die Roboterlösung erfüllt auch unsere sonstigen Ziele hundertprozentig. Die Entlastung der Mitarbeiter, das prozesssichere Arbeiten auf engstem Raum, die Steigerung der Produktivität, die hohe Verfügbarkeit, die Widerstandsfähigkeit des Roboters gegen die washdown-Intensivreinigungen, die neuen, spannenden Arbeitsinhalte durch die Robotik – das Projekt ist in allen Punkten ein voller Erfolg.“