War Lachs früher eine rare Delikatesse, so ist er heute ein Massenprodukt – der jedoch nach wie vor ein Gefühl von Luxus transportiert. Zudem gilt Lachs als gesund, weil er reich an Omega-3-Fettsäuren ist, die den Cholesterinspiegel im Blut senken und Herzinfarkten vorbeugen können. Der Appetit auf Lachs, der bereits heute zu etwa 90 % in Fischfarmen gezüchtet wird, – rund 400 Mio. Lachse schwimmen alleine vor Norwegens Küsten in Meeresgehegen – dürfte also weiter steigen. „Dieser Trend ist seit langem absehbar“, meint Carsten Paulsohn, Entwicklungsingenieur bei Baader. „Aus diesem Grund haben wir uns bereits frühzeitig mit Produktivitäts- und Effizienzverbesserungen von Lachsschlachtmaschinen beschäftigt“, fährt er fort.
Ehrgeizige Entwicklungsziele
Die Entwicklungsziele für seine neue Lachsschlachtmaschine Baader 144 hat der Hersteller ehrgeizig formuliert: So soll der Durchsatz von bisher 12 bis 16 Fischen pro Minute je nach Größe auf 25 Lachse pro Minute steigen – in einem variablen Größenspektrum von 2 bis 11 kg ohne Vorsortierung. Zudem soll ein Steuerungssystem in der Maschine Anwendern die Bedienung komplexer Bewegungsabläufe ermöglichen. Darüber hinaus planten die Maschinenbauer, die hygienische Bauweise durch ein Antriebskonzept mit erhöhtem Korrosionsschutz zu verbessern sowie den Reinigungs- und Wartungsaufwand der Maschine zu minimieren. Die Herausforderung: Die kompakten Abmessungen des bereits bewährten Vorgängermodells Baader 142 sollten beibehalten werden.
„Um die Anlagenanforderungen an Geschwindigkeit und Flexibilität in Bezug auf die Größe der zu verarbeitenden Lachse erfüllen zu können, war es erforderlich, die bisherigen Schrittmotoren mit Riemenvorgelege durch leistungsfähigere Servomotoren zu ersetzen“, erklärt Paulsohn. „Die Servoaktuatoren TPM+ ermöglichen es, die Werkzeuge entsprechend der Lachskontur dynamisch in der Höhe zu verfahren und gleichzeitig den Sauger und Kratzer während des Vorschubes des Fisches durch die Maschine mitfahren zu lassen“, betont er.
„Die TPM+-Servoaktuatoren haben sich in unseren Versuchsreihen erfolgreich gegen Standardservomotoren mit Winkelgetrieben oder mit Riemenvorgelegen durchgesetzt“, fasst Paulsohn die Ergebnisse zusammen. „Mit der Integration dieser Servoaktuatoren in die Lachsschlachtmaschine Baader 144 können wir die Produktivität der Maschine im Vergleich zum Vorgängermodell deutlich verbessern“, fügt er hinzu.
Servoantrieb in allen Achsen
Zentrierung, Schlitzmesser, Sauger, Kratzer A, Kratzer B und Kratzer C – in jedem Prozessmodul kommen ein oder teilweise zwei Servoaktuatoren vom Typ TPM+ dynamic in der Baugröße 025 zum Einsatz. Der elfte Servoaktuator in der Baader 144 ist der Hauptantrieb, der die Kette antreibt, mit der die Lachse durch die Maschine transportiert werden. Ein Simotion-Automatisierungssystem steuert die Antriebe und synchronisiert ihre teils komplexen Bewegungen. Montiert sind die Antriebe auf einer Maschinenplatte, die die Aktuatoren und die Verkabelung mit einer hochgradig dichten Wellendurchführung von der Prozessseite der Maschine trennt, auf der die Lachse geschlachtet werden. „Auch wenn wir durch das Abdichten der rückseitigen Maschinentür den Verschmutzungsgrad nochmal deutlich reduziert haben, war es uns wichtig, dort Servoantriebe mit erhöhtem Korrosionsschutz einzusetzen“, sagt Andreas Dann, Entwicklungsingenieur bei Baader. „Die TPM+-Modelle sind mit einem Edelstahlabtrieb ausgerüstet und mit einer speziellen Drei-Komponenten-Lackierung gegen Korrosionsbildung durch Feuchtigkeit oder Verunreinigungen geschützt. Dadurch sind wir auch bei den ohnehin selten erforderlichen Reinigungsarbeiten im Nicht-Prozessteil der Maschine auf der sicheren Seite.“
Neben ihrem dynamischen Regelverhalten überzeugen die TPM+-dynamic-Servoaktuatoren in dieser Anwendung vor allem durch ihre kompakte Bauweise, ihr geringes Verdrehspiel und die hohe Kippsteifigkeit. „Während man bei anderen Antriebskonzepten mit bis zu 15 mm Spiel der Hebelkinematiken im Leerlauf rechnen muss, lassen sich diese Servoaktuatoren nahezu spielfrei und die Werkzeuge somit extrem präzise bewegen“, bestätigt Paulsohn. „So können wir beispielsweise die beiden Kratzwerkzeuge so synchronisieren, dass sie sich im Betrieb kollisionsfrei auf wenige Millimeter annähern. Dies spart Platz und optimiert den gesamten Prozessablauf.“
Prozesszeit pro Lachs: 2,4 Sekunden
Sobald der Anwender in der Maschinensteuerung die zu verarbeitende Lachssorte ausgewählt hat, beginnt der Produktionsprozess, bei dem pro Minute bis zu 25 Lachse maschinell geschlachtet werden können. Zuerst werden die Fischkörper der Maschine vereinzelt zugeführt und mechanisch vermessen. Das Messer zum Öffnen der Fische hängt an einer Schwinge, die über den TPM+-Antrieb in der Höhe verfahren wird. Parallel zu dieser Funktion wird der Fisch durch einen weiteren Servoantrieb zentriert. Pro Reinigungswerkzeug treiben je zwei TPM+-Antriebe eine Parallelkinematik an, die die Werkzeuge mit dem Fisch mitfahren lässt und aufgrund der ermittelten Kurvenvorgabe den Fisch optimal reinigt. Aufgrund der mitfahrenden Werkzeuge bleibt deren Relativgeschwindigkeit im Fisch gering. „Dies führt zu einem zumeist vollständigen Entfernen aller Eingeweide und Organe“, sagt Dann. „Die Qualität des Schlachtergebnisses wird durch ein Kamerasystem beurteilt und dokumentiert, sodass nur noch ein Bruchteil ausgeschleust und manuell nachkontrolliert werden muss.“
Der Einsatz von TPM+-Servoaktuatoren hat die Produktivität der Maschinen quantitativ und qualitativ erhöht. Hinzu kommen eine Reihe von wirtschaftlichen Effizienzverbesserungen. So kann der Servoantrieb gegenüber herkömmlichen Standardservomotoren mit Winkelgetrieben oder mit Riemenvorgelegen bei gleicher Leistung um ein bis zwei Baugrößen kleiner ausgeführt werden. Dadurch reichen im Prinzip kleinere, kostengünstigere Servocontroller aus – und auch die Energiebilanz verbessert sich. „Unter dem Strich ergibt sich daraus – bei höherer Leistungsfähigkeit der Maschine – eine Reduzierung der Gesamtkosten“, bestätigt Paulsohn. „Zudem vermeidet die Servoantriebstechnik nicht nur den zuvor erforderlichen Wartungsaufwand der mechanischen Antriebskomponenten – sie ist im Falle eines Falles auch leichter zugänglich und nach Plug-and-play-Manier austauschbar.“ Schließlich war es möglich, mithilfe der Strommessung des TPM+ den Hauptantrieb besser in das Sicherheitskonzept der Maschine einzubinden.
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Autor: Mario Bürger
Vertriebsingenieur,
Wittenstein Alpha
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