Roboter übernehmen Handlingaufgaben in Bäckerei

„In der Bäckereibranche ist die Automatisierung zwar bereits angekommen, dabei aber Roboter einzusetzen ist gerade für mittelständische Betriebe noch nicht der Standard. Die Backstube Malzers ist auf diesem Gebiet eine Vorreiterin“, sagt Peter Dunschen, Gründer und Geschäftsführer von ADM Automation & Engineering im ostwestfälischen Warburg, über seinen Kunden. Sein Unternehmen plant und programmiert seit über 20 Jahren Systeme, die vor allem von Großbäckereien und von Betrieben in den Bereichen Behälterglas, Transport und Verpackung eingesetzt werden.

Expansion als Treiber für Automatisierung

Mit der zunehmenden Expansion – täglich werden über 150 Filialen beliefert – kam bei der Backstube Malzers der Wunsch auf, Produktionsabläufe zu optimieren. Geschäftsführer Christian Scherpel und Björn Hennig, Technischer Leiter bei Malzers, wandten sich deshalb an Peter Dunschen, der den Einsatz von Robotern empfahl. Dunschen erinnert sich: „Wir wandten uns an einen bekannten Hersteller von Industrierobotern, aber unsere Anfrage wurde nicht zufriedenstellend beantwortet. Ehrlich gesagt, wurden wir sehr schlecht beraten. Über unser Netzwerk kamen wir dann zu Yaskawa – und schon nach kurzer Zeit war klar: Mit diesem Partner können und wollen wir die Anlage für Malzers umsetzen.“

Konkret ging es um eine Produktionslinie, die automatisiert Backbleche und Dielen mit gefrorenen Brötchen-Teiglingen beschickt. Bisher wurde dies manuell von den Malzers-Mitarbeitern erledigt. Während die Bleche direkt in den weiteren Produktionsprozess am Hauptstandort in Gelsenkirchen gehen, werden die Dielen in die Filialen geliefert, wo die Teiglinge vor Ort zu frischen Brötchen gebacken werden.

ADM hat sich als Spezialist für Automation in den letzten Jahren verstärkt mit dem Thema Robotik beschäftigt. „Wir konnten schon mit einigen Kunden Lösungen erarbeiten, mit denen sie bei anderen Systemanbietern an die Grenzen gekommen sind“, ist Peter Dunschen stolz. Mit dem Auftrag von Malzers beschritt aber auch er Neuland: „Wir haben erst 2022 mit dem Maschinenbau angefangen, als wir von einem anderen Unternehmen die Mitarbeiter übernehmen konnten. Die Anlage für die Backstube Malzers war sozusagen unser Meisterstück – die erste, die in unserer neu gebauten Halle umgesetzt wurde!“

Besondere Herausforderung Lebensmittelbereich

Bei der von ADM für die Backstube Malzers vorgeschlagenen Lösung übernehmen Roboter gleich drei Arbeitsschritte – das Depalettieren, das Einlegen des Backpapiers und die Belegung der Dielen bzw. Bleche mit den Teiglingen. Um Sicherheit und Qualität zu gewährleisten, müssen Roboter, die direkt oder indirekt in Kontakt mit Lebensmitteln kommen, speziell dafür geeignet sein. Unter anderem müssen Vorgaben wie jene der GMP-Richtlinien (Good Manufacturing Practice) eingehalten werden, etwa hinsichtlich Materialien, Reinigungsfähigkeit und Hygienedesign. Yaskawa bietet Motoman-Roboter bereits serienmäßig lebensmitteltauglich an, mit zertifiziertem Lebensmittelfett in den Getrieben, höherer Dichtigkeit und spezieller Lackierung.

Sechs Roboter übernehmen drei Arbeitsschritte

Nachdem ein Mitarbeiter die Wagen mit Blechen oder Dielen zur Zelle geführt hat, legt sie ein Handling-Roboter auf das Transportband. Eine Bedingung des Auftraggebers war: Beim Wechsel der Wagen darf es nicht zu einer Betriebsunterbrechung kommen. ADM entschied sich deshalb für einen Motoman GP180-120, einen flexiblen 6-Achsroboter, und positionierte ihn mittig vor dem Förderband. So können die Wagen von beiden Seiten an das Band herangefahren werden. Ist die eine Seite depalettiert, fährt ein Schutzzaun hoch, und der Roboter wendet sich den Wagen auf der anderen Seite zu. Ein Mitarbeiter kann die leeren Wagen wegbringen und durch volle ersetzen. Pro Stunde nimmt der Roboter 400 Bleche bzw. 1000 Dielen (zwei pro Zyklus) einzeln auf und legt sie auf das Band, wobei die Bleche angesaugt und die Dielen angeklemmt werden.

Die mittige Positionierung und die Größe der Wagen erforderte einen Roboter mit relativ großer Reichweite. Dazu kam der Greifer – mit seinen rund 90 kg nicht eben ein Leichtgewicht. Mit einer Traglast bis zu 120 kg und einem Arbeitsbereich von bis zu 3 m erwies sich der Motoman GP180-120 als ideal geeignet für die beengten Platzverhältnisse zwischen Wagen und Band.

Papiereinlage durch Motoman MPK2F

Ein Motoman MPK2F legt anschließend das Backpapier auf. Je nachdem, ob es sich um Bleche oder Dielen handelt, ist ein anderes Papierformat nötig. Deshalb sind die Papierwagen entsprechend codiert. Der Greifer mit Saugeinheit ist für beide Papiersorten geeignet, sodass keine Rüstzeit anfällt. Ist ein Papierwagen leer, schwenkt der MPK2F automatisch auf den nächsten um. Dann kann der erste wieder neu befüllt werden.

Der 5-achsige Motoman MPK2F ist ein kompakter High-Speed-Pick&Place-Roboter mit einer Traglast von 2 kg und einer Reichweite von 900 mm. „Wir haben zuvor mit einem 3-achsigen Deltapicker experimentiert und auch mit einem Motoman GP7. Doch erst der MPK2F konnte unsere Geschwindigkeitsanforderung von 1000 Blatt pro Stunde erfüllen“, erklärt Dunschen. Der MPK2F verfügt über eine spezielle Wash-Down-Lackierung, und wurde für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie entwickelt.

MPP3H: Für die Lebensmittelbranche konzipiert

Im letzten Arbeitsschritt kommen vier Motoman MPP3H zum Einsatz: Sie belegen die Bleche bzw. Dielen mit den Brötchen, die auf einem zweiten Förderband aus der entgegengesetzten Richtung eingefahren werden. ADM entschied sich dabei vor allem aus einem Grund für die kompakten 4-achsigen Hochgeschwindigkeitsroboter, die ebenfalls serienmäßig für den Einsatz im Lebensmittebereich zertifiziert sind: „Die vier MPP3H machen je 80 Picks pro Minute“, erklärt Peter Dunschen. Ermöglicht wird diese Schnelligkeit durch das hohe Drehmoment der vierten Achse, der sogenannten Handachse.

Eine Herausforderung stellten die unterschiedlichen Belegungsmuster dar. Peter Dunschen erklärt: „Die Filialen bestellen verschiedene Mengen an unterschiedlichen Brötchen – das mussten wir berücksichtigen.“ Hier kam ADM die langjährige Erfahrung in der Automatisierung zugute: Über eine EDV-Schnittstelle erhalten die Deltapicker das berechnete Belegungsmuster pro Diele, sodass die Vorgabe jeder Filiale hinsichtlich Sorte und Anzahl Brötchen erfüllt werden kann. Am Ende des Prozesses werden die bestückten Dielen und Bleche manuell in Wagen eingeschoben, und zur Auslieferung bzw. zum Backen transportiert.

Potenzial für weitere Zusammenarbeit

Als es um die Abnahme ihrer ersten Anlage ging, seien er und sein Team schon etwas nervös gewesen, erzählt Peter Dunschen. Doch bereits nach zwei Stunden sei klargewesen: Die Vorgabe von Malzers wurde übererfüllt. „Statt der geforderten 8000 verarbeitete die Anlage sogar 9000 Teiglinge pro Stunde. Damit war die Abnahme eigentlich schon fast erledigt, und seither läuft die Produktionslinie problemlos“, ist Dunschen zufrieden.

Dieses Verdienst sei auch Yaskawa zuzuschreiben, betont er: „Wir haben bei diesem Projekt jede erdenkliche Unterstützung erfahren. Unser Ansprechpartner war jederzeit für uns verfügbar, hat uns beraten und sich intensiv mit unserem Projekt auseinandergesetzt. Vom ersten Kontakt an war klar: Yaskawa geht es um eine echte, langfristige Partnerschaft, nicht um ein schnelles Geschäft. Für uns kommt in Zukunft kein anderer Lieferant mehr in Frage!“

Sowohl Malzers als auch ADM sehen weiteres Potenzial in der Automatisierung der Bäckerei. So könnten Roboter beispielsweise das Einschieben der bestückten Diele bzw. Bleche in die Wagen übernehmen oder auch die Vorarbeit – das Ausleeren der Teiglinge aus den Beuteln. „Darüber haben wir zwar schon gesprochen, aber noch kein konkretes Konzept angedacht“, so Dunschen. Inzwischen arbeitet ADM bereits mit einer weiteren Großbäckerei an der Automatisierung ihrer Produktion. Auch hier werden erstmals Roboter zum Einsatz kommen.

Yaskawa Europe GmbH, Eschborn