Großbäckerei setzt auf automatische Palettierung

Ein Herz für Backwaren

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In einer Großbäckerei von Kamps werden die Backwaren durch drei Kuka-Roboter palettiert. Dabei kommen die vierachsigen KR 180 PA ohne Greiferwechsel aus; egal, ob die Teile in Kunststoffbehältern oder Kartons liegen. Zudem beanspruchen die Roboter wenig Raum, obwohl sie mehrere Abnahmepositionen und Palettenplätze anfahren müssen. Ein weiteres Highlight ist die Rütteltechnik der KR 180 PA, die es erlaubt, selbst solche Behälter präzise zu stapeln, die bereits viele Umläufe hinter sich haben.

Jürgen Warmbold

Die Düsseldorfer Kamps AG ist Europas führender Backspezialist. Das Unternehmen, das über 11 400 Mitarbeiter beschäftigt und zu dem etwa 30 Großbäckereien gehören, verkauft verpackte frische Brot- und Backwaren bundesweit in rund 23 000 Filialen des Lebensmitteleinzelhandels (Golden Toast, Lieken Urkorn) und unverpackte frische Backwaren in 1000 eigenen Kamps Backshops.
In der Pfungstädter Großbäckerei des Unternehmens, die mit etwa 300 Mitarbeitern Toastbrot, Sandwiches, Hamburgerbrötchen, Croissants, Hefekuchen und kleine Rührkuchen der Marke Golden Toast herstellt, werden die Backwaren inzwischen automatisch palettiert. Als Kamps hier noch manuell arbeitete, war am Ende jeder Fertigungs- und Verpackungslinie ein Palettierplatz eingerichtet. Von dort wurden die Produkte mit Staplern in den Versand gefahren.
„Durch die Automatisierung haben wir unseren innerbetrieblichen Verkehr minimiert“, erläutert Tommaso D´Ambrosio, Technischer Leiter der Kamps-Großbäckerei in Pfungstadt. „Ferner profitieren wir von einem erheblichen Raumgewinn, da wir in den Verpackungszonen keine Fläche mehr für palettierte, auf ihre Abholung wartende Kunststoffbehälter benötigen.“ Heute fahren die Behälter gleich auf Band- und Rollenförderern in den Versand, wo sie von den Kuka-Robotern gestapelt werden. Überdies kann der Betreiber, weil er die Transportebene entsprechend hoch installieren ließ, den Hallenboden anderweitig nutzen. Vor diesem Hintergrund und täglich drei Schichten, brachte die Automatisierung auch spürbare wirtschaftliche Vorteile mit sich.
Spurtfreudige Roboter
Im Mittelpunkt der Konzeption stehen die drei Palettierroboter KR 180 PA. Die Inbetriebnahme erfolgte, trotz eines engen, von Kamps vorgegebenen Zeitrahmens, termingerecht im Dezember 2002. Durch ihre anwendungsspezifische Kinematik sind die mit vier aktiven Achsen und einer passiven Zusatzachse ausgestatteten KR 180 PA genau auf Einsätze wie den in Pfungstadt zugeschnitten. Wegen ihres kleinen Massenträgheitsmoments, das auf der Verwendung des Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffs CFK für die Arme beruht, erreichen sie außerdem hohe Beschleunigungswerte. Aufgrund ihrer Programmierung starten die Roboter aber erst langsam, bevor sie deutlich schneller werden und später wieder sanft abbremsen.
„Dieser Verlauf ist für uns unabdingbar, denn so erzielen wir kurze Zykluszeiten und schonen gleichzeitig unsere Backwaren“, betont Tommaso D´Ambrosio. „Ebenso wichtig ist, dass die Roboter wenig Raum brauchen, obwohl sie mehrere Palettenplätze anfahren müssen. Andere Hersteller konnten angesichts der von uns geforderten Tragfähigkeit und Reichweite nur größere und teurere sechsachsige Roboter anbieten.“ Der Vorsprung der KR 180 PA basiert auf der hohen Steifigkeit ihrer leichten Arme, durch die sie in der Lage sind, Lasten im Gewicht von 180 kg bis auf Höhen von drei Meter zu stapeln.
Im Hinblick auf mögliche Alternativen zu den KR 180 PA, dachte Kamps vor der Auftragsvergabe an ein- und zweiachsige Portalroboter. Ein Linearportal wäre jedoch nie in der Lage, die auf sieben Linien zugeführten Warenmengen zu bewältigen. Zudem könnte es die Behälter nicht ineinander rütteln und folglich nicht die notwendige Stabilität erreichen.
Feeling beim Rütteln
Als Werkzeug nutzt jeder Roboter den gleichen intelligenten Greifer. Die Entwicklung dieses pneumatisch arbeitenden Effektors durch den Kuka-Systempartner Komatec zählte zu den wesentlichen Voraussetzungen für den Einsatz der KR 180 PA. Denn mit diesem Greifer können die Roboter Kunststoffbehälter oder Kartons ohne Werkzeugwechsel aufnehmen. Ein Tausch der Effektoren wäre zu zeitaufwändig, zumal die Vierachser häufig unterschiedliche Produkte parallel palettieren müssen. Grund dafür ist, dass in eine der Roboterzellen drei und in die beiden anderen je zwei aus der Fertigung kommende Linien laufen. Mit ihrem Universalgreifer schaffen die Roboter je fünf Zyklen in der Minute. Insofern arbeitet jeder von ihnen schneller, als eine einzelne Linie Nachschub bringen könnte.
Band- und Rollenförderer transportieren die Backwaren in die drei Zellen. Dort stoppen jeweils vier mit gleichen Produkten gefüllte Ladungsträger auf einem Gruppiertisch und damit in der Abnahmeposition eines Roboters. Der betreffende KR 180 PA führt zunächst das Ausrichtkreuz seines Greifers zwischen die vier Behälter, bevor er sie zusammenschiebt. Handelt es sich um Kunststoffkästen, klemmen die Roboter sie mit den Greiferbacken ein. Kartons, die weniger Druck vertragen, werden an ihren Außenkanten von Haken gehalten, die aus dem Effektor ausfahren.
Die KR 180 PA stapeln die Warenkörbe bis zu einer Höhe von fast zwei Metern sortenrein auf Europaletten und rütteln sie dabei feinfühlig in eine stabile Lage. Infolgedessen können sie sogar Behälter, die schon mehrere 100 Umläufe absolviert haben, präzise aufeinander setzen. Die fertig beladenen Paletten laufen auf einem Kettenförderer in eine Übernahmeposition. Hier werden sie mit Bändern umreift und von Staplern abgeholt.
In Verbindung mit dem integrierten Vision-System sind automatische Produktwechsel möglich, da sich alle dafür erforderlichen Daten aus dem Code des Artikeletiketts ablesen lassen. In dem Fall wird die Palette, auf die der Roboter bis dahin gestapelt hat, aus der Zelle gefahren, auch wenn sie noch nicht vollständig beladen ist.
Hohe Verfügbarkeit garantiert
Eine Störung in den Roboterzellen, die via Profibus mit den vorgeschalteten Anlagen kommunizieren, wäre für Kamps mit merklichen wirtschaftlichen Einbußen verbunden. „Dann müssten wir die betreffenden Fertigungsstraßen abschalten und die im Produktionsdurchlauf befindlichen Waren vernichten“, sagt Tommaso D´Ambrosio. „Weil wir deshalb eine Verfügbarkeit von 99 % benötigen, haben wir mit Kuka einen Service-Plus-Vertrag abgeschlossen, der uns eine Reaktionszeit von zwei Stunden garantiert.“
Die Mitarbeiter der Großbäckerei akzeptierten die Anlagen rasch. Ausschlaggebend dafür war die leichte Bedienbarkeit der Roboter. Um die zu erreichen, hat man die Bedienoberfläche des Control Panels noch weiter vereinfacht, so dass selbst Nichttechniker Palettenhöhen ändern und unkomplizierte Störungen beseitigen können. Indem sich Kamps von Komatec alles aus einer Hand liefern ließ, beugte das Unternehmen Schnittstellenproblemen vor. Die kompletten Zellen umfassen die Roboter und deren Steuerungen, die Greifer, die Gruppiertische, die zu- und abführende Fördertechnik, einschließlich der am Ende der Fertigungslinien montierten Senkrechtförderer, sowie die Schutzeinrichtungen. Das optimale Gesamtkonzept wurde von Komatec in enger Zusammenarbeit mit Kamps und Kuka entwickelt. Die dabei entstandene Automationslösung überzeugt die vor allem durch Raumgewinn, Schnelligkeit, ein exaktes und Produkt schonendes Handling sowie durch mehr Ökonomie.
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