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Vollautomatisierte Inline-Schneidanlage für Lebensmittel

Lebensmittel mit Robotern präzise schneiden
Vollautomatisierte Inline-Schneidanlage für Lebensmittel

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Ausgestattet mit Ultraschallklingen, schneidet die Inline-Schneidanlage von Western Mechanical Handling Lebensmittel jeglicher Größe, Form und Konsistenz schnell und präzise. Die Produkte laufen während des Schneidprozesses kontinuierlich auf dem Förderband weiter. Für diese vollautomatisierte Lösung setzt das Unternehmen unter anderem auf Komponenten von Mitsubishi Electric wie zwei Melfa-Knickarmroboter, die Hochleistungs-SPS Melsec Q und das Bediengerät GOT2000.

Das industrielle Schneiden von Lebensmitteln ist laut Helen Northcott, Technical Sales & Marketing Managerin bei Western Mechanical Handling (WMH) auch heute noch häufig eine manuelle Tätigkeit. „Selbst wenn sie automatisiert sind“, so Northcott, „erlauben die meisten Lösungen keine kontinuierliche Verarbeitung. In der Regel muss das Band für die Schneidroboter angehalten werden, weshalb Schneidvorgänge oft die gesamte Produktionslinie ausbremsen und die Durchlaufzeiten erhöhen.“

Die Inline-Schneidanlage von WMH zeichnet sich nicht nur durch Schnelligkeit und Präzision aus, sondern auch dadurch, dass das Band während des Schneidprozesseses kontinuierlich weiterläuft. In die Anlage sind Roboterarme von Mitsubishi Electric integriert, die sich auf die Bandgeschwindigkeit einstellen lassen und in ihrer Bewegung mit den zu schneidenden Produkten mitlaufen. Dabei verbindet die Anlage den Schneidvorgang nahtlos mit der kontinuierlichen Zuführung und den nachfolgenden Prozessen. Backwaren und Ähnliches
werden in der Bewegung auf den Blechen geschnitten, ohne das Förderband anzuhalten. Mithilfe von Schneidsonotroden vom Unternehmen Telsonic können die Roboter so saubere Präzisionsschnitte durchführen.

SPS steuert Roboterarme

Gleich zu Beginn der Planungsphase überlegten die drei Unternehmen gemeinsam, wie eine effiziente und flexible Lösung zu entwickeln sei, die auch die strengen Hygieneanforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllen würde. Die Melfa-Sechsachsroboter der RV-F-Serie von Mitsubishi Electric boten sich hierfür an, weil sie neben hoher Geschwindigkeit und Präzision über die Schutzklasse IP 65 für Umgebungen mit Nassreinigung verfügen.

Der Automatikbetrieb der Roboterarme wird durch eine kompakte Hochleistungs-SPS der Serie Melsec Q gesteuert. Die SPS vermittelt auch die Kommunikation zwischen den Robotern und dem Bediengerät GOT2000. Daran kann der Anwender die gewünschte Schnittart einstellen und den laufenden Prozess überwachen.

Die Maschine kann Lebensmittel von unterschiedlicher Konsistenz schneiden, die auf Blechen unterschiedlicher Formen und Größen zugeführt werden, ohne dass hierfür Anpassungen an der Hardware vorgenommen werden müssen. Gerade in der Lebensmittelindustrie sind die Anforderungen an Schneidprozesse extrem hoch und vielfältig. Tiefkühlprodukte müssen beispielsweise langsamer geschnitten werden als Lebensmittel mit weicher Konsistenz. Zudem müssen die Schnitte bei runden Produkten wie Pizza in einer anderen Richtung und in einem anderen Winkel geführt werden als bei rechteckigen Produkten wie Müsliriegel.

Ultraschallklingen schneiden präzise

Zur Leistungsfähigkeit der Inline-Schneidanlage tragen auch die integrierten Ultraschallklingen von Telsonic bei. Mit Ultraschall vibrierende Klingen können unterschiedlichste Materialien schnell, mit hoher Genauigkeit und sehr geringer Druckausübung schneiden. Im Vergleich zu herkömmlichen Klingen ist bei Ultraschallklingen die Krümelneigung und somit die Abfallmenge beim Zerteilen von Lebensmitteln deutlich geringer, vor allem wenn die Produkte in Kantennähe geschnitten werden. Insbesondere Lebensmittel mit inhomogener Konsistenz wie fertig garnierte Torten mit ganzen Kirschen in der Füllung werden sauber und ohne Quetschen geschnitten. So ist ein ästhetisch ansprechendes Ergebnis gewährleistet.

Die Ultraschallklingen für die Anwendung sind 760 mm lang und damit die größten auf dem Markt. Das verkürzt nicht nur die Taktraten, sondern verbessert auch die Qualität, denn hierdurch sind beim Schneiden von Produkten auf größeren Blechen weniger Schnitte in derselben Richtung nötig. Dadurch werden ungerade Kanten vermieden. Die Klinge zeichnet sich außerdem durch eine Selbstreinigung und eine hohe Schnitthaltigkeit aus.

Zuverlässige Positionsverfolgung

Die optimale Integration der beiden Knickarmroboter und der Ultraschallmesser war maßgeblich für den Projekterfolg. Den Optimierungsprozess hat Telsonic in enger Zusammenarbeit mit den Experten von Mitsubishi Electric entwickelt.

In der Designphase ging es vor allem um ein zuverlässiges Positionsverfolgungssystem, denn nur so lässt sich eine korrekte Schnittführung durch die Roboter gewährleisten, ohne die Bleche oder das Förderband zu gefährden. Da Ultraschallmesser extrem leistungsfähig sind, müssen sie das Produkt zwar vollständig durchtrennen, aber stoppen, bevor sie das Blech erreichen. Die vollautomatisierte Lösung von Mitsubishi Electric ermöglicht das mit einer Wiederholgenauigkeit von 20 μm bei der Positionierung. Gleichzeitig mussten aber die möglichen Auf- und Abwärtsbewegungen des Förderbandes auf ein Minimum reduzieren werden. Hierfür regeln Frequenzumrichterantriebe von Mitsubishi Electric die horizontale Bewegung des Förderbandes und eliminieren ein Heben und Senken.

Einsatz bei Lebensmittelherstellern

Helen Northcott von WMH hebt den intensiven Austausch zwischen dem WMH-Team und den Spezialisten von Mitsubishi Electric sowie deren Reaktionsschnelligkeit hervor. „Dies war enorm hilfreich bei der Entwicklung unseres Präzisionsschneidsystems“, so Northcott.

Die Inline-Ultraschallschneidanlage von WMH wurde bereits von führenden Lebensmittelherstellern in die Produktion integriert. Bakkavor, ein internationales
Lebensmittelunternehmen mit Hauptsitz in London, setzt die Maschine beispielsweise in seiner Dessertfabrik im britischen Highbridge ein. Dort ist sie Bestandteil
einer automatisierten Produktionslinie für gekühlte Süßwaren.

Mitsubishi Electric B.V., Ratingen


Autorin: Silvia von Dahlen,

Referentin Marketing Communications,

Mitsubishi Electric



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