Ein Sandwich zu belegen, ist nicht schwer. Tausende Sandwiches pro Stunde industriell zu produzieren ist hingegen eine große Herausforderung, denn die Ausgangsmaterialien sind schwer zu handhaben und zu verarbeiten. Das gilt für Wurst- und Käsescheiben ebenso wie für Tomaten und Salatblätter. Zudem sind hohe Hygieneanforderungen zu berücksichtigen.
Aus diesem Grund sind häufig nur einzelne Arbeitsschritte wie z. B. das Schneiden des Brotes oder des Belags automatisiert. Die Grote Company, Inc. mit Hauptsitz in Columbus, Ohio/USA, arbeitet aber mit großem Engagement daran, diese Aufgabe weiter zu automatisieren. Das 1972 gegründete, familiengeführte Unternehmen gilt weltweit als Spezialist für Maschinen, die Sandwiches produzieren. Zum Programm gehören Slicer, d. h. Schneidanlagen für Beläge wie Wurst, Schinken und Käse, sowie Brotschneidemaschinen, Auftragsanlagen für pastöse Medien und nasse Salate und Schneidemaschinen für das fertige Sandwichprodukt.
Grote sieht sich als Technologieführer in diesem Bereich der Nahrungsmittelverarbeitung. Die Anlagen werden grundsätzlich an die individuellen Wünsche des Anwenders angepasst. Entsprechend hoch ist der Engineeringanteil. Zugleich finden die Konstrukteure aber auch Zeit, um Neues auszuprobieren und zur Serienreife zu entwickeln – ganz aktuell zum Beispiel die „Robotic Sandwich Assembly Line“, eine robotergestützte Anlage für die Sandwichproduktion, die in der Branche großes Aufsehen erregt.
Sandwich-Produktion im Sekundentakt
Im Zentrum der Anlage steht der Sechsachs-Roboter TX2-60 HE von Stäubli. Ein Förderband führt ihm die Sandwiches paarig zu – die belegte Unterseite und die nur mit Butter bestrichene Oberseite. Der Roboter greift die Oberseite und legt sie auf dem Belag der Unterseite ab. Das Sandwich ist jetzt komplett. Abschließend dreht der Roboter das Sandwich um 45° und positioniert es damit diagonal liegend auf dem Förderband. So passiert es die letzte Station, an der die Ober- und Unterseite zusammengepresst werden und das Sandwich den typischen Längsschnitt erhält, der es in zwei Hälften teilt. Jetzt ist der Snack fertig für die Verpackung. Bis zu 60 Sandwiches pro Linie und Minute können auf diese Weise produziert werden – bei einer Tätigkeit, die bislang manuell ausgeführt wurde.
Die gesamte Anlage ist nach den Grundsätzen des Hygienic Design konstruiert. Alle Kanten sind abgerundet, es gibt keine Tot-räume, in denen sich Material ablagern kann. Auch sehr gründliche Reinigungsprozedere können der Sandwichlinie nichts anhaben. Um maximale Verfügbarkeit sicherzustellen, kam für Grote nur der Einsatz eines Stäubli-HE-Roboters – HE steht für Humid Environment sprich Feuchtraumausführung – infrage. Zudem entspricht der TX2-60 HE der Schutzklasse IP 67. Alle Leitungen werden innerhalb des Gehäuses bis zum Greifer geführt.
Der Roboter mit Greifer wird über eine 3D-Bildverarbeitung zu seinem Ziel geführt. Der Greifer selbst ist eine Eigenentwicklung von Grote. Er erlaubt die zuverlässige Handhabung der Sandwichoberseite, die man mit dem Fachbegriff „biegeschlaff“ und damit schwer zu greifen bezeichnen kann.
Schneller Roboter im Hygienic Design
Dass diese innovative Anlage mit einem Stäubli-Roboter ausgerüstet ist, begründet Bob Grote, CEO der Grote Company: „Bei anderen Projekten haben wir bereits gute Erfahrungen mit Stäubli gemacht – sowohl mit der Unterstützung während der Projektierung als auch mit den Robotern selbst.“ Auch die hygienegerechte Ausführung sprach für diese Roboterbaureihe: „Die gesamte Zelle wird regelmäßig mit Heißwasser und chemischen Reinigungsmitteln beaufschlagt. Nach 15 bis 20 min Einwirkzeit folgt das Abwaschen.“
Diese Prozedur würde für konventionelle Standardroboter das sofortige Aus bedeuten. Dem Sechsachser Stäubli-TX2-60-HE können diese Torturen allerdings nichts anhaben. Als HE-Ausführung ist der Roboter für den Einsatz unter Spritzwasserbeaufschlagung bestens vorbereitet und durch gewissenhaft ausgeführte Modifikationen besonders geschützt.
Zudem lassen sich alle Stäubli-HE-Roboter auch mit lebensmittelverträglichem Öl der Klasse NSF H1 bestellen. Besonderer Vorteil: Die Roboter erreichen auch unter Verwendung dieses Schmierstoffs ihre volle Leistungsfähigkeit und lassen sich dauerhaft mit unverminderter Performance betreiben. Die Kombination HE- und H1-Ausführung ist eine sehr gute Lösung für Roboter, die mit offenen Lebensmitteln in Berührung kommen.
Tatsächlich war die Dynamik des TX2-60 HE und hier insbesondere die hohe Geschwindigkeit an der sechsten Achse ein weiteres entscheidendes Kriterium bei der Roboter-auswahl, wie Bob Grote betont: „60 Sandwiches pro Minute war die Zielgröße. Der Roboter gerät hier an seine Grenzen, weil
er ja mehrere Bewegungsabläufe ausführt.“ Eine einfache Programmierung stand ebenfalls im Pflichtenheft. Schließlich hat Grote die Roboterzelle mit eigenen Mitteln entwickelt, gebaut und auch programmiert.
Ein Zukunftsmarkt für die Robotik
Die „Robotic Sandwich Assembly Line“ lässt sich in bestehende Linien integrieren oder auch als Stand-alone-Anlage betreiben.
In jedem Fall profitiert der Anwender von einem hohen Automationsgrad bei gleichzeitig hoher Flexibilität. Der Roboter kann dank eines schnellen Programm- und Greiferwechsels zusätzliche Aufgaben übernehmen oder andere Sandwichvarianten produzieren.
Mit unterschiedlichen pneumatischen und mechanischen Greifertypen erreicht die Anlage eine hohe Flexibilität und kann sowohl rechteckige als auch runde Sandwiches
sowie Wraps handhaben. Bob Grote: „Nach unserer Meinung wird die Robotik künftig eine große Rolle in der automatisierten
Lebensmittelproduktion spielen. Wir sehen uns hier als Pionier und werden dieses Prinzip auch für andere Einsatzbereiche nutzen, zum Beispiel beim Belegen und beim Handling von Tiefkühlpizzen.“
Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics
Autor: Ralf Högel
Freier Journalist
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