Biegeschlaffe Produkte im Lebensmittelbereich stellen hohe Anforderungen an den automatisierten Verpackungsprozess. Aufgrund der Forminstabilität lässt sich ihre Handhabung schwer automatisieren, sodass sie bislang manuell in die Packung eingelegt werden mussten. Multivac hat nun ein Greifersystem entwickelt, das diese Produkte schonend und ohne Reibung aufnimmt.
Verpackte Fleisch- und Wurstwaren, Käsescheiben oder Rohteigwaren haben große Wachstumsraten im Lebensmittelbereich. Dabei werden von den immer zahlreicher werdenden Kleinhaushalten zunehmend kleine bis kleinste Portionsverpackungen nachgefragt, die gleichwohl einen günstigen Preis haben sollen. Das führt zu einem harten Wettbewerb zwischen den Produzenten, sodass eine hochgradige Automatisierung bei der Verpackung dieser Produkte letztlich eine Frage des wirtschaftlichen Überlebens ist.
Die vollständige Automatisierung des Verpackungsprozesses ist aber bei vielen dieser biegeschlaffen Produkte sehr schwierig. Die Gründe leuchten ein, wenn man sich ein Steak oder eine Rohteigware in den mechanisch oder pneumatisch gesteuerten „Händen“ eines herkömmlichen mechanischen Greifers vorstellt. Solche Greifarme können zwar mittlerweile frische Eier fast hundertprozentig sicher verpacken, mit einer biegeschlaffen Rohteigpizza haben sie aber ihre Probleme. „Wenn man solche Produkte hochhebt, dann hängen sie immer irgendwo herunter und sperren sich gegen die Verpackung“, könnte man umgangssprachlich formulieren. Oder wissenschaftlich-technisch ausgedrückt: „Durch Aufbringen von Kräften und Momenten treten bei solchen biegeschlaffen Teilen große Verformungen auf. Häufig ist die Verformung undefiniert und nicht vorhersehbar“.
Die Herausforderung dabei ist, dass das Greifwerkzeug mit ganz bestimmten Haltekräften ausgestattet sein muss, die zum einen vom Gewicht des handzuhabenden Produkts und zum anderen von der Dynamik des Verfahrwegs abhängen. Andererseits muss aber ausgeschlossen werden, dass eben diese Haltekräfte das Produkt beschädigen. Und nicht zuletzt muss der Greif- und Verpackungsprozess mit den Taktzeiten heutiger Verpackungslinien kompatibel sein, damit eine wirtschaftlich vertretbare Gesamtlösung zustande kommt.
Große Nachteile bei manueller Verarbeitung
Biegeschlaffe Produkte, insbesondere solche aus dem Lebensmittelbereich, stellen deshalb für automatische Verpackungslinien auf den ersten Blick eine schier unlösbare Aufgabe dar. Dagegen sind „rohe Eier“ geradezu einfach für den Greifer zu handhaben. Biegeschlaffe Produkte sind nämlich durch mechanische Einwirkungen nicht nur leicht verformbar, sondern auch sonst sehr empfindlich. So ist schon die bei allen herkömmlichen Greiferbewegungen auftretende Reibung für solche Teile nicht tolerierbar, da beispielsweise Käsescheiben durch Knickstellen zerstört oder auch größere Produktpartikel an Fleisch und Käse herausgerissen werden. Die unvorhergesehenen beziehungsweise unvorhersehbaren Verformungen und Instabilitäten ließen sich bisher immer noch am zuverlässigsten manuell in den Griff bekommen, also durch händisches Einlegen der Produkte in den Verpackungsbehälter. Angesichts der großen Anzahl biegeschlaffer Produkte in allen industriellen Bereichen – von Lebensmitteln über Textilien bis zu Siliziumwafern – liegt das Einsparungspotenzial einer verlässlichen vollautomatischen Greiferlösung für solche Produkte auf der Hand. Eine entsprechende automatische Lösung brächte also große Kostenvorteile. Dazu kommt vor allem in der Lebensmittelindustrie die Gefahr von Kontaminationen, wenn Menschen die Produkte greifen oder auch nur berühren. Allein die geltenden Hygienevorschriften im Bereich der Lebensmittelverpackung – insbesondere auch bei Fleisch- und Wurstwaren – machen eine vollautomatische Lösung im Lebensmittelbereich empfehlenswert. Solche vollautomatischen Lösungen sind aber nicht nur für die Einhaltung der Hygienevorschriften wichtig, sondern sie zeichnen sich auch durch eine sehr viel geringere Fehleranfälligkeit aus, wodurch weniger Ausschuss und dadurch weniger Müll entsteht. Vor allem aber sind solche Lösungen durch enorme Kostenvorteile gekennzeichnet, die sich zum einen durch ein einfach umzusetzendes Hygienemanagement und zum anderen durch einen bedienerarmen Dreischicht-Betrieb ergeben.
Bisherige Verfahren nicht oder nur bedingt geeignet
Grundsätzlich gibt es eine Unzahl von physikalischen Prinzipien, die für technische Greifersysteme verwendet werden können. Das Spektrum reicht von mechanischen Verfahren, bei denen die Haltekräfte indirekt durch Kraft- oder Formschluss aufgebracht werden – Beispiele sind Backen-, Nadel- oder auch Klettverschlussgreifer – über direkt kraftschlüssige Verfahren, bei denen Haltekräfte durch Vakuum entstehen, und adhäsive Verfahren, bei denen über Adhäsionskräfte von Flüssigkeiten Haltekräfte erzeugt werden, bis hin zu Verfahren einer berührungslosen Kraftaufbringung.
Für die Handhabung biegeschlaffer Lebensmittelprodukte sind aber alle diese Verfahren nicht geeignet. Entweder zerstören sie die Struktur oder die Oberfläche des Lebensmittels oder sie hinterlassen Rückstände – beispielsweise die Adhäsionsverfahren –, was bei Lebensmitteln natürlich nicht akzeptabel ist. Oder sie sind für Produkte wie Steaks und Schnitzel von der Haltekraft her nicht geeignet, wie beispielsweise Luftkissengreifer. Auch sind viele Greifertechniken, die vom physikalischen Prinzip interessant erscheinen, schlicht kostenmäßig nicht vernünftig umsetzbar.
Die standardmäßig in vielen Bereichen der Lebensmittelverpackung verwendete Ansaugtechnik ist jedenfalls bei biegeschlaffen Teilen nur bedingt einsetzbar. Saugt man beispielsweise ein Schnitzel an, verformt es sich nicht nur, vielmehr werden auch Fleischpartikel herausgelöst und mit angesaugt, was nicht nur das Produkt beschädigt, sondern auch die Anforderungen an die Lebensmittelhygiene verletzt. In einem solchen Fall würde man dann nur die Hygieneprobleme, die oben im Blick auf eine manuelle Verpackungslinie beschrieben wurden, durch andere nicht tolerierbare Hygieneverstöße ersetzen.
Das Produkt wird geschont und bleibt in Form
Fortschritte könnte ein Greifen des Produkts von unten bringen. Diese Greiftechnik ist im Lebensmittelbereich zwar prinzipiell möglich, erzeugt aber in den meisten Anwendungen ebenfalls Probleme, weil durch die dabei entstehende Reibung die solcherart angefassten Lebensmittel oft geknickt oder auf andere Weise beschädigt werden. Gesucht ist deshalb eine konstruktive Lösung, die diese Reibung vermeidet. Der Untergriffgreifer von Multivac ist genau so konzipiert. Dieses Greifersystem trägt Steaks, Lachs, Pizza & Co quasi auf Händen, aber nicht manuell sondern eben vollautomatisch. Durch einige konstruktive Neuerungen wird bei diesem Verfahren die bei jeder anderen Greifbewegung auftretende Reibung vermieden. Das Produkt wird geschont und bleibt gleichzeitig in Form.
Fazit: Die vollautomatische Handhabung biegeschlaffer Produkte erhöht die Effizienz des Verpackungsprozesses und unterstützt den Verpacker bei der Einhaltung der Hygienestandards der Lebensmittelindustrie. Aber auch die Verbraucher dürfen sich freuen. Sie erhalten nämlich auf der Basis dieses vollautomatischen Systems Produkte höchster Qualität, die optimal verpackt sind.
Halle 6.0, Stand B30
Online-Info www.dei.de/0510416
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