Voll automatisiert vom Feld auf den Tisch

Wenn es um die Automatisierung von Prozessen in der Lebensmittelindustrie geht, ist die Einhaltung höchster Hygienestandards von besonderer Bedeutung. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen Greifer, Roboter und Zubehör speziell für den Einsatz in diesem Bereich konzipiert sein. Nur so kann die Sicherheit und Qualität der produzierten Lebensmittel gewährleistet werden.

Ein entscheidender Faktor für die Lebensmittelindustrie ist das sogenannte Hygienic Design. Das bedeutet, dass alle Bestandteile so konstruiert sein müssen, dass sie leicht zu säubern sind und keine Rückstände von Schmutz oder Bakterien zulassen. Hochwertige, einfach zu desinfizierende Materialien wie Edelstahl, PEEK oder PET sind gefragt, um die geforderten Hygienestandards zu gewährleisten. Die Oberflächen von lebensmittelkonformen Greifern und Handhabungssystemen sind abgedichtet, sodass sich keine Hohlräume bilden, in denen sich Schmutz ansammeln kann. Hygienic Design ist somit essenziell für die Automatisierungstechnik der Lebensmittelproduktion, um unbedenkliche Produktionsabläufe und Produkte für den Endverbraucher sicherzustellen.

Mit den erhöhten Anforderungen der Food-Industrie ist die Zimmer Group als Automatisierungsspezialist und Entwicklungspartner vieler Unternehmen bestens vertraut. Für besondere Produktionsparameter entwickelte die KNOW-HOW FACTORY beispielsweise eine Protektorvariante der Greifer-Serie GEP2000.

Die elektrischen Kleinteilegreifer sind perfekt für die Anwendung in der Lebensmittelindustrie geeignet, da sie korrosionsgeschützt sind und abgedichtete Führungen besitzen. Um die höchsten Standards zu erfüllen, wurden H1-Fette als Schmiermittel eingesetzt, die von der Food and Drug Administration (FDA) speziell für die Lebensmittelbranche klassifiziert wurden. Diese Fette gewährleisten einen sicheren Umgang mit Lebensmitteln und minimieren jegliches Risiko.

Neben den gängigen Hygienevorschriften müssen Endeffektoren im Bereich der Automatisierung auch hinsichtlich ihrer Flexibilität, Robustheit und Sicherheit den branchenübergreifenden Anforderungen entsprechen. Da Produkte in unterschiedlichen Formen, Größen, Oberflächen und Produktionsumgebungen hergestellt werden, sind intelligente und anpassungsfähige Komponenten und Greifsysteme unerlässlich. Eine integrierte Positionserkennung ermöglicht der Serie GEP2000 zuverlässiges Erkennen und Greifen von diversen Produkten. Die automatische Teileerkennung bietet zudem zusätzliche Qualitätssicherung im Prozess. Standardwerte mit Toleranzen können im Greifer hinterlegt werden und Abweichungen vom Produkt werden sofort erkannt und ausgesondert. Der Kleinteilegreifer ist in den Varianten Digital I/O und IO-Link erhältlich, letztere bietet eine besonders komfortable Ansteuerung und Anbindung an die Anlage. Die serienmäßige mechanische Selbsthemmung gewährleistet zudem einen sicheren Halt auch bei Stromausfall oder Not-Aus.

In der Automatisierung der Foodbranche ist eine reine Greiftechnik oft nicht ausreichend, um komplexe Handhabungsaufgaben zu bewältigen. Ein Beispiel hierfür ist das Öffnen und Schließen von Behältern wie Flaschen. Eine Lösung bietet sich durch den Einsatz einer Kombination aus Greifer und Drehmodul an. Diese Technologie ermöglicht nicht nur das Öffnen und Verschließen von Behältern, sondern auch das Etikettieren oder Scannen von Barcodes. So kann die Effizienz und Präzision in der Produktion gesteigert werden.

Die Zimmer Group hat bereits zahlreiche Einzelkomponenten und Systemlösungen für eine Vielzahl von Kunden in der Lebensmittelbranche entworfen und umgesetzt. Die Einsatzmöglichkeiten sind breit gefächert. So hat das junge Unternehmen Organifarms für seinen Roboter BERRY auf eine Standardkomponente der Serie GEP2000 von Zimmer Group zurückgegriffen. Der Roboter wurde speziell für die Erdbeerernte entwickelt. Das Pflücken reifer Beeren wird nun vom Elektrogreifer der Zimmer Group übernommen. Durch die präzise und intelligente Positionserkennung öffnet sich der Endeffektor erst kurz vor der Frucht. Eine Beschädigung der Frucht oder gar der ganzen Pflanze wird hierdurch ausgeschlossen. Die von Organifarms eigens entwickelten Greiferbacken ermöglichen gleichzeitiges Schneiden und Klemmen. Dabei wird im oberen Bereich des Stiels geschnitten und im unteren Bereich geklemmt, sodass die Frucht sicher gehalten wird. Der große Vorteil: die Erdbeere wird nicht berührt, wodurch keine Druckstellen entstehen können. Stattdessen legt der Roboter die Ernte vorsichtig direkt in eine Schale - bereit für den Verkauf. Ein schonenderer Umgang mit frischen Lebensmitteln ist kaum möglich und die Erdbeere bleibt lange frisch.

Der Kleinteilegreifer findet auch Anwendung in dem vollautomatischen Barista-Roboter MyAppCafé, welcher in Zusammenarbeit zwischen dem Gastronom Michael Stille, der Firma IBS Ingenieurbüro Dr. Klaus Schnürer GmbH (IBS) und der Zimmer Group als Experte für Handhabungstechnik entstanden ist. Der Roboter ist in der Lage, frisch zubereitete Kaffeespezialitäten zu servieren. Die größte Herausforderung bestand darin, dass die Becher gedreht in Becherspendern gestapelt werden, was ein Überwinden des Widerstands am Becherrand in Form eines Gummirings erforderte. Das Greifen konnte daher nur durch reinen Kraftschluss erfolgen. Hierfür wurde der elektrische 2-Backen-Parallelgreifer GEP2013IO-00-A der Zimmer Group gewählt. Nach der Auswahl des geeigneten Greifers entwickelte IBS die passenden Greiferbacken, welche im 3D-Druckverfahren hergestellt und in mehreren internen Test- und Validierungsschleifen ausgiebig getestet wurden. Anschließend wurde eine Ausgabeeinheit entwickelt, eine eigene Software zur Kommunikation und Steuerung aller beteiligten Komponenten geschrieben und schließlich der Roboter programmiert.

Aber auch die serielle Produktion von Backwaren wird mit Greifern der Zimmer Group unterstützt. So wurde beispielsweise für einen Kunden ein Standardwinkelgreifer der Serie GK modifiziert, damit er für das Greifen eines Muffins und das Eintauchen in ein Schokobad geeignet war. Voraussetzung für die Anwendung war in erster Linie die Ausführung der Greifbacken aus rostfreiem Edelstahl und die Nutzung von lebensmittelkonformem Fett als Schmiermittel.

In vielen Produktionsketten ist es der finale Schritt, damit Lebensmittel im Regal landen können: das Palettieren. Gerade diese Aufgabe kann durch die monotone und repetitiven Abläufe optimal mit Robotik unterstützt werden. Für die Logistik von Getränkekisten hat die Zimmer Group auf Kundenanfrage eine Lösung entwickelt. Das Handhabungssystem ermöglicht das Greifen von Kisten und Flaschen, um so Paletten schnell und effizient zu be- und entladen. Der Greiferabstand beziehungsweise das Stichmaß ist dabei individuell einstellbar. Der integrierte Z-Ausgleich dient als Auffahrschutz.

Das sind nur wenige Anwendungsbeispiele von vielen, die zeigen, dass automatisierte Prozesse auch in der Food-Branche beinahe überall möglich sind: als Erntehelfer auf dem Erdbeerfeld oder als Unterstützung bei der seriellen Verzierung von Gebäck mit Zuckerguss oder Schokolade. Die Zukunft der Lebensmittelindustrie verspricht dank der Automatisierung zahlreiche Chancen und völlig neue Perspektiven. Dabei geht es nicht ausschließlich um die Steigerung der Produktionseffizienz und die Senkung von Kosten. Automatisierte Prozesse erleichtern die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit, da etwa potenziell gefährliche Verunreinigungen erkannt und unmittelbar aussortiert werden können. Ferner verbessern sich die Arbeitsbedingungen für Mitarbeiter, indem gefährliche und repetitive Aufgaben von Robotern und Maschinen übernommen werden. Hinzu kommt, dass Automationstechnik signifikant zur Einhaltung von Standards und zu einer zuverlässigen Produktqualität beitragen. Die Zimmer Group gestaltet diese Entwicklung auch weiterhin mit ihren Komponenten, Systemen und kompletten Anlagen aktiv mit.