Die Lebensmittelindustrie zählt zu den stärksten Wachstumsmärkten der Automatisierungsbranche. Roboter belegen Pizzen, portionieren Käse, sortieren Backwaren und Pralinen, verpacken Obst und Gemüse und palettieren Flaschen. In Deutschland lag der Umsatz im Jahr 2019 bei rund 166 Milliarden Euro. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen deutsche Hersteller dem zunehmenden Marktbedürfnis nach steter Verfügbarkeit und hoher Individualisierung der Produkte gerecht werden. Die TRAPO AG erläutert, wie Lebensmittelhersteller vom Einsatz modularer Pick-and-Place-Systeme beim Sortieren, Verpacken und Produkthandling profitieren.

Um nasse, trockene oder unregelmäßig geformte Lebensmittel im innerbetrieblichen Materialfluss wiederholgenau aufzunehmen, umzusetzen und zu verpacken, empfiehlt sich der Einsatz von Pick-and-Place-Anwendungen: Sie führen 24 Stunden täglich unter Höchstleistung und mit absoluter Präzision konstant die gleiche Bewegung aus und sorgen so für gleichbleibend hohe Qualität, Verfügbarkeit und Taktraten. Für Hersteller bedeutet dies optimale Effizienz in der Produktion, kürzere Durchlaufzeiten, weniger Ausschuss, die nachhaltige Entlastung der Menschen bei monotonen Tätigkeiten und die Reduzierung von Fehlern. Durch das Automatisieren von Pick-and-Place- oder Sortieraufgaben optimieren Lebensmittelhersteller nicht allein ihre Produktionsprozesse, sondern erfüllen auch die hohen Anforderungen an die Lebensmittelhygiene. Gleichzeitig erhöhen sie ihre Wettbewerbsfähigkeit, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. 

Pick-and-Place-Anwendungen für Produkthandling in der Lebensmittelindustrie

Als Alternative zum Deltaroboter hat das Unternehmen einen Kinematik-Picker entwickelt. Die Hochleistungsparallelkinematik besteht aus einer fünfgliedrigen kinematischen Struktur, einer Z-Achse und einem Drehmodul zur Orientierung. Das modulare System besitzt optional drei oder vier Freiheitsgrade und kann als Highspeed-Pick-and-Place-System (HPPS) – als Pickervariante – Produkte mit bis zu 200 Teilen/Minute und Payload bis zu einem Kilogramm sowie als Highspeed-Kinematik-System (HKS) mit bis zu 60 Teilen/Minute und Payload bis zu fünf Kilogramm agieren. Für Anwendungen als Packroboter wird die vierte Z-Achse benötigt, um zugeführte Produkte zu greifen und beispielsweise in einen Karton zu verpacken. Mithilfe einer Kamera erkennt die Parallelkinematik die Lage der Teile. Diese werden anschließend gepickt oder im NIO-Fall ausgeschleust. Der HPPS kann in verschiedenen Varianten gebaut werden: mit großem Hub (200 Millimeter und 400 Millimeter) und enormem Radius erhältlich. 

Lagen-Palettierer für schonende und exakte Lagenbildung

Beim Konfektionieren von Sekundärverpackungen unterschiedlichster Größen bedienen Hochleistungs-Lagen-Palettierer bedarfsorientiert einen oder mehrere Palettierplätze. Im vorgeschalteten Einlaufbereich werden Objekte sauber übergeben, abgelegt, exakt positioniert und mit hoher Geschwindigkeit nach Vorgabe beliebiger Lagenbilder unterschiedlicher Formate realisiert. Hier sind hohe Taktzeiten von bis zu zehn Lagen pro Minute erreichbar. Die Lagenbildung übernehmen nach Produktbeschaffenheit und Aufgabenstellung flexible, omnidirektionale Tische oder Kinematik-Systeme als Vorstufe zum Palettieren die produktschonende Lagenbildung.

Optimale Produktionsbedingungen für ein Optimum an Sicherheit

Um zudem die gesetzlichen Anforderungen an Sauberkeit und Hygiene in der Lebensmittelproduktion vollumfänglich zu erfüllen, müssen sich viele Lösungen selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen von minus 30 Grad bis hin zu extremer Hitze bewähren. Durch das optimale Hygiene-Design der zu reinigenden Bereiche lassen sich alle Oberflächen schnell, problemlos und sicher säubern sowie desinfizieren. Sämtliche Gehäuse und Bedienpanels werden in der seit über 50 Jahren bestehenden hauseigenen Edelstahl-Fertigung hergestellt, glasperlengestrahlt oder bei Bedarf elektropoliert.

Sicherheitsplus durch autonome Beladung

Auch die Lkw-Beladung erfolgt autonom: Wahlweise auf Schienen oder ein 20 Tonnen Fahrerloses Transportsystem gesetzt, bedient ein solches System mehrere Laderampen. Das Beladen erfolgt in vier Sequenzen: Zunächst werden bis zu drei Paletten auf dem stationären Teil des Systems nebeneinander in Reihe platziert und ausgerichtet. Es folgen die Aufnahme und das Verladen der Reihe. Parallel zum Verladevorgang wird die nächste Palettenreihe gebildet und bereitgestellt.  Dank dieses kontinuierlichen Belade-Zyklus befinden sich Nahrungsmittel nur kurze Zeit im Ladebereich zwischen klimatisiertem Warehouse und Lkw-Kühlkoffer – bei einem 13 Meter-Trailer mit 33 Paletten abhängig vom Produkt etwa fünfzehn Minuten.