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| 23.1.2009 - Rubrik: Backwaren & Confiserie
| Druckansicht | Trends beim Süsswaren-Verpacken mit Roboter
Der Roboter sortiert Produkte in Trays - schnell, flexibel und hygienisch.
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Einlegen mit Roboter beim Biscuithersteller Wernli in Trimbach SO.
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Nicht nur bei Pralinen oder feinem Gebäck, auch bei Backwaren aller Art oder bei anderen Süsswaren fordert der Handel verstärkt Mischverpackungen, denn der Platz im Regal ist limitiert und der Verbraucher schätzt die Vielfalt. Die schneller wechselnden Verpackungseinheiten und der Trend hin zu Saisonverpackungen erfordern darüber hinaus flexible Lösungen in der Verpackungstechnik. Hier kommt der Roboter ins Spiel. Bisher standen Primär- und Sekundärverpackungsprozesse nur mit wenigen Ausnahmen im Fokus der Roboter.
Das wird nun anders und speziell Top-Loader verzeichnen eine wachsende Bedeutung. Sie bestehen meist aus mehreren Pick and Place Robotern, einer Produktzuführung sowie einem Modul für die Zuführung der Verpackungen wie Schalen, Trays oder Kartons. Produkte und Verpackungen werden kontinuierlich per Bilderkennung erfasst und berechnet, so dass der Roboter das richtige Produkt greift und auf den Millimeter genau in die Verpackung an die exakte Position setzt. Anschliessend wird der gefüllte Blister oder das Tray weiter befördert, wo entweder konventionelle Verpackungsmaschinen oder ebenfalls Robotermodule den Prozess der Kartonierung übernehmen.
Top-Loader bieten eine Reihe von Vorteilen. Sie können an die spezifischen Raumverhältnisse im Unternehmen angepasst werden und punkten in Zeiten immer knapper werdenden Raums in den Produktionshallen mit ihrem geringeren Platzbedarf im Vergleich zu einer konventionellen Verpackungsanlage oder gar der manuellen Verpackung. Das führt dazu, dass man in den letzten Jahren einen enormen Zuwachs im Bereich der Pick und Place Roboter verzeichnen konnte. Der gesamte Bereich wächst mit circa 15 Prozent pro Jahr und wird auch in Zukunft zulegen, meinen Branchenkenner
Produkte, die Mimosen sind
Die süssen zu verpackenden Produkte sind oft extrem empfindlich in der Handhabung und deshalb werden häufig flexible Vakuumsauger eingesetzt, die unterschiedliche Gebäck- oder Pralinenformen und -oberflächen beherrschen, eingesetzt, um die Produkte vom Band zu picken und in die Verpackungen einzusetzen. Man denke nur an hauchdünne Kekse, die äusserst zerbrechlich sind, an Vanillekipferl, die mit einer feinen Puderzuckerschicht überzogen sind oder an kostbare Pralinen, die besonders delikat in der Handhabung sind. Für all diese Produkte gibt es speziell entwickelte Greifer.
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Das Greifen von gepuderten Pralinés ist eine schwer lösbare Aufgabe für Roboter. Handwerkliche Confiserien stellen daher mit Vorliebe solche her, um sich sichtbar von der Industrie abzuheben.
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Für Vanillekipferl beispielsweise kommt ein Greifer mit kleinen Gummifingern zum Einsatz. Diese Finger sind auf einer Membran befestigt, welche sich abhängig vom Innendruck nach innen oder aussen wölbt und dadurch ein Öffnen oder Schliessen der Finger bewirkt. Durch dieses Prinzip werden die Greifkräfte gleichmässig auf alle Finger verteilt. Ausschlaggebend für die Auswahl der Greifer ist auch die Einhaltung der Hygienevorschriften beim Umgang mit Lebensmitteln. Deshalb werden in der Regel für den direkten Produktkontakt nur rostfreie oder Kunststoffmaterialien eingesetzt, die einfach gereinigt werden können und in denen sich nichts festsetzen kann.
Gerade im Bereich der Greifer wird viel geforscht. Ziel ist, die Empfindsamkeit und Flexibilität der menschlichen Hand nachzubilden. So wurde am Courant Institute der New Yorker Universität ein anpassungsfähiger Greifer entwickelt, der auf Reize reagiert, die er über integrierte Sensoren empfängt, und der daraufhin ähnlich wie die menschliche Hand seinen Griff entsprechend verändert. Auch die NASA hat, ursprünglich für den Einsatz bei Mondmissionen, einen so genannten "konformen Greifer" entwickelt. Er arbeitet mit einer Reihe von Nadeln, die sich sanft an die Form eines jeden Objekts anpassen und so die grosse Anzahl der auf bestimmte Operationen spezialisierten Greifer praktisch überflüssig machen würde.
Positionieren und kontrollieren
Zentrales Element der Picker ist die Bildverarbeitung. Sie erkennt und berechnet die Position von zu verpackenden Produkten und die der Trays oder Schalen. Eine Steuerungs-Software hat alle Kombinationen aus Produkten und Blister gespeichert. Dabei ist genau festgelegt, welcher Roboter welches Produkt an welche Position legt. Damit alle Roboter wissen, wohin ein Produkt gesetzt werden muss und welche Blister noch zu füllen sind, kommunizieren die Roboter über eine zentrale Steuerung miteinander.
Darüber hinaus übernimmt die Bildverarbeitung auch noch die Qualitätskontrolle. Ein neuer Auflichtscanner erkennt beispielsweise neben Oberfläche in Quadratmillimeter, Geometrie und Orientierung auch Risse, Farben oder Flecken. So kann überprüft werden, ob die Produkte fehlerfrei sind und ob alle Produkte an ihrem richtigen Platz im Tray vorhanden sind.
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Praliné-Einlege-Roboter bei Cailler in Broc FR. Die Arme bewegen sich so schnell, dass man sie nur unscharf sieht.
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Leicht, schnell und flexibel
Durch Verwendung von Leichtbau-Komponenten, können die im Verpackungsbereich geforderten Geschwindigkeiten erreicht werden, denn je geringer die bewegten Massen sind, umso dynamischer kann ein Roboter zu Werke gehen. Je nach Grösse und Gewicht des zu handelnden Produkts können Geschwindigkeiten von bis zu 150 Pick und Place-Vorgängen in der Minute erreicht werden.
Neben Geschwindigkeit ist Flexibilität gefragt, damit in kürzester Frist auf ein anderes zu verpackendes Produkt oder ein neues Packungsformat umgestellt werden kann. Gefordert sind Automatisierungslösungen, die quasi per Knopfdruck umgestellt werden können. So arbeiten Hersteller von Top-Loader-Anlagen gerade an einem automatischen Werkzeugwechsel.
Ein Verpackungsmaschinenhersteller bietet für den Top Loader ein Werkzeugmagazin an, in dem sämtliche Werkzeuge für die verschiedenen Formate ihre Basisstation haben. Bei einem Formatwechsel "parkt" der Roboter das nicht mehr benötigte Werkzeug vollautomatisch in dem Werkzeugmagazin und greift das neue Werkzeug. Darauf hin geht er in den vollen Betrieb über. Diese Neuheit soll einen schnellen und prompten Formatwechsel sowie die sichere Lagerung der Werkzeuge garantieren.
Ein anderer Verpackungsmaschinenbauer zeigt eine kontaktlose Steuerungsankopplung von Werkzeugen an die Roboter. Wenn ein Werkzeugwechsel anliegt, muss kein Stecker mehr gezogen oder gesteckt werden. Das spart durchschnittlich sechs bis acht Minuten an Umstellzeit.
Durch die Flexibilität der Anlagen können Süsswarenhersteller zum Beispiel auf saisonal bedingte Auslastungsschwankungen bedeutend flexibler reagieren. Wenn also statt Schoko-Weihnachtsmännern Osterhasen gefragt sind, lassen sich die Roboter schnell umrüsten. Da macht es auch nichts, wenn es eine Sommerpause für Pralinen gibt.
Sogar Schleifen binden
Zum Schluss sei hier noch auf eine Machbarkeitsstudie verwiesen, welche die Abteilung Robotersysteme des Fraunhofer IPA in Stuttgart für einen Pralinenhersteller erstellt hat. Es ging darum zu prüfen, ob ein Roboter in der Lage ist, eine Schleife um eine Pralinenschachtel zu binden, eine Aufgabe, die auch beim Menschen einiges an Koordination erfordert. Dabei sollte auf einen zweiten Roboter wie auch auf ein Bildverarbeitungssystem verzichtet werden. Das Ergebnis: Der Roboter kann die Schleife binden - sozusagen blind und einhändig, allerdings muss die Zuführung von Schachtel und Schnur manuell erledigt werden.
Die ProSweets Cologne vom 1. bis 4. Februar 2009, die Zuliefermesse der Süsswarenindustrie, zeigt aktuelle Verpackungstrends für die Süsswarenindustrie. Im Verbund mit der Internationalen Süsswarenmesse - ISM bildet die ProSweets Cologne die gesamte Wertschöpfungskette der Süsswarenwirtschaft an einem Messestandort ab - beginnend mit den einzelnen Rohstoffen und der Prozesstechnologie über die Verpackungstechnologie sowie der Verpackung selbst bis hin zum ladenverkaufsfertigen Produkt. (Text: Messe Köln)
Messetipp: Internationale Süsswarenmesse (ISM) und ProSweets
1. bis 4. Februar 2009 in Köln
Internet: www.ism-cologne.de
Internet: www.prosweetscologne.de
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