Stäubli TX200 HE: Intelligente Automatisierung in der Tiernahrungsmittelproduktion

Der Roboter führt die Bleche mit den Leckerli in die Abstreifstation. Links: eine von zwei Dockingstationen für die Transportwagen mit den Blechen.

Die Aufgabe war klar umrissen: Frisch produzierte Tiernahrung sollte nach dem Trocknungsvorgang von einem Blech abgeschoben und der Verpackung zugeführt werden. Die Herausforderung dabei. Die „Leckerli“ für Hund und Katz lösen sich teilweise ganz leicht vom Blech, andere aber haften sehr fest an und müssen mit mechanischer Unterstützung abgelöst, ja förmlich abgekratzt werden.

Der Tiernahrungshersteller trug diese Aufgabe an die Singer & Sohn GmbH in Berching heran, weil er mit der vorhandenen Lösung unzufrieden war. Er wünschte eine zuverlässige, dauerhaft produktive voll automatisierte Anlage für diesen Prozessschritt.

Mit Singer & Sohn hatte der Petfood-Hersteller einen kompetenten Anlagenbauer ins Boot geholt. Im Laufe von 40 Jahren hat sich das Unternehmen als Spezialist für automatisierte Anlagen in der Nahrungsmittelproduktion etabliert. Geschäftsführer Christian Singer erklärt: „Wir konzentrieren uns ganz auf die Lebensmitteltechnik. 50 bis 60 Prozent unserer Anlagen automatisieren die Fleischverarbeitung und Wurstherstellung. Der Rest teilt sich auf in Backwaren, Fisch, Süßwaren und eben Petfood.“

Wenn die Konstrukteure von Singer & Sohn Roboter einsetzen, dann sind es meist Deltakinematiken. In diesem Fall aber entschieden sie sich mit dem großen Stäubli TX200 HE (Humid Environment) für einen „klassischen“ Sechsachser – auch deshalb, weil der Kunde eine möglichst flexible Handhabungslösung wünschte. Denn die Leckerli werden in verschiedenen Formen und Geschmacksrichtungen hergestellt.

Die abgestreiften Leckerli werden über Förderbänder abgezogen, in Boxen gesammelt und der Endverpackung zugeführt.

Christian Singer
Geschäftsführer der Singer & Sohn GmbH

„Das Projekt ist aus unserer Sicht perfekt gelaufen, die Anlage läuft stabil und hochproduktiv. Wir sind zufrieden und – was das Wichtigste ist – unser Kunde auch.“

Hohe Anforderungen an Hygiene

Einen wichtigen Platz im Pflichtenheft für dieses Projekt nahm die Hygiene ein. Christian Singer führt aus: „Bei Tiernahrung sind die gesetzlichen Hygieneanforderungen nicht ganz so hoch wie in der Lebensmittelproduktion. Dennoch werden die Anlagen regelmäßig wässrig gereinigt. Deshalb kam nur ein spritzwassergeschützter Roboter in Frage. Außerdem achtet unser Kunde, der seine Petfood-Produkte in viele Länder liefert, auf hohe Hygienestandards. Da war die Wahl eines Stäubli HE Roboters nahezu alternativlos.“

Weitere Auswahlkriterien für den Roboter waren hohe Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit – und das „Gegenhalten“ mit hoher Kraft. Warum diese Faktoren wichtig sind, zeigt die Anlagenbeschreibung.

Blick in die Roboterzelle.

Abkratzer lösen die Leckerli vom Blech – der Roboter hält gegen

Nach dem Trocknungsprozess werden die Bleche mit den fertigen Leckerli in einen Transportwagen eingeräumt und zu der von Singer & Sohn entwickelten Anlage gefahren. Der Bediener schiebt den Wagen, der 39 Bleche mit jeweils kleinem Höhenabstand enthält, in eine von zwei Dockingstationen, die sich links und rechts von der Abstreifstation befinden und arretiert sie dort.

Der direkt vor dieser Station montierte Sechsachsroboter greift sich das erste Blech und geht dabei in zwei Stufen vor. Erst zieht er das Blech vorsichtig ein Stückchen aus dem Transportgestell heraus, um es packen zu können, dann greift er es vollständig und fährt es in die Abkratzstation ein. In dieser Station befindet sich eine von Servomotoren angetriebene Abstreifvorrichtung mit Kunststoffschabern, die jedes Leckerli mit der erforderlichen Kraft, aber dennoch produktschonend, vom Blech lösen. Dabei arbeiten sie sich – aus Sicht des Roboters – von hinten nach vorn vor.

Der Stäubli TX200 hält in dieser Zeit das Blech, das nirgendwo befestigt ist, in seiner Position. Hier punktet der Sechsachser mit der außerordentlichen Steifigkeit seiner Achsen. Die hohe Gegenhaltekraft kann der starke Roboter problemlos aufbringen. Ebenso wichtig ist die Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen: Die Bleche kommen aus dem Trocknungsofen und sind entsprechend warm.

Nach dem Abstreifvorgang schiebt der Roboter das Blech wieder in den Transportwagen ein und greift das nächste Blech. Etwa 2,5 kg abgelöste Leckerli fallen auf ein Förderband, Abrieb wird per Siebung entfernt. Im nächsten Prozessschritt führt die Anlage die Leckerli von vier Blechen in einer Box zusammen und stellt die Box auf einem Band bereit, das Richtung Endverpackung führt.

Gut gewählt: die Leistung stimmt

Warum sich die Anlagenbauer für einen Stäubli TX200 HE entschieden, fasst Christian Singer zusammen: „Der Roboter arbeitet mit hoher Positioniergenauigkeit, die Kinematik ist extrem steif und in HE-Ausführung ist er absolut resistent gegen die häufig anfallenden, intensiven Reinigungsprozesse.“

Zudem überzeugt der Roboter mit einer in dieser Traglastklasse überdurchschnittlich hohen Dynamik. Dank der Performance des TX200 ist es gelungen, die Taktzeitvorgaben des Auftraggebers sogar noch zu übertreffen. Statt der geforderten fünf Bleche pro Minute schafft die Anlage nun die Bearbeitung von sechs Blechen.

Die Programmierung der Robotersteuerung CS8C hat Singer & Sohn in Eigenregie erledigt, ebenso die Integration in die IT-Umgebung: „Die Zelle wird über eine SPS gesteuert, die wiederum mit dem ERP-System des Anwenders kommuniziert. Den Roboter haben wir in VAL 3 programmiert und über Profinet an die SPS angebunden“, erklärt Christian Singer.

Die Anlage mit dem Stäubli TX200 HE im Zentrum des Blech-Handlings ist seit Juni 2020 im Dreischichtbetrieb aktiv und handhabt Tag für Tag mehr als 8.000 Bleche mit mehr als 20 Tonnen Petfood. Reproduzierbarkeit und Robustheit können also ebenfalls als nachgewiesen gelten.

Der Tiernahrungshersteller hat hier – mit Hilfe von Singer & Sohn und des Stäubli-Roboters – einen voll automatisierten, kontinuierlichen und prozesssicheren Ablauf realisiert: Wenn der Roboter alle Bleche eines Transportwagens in die Abstreifstation gehalten und wieder in den Wagen eingelegt hat, arbeitet er den zweiten Wagen ab, der auf der anderen Seite der Station steht. Christian Singer zieht ein positives Fazit: „Das Projekt ist aus unserer Sicht perfekt gelaufen, die Anlage läuft stabil und hochproduktiv. Wir sind zufrieden und – was das Wichtigste ist – unser Kunde auch.“