Die Zimmer Group hat bereits eine Vielzahl von Einzelkomponenten und Systemlösungen für verschiedene Kunden aus der Food-Branche entwickelt und umgesetzt. Die Anwendungsgebiete sind vielseitig. So wurde etwa auf Kundenanfrage ein Standardwinkelgreifer der Serie GK modifiziert, damit er für das Greifen eines Muffins und das Eintauchen in flüssige Schokolade 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.
Für einen anderen Kunden wurde die Produktion von Joghurtbechern verbessert. Roboter nehmen die Becher von den Tiefziehmaschinen und verpacken die Weißbecher in Kartons. Dabei müssen zwei verschiedene Bechergrößen berücksichtigt werden. Die Lösung war ein Kavitätengreifer, der die Entnahme eines Becherblocks aus der Tiefziehmaschine übernimmt. Ein weiterer Endeffektor greift diese Becher dann reihenweise und legt sie in Kartons ein. Anschließend werden die Becher für die Bedruckung wieder aus dem Karton entnommen. Insgesamt umfasst die Systemlösung 16 Robotergreifer.
Auch für die Logistik von Getränkekisten gibt es eine Lösung. Das speziell entwickelte System ermöglicht das Greifen von Kisten und Flaschen, um Paletten schnell und effizient zu be- und entladen. Der Greiferabstand bzw. das Stichmaß ist dabei individuell einstellbar, während ein Z-Ausgleich als Auffahrschutz dient.
Hygienic Design für Greifer
Wenn es um die Automatisierung in der Lebensmittelindustrie geht, ist Hygiene ein besonders wichtiger Faktor. Um die höchsten Hygienestandards zu erfüllen, müssen Greifer, Roboter und Zubehör spezielle Anforderungen erfüllen. Hygienic Design ist hier das Stichwort. Das bedeutet: Alle Komponenten müssen so konstruiert sein, dass sie leicht zu reinigen sind und keine Schmutz- oder Bakterienablagerungen zulassen. Spezielle Materialien wie Edelstahl, PEEK oder PET sind hier besonders gefragt. Auch Greifer müssen so gestaltet sein, dass keine Hohlräume entstehen, in denen sich Schmutz ansammeln kann. Hygienic Design ist somit ein wichtiger Faktor für die Zukunft der Lebensmittelindustrie, um eine sichere und hygienische Produktion zu gewährleisten.
Zudem ist die Verwendung von H1-Fetten als lebensmittelkonforme Schmiermittel entscheidend für die Sicherheit und Qualität im F&B-Markt. Diese Art von Fetten wurde von der Food and Drug Administration (FDA) speziell für die Branche klassifiziert. Zimmer Group hat z.B. mit einer Protektorvariante der Serie GEP2000 auf diese erhöhten Anforderungen reagiert. So sind die elektrischen Kleinteilegreifer mit lebensmittelechtem H1-Fett geschmiert, korrosionsgeschützt und mit abgedichteten Führungen ausgestattet, was den Einsatz in der Lebensmittelindustrie ermöglicht.
Neben den Hygienevorschriften müssen Endeffektoren auch in Bezug auf Flexibilität, Robustheit und Sicherheit den Anforderungen entsprechen. Unterschiedliche Formen, Größen, Oberflächen sowie Produktionsumgebungen setzen smarte, anpassungsfähige Komponenten und Greifsysteme voraus. Um unterschiedliche Produkte zuverlässig erkennen und sicher greifen zu können, verfügt die Serie GEP2000 über eine integrierte Positionserkennung, die zusätzliche Qualitätssicherung im Prozess ermöglicht. Standardwerte können für Werkstücke inklusive Toleranzen im Greifer hinterlegt werden. Abweichungen im Produkt werden vom Greifer dann umgehend erkannt. Der Kleinteilegreifer ist in den Varianten Digital I/O und IO-Link erhältlich. Letztere ermöglicht eine besonders komfortable Ansteuerung und Einbindung in die Anlage. Die serienmäßige mechanische Selbsthemmung gewährleistet zudem einen sicheren Halt auch bei Stromausfall oder Not-Aus.
Vom Erdbeerfeld auf den Tisch
Nicht nur in Lager und Produktion können Roboter Lebensmittelunternehmen bei der Sicherstellung von hygienischen, sicheren und effizienten Prozessabläufen unterstützen. Die Automatisierung ist auch schon auf dem Feld angekommen: Für seinen Roboter Berry, der speziell für die Erdbeerernte entwickelt wurde, greift das Startup Organifarms auf einen GEP2000-Greifer von der Zimmer Group zurück. Das Pflücken reifer Beeren wird nun vom Elektrogreifer übernommen. Er öffnet sich durch die präzise und intelligente Positionserkennung erst kurz vor der Frucht. Eine Beschädigung der Frucht oder der Pflanze wird dadurch ausgeschlossen. Die von Organifarms speziell entwickelten Greiffinger 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 und es entstehen keine Druckstellen. Stattdessen legt der Roboter die Frucht vorsichtig in eine Schale.
Zum Einsatz kommt der Kleinteilegreifer auch am vollautomatischen Barista-Roboter MyAppCafé. In Zusammenarbeit zwischen dem Gastronom Michael Stille, der Firma IBS und der Zimmer Group wurde eine Roboterlösung entwickelt, die frisch zubereitete Kaffeespezialitäten serviert. Eine Herausforderung ist das Greifen unterschiedlicher Bechergrößen, wofür der elektrische Zweibacken-Parallelgreifer GEP2013IO-00-A ausgewählt wurde. Ein weiterer Knackpunkt ist die Tatsache, dass die Becher in der Roboterzelle gedreht gestapelt werden. Um sie zu entnehmen, muss ein Widerstand in Form eines Gummirings am Becherrand überwunden werden. Das Greifen kann somit nur durch reinen Kraftschluss erfolgen. Nach der Wahl des geeigneten Greifers entwickelte IBS die passenden Greifbacken. Nachdem diese im 3D-Druckverfahren hergestellt und in mehreren Validierungsschleifen getestet wurden, entwickelte man eine Ausgabeeinheit, schrieb eine eigene Software zur Kommunikation und Steuerung aller beteiligten Komponenten und programmierte schließlich den Roboter.
Fazit: Zeit, Geld und Ressourcen sparen
Die Automatisierungstechnik bietet in der Lebensmittelindustrie viele Vorteile durch smartes und hygienisches End-of-Arm-Tooling. So lassen sich Prozesse beschleunigen, die Produktivität erhöhen und die Qualität verbessern. Kosteneinsparungen sowie die Reduzierung von Fehlern sind weitere Vorteile. Wie auch in anderen Branchen werden Automatisierung und die Unterstützung durch Roboter auch in der Lebensmittelbranche weiter zunehmen. Die Zimmer Group gestaltet diese Entwicklung mit Komponenten, Systemen und kompletten Anlagen für die Food-Branche aktiv mit.
