Automatisierungslösungen für die Lebensmittelindustrie

Robotik nach Maß

Für den Markterfolg von Sondermaschinenbauern wie Singer & Sohn ist es entscheidend, schnell und mit überschaubarem Aufwand auf individuelle Kundenwünsche einzugehen. Der Hersteller von Maschinen und Anlagen für die Lebensmittelindustrie setzt dabei auf moderne Roboter- und Automatisierungstechnik von B&R.

Das Beladungssystem V-G-E von Singer & Sohn mit integriertem Deltaroboiter ist auf die Anforderungen der fleischverarbeitenden Industrie ausgerichtet. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Singer & Sohn produziert seit mehr als 30 Jahren Anlagen im Hygienic Design für die fleischverarbeitende Industrie. Das Maschinenspektrum reicht von Roboter-Beladungssystemen, Wurstkettentrennmaschinen und Förderanlagen über Lösungen zur thermischen Produktbehandlung bis hin zu Metalldetektoren. „Im Rahmen unseres umfassenden Maschinenportfolios gehen wir auch konsequent auf Sonderwünsche der lebensmittelverarbeitende Betriebe ein“, betont Matthias Hiemer, Projektleiter Elektrik bei Singer & Sohn. „Wir beobachten bei unseren großen und mittelgroßen Kunden einen klaren Trend zur Automatisierung. Sie müssen Durchlaufzeiten verringern, steigende Hygieneanforderungen erfüllen und nicht zuletzt die Kosten reduzieren. Anwender und deren Produkte stellen dabei sehr unterschiedliche Anforderungen an die Maschinen.“

Kompakte Komponenten wie der Servoregler Acopos P3 geben den Konstrukteuren Flexibilität bei der Gestaltung der Schaltschränke und Maschinen. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Kein Erfolg ohne individuelle Lösungen

So erfordern z.B. die wesentlich dickeren und krummeren Weißwürste eine ganz andere Förder- und Handhabungslösung als die schlankeren Wiener- oder Bratwürstchen. Zudem variieren die vorherrschenden Platzverhältnisse bei den lebensmittelverarbeitenden Betrieben von Fall zu Fall sehr stark. Um schnell und gezielt auf solch unterschiedliche Anforderungen reagieren zu können, setzt Singer & Sohn auf eine hohe Fertigungstiefe und moderne Technik. Der Maschinenbauer verfügt über eigene Ressourcen zum Wasserstrahl- und Laserschneiden sowie für das Beizen und Glasperlstrahlen. Die Mitarbeiter des Unternehmens konstruieren, planen und implementieren in Eigenregie. Auch die Programmierung führt der Anlagenbauer selbst durch. Die flachen Hierarchien des inhabergeführten Mittelständlers erlauben kurze Wege und schnelle Entscheidungen.

Damit die Endkunden möglichst stark davon profitieren können, erwarten die Verantwortlichen des Maschinenbauunternehmens auch von Lieferanten kurze Reaktionszeiten und hohe Liefertreue. „Vor einigen Jahren kam es bei unserem Steuerungslieferanten vermehrt zu Problemen“, erzählt Hiemer. „Daher haben wir uns auf die Suche nach Alternativen gemacht. Nach dem Vergleich diverser Anbieter haben wir uns für B&R entschieden.“

Motoren und Regler von B&R sorgen für eine hohe Dynamik und Präzision der Roboterbewegungen. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Platzsparend und leistungsfähig

Maßgeblicher Aspekt war unter anderem die kompakte Bauweise der B&R-Komponenten, etwa im Fall des Antriebs Acopos P3. „Der Servoverstärker gehört zu den effizientesten Reglern mit integrierten Safety-Funktionen am Markt“, fügt Hiemer an. In der Dreiachsversion bietet er eine Leistungsdichte von 4A pro Liter Raumbedarf und ist damit besonders raumsparend.

Darüber hinaus überzeugte die Verantwortlichen das große Produktspektrum, das auch Transportsysteme auf Basis von Langstator-Linearmotoren sowie Panels und Motoren im Hygienic Design einschließt. „Ein ebenso gewichtiger Punkt ist der Umfang der von B&R bereitgestellten Softwarefunktionen“, erklärt Hiemer. „Dieses Angebot deckt einen Großteil der Bausteine ab, die wir für unsere Anlagen brauchen. Wir müssen also nicht überall Hand anlegen und können uns ganz auf die Maschinenkonzepte und die Weiterentwicklung unserer Kernthemen fokussieren.“

Mit dem B&R-Automatisierungsbaukasten kann Singer & Sohn schnell auf kundenspezifische Besonderheiten reagieren. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

In sechs Monaten zur Pilotanlage

So stellte Singer & Sohn – nach nur sechs Monaten Entwicklungs- und Bauphase – die erste Maschine vom Typ WKT-50 mit komplett neu aufgebauter Steuerungs- und Antriebstechnik auf Basis des B&R-Portfolios fertig. Es handelt sich um eine Maschine, die Wurstketten mit Hilfe eines angetriebenen Messers zu Wurstpaaren vereinzelt. Die Herausforderung dabei: Die Messerposition ist nicht konstant. Die Maschine muss bei jedem Schnitt exakt die Mitte zwischen zwei Würsten identifizieren und das Messer zum Schneiden in die entsprechende Position bringen. Bei der Entwicklung der WKT-50 profitierte der Maschinenbauer von der B&R-Regelungstechnik. Denn die passende elektronische Kurvenscheibe lässt sich damit sehr schnell auswählen und der Schnitt wird präzise sowie mit hoher Taktfrequenz ausgeführt.

„Obwohl wir uns erst in die Softwarewelt einarbeiten mussten, haben wir die Anlernphase schnell überwunden“, sagt Hiemer zu den ersten Erfahrungen mit der Automatisierungswelt von B&R. „Es hat uns auch geholfen, dass B&R uns gut eingeschult und mit Technikern vor Ort oder via Telefon unterstützt hat.“

Mit modernen Visualisierungsanwendungen auf Hygienic-Design-HMIs will Singer & Sohn seine Position als Zulieferer der fleischverarbeitenden Betriebe ausbauen. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Beladesystem mit Zukunft

Fast parallel zur WKT-50 nahm das Unternehmen die Neuauflage des robotergestützten Loading-Systems zum Einlegen von Produkten wie Würsten oder Tierfutter in Verpackungen in Angriff. Die Anlage mit der Typbezeichnung Loading-System V-G-E besteht in der Standardkonfiguration aus Einheiten zum Zuführen, Sortieren und Gruppieren sowie aus einer oder zwei Deltaroboter-Einheiten. Die Roboter legen die gruppierten Produkte mit Hilfe eines produktspezifischen Greifers in die Verpackung. Über Transportbänder sind die einzelnen Einheiten miteinander verkettet.

Als Hardwareplattform für die Automatisierung der Pilotanlage hat Singer & Sohn einen Automation PC 2100 gewählt. Auf ihm laufen sowohl die Visualisierungs- als auch die Steuerungs- und Motion-Anwendungen. Die Visualisierung hat das Maschinenbauunternehmen mit der Software Visual Components umgesetzt. „Im nächsten Schritt werden wir auf mapp View von B&R umstellen, um die Vorteile einer HTML5-basierten Web-Visualisierung nutzen zu können.“ Dazu zählen eine einfache Ausgabe einer einmal erstellten Visualisierung auf verschiedenen Ausgabegeräten sowie benutzer- oder benutzergruppenspezifische Anzeigen.

Schnelles Programmieren

Antriebsseitig arbeitet die Pilotanlage mit Servoreglern der Serie Acopos P3 und Umrichtern vom Typ AcoposInverter. Die damit angesteuerten Motoren kommen ebenfalls von B&R, inklusive der Motoren des Deltaroboters. Bei der zugehörigen Motion-Anwendung hat Singer & Sohn von Anfang an auf den B&R-Softwarebaustein mapp Motion gesetzt. „Da mapp Technology von B&R alle Bereiche der Antriebstechnik einschließlich der Robotik abdeckt und zahlreiche geprüfte Funktionsbausteine zur Verfügung stellt, ging das Programmieren der Motion-Applikation und die Inbetriebnahme schneller von der Hand als bei konventionellen Lösungen“, urteilt Hiemer. So dauerte die Inbetriebnahme der Parallelkinematik nur einen Tag.

Obwohl das Automatisierungsprojekt für die Beladungsanlage insgesamt deutlich umfangreicher war als das für die Wurstketten-Trennmaschine, schloss es Singer & Sohn ebenfalls in nur sechs Monaten ab.

Sichtbar besser

Die neue Generation des Loading-Systems ist mit einem Automation Panel von B&R ausgestattet. Das 15″-Edelstahl-Panel in Schutzart IP69K verfügt über zusätzliche Taster und einen Notaus-Schalter. Eine wichtige Neuerung der Maschine sind die verbesserten Bewegungsabläufe des Deltaroboters. Sie sind hochperformant und verschliffen, die Brems- und Beschleunigungsvorgänge sind sanfter, sodass die Kinematik weniger belastet wird.

Die neuen Anlagen haben großes Interesse bei den Anwendern geweckt, sodass Singer & Sohn bereits zahlreiche Bestellungen verzeichnen konnte. Dabei werden immer wieder Sonderwünsche geäußert, wie eine Benutzerrechteverwaltung über RFID-Chips. Zudem arbeitet das Unternehmen laufend an der Weiterentwicklung seiner Maschinen, wodurch sich das Anforderungsprofil ständig verändert und neue Automatisierungslösungen benötigt werden.

Hiemer sieht sich mit B&R an seiner Seite gut für die auftretenden Herausforderungen gewappnet: „Wir profitieren sehr von den zahlreichen neuen Produkten und Funktionen, die B&R auf den Markt bringt oder – wie die RFID-Unterstützung – bereits im Portfolio hat. Die Technik hat sich in den Anlagen in der Praxis bewährt. Wir haben daher entschieden, dass B&R zukünftig serienübergreifend unser Technologiepartner für das Thema Motion ist.“