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Noch Anfang der 2000er Jahre sortierten die Mitarbeitenden in der Bifi-Herstellung die Salami-Würstchen an der Linie manuell und legten diese in die Mulden der Tiefziehmaschine ein. Denn während die Süßwarenindustrie schon früh damit begonnen hatte, ihre Fertigungs- und Verpackungsprozesse zu automatisieren, war die Fleischindustrie zurückhaltender – nicht zuletzt aufgrund der spezifischen Hygieneanforderungen. Daher stellte die Inbetriebnahme der neuen Roboter-Sortierungsanlage für Bifis im Jahr 2006 einen bedeutenden Vorstoß für die Robotik in neue hygienische Anwendungsbereiche dar.
Im Zentrum stand die Frage: Wie lassen sich Bifi-Würstchen automatisiert und möglichst effizient greifen? Vor diesem Hintergrund wurde das damals junge Unternehmen Robomotion um Dr. Andreas Wolf damit beauftragt, eine passende Roboterzelle für die Bifi-Verpackungsanlage zu konzipieren. Denn diese ehemaligen Fraunhofer-Forscher beschäftigten sich intensiv mit dem technologischen Prinzip, Produkte mithilfe von Bildverarbeitung, Steuerungstechnologie, Sensorik und ausgeklügelter Greifertechnik schnell und sicher zu greifen.
Flexpicker als Herzstück
Im Rahmen einer Kooperation stellte ABB dem Startup einen Deltaroboter des Typs IRB 340 Flexpicker zur Verfügung. Aufgrund ihrer Parallelkinematiken sind Delta-Roboter hervorragend für Handling-Aufgaben mit einem hohen Anspruch an Schnelligkeit und Präzision geeignet, beispielsweise von einem Förderband in eine Verpackungsmaschine.
Mit den ABB-Robotern als Herzstück sollte Robomotion als Systemintegrator eine Roboteranlage entwickeln und validieren. Mittels Vorversuche im Labor konnte demonstriert werden, dass die ABB-Roboter in der Lage waren, bis zu 150 Bifi-Würstchen in der Minute prozesssicher mit mechanischen Greifern dem Tiefziehverpackungsprozess zuzuführen. ABB wiederum übernahm die Verantwortung für Service und Wartung der Roboteranlage im Betrieb.
Kameras als Augen des Roboters
Nach einer erfolgreichen Testphase wurden in der ersten Anlage insgesamt vier IRB 340 Flexpicker von ABB installiert. Sie bildeten das Herzstück eines rasanten, automatisierten Prozesses: Mithilfe der angeschlossenen Zuführtechnik werden die Bifi-Würstchen auf Vibrationsstrecken von Robomotion platziert und durch vier Flexpicker zum Einschweißen in die Mulden in der vorbereiteten Tiefziehfolie verteilt. Entlang der Förderstrecke installierte Kameras kontrollieren nicht nur die Qualität, sondern analysieren auch die Lage und Position der Würstchen.
Auf Basis dieser Informationen und dank der ABB-Software PickMaster wissen die ABB-Roboter genau, wie sie die Würstchen „anzupacken“ haben. Dahinter steckt ein ausgeklügeltes Bildverarbeitungssystem, das in der Lage ist, die Würstchen trotz unterschiedlicher Krümmung auch als solche zu erkennen.
Drei Würstchen auf einmal
Aus Effizienzgründen muss der Roboter drei Würstchen auf einmal greifen. Deshalb ist das Öffnen und Schließen der Greifer auf die Millisekunde genau getaktet. Die Roboteranlage ist bis ins Detail auf die speziellen Anforderungen der Fleischindustrie zugeschnitten: Die Greifer lassen sich gemäß den geltenden Hygienestandards reinigen, und es wird ein lebensmittelverträglicher Schmierstoff eingesetzt.
Im Wartungsfall ermöglichen Schnellwechselkupplungen den reibungslosen Austausch der Schläuche und Greifer und helfen so, die hohe Verfügbarkeit der Roboteranlagen aufrecht zu erhalten. Dafür sorgt auch eine modulare Software, die das Ansteuern der Fließbänder aus der Ferne ermöglicht. Dies beschleunigt den Wartungsprozess signifikant und erhöht so die Anlagenverfügbarkeit.
Greifer aus dem 3D-Drucker
„Die Automatisierungslösungen, die wir in Zusammenarbeit mit Robomotion und ABB in den zurückliegenden Jahren umsetzen konnten, haben unsere Erwartungen voll erfüllt. Die Anlagen sind zuverlässig und wartungsarm und bieten eine hohe Verfügbarkeit“, betont Alfred Gehr, Betriebsleiter bei Jack Link’s. „Dies wirkt sich auch positiv auf die Gesamtbetriebskosten aus.“
Die erfolgreiche Inbetriebnahme der ersten Roboteranlage in der Bifi-Produktion war erst der Beginn eines fortlaufenden Optimierungsprozesses. So entwickelte das Team im Rahmen des Bifi-Projekts gemeinsam mit dem Fraunhofer IPA beispielsweise einen 3D-gedruckten Greifer für die Roboter, um Gewicht einzusparen und dadurch den Handling-Prozess noch effizienter zu gestalten. Seit 2009 stammen die Dreifach-Greifer, die in der Produktion eingesetzt werden, aus dem 3D-Drucker.
500 Millionen Pick&Place-Zyklen
Über 15 Jahre hinweg hat diese erste Bifi-Roboter-Anlage etwa 11.000 Tonnen Wurst-Snacks bewegt – jeder der vier ABB IRB 340 Flexpicker Deltaroboter absolvierte dabei 500 Millionen Pick&Place-Zyklen. Die Marke Bifi wurde zwar zwischenzeitlich an das amerikanische Unternehmen Jack Link’s verkauft. Die Treue zu ABB-Deltarobotern aber bleibt bestehen – fortan in der aktuellen Generation IRB 360. Bei Jack Link’s sind mittlerweile vier Anlagen á vier ABB-Roboter installiert, die mit dem Verpacken von unterschiedlichen Bifi-Variationen betraut sind: Bifi XXL, Bifi Mini, Bifi Roll, Bifi Carazza – über die Jahre ist das Sortiment an Fleischsnacks bei Jack Link’s spürbar gewachsen.
Die verschiedenen Bifi-Sorten unterscheiden sich nicht nur in der Zusammensetzung, sondern teilweise auch in der Größe und Form. Für die flexiblen ABB-Roboter, ausgestattet mit der PickMaster-Software, ist dies kein Problem: Durch kleine Anpassungen des Programms und der Bildverarbeitungssoftware sind sie in der Lage, sich auf Produktvarianten einzustellen.
Automatisierte Endverpackung
Automatisiert geht es bei Jack Link’s auch in der Endverpackung weiter. Wenn die Würstchen sortiert und mit einer Tiefziehfolie versehen sind, wird die Außenverpackung anschließend verschweißt (Primärverpackung), und die Würstchen wandern in Kartons (Sekundärverpackung). Dazu gruppiert ein Flexpicker-Roboter von ABB die fertig verschweißten Würstchen auf einem Fließband zu einer Formation, die ein zweiter, mit passenden Greifern ausgestatteter Roboter, aufnimmt und gruppenweise auf Kartons verteilt.
Da sich die Kartons für die unterschiedlichen Bifi-Produkte in ihrer Größe unterscheiden, ist die Flexibilität der Roboter beim Einsortieren gefragt. Mit einem schnellen Greiferwechsel und einer Anpassung der Robotersoftware lässt sich die Anlage im Handumdrehen auf ein neues Produkt anpassen. Auch die Sekundärverpackungsanlage ist das Produkt der bewährten Kooperation zwischen ABB Robotics und Robomotion.
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