Deltaroboter mit Mehrfachgreifer verpacken Konfekt

Das Runde muss ins Eckige

Für Kuchen- und Tortenliebhaber liegt in Mettingen das Paradies: 80.000 l Sahne, 80 t Äpfel und 900.000 Eier verarbeitet die Conditorei Coppenrath & Wiese in dem westfälischen Ort täglich. Bis zu 260.000 Sahnetorten und drei Millionen Brötchen fertigt das Familienunternehmen jeden Tag – von den vielen anderen Leckereien wie Strudel, Blechkuchen oder Sahnerollen ganz abgesehen.

Die Hauptverwaltung und das Logistikzentrum sind im niedersächsischen Osnabrück beheimatet. Gebacken wird ausschließlich im benachbarten Mettingen in Nordrhein-Westfalen. Auf über 25 flexiblen Produktionslinien stellt das Unternehmen dort unterschiedliche  Produkte her.
Mit dem Flex Picker gelangen die Törtchen unbeschadet in die Kartons. (Fotos: ABB)
 

Erste Deltaroboter bei Dessertbechern 2011 hat der Tiefkühlhersteller sein Sortiment aus süßen Backwaren und Brötchen erweitert und ist in den Dessertbereich eingestiegen. Im selben Jahr gingen auch die ersten Roboter in Mettingen in Betrieb.

Die Deckel der transparenten Kunststoffbecher für Desserts wie Mousse au Chocolat oder Himbeer Mascarpone sollten automatisch aufgelegt werden – ein schwieriges Unterfangen, da die Deckel nicht plan waren, sondern eine ungewöhnliche, schräge Form hatten.

Die Planer von Coppenrath & Wiese informierten sich seinerzeit über diverse Automatisierungssysteme und fanden schließlich im Deltaroboter IRB 360 Flex Picker die geeignete Lösung. „ABB ist aus verschiedenen Gründen unser Roboterlieferant geworden. Ein Hauptpunkt mit Blick auf die Hygiene: Die Roboter lassen sich besonders einfach reinigen. Etliche andere Hersteller konnten dieses für uns wichtige Kriterium nicht erfüllen. Entscheidend war auch, dass eine Steuerung für mehrere ABB-Roboter ausreicht, egal ob Delta- oder 6-Achs-Roboter“, sagt Dietmar Lehmkuhl, der gemeinsam mit einem Kollegen den Anlagenbau bei Coppenrath & Wiese leitet.

Bei der verwendeten Version des IRB 360 Flex Picker sind alle Metallteile in Edelstahl ausgeführt und IP69K geprüft. Somit kann der Roboter nass mit industriellen Reinigungsmitteln und Hochdruck-Heißwasser gereinigt werden. Er verfügt außerdem über glatte, leicht zu reinigende Oberflächen und schmierstofffreie Gelenke. Erste Tests hat ABB im eigenen Technikum in Friedberg anhand von Voraufbauten durchgeführt. Mittels Videoaufnahmen konnten sich die Techniker aus Mettingen ein Bild vom Prozess machen und diesen gemeinsam mit ABB optimieren. Der erfolgreiche 100-Prozent-Test überzeugte den Kunden schließlich von dem Konzept.

Eigener Anlagenbau integriert Roboter Die folgenden Roboteranlagen haben die Techniker bei Coppenrath & Wiese komplett selbst geplant. Das Unternehmen unterhält ein eigenes Team mit rund 120 Mitarbeitern im technischen Bereich für den Anlagenbau, darunter auch Spezialisten für Programmieraufgaben. Lehmkuhl: „In der Regel erledigen wir alles im Eigenbau, insbesondere was die sogenannte Füllung betrifft. Das ist der Produktionsbereich vor dem Froster, der von der Sahne- und Früchteaufbereitung bis zur Abfüllung reicht. Seit über 30 Jahren entwickelt Coppenrath & Wiese eigene Maschinen.“

2012 hat die Technikabteilung weitere Flex Picker in Mettingen in mehrere Linien integriert. Die nötigen Fachkenntnisse in der Robotertechnik und -programmierung erhielten die Techniker in diversen Schulungen und durch den Austausch mit ABB-Experten. Tiefer gehende Fragen klären beide Seiten im Rahmen eines begleitenden Coachings. Die kurzen Wege sind für Lehmkuhl ein weiteres wichtiges Kriterium. „Für uns ist es immer möglich, kurzfristig bei ABB in Friedberg Tests durchzuführen oder Anlagen vor Ort anzuschauen.‘‘

Zwei Roboter-Typen in neuer Produktionslinie Auch in der neusten Produktionslinie kommen ABB-Roboter zum Einsatz: vier IRB 360 zum Verpacken sowie erstmalig zwei 6-Achs-Roboter IRB 4600 zum Umsetzen der Schachteln. Zwei Produkte laufen über die Linie, ein Dessert und ein Conditor-Konfekt. Das neue Conditor-Konfekt ist eine Kombination aus Rührteig, Sahne-Topping und einem Kern aus Frucht oder Schokolade. Es gibt zwei Sortierungen: mit dunklem Rührteig in Mousse au Chocolat und Erdbeer-Vanille sowie mit hellem Rührteig in Apfel-Karamell und Himbeer-Mandel. Jede Verpackung enthält sechs der kleinen Rührteigküchlein.

Die Planung für den Umbau auf das neue Produkt begann im April 2012. Ein knappes Jahr später wurde mit der Installation der Anlage begonnen. Mitte Juli 2013 erfolgte der Produktionsstart. Bis April 2014 soll die Anlage im Vollbetrieb laufen. Dann sollen auf ihr 600 Stück pro Minute, also der Inhalt von 100 Schachteln, hergestellt und verpackt werden.

Die schockgefrosteten Produkte laufen auf Transportschalen in den Verpackungsbereich ein, wobei jede Schale 24 Süßstücke fasst. Auf einem Förderband durchfahren sie die Pickerlinie mit vier hintereinander angeordneten IRB 360. Jeder Flex Picker ist mit einem speziellen Mehrfachgreifer aus sechs Vierfingergreifern ausgerüstet, eine Eigenentwicklung von Coppenrath & Wiese. Damit nehmen die Roboter jeweils sechs der Mini-Küchlein vom kontinuierlich laufenden Band und setzen sie in die Verkaufskartons.

Die Roboter arbeiten mit der Software Pick Master, die die Programmierung und Erstellung solcher Multi-Roboter-Anwendungen vereinfacht. Durch die Funktionalität Conveyor Tracking erzielen die Roboter eine hohe Pick-&-Place-Genauigkeit im präzisen synchronen Folgen eines Bandes. Pick Master verwaltet die Positionsdaten und teilt den einzelnen Robotern die Aufnahmepositionen zu. Der erste Roboter meldet dem Folgeroboter über Pick Master, welche Teile er entnommen hat und welche Ablageplätze schon blockiert sind.

Links und rechts der Bahn für die Schalen laufen zwei Transportbahnen mit den leeren Verpackungen. Die Flex Picker eins und zwei bestücken die Schachteln auf der linken Bahn, während Flex Picker drei und vier die Arbeit auf der rechten Seite erledigen. Der jeweils erste Roboter nimmt so viele Stücke auf wie möglich, während der nachfolgende Roboter die Schachteln nur noch auffüllt. „Die vollen Schachteln durchfahren anschließend einen Verschließer, durchlaufen eine Qualitätskontrolle und werden mit dem Mindesthaltbarkeitsdatum versehen“, erläutert Michael Langeborg, zuständig für die Projektierung der Verpackungslinien, den weiteren Prozessablauf.

Roboter gleichen Höhenunterschied aus Als Nächstes geht es in die Produktaufnahme, wo zwei IRB 4600 mit Vakuumgreifern die Schachteln auf zwei rund 1,80 m höherliegende Förderbänder setzen. Dort werden die Schachteln zu einem Folienwickler transportiert, eingeschweißt und auf Parallelbahnen wieder zurück zu den Pickern transportiert. Diese setzen die Schachteln dann auf ein weiteres Transportband zum Bündelpacker um. Die fertigen 6er-Gebinde werden anschließend zur Palettieranlage transportiert.

Um die geforderte Leistung sicher zu erbringen, haben die ABB-Experten zuvor mit der Simulations- und Offline-Programmiersoftware Robot Studio die ideale Position und Arbeitshöhe der Roboter sowie die Taktzeiten simuliert. Aufgrund ihrer großen Reichweite und hohen Wiederholgenauigkeit eignen sich die IRB 4600 sehr gut für diese Aufgaben. Eine Alternative zu den beiden Industrierobotern wären vier konventionelle Höhenförderer gewesen. „Die Höhenförderer hätten mehr Platz benötigt und wären außerdem deutlich teurer gewesen. Deshalb fiel unsere Entscheidung auf die Robotervariante“, sagt Langeborg. So kommen die Gebäckstücke unversehrt und appetitlich zum Kunden.
Der IRB 4600 mit seinem Vakuumgreifer hebt die Schachteln auf die 1,80 m höherliegenden Förderbänder.
 

Für Sie entscheidend Wo Roboter die Produktion und Verpackung unterstützen Coppenrath & Wiese produziert auf über 25 flexiblen Produktionslinien. Seit 2011 unterstützen Roboter von ABB die Produktion und Verpackung. Auf der neusten Produktionslinie kommen vier Deltaroboter IRB 360 Flex Picker und zwei 6-Achs-Roboter IRB 4600 zum Einsatz. Die Deltaroboter sind mit Mehrfachgreifern aus sechs Vierfingergreifern ausgestattet. Damit setzen sie die Kuchen in die Verpackung ein. Die 6-Achs-Roboter setzen mit Vakuumgreifern die Schachteln auf ein 1,80 m höhergelegenes Förderband um.
Über die Firma
ABB Automation GmbH Unternehmensbereich Robotics
Friedberg
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