Elke vijf seconden in de krat

Plooien worden soms beschouwd als een schoonheidsprobleem. In geautomatiseerde processen voor verpakkingen kunnen ze de workflows echter ernstig verstoren. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren bij vleesproducten die in plastic trays worden verpakt en met een folie worden afgedicht. Deze folie is het aangrijpingspunt voor de vacuüm zuignappen tijdens het daaropvolgende plukproces. De folie wordt echter vervormd door het eigengewicht van de verpakking en kreukt. Het gevolg is dat conventionele oplossingen voor grijpen door de plooien hun grenzen bereiken. Ondanks de zachte afdichtlippen sluiten ze de onregelmatigheden niet goed af en een conventionele vacuümgenerator kan het vacuüm niet handhaven.

Bizerba, een specialist in logistiek en verpakking, was daarom op zoek naar een geschikte oplossing om het picken van deze in folie verpakte trays betrouwbaar te automatiseren. Het bedrijf, met hoofdkwartier in de Zwabische stad Balingen, werd opgericht in 1866 en produceert tegenwoordig weegschalen, etiketteer- en markeersystemen en systemen voor voedselverwerking en -inspectie. Het wereldwijde Bizerba team bestaat momenteel uit 4.500 specialisten die actief zijn in 120 landen. Het bedrijf genereert een jaarlijkse omzet van ongeveer 800 miljoen euro.

Een Spaanse klant gaf Bizerba de opdracht om een end-of-line grijpersysteem te ontwikkelen voor het automatisch picken van vleesverpakkingen. Voorheen stapelden werknemers de voedseltrays in transportdozen na verpakking, weging en etikettering. De snelheid van de handmatige activiteit voldeed echter niet aan de voorschriften en beperkte daardoor de uitgang. Door het tekort aan geschoolde werknemers was er geen extra personeel leverbaar voor de vleesverwerker. Daarom was automatisering nodig om een hogere picksnelheid en een bedrijf dat de klok rond draaide te verzekeren.

Samen met Kilivations ontwierp Bizerba een nieuw end-of-line systeem met twee handlingrobots - de casepacker. Kilivations in Weil im Schönbuch is gespecialiseerd in slanke en effectieve automatiseringsoplossingen die rechtstreeks op de robotbesturing worden geïnstalleerd. Het bedrijf integreerde de individuele componenten in de automatiseringscel voor de vleesverwerker. Een belangrijke componenten zijn twee cobots van Universal Robots (UR), die de grijpers het nodige bereik geven. Voor de eindeffectoren vertrouwen Bizerba en Kilivations op de slimme en krachtige systemen van vacuümexpert Schmalz.

Beide identiek ontworpen grijpers, die elk bevestigd zijn aan een cobotarm, maken gebruik van een puur elektrisch vacuümsysteem van Schmalz. Een compacte pomp van het type GCPi werkt in elk van deze units en voorziet de grijper op de robotarm van vacuüm. De compacte vacuümgenerator vormt een krachtig systeem met de elektrische 3/2-weg compacte kleppen LQEi en presteert net zo goed als pneumatische ejectorkleppen. De GCPi genereert het benodigde vacuüm met behulp van een efficiënte membraanpomp met dubbele kop, die Schmalz heeft uitgerust met een geïntegreerd energiebesparend besturingssysteem. Hiermee wordt de snelheid van de pomp naar behoefte gesturingd. Procesparameters kunnen rechtstreeks worden overgedragen via een IO-Link-interface.

De twee compacte LQEi-kleppen, die twee afzonderlijke zuigcircuits sturing, bevinden zich decentraal op de grijper. Ze schakelen het vacuüm waar het nodig is en verzekeren een snelle evacuatie en ventileren het vacuümsysteem. Dit versnelt de aanzuig- en lostijden aanzienlijk. Een in de klep geïntegreerde sensor bewaakt het vacuüm en garandeert een hoge mate van procesbetrouwbaarheid. Dankzij de bevestiging van de eindpositie en de terugslagklep van de LQEi behoudt het systeem het vacuüm zelfs bij energieverlies.

De PXT grijper maakt indruk met zijn buigslapheid en modulariteit. Bizerba en Kilivations stellen geschikte eindeffectoren samen uit de standaard componenten. Als de geometrie van de voedselbakken later verandert, kunnen de componenten opnieuw worden gecombineerd. "Dit is innovatief en past bij onze open robotcel, die alleen beschermd wordt door lichtkasten", benadrukt Oliver Deifel. Hij is directeur Global Customer Solutions & Integration Business bij Bizerba. Tot nu toe vertrouwden voedselverwerkers op gesloten cellen, die meestal alleen waren ontworpen voor één werkstukformaat. "De grijpersystemen moesten omslachtig worden aangepast voor veranderende groottes van verpakkingen", herinnert Deifel zich.

De balgzuignappen van PSPF hebben direct contact met de verpakking van het vlees. Zes ervan worden aangestuurd door een compacte LQEi-klep. Naast een flexibele en stabiele balg hebben ze een bijzonder zachte afdichtlip. Hierdoor kan het systeem de folieverpakking automatisch verwerken - ondanks plooien. Dit betekent dat plooien slechts een schoonheidsprobleem worden. PSPF is gemaakt van siliconen die voldoen aan de FDA-norm en is geschikt voor contact met levensmiddelen.

Maar zoals zo vaak het geval is, zit de techniek in de details: met de Compact-Pump GCPi kunnen twee afzonderlijke vacuümcircuits per grijper worden geïmplementeerd via IO-Link. "IO-Link-communicatie stelt ons in staat om alle relevante procesparameters te evalueren, zoals evacuatietijd en lekkage," legt Jan Walter uit. Hij is hoofd verkoop Duitsland en buitendienst bij Schmalz. "Hierdoor kunnen we sluipende slijtage van de zuiger of lekkages in het systeem detecteren." Dit vooruitgeplanned onderhoud helpt voedingsbedrijven om ongeplande stilstand te voorkomen.

Het hele systeem is puur elektrisch en dankzij geoptimaliseerde doorsneden en lengtes van de kabels kunnen de gegrepen werkstukken snel en betrouwbaar zonder perslucht worden afgezet. Dit laat de bedrijfskosten zakken. Dankzij de decentrale installatie van de LQEi op de grijper kan Schmalz extreem snelle evacuatietijden en storttijden uitvoeren, die nodig zijn om de vereiste 96 picks per minuut te halen.

Een transportband brengt de verpakte en gelabelde bakjes naar het ophaalpunt van de til oplossing van Schmalz. Elk van de twee PXT grijpers pakt vier voedselverpakkingen op en plaatst ze in de wachtende kratten - één laag per keer, elke vijf seconden. Een rollenbaan transporteert deze kratten vervolgens naar het verzendoppervlak. "Het loopt op rolletjes," zegt Walter tevreden.

"De samenwerking met Schmalz en Kilivations was altijd positief en samen konden we een uitstekend grijpersysteem installeren voor onze klant in Spanje", zegt Oliver Deifel. "En onze klant is ook zeer tevreden. Hij gebruikt de grijpersystemen nu met een hoge verwerkingscapaciteit, bespaart op personeelskosten en heeft een maximale betrouwbaarheid van het proces dankzij de automatisering." De casepacker draait sinds eind 2023 volgens plan in Spanje en andere klanten hebben al interesse getoond in de oplossing. "Het slimme concept van dit grijpersysteem vormt de basis voor verdere projecten", onthult Deifel.