MITSUBISHI ELECTRIC Changes for the Better

Mitsubishi Electric hat Western Mechanical Handling (WMH) dabei unterstützt, eine vollständig automatisierte Inline-Zelle zu entwickeln, die Lebensmittel jeder Größe und Form im laufenden Prozess schneiden und slicen kann

Die Lösung basiert auf der Hochleistungs-PLC der MELSEC-Q-Serie von Mitsubishi Electric sowie auf systemabgestimmten Komponenten, darunter HMI, Frequenzumrichter und zwei MELFA Knickarmroboter.
Die daraus entstandene Maschine maximiert Leistung, Flexibilität und Produktivität für Kunden in der Lebensmittelbranche.

Der Wettbewerb in der Lebensmittelindustrie ist intensiv, und das hohe Tempo von Geschäft und Entwicklung bedeutet, dass jeder Vorteil einen erheblichen Einfluss auf die Margen von Lebensmittelherstellern haben kann. Diese innovative Inline-Schneideeinheit bietet deutliche Vorteile, da sie dank ihrer hohen Genauigkeit und Konsistenz die Schneidzeit erheblich verkürzt und gleichzeitig den Ausschuss reduziert.

"Dank unserer 40-jährigen Erfahrung in diesem Sektor haben wir einen wachsenden Bedarf im Markt nach besseren industriellen Lösungen zum Schneiden von Lebensmitteln erkannt. Bisher war das industrielle Schneiden von Lebensmitteln häufig eine manuelle Aufgabe. Selbst bei automatisierten Lösungen ist eine kontinuierliche Verarbeitung meist nicht möglich, da die eingesetzten Roboter erfordern, dass die Lebensmittel stillstehen. Dadurch verlangsamen Schneidprozesse häufig die gesamte Produktionslinie und verlängern die Durchlaufzeiten", erklärt Helen Jackson, Technical Sales & Marketing Manager bei WMH.

Die neue Inline-Schneideeinheit des Unternehmens stellt einen Wendepunkt dar, da sie über ein Förderband verfügt, das die Produktionslinie mit der Schneidestufe und nachfolgenden Prozessen verbindet. Während sich die Lebensmittelschalen weiter vorwärts bewegen, wird ihr Inhalt geschnitten, ohne dass das Förderband angehalten werden muss.

Ein starkes Expertenteam

Das Ziel von WMH bestand darin, ein automatisiertes Schneidsystem zu entwickeln, das eine bislang unerreichte, hochwertige und schnelle Schneidleistung ohne Unterbrechungen ermöglicht. Dafür entschied sich das Unternehmen, modernste Technologien der führenden Hersteller Mitsubishi Electric und Telsonic zu integrieren.

Ein wesentlicher Faktor für die Vielseitigkeit der Maschine sind zwei Roboterarme von Mitsubishi Electric, die sich an die Liniengeschwindigkeit anpassen und alle erforderlichen Schnitte während der Bewegung ausführen können. Die Roboter ermöglichen qualitativ hochwertiges Schneiden mithilfe modernster Ultraschallklingen von Telsonic, einem führenden Hersteller industrieller Ultraschallsysteme.

Steve Kirby, Sales Manager bei Mitsubishi Electric, kommentiert:
„WMH ist ein langjähriger Kunde von Mitsubishi Electric. Das Unternehmen ist mit den Möglichkeiten unserer Automatisierungstechnik bestens vertraut und integriert sie in eine Reihe hochmoderner Lösungen – im wahrsten Sinne des Wortes!“

Bereits in den frühen Planungsphasen diskutierten die drei Unternehmen, wie eine effiziente und flexible Lösung aufgebaut werden kann, die gleichzeitig den strengen Hygieneanforderungen der Lebensmittelverarbeitungsindustrie gerecht wird. Die sechsachsigen Roboter der RV-F-Serie von Mitsubishi Electric waren ideal geeignet, um diese Anforderungen zu erfüllen, da sie branchenführende Geschwindigkeit und Präzision sowie die Schutzart IP65 für lebensmitteltaugliche Wash-down-Arbeitsumgebungen bieten.

Der automatisierte Betrieb der Roboterarme wird von einer kompakten Hochleistungs-PLC der MELSEC-Q-Serie gesteuert, die für kleinere Anwendungen ausgelegt ist. Die PLC fungiert dabei als Schnittstelle zwischen den Robotern und einem GOT2000 HMI, über das Bediener einfach festlegen können, welche Art von Schnitt erforderlich ist, und gleichzeitig den Prozess überwachen.

Die Maschine kann Materialien mit unterschiedlichen Konsistenzen schneiden, die in verschiedenen Formen und Größen von Lebensmittelschalen verpackt sind, ohne dass Hardwareanpassungen erforderlich sind. Tatsächlich sind all diese Anwendungen durch unterschiedliche Schneidanforderungen gekennzeichnet. So benötigen beispielsweise gekühlte Produkte eine geringere Schneidgeschwindigkeit als weichere Lebensmittel. Ebenso unterscheiden sich Schneidausrichtung und -winkel bei runden Produkten wie Pizza von rechteckigen Backwaren in Schalen, beispielsweise Flapjacks.

Ultraschalltechnik im Einsatz

Ultraschallklingen können verschiedene Materialien schnell, mit hoher Genauigkeit und bei sehr geringem Druck schneiden. Im Vergleich zu herkömmlichen Klingen entstehen deutlich weniger Krümel und Abfall, insbesondere beim Schneiden nahe der Materialränder. Darüber hinaus werden bei variablen Zutaten und Toppings, etwa Kirschen in einem Kuchen, diese sauber geschnitten, ohne sie zu zerdrücken oder das gesamte Produkt zu beschädigen. Das sorgt für ein optisch ansprechendes Ergebnis.

Telsonic ergänzt: „Die in dieser Anwendung eingesetzten Ultraschallklingen sind 760 mm lang, was sie zu den größten auf dem Markt verfügbaren Klingen macht. Das führt nicht nur zu kürzeren Zykluszeiten, sondern auch zu einer höheren Qualität. Beim Schneiden großer Schalen sind weniger Schnitte auf derselben Achse erforderlich, wodurch das Risiko von Fehlpositionierungen minimiert wird. Die Fähigkeit zur Selbstreinigung sowie das Beibehalten einer scharfen Klinge optimieren den Prozess zusätzlich.“

Präzision auf höchstem Niveau

Die optimale Abstimmung zwischen den Knickarmrobotern und den Ultraschallklingen war entscheidend, um eine hohe Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Telsonic kommentiert: „Der Optimierungsprozess war eine gemeinsame Anstrengung. Es war eine Freude, mit den Spezialisten von Mitsubishi Electric zusammenzuarbeiten. Sie haben unseren Ultraschallprozess schnell verstanden und wussten, wie er in ihre Roboter integriert werden kann.“

Während der Designphase wurde besonderes Augenmerk auf die Entwicklung eines zuverlässigen Positionsverfolgungssystems gelegt. Dieses ist entscheidend, damit die Roboter die Lebensmittel korrekt schneiden, ohne die Lebensmittelschalen oder das Förderband zu beschädigen. Steve Kirby erklärt:
„Ultraschallklingen sind extrem leistungsstark, daher mussten wir sicherstellen, dass sie das Produkt vollständig durchschneiden und stoppen, bevor sie die Schale erreichen. Unsere Lösung kann sich wiederholt mit einer Genauigkeit von 20 μm korrekt positionieren. Gleichzeitig mussten wir jede Auf- oder Abwärtsbewegung des Förderbands minimieren.“

Zu diesem Zweck nutzt das Förderband Frequenzumrichter von Mitsubishi Electric, um die horizontale Bewegung zu regeln und gleichzeitig Höhenabweichungen zu eliminieren.

Vorteile, die Lebensmittelhersteller sofort erkennen

Helen Jackson kommentiert: „Die intensiven Gespräche, die die Spezialisten von Mitsubishi Electric mit unserem Team geführt haben, sowie ihre schnelle Reaktionsfähigkeit waren äußerst hilfreich bei der Entwicklung eines hochpräzisen Schneidsystems, das nun großes Interesse in der Branche weckt.“

Die Inline-Ultraschall-Schneideeinheit mit zwei Robotern wurde bereits von führenden Lebensmittelherstellern übernommen, darunter Bakkavor. Das Unternehmen hat beschlossen, die Anlage in seiner Dessertfabrik in Highbridge zu installieren, wo sie zur Automatisierung der neuen Produktionslinie für gekühlte Süßwaren beitragen wird.

Daron Sirmon, Project & Compliance Engineering Manager bei Bakkavor Desserts – Highbridge, bestätigt: „Wir haben uns für WMH und dessen neueste Lösung für die neue Cheesecake-Produktionslinie von Bakkavor entschieden, nachdem wir den Standort besucht und eine der Anlagen im Betrieb gesehen hatten. Ausschlaggebend für die Entscheidung waren die einfache Benutzeroberfläche und die hohe Betriebsgeschwindigkeit. Außerdem waren Professionalität und technisches Know-how wichtige Faktoren für unsere Entscheidung.“