Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Prozessautomatisierung: Ausgabe 11/2015, 03.11.2015

Automatisierte Fleischverarbeitung

Was lange als unrealistisch galt, könnte bald Geschichte sein – die automatisierte Fleischverarbeitung. Eine innovative Robotergeneration ist zwar noch im Entwicklungsstadium, zeigt aber jetzt bereits das Potenzial, die Rohfleischverarbeitung zu revolutionieren.

Autor: Alvaro Cruz Lerma Marketing Europe, DENSO Robotics

Bilder: SINTEF

Die Verarbeitung von frischem Fleisch gilt in der Automationsbranche als einer der wenigen Märkte, in denen der maximale Automationsgrad erreicht zu sein scheint: Viele Tätigkeiten müssen Mitarbeiter hier nach wie vor mit der Hand ausführen, so dass der Einsatz von Robotern als unrealistisch oder ineffizient gilt. Das wird sich künftig ändern, wie ein wegweisendes Forschungsprojekt am SINTEF (The Foundation for Scientific and Industrial Research), dem grössten Forschungszentrum Skandinaviens, jetzt zeigt. Dort haben Ingenieure den «Gribbot» entwickelt, ein speziell für das Zuschneiden von Hähnchenbrustfilets entwickeltes System mit einem Sechs-Achs-Roboter des Typs VS-087 von DENSO Robotics.

«Die Frage des automatisierten Abtrennens der Filets von der Hähnchenbrust warf zuerst ein norwegisches Fleischunternehmen auf, die Nortura SA», erinnert sich Ekrem Misimi, «Gribbot»-Forschungsleiter bei SINTEF. «Dieser Teil des Hähnchens ist besonders hochwertig, so dass die Produzenten natürlich auf eine effiziente Verarbeitung achten. Allerdings ist es schwierig, diesen Arbeitsvorgang zu automatisieren – wie jeden Ablauf, der die Bewegungen einer menschlichen Hand nachahmt. Mit dem Roboter wollten wir Herstellern und Handel beweisen, dass diese Art der Automatisierung dennoch realisierbar ist.»

Besondere Herausforderung.

Das Hauptziel – und gleichzeitig die grösste Herausforderung – war ein zufriedenstellendes Ergebnis beim Zerteilen, vergleichbar mit dem Ertrag, den Mitarbeiter bei dieser Tätigkeit erzielen: Angesichts der glatten Oberfläche, der weichen Fleischtextur und der recht unterschiedlichen Formen, keine leichte Aufgabe. «Wir mussten das System so programmieren, dass der Roboter die Filets vom Restfleisch genau entlang des Brustbeins abschneidet, um möglichst wenig Restfleisch übrig zu lassen – eine echte Herausforderung, von der Erfassung des Greifpunktes durch die maschinelle Optik bis hin zur Programmierung der optimalen Schneidebewegung und -richtung des Roboterarms», sagt Misimi. Dabei bestand die Schwierigkeit in der Konstruktion des eigentlichen Greifers, der ja das Fleisch nicht zerquetschen oder zerreissen darf.

Aus Erfahrung lernen.

Der «Gribbot» basiert auf ähnlichen SINTEF-Erfahrungen in anderen roboterbasierten Projekten, wie etwa dem RoboTrim, bei dem ebenfalls ein Denso VS-087 zum Einsatz kam. Dabei ging es um das Zuschneiden von Lachsfilets. Diese Erfahrungen mit dem Roboter haben eine ganze Reihe von Perspektiven für die robotergestützte Automatisierung in der verarbeitenden Lebensmittelindustrie eröffnet – denn der Roboter lässt sich flexibel und unkompliziert handhaben.

Das «Gribbot»-System besteht aus einem Ladesystem, einem maschinellen 3D-Optiksubsystem, dem Roboterarm und der dazugehörigen «Greifhand». Im Zentrum des Systems steht der Denso VS-087; das 3D-Optiksystem dient als «Auge», der Roboter als «Arm» und der Greifer als «Hand». Die SINTEF-Ingenieure entschieden sich für den VS-087, da er für die Arbeit mit rohem Fleisch geeignet ist (Schutzklasse IP67) und einen beweglichen Arm mit einer kurzen Durchlaufzeit aufweist.

«Ein unkompliziert zu programmierender Roboter ist für uns sehr wichtig», erklärt der Forschungsleiter, «damit wir rasch einen Prototypen entwickeln können.» Der Roboter lässt sich ferner komplett mit LabView programmieren.Dabei greifen die Entwickler auf die von ImagingLab/DigiMetrix konfigurierte Denso-Roboterbibliothek zurück. Das gesamte System ist mit LabView verknüpft – auch die maschinelle 3D-Optik. Die eingebauten Elektromagnet- ventile im Roboterarm steuern den Greifer, so dass lange Kabel unnötig sind. Das Forschungszentrum nutzte ausserdem die eingebaute elektrische Verkabelung im Roboter für das notwendige Empfangen und Aussenden von Signalen an den Greifer. Die maschinelle Optik haben die Wissenschaftler per USB 3.0 an den Kontrollrechner angeschlossen und über LabView gesteuert.

Der «Gribbot» benötigt für eine Hähnchenbrust rund 2 bis 3 Sekunden, so dass 1 bis 2 Roboter (in einem typischen skandinavischen Fleischunternehmen) bis zu 30 Mitarbeiter (8 bis 12 Personen pro Schicht) ersetzen könnten – dies kann enorme Kosten sparen und die Mitarbeiter für weniger eintönige Tätigkeiten freisetzen.

Zwar ist der «Gribbot» noch ein Forschungsprojekt, doch das System zeigt eine vielversprechende Technik, die nur einen weiteren Entwicklungszyklus bis zu einem industriell einsetzbaren Proto-typen benötigt. Der potenzielle Nutzen des Roboters ist enorm: Das System kann dank der Automatisierung der Fleischverarbeitung die gesamte Produktion deutlich kosten- und operativ effizienter gestalten – und bietet eine optimale Verarbeitung von Fleisch analog zum Effizienzniveau menschlicher Arbeitskräfte. In Zukunft könnte der «Gribbot» für ähnliche Aufgaben überall in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz kommen.



Weitere Informationen
DENSO Robotics
www.densorobotics-europe.com
SINTEF
www.sintef.com




Für den industriell einsetzbaren Prototypen ist nur ein weiterer Entwicklungszyklus nötig