Оборудование 3 марта 2014

Промышленные роботы в пищевой промышленности: пекари, кондитеры и резка ультразвуком

Промышленные роботы в пищевой промышленности: пекари, кондитеры и резка ультразвуком

Текст: Л. Коноваленко, старш. науч. сотр. ФГБНУ «Росинформагротех»

Промышленные роботизированные машины уже давно способны успешно заменить человека. За последние десять лет уровень их использования удвоился почти во всех странах. Процесс роботизации не обходит стороной и пищевую промышленность, где требуется как тяжелый физический, так и деликатный ручной труд.

Промышленные роботы способны работать в условиях с повышенной температурой и влажностью, вибрацией, шумом, загрязненным воздухом. Они представляют собой высокоэффективное решение с санитарно-гигиенической точки зрения. Их использование повышает эффективность энергопотребления, производительность и качество выпускаемой продукции. Роботы, используемые на предприятиях пищевой промышленности, задействованы в процессах фасовки, упаковки и палетирования.

ЛИДЕРЫ РЫНКА

На международной выставке мясной промышленности IFFA-2013, проходившей в Германии, было представлено 25 поставщиков роботизированного оборудования для различных технологических операций. Среди представленных роботов было большое количество механизмов для операций укладки, сортировки, упаковки, которые могут быть сравнительно легко автоматизированы.

Промышленные роботы давно известны и широко применяются в различных отраслях. Сформировались основные игроки и лидеры в области робототехники. Сейчас происходит адаптация этих механизмов для перерабатывающих производств, которая возможна и эффективна только при сотрудничестве фирм — производителей роботов и перерабатывающего оборудования. Берется готовая платформа — стандартный промышленный робот, под нее составляются программа и алгоритм выполнения требуемой технологической операции, разрабатывается исполнительный рабочий орган с учетом специфики продукта.

Исходя из конструктивных особенностей, в пищевой промышленности широко используются scara-роботы — небольшие четырехосевые машины, антропоморфные — шестиосевые промышленные механизмы, напоминающие по строению человеческую руку, и дельта-роботы. Благодаря появлению их уникальной конструкции с тремя поступательными и одной вращательной степенями свободы, производственный сектор получил первые скоростные системы с видеоуправлением для сортировки легких продуктов, ускорил работу упаковочных линий и повысил их эффективность.

 

Модель

Назначение

Фирма-изготовитель

KR 15 SL

Для работы с мясом, сыром и молоком; влагонепроницаемый.

Kuka (Германия)

KR 30

KR 60

Для работы на мясоперерабатывающих предприятиях (разделка туш)

 

KR 180-2 PA Arctic

Палетоукладчик для работы при низких температурах (до –30ºС)

 

KeMotion

Для погрузочных работ и пакетирования в упаковочной индустрии

Keba (Австрия)

Scara LS-Roboter

Для работы в агрессивных средах

Epson (Германия)

TP 80

Для упаковочной индустрии; сверхбыстрый, свыше 200 захватов в минуту

Stäubli (Швейцария)

Motoman

Для упаковочной индустрии

Yaskawa Europe GmbH (Германия) — филиал корпорации Yaskawa (Япония)

IRB 260

Для упаковочной индустрии

ABB (Швеция)

M-710 iC

Для палетирования; укладывает готовые упаковки на поддоны

Fanuc (Япония)

RH-12SDH

RH-20SDH

Для упаковочной индустрии, для точной и быстрой сортировки, укладки

Mitsubishi Electric (Япония)

A 1800

A1600V

Для палетирования; грузоподъемность 140 кг, макс. скорость 1800/1600 циклов в час

Okura (Япония)

Табл. 1. Зарубежная робототехника для пищевой и перерабатывающей промышленности

ПЕКАРИ И КОНДИТЕРЫ

Быстродействующие роботы и компактные контроллеры могут повысить мощность технологических линий по производству кондитерских изделий на 60 процентов. Это подтверждает опыт работы одного из крупнейших производителей кондитерских изделий в Сербии. Компания начала свою деятельность с небольшого производства печенья, кексов, вафель и пирожных. Успех этих продуктов у потребителей способствовал расширению мощностей. Руководством было принято решение по дальнейшей автоматизации процесса производства.

Технологическая линия состоит из установки для изготовления кексов и двух роботизированных участков для передачи готовых продуктов на упаковочную машину. Управление всей технологической линией осуществляется двумя компактными контроллерами SPS c программируемой памятью, каждый из которых снабжен 80 входами и выходами. Данная серия контроллеров относится, с учетом их времени обработки в 0,08 мкс, к самым быстродействующим компактным системам SPS, поступающим на рынок. На роботизированных участках работают по два scara-робота RH-AH. Они рассчитаны на нагрузки по грузоподъемности до 10 кг и имеют радиус действия 850 мм. Благодаря короткому времени циклов — менее 0,5 с, эти роботизированные участки пригодны для укладки на поддоны, пересортировки продуктов, изделий и для формовки рабочих заготовок. В данной технологической линии роботы c устройством вакуумного захвата за каждый цикл работы одновременно снимают 18 кексов с ленточного транспортера и опускают их на направляющий транспортер упаковочной машины. Быстрая и щадящая манипуляция чувствительных продуктов с помощью роботизированного оборудования дает возможность существенно повысить эффективность технологического процесса. Благодаря внедрению в процесс изготовления продукции роботов компания смогла увеличить ежедневную производительность линии с 12 до 22 т и одновременно улучшить качество товара. Для эксплуатации такой роботизированной производственной линии требуется на 12 человек персонала меньше.

РЕЗКА УЛЬТРАЗВУКОМ

Инновационное решение для хлебопекарной и кондитерской промышленности — использование роботизированной системы ультразвуковой резки теста. Она представляет собой процесс резки материала лезвием ножа, приводимым в колебательное движение с помощью ультразвука. Преимущества технологии заключаются в том, что сама резка становится легче реализуемой, и при этом не происходит нежелательных деформаций пищевых продуктов.

Ультразвук представляет собой звук, частота которого находится за пределами верхней границы человеческой слышимости, — выше 16 кГц. Для ультразвуковой резки необходимы те же компоненты, что и для ультразвуковой сварки. К ним относятся генератор, блок преобразования амплитуды сигнала и специальный волновод-концентратор усиленного сигнала — собственно режущий орган. Генератор преобразует переменное напряжение сети в высокочастотное высокое напряжение до 20 кГц или 35 кГц и передает его в колебательный контур, состоящий из преобразователя, усилителя и волновода-концентратора. Задача преобразователя заключается в том, чтобы превратить электрическое напряжение в механические колебания такой же частоты. Их может генерироваться 20 тыс. или 35 тыс. в секунду. Затем с помощью рабочего органа они переносятся на разрезаемый продукт. Процесс резки изделий из теста, осуществляемый традиционно вручную, производится с помощью ультразвука посредством ультрасовременных блоков резки, состоящих из четырех осей роботизированной системы. На самой высокой скорости можно вырезать по вертикали заготовки из теста для свежих хлебобулочных изделий. Сам процесс резки осуществляется легче, чем обычными ножами, при этом не проявляется никакой деформации на пищевых продуктах. Предлагаемая система может обрабатывать до 17 тыс. изделий из теста в час, обеспечивая примерно 70 операций резки в минуту. Автоматический процесс очистки гарантирует самые строгие стандарты гигиены: после 15 операций нож очищается в специальной водяной ванне.

Роботизированная система резки дает возможность легко интегрироваться в автоматизированные производственные линии, ее можно использовать для резки других групп продуктов, например, кондитерских изделий. Несколько производственных линий с высокопроизводительной системой резки успешно используются в пекарнях на юге Германии.

 

 

Популярные статьи