Robot v mlékárně TPK Přibyslav nasazen s odolností i pro vlhké prostředí

Roboty provádějí nejen při výrobě potravin a nápojů přesné a rychlé operace, kterými nahrazují opakovatelnou práci člověka v různých výrobních operacích včetně finalizačních procesů jako sbírání, skládání a balení hotových výrobků. K speciálnímu nasazení robotů ve výrobních procesech patří v mnoha ohledech potravinářské procesy se specifickými podmínkami, jako je vlhké prostředí, čistota prostředí, čistitelnost robota aj. Splnění těchto požadavků vyžaduje kromě běžné funkčnosti rovněž speciální konstrukční provedení robotů.

Roboty Stäubli pro potravinářství
Vhodnými roboty pro odvětví výroby potravin jsou roboty švýcarského výrobce Stäubli. Vyznačují se velkým výkonem daným vysokou rychlostí pohybů, vysokou životností a odolností ve vlhku a precizní konstrukcí s možností sanitace celé konstrukce. Příjemnou vlastností je snadná aplikace robotů Stäubli s podporou mnoha užitečných funkcí a aplikací. Roboty jsou vhodné téměř do všech segmentů výroby potravin a jejich sofistikované aplikace jsou v masokombinátech, mlékárnách, konzervárnách, výrobě cukrovinek nebo zmrzliny aj. Aplikací robotů Stäubli se zabývá firma Compas automatizace, spol. s r.o.

Obr. 1: Vizualizace výrobní linky sýrů

Příklad nasazení robota Stäubli ve výrobě sýrů - popis výrobního procesu
Robot Stäubli je nasazen ve výrobě sýrů v mlékárně TPK Přibyslav (bývalá Pribina), kde umístěn na podstavci nad výrobní linkou na sýry, viz schéma na obr. 1. Úkolem robota je zajistit promíchávání sýřeniny pomocí nástroje – sítě. Sýřenina je načerpána linkou do plastových van, které projíždějí na dopravníku pod robotem. Obsluha na vizualizaci linky provede předvolbu parametrů odpovídající danému typu výrobku a spustí robota. Předvolba obsahuje čtyři možné kombinace nástrojů. Nástroje jsou umístěny v samostatném zásobníku v dosahu robota. Pokud je vana se syrovátkou na lince na cílové pozici, tak řídicí systém linky mechanicky aretuje vanu pod robotem a pošle signál robotovi k provedení zamíchání syrovátky. Robot podle navolené předvolby uchopí nástroj dle předvolby z možných 4 nástrojů a nařeže příčně a podélně sýřeninu ve vaně. Následně řídicí systém robota pošle signál řídicímu systému linky o ukončení cyklu míchání a operace se opakuje pro míchání dalších van. Obsluha má na vizualizaci linky k dispozici tlačítko „bypass“ pro provizorní přemostění v případě, že robot není ve funkci. Komunikace řídicího systému linky s robotem probíhá na úrovni binární komunikace v rozsahu 32x digitální vstup a 32x digitální výstup.

Obr. 2: Robot Stäubli model TX200 he (humid enviroment) do vlhkého prostředí v potravinářském průmyslu

Použité technické prostředky
Investor zvolil za dodavatele aplikace nového robota Stäubli firmu Compas automatizace s.r.o. Pro charakteristiku potravinářského provozu s vlhkým prostředím a funkční požadavky je vhodným modelem šestiosý robot řady TX200 v provedení he (humid environment – obr. 2). Provedení robota zajišťuje vodotěsnost ramen IP65 i zápěstí IP67. Stejně tak je robot odolný vůči čistícím procedurám a není tak nutné použít ochranné návleky. Součástí robota je terminál, který slouží k programování, řízení, údržbě a zároveň obsahuje bezpečnostní funkce. Pro ovládání robota Stäubli je použit kontrolér CS8C HP, který je umístěn v samostatném rozvaděči, umístěném mimo výrobní prostory. Součástí kontroléru jsou vstupně/výstupní karty pro komunikaci s řídicím systémem linky. Rozvaděč kontroléru je propojen s robotem prostřednictví dvou vícežilových kabelů přes konektory. Ruka robota pro automatickou výměnu a uchopení nástrojů je ovládána pneumaticky.

Obr. 3: Robot promíchává sýřeninu pomocí nástroje - sítě

SW robota je zpracován ve vývojovém prostředí VAL3, které slouží k programování všech robotů Stäubli.
Součástí dodávky Compas bylo i zajištění kompletní mechanické výměny robota nad linkou. Vzhledem k požadavkům investora na minimální omezení provozu linky byl pro testy robot zprovozněn na provizorní konstrukci mimo výrobní prostory. Po ověření funkcí připraveného SW byl robot následně, v době krátké odstávky výroby, přestěhován do výrobních prostor.

Přínosy realizace projektu
-    Aplikace moderního robota zajišťující vysokou produktivitu výroby a provozní spolehlivost
-    Flexibilita výrobního procesu podle výrobního programu a souvisejících parametrů
-    Zajištění požadavků potravinářského provozu
-    Rychlá podpora a servis firmou Compas, zajištění úprav výroby dle aktuálních požadavků

Obr. 4: Sýřenina je načerpána linkou do plastových van, které projíždějí na dopravníku pod robotem

Inteligentní roboty a Industry 4.0
Roboty a manipulátory zvyšují produktivitu a kvalitu výrobních procesů, pomáhají nahradit těžkou práci operátorů ve speciálních operacích i v rutinních činnostech jako je manipulace s výrobky a skládání skupinových balení do palet. Využívají se rovněž pro vysoce sofistikované operace, např. ve spojení s digitalizací obrazů pro sbírání rozházených výrobků z výrobního pásu a jejich skládání do určených pozic v obalech. Inteligentní roboty budoucnosti budou umět stále více sofistikovaných operací a budou mít vyšší úroveň bezpečnosti, což jim umožní přímo spolupracovat s člověkem, např. podávat předměty operátorům. Ve shodě s novým průmyslovým standardem Industry 4.0 se očekává podstatně větší rozšíření inteligentních robotů nejen v potravinářství, ale i dalších průmyslových oborech.

Autoři: Jindřich Kubíček, Vlastimil Braun, COMPAS automatizace, spol. s r.o.