In 2001 werd ik benaderd door Habek Snacks uit Deurne die bezig was met een Pick & Place project om frikandellen automatisch in te pakken. Na een kort gesprek en het eten van de eerste frikandel in mijn leven kreeg ik een studieopdracht om concepten te bedenken voor het automatisch inpakken van 15.000 frikandellen per uur achter hun grootste productielijn. De achtereenvolgende 3 jaar volgde een reeks van fascinerende projecten die ik voor Habek mocht uitvoeren van conceptfase tot inbedrijfname. Toen ik net begon bij Habek waren zij zeer trots omdat het tijdschrift de Panorama een vergelijkende test had uitgevoerd en Habek had uitgeroepen tot de maker van de lekkerste frikandellen van Nederland. In totaal produceren alle snackfabrikanten in Nederland in totaal jaarlijks ca. 600 miljoen frikandellen!
Klik hier voor een impressie van de uitstootstations en de pick & place unit die de frikandellen in de doos plaatst.
Het inpakken werd door 3 personen gedaan in 2 ploegen. Elke inpakker plaatste bijna 5000 frikandellen per uur in de dozen. Automatiseren van het inpakproces had dus een besparingspotentieel van 6 personen. Jaarlijks zou dat een besparing opleveren van meer dan 10.000 arbeidsuren.
In het haalbaarheidsonderzoek heb ik eerst een marktonderzoek gedaan. Het automatisch inpakken van “slappe” frikandellen bleek in het verleden door veel firma’s geprobeerd te zijn, echter zonder succes. Volgens zeggen waren diverse firma’s die pogingen hadden ondernomen zelfs failliet gegaan,
In 2001 waren de “spinachtige” Flexpickers van ABB nog erg duur en in basisuitvoering niet geschikt om met hoge druk gereinigd te worden. Robots zouden slechts een deel van het pick & place probleem oplossen en vereisten een geavanceerd vision systeem dat toen vrij kostbaar was.
Ik ontwikkelde op papier een concept dat interessant leek. Maar zoals vaak was de vraag of iets wat op papier lijkt te werken ook in de praktijk werkt. Daarom volgde op de haalbaarheidstudie een fase van praktijk tests en het uitwerken van ideeën . De firma Jegerings uit Deurne werd vanaf het begin in het Pick & Place project betrokken en bouwde eerst diverse testopstellingen en vervolgens ook het grootste deel van de lijn inclusief een nieuwe koeler.
De belangrijkste moeilijkheidsgraad in het project betrof het feit er slappe en kromme frikandellen in een doos geplaatst moesten worden die erg krap was. Het vergroten van de doos had het grote praktische bezwaar dat er meer volume nodig was in de gehele logistieke keten van het diepvriesmagazijn van Habek tot aan de diepvries vitrines in de supermarkten. Wat logistiek betreft zijn de kosten voor opslag van diepvriesprodukten per liter het duurste. Als uitgangspunt werd dus gesteld dat de doos niet vergroot mocht worden en dat hield in dat er een grijper ontwikkeld moest worden die 10 naast elkaar liggende frikandellen moest samenknijpen en vooraf gezorgd moest worden dat deze groep gecentreerd was. Per doos moesten 2 of 4 lagen van 10 stuks geladen worden. Per laag was gemiddeld 2,5 seconde tijd beschikbaar. De kunst was om steeds een groep van 10 frikandellen naast elkaar te formeren. Hiervoor heb ik een principe bedacht van een stelsel van 12 uitstoters, trechters en wisselkleppen. De grote trilgoot bestond uit 3 secties. De eerste sectie had 3 brede goten waarin de frikandellen vielen als ze uit de koeler kwamen. Elke brede goot splitste in 2 smallere zodat de volgende sectie 6 goten had en daar splitste elke goot opnieuw zodat de laatste sectie 12 goten had. De triller was smal aan het begin en breed aan het einde.
Omdat het concept gebaseerd was op een trilinstallatie hebben we contact gelegd met diverse specialisten op dit gebied. Wij begonnen met testen met een trilunit met verschillende secties van de firma Cremer uit Noordwijkerhout. Later is de unit naar Jegerings overgebracht zodat we zelf konden testen en de goten konden modificeren.De conclusie was dat het mogelijk was om 15.000 frikandellen per uur, 250 per minuut die chaotisch uit de koeler kwamen te richten in 12 sporen zodat er gemiddeld ca. 20 frikandellen per minuut per spoor aangeleverd werden.
Vervolgens heeft de firma Key Technogy uit Beusichem een testopstelling gemaakt om het principe uit testen van een gotenstelsel dat 3x verdubbeld, dus beginnend met 1 brede goot die in 2 splitst en eindigt in 4 goten. Met 3 van deze modules zou dan een trilsysteem gemaakt kunnen worden. De uiteindelijk trilunit voor de produktielijn werd gebouwd door Key Technology .
Praktisch alle frikandellen werden hierdoor achter elkaar uitgelijnd. Frikandellen die te krom waren of op elkaar lagen werden aan het einde van de trilinstallatie opgevangen op een dwarsband die de frikandellen retourneerden naar het begin van de triller. Achter de 12 goten van de triller waren 12 uittrekbanden geplaatst die met een hogere snelheid draaide dan de snelheid van de frikandellen op de triller en zo ontstond er afstand tussen de frikandellen.
Op deze 12 uittrekbanden werd een controle uitgevoerd met een Vision systeem dat opgebouwd was uit 3 camera’s, belichting, en een besturing. Zo werd gecontroleerd of de afstand tussen de frikandellen voldoende was en of deze niet te krom waren. Per seconde werden 10 camerabeelden gemaakt. Het systeem om frikandellen die via 12 goten aangevoerd werden te groeperen tot een rij van 10 stuks werkte als volgt.
Na een marktonderzoek waarbij diverse vision leveranciers werden bezocht is verder gegaan met Matsushita uit Best. Er werd een test opstelling gebouwd met 3 banden en uitstoters en een programma gemaakt waarin gecontroleerd werd of de frikandel in een rechthoekig kader paste, een maat voor kromheid en lengte en of er voldoende afstand tussen de frikandellen lag. Tussenafstand was noodzakelijk omdat goedgekeurde frikandellen uitgestoten moesten worden in een trechter.
Naast elke uittrekband was een uitstoter met trechter en wisselklep geplaatst. Klik hier voor een video van het uitstootsysteem. Onder de 12 wisselkleppen was een circa 1500 mm brede afvoerband met vlak daarboven een rooster met 24 sporen. Per wisselklep waren er dus 2 posities op de band waar een frikandel op kon vallen, een links van de wisselklep en een rechts ervan. Er was hoogte verschil tussen de 12 uittrekbanden en de afvoerband. Het niveau van de wisselklep lag tussen de beide banden. De uitstoters en de wisselkleppen werden aangestuurd door een besturing die een telling bijhield van het aantal frikandellen dat zich op de wisselklep bevonden (feitelijk een wachtpositie) en het aantal frikandellen dat op de afvoerband lag. Op het moment dat er een goede frikandel (niet te krom of te lang of te kort) die voldoende vrij lag ten opzicht van een eventuele “achtervolger” bij de uitstoter kwam en de plaats op de wisselklep vrij was, dan gaf de besturing het commando om de frikandel uit te stoten zodat deze op de wisselklep terecht zou komen. De besturing hield een telling bij en liet de wisselklep naar links of rechts bewegen zodat de 24 sporen op de afvoerband benut konden worden. Als er 10 frikandellen op de band lagen maakte deze een stap van 300 mm zodat de groep van 10 in het volgende station terecht kwam.
Dit eerste station lijnde de voorkanten uit. Deze afvoerband was een taktband die de groepen van 10 langs alle overige stations verplaatsen. Het tweede station schoof de groep van 10 in dwarsrichting naar elkaar toe en het derde station centreerde de groep van 10. Op de volgende bandpositie werden de groep van 10 frikandellen opgepakt door een grijper die bestond uit platen die 4-zijdig klemden en vacuüm waarmee de frikandelen tegen de bovenplaat van de grijper aangezogen werden.
Vervolgens werden de frikandellen in de doos geplaatst op een band die haaks op de afvoerband stond. Tussen elke laag werd een stuk papier geplaatst dat van de rol werd gesneden en met een aparte pick & place unit in de doos geplaatst. Deze zat als een tandem vast aan de frikandellen grijper.
Omdat diverse bewegingen snel en precies uitgevoerd moesten worden zijn er 3 servomotoren toegepast. Met een cyclustijd van 2,5 seconde konden 24 lagen van 10 frikandellen in de dozen worden geladen. De bewegingen van de grijper werden gerealiseerd met lineaire eenheden die samen met de motoren en servo versterkers en aansturing door de firma Mijnsbergen werden geleverd.
Voor het ontwikkelen van de grijper zijn zeer veel testen gedaan met vacuümpompen en diverse klemconstructies. Uiteindelijk wezen de tests uit dat de frikandellen met 4 klemplaten rondom en vacuüm opgepakt kon worden. Door meting van de waarde van het vacuüm kon afgeleid worden of er 10 frikandellen naast elkaar lagen. Waren dit er minder dan was het vacuüm te laag, bijv. als er maar 9 stuks naast elkaar lagen. Dan werd de groep afgekeurd en niet in de doos geladen.
Een zeer belangrijk deel van de lijn was de besturing die door de firma Vervos uit Schijndel werd gemaakt. Een knap stuk werk zat in de aansturing van de wisselkleppen. Feitelijk kon dit beschouwd worden als een Multihead besturing waarbij de inhouden van verschillende trechters bij elkaar gevoegd werden. In plaats van weging werd hier echt geteld zodat elke laag ook werkelijk 10 frikandellen bevatte.
De lijn werd zodanig ontworpen dat de stations relatief eenvoudig gereinigd konden worden.
Zo was het deel met de 12 uittrekbanden en trechters verrijdbaar zodat dit naast de lijn gezet kon worden om goed gereinigd te kunnen worden. Alle trechters waren demontabel. Ook de delen van de grijper waren demontabel.
Voordat het begin van de bouw van de lijn, die feitelijk als prototype kon worden beschouwd, is een samenwerkingsverband opgezet van de firma’s Convenience Food Systems uit Bakel, Jegerings en Habek. Omdat het uitgangspunt was dat er een markt zou zijn voor automatische inpakinstallaties voor frikandellen werd door de samenwerking een forse subsidie verkregen.
Uiteindelijk is het bij het bouwen van dit prototype gebleven omdat andere fabrikanten van frikandellen andere oplossingen bedachten voor het inpakken.
Terugkijkend op dit project kan gesteld worden dat er een grote verscheidenheid aan technieken aan te pas is gekomen en er meer dan 10 firma’s nauw met elkaar hebben samengewerkt.
Naast het hier beschreven Pick & Place project heb ik diverse andere projecten begeleid bij Habek zoals de nieuwe koeltunnel voor lijn 1 en de inpakinstallatie voor minisnacks.
In de loop van het project hebben we nog pogingen ondernomen om de frikandellen rechter te maken . Zo is een aflegband gemaakt waar de frikandellen op vielen na het afkorten zodat ze geleidelijk in de welbak gevoerd werden. In het bestaande productieproces vallen frikandellen van de afkorter in het water en zinken naar de bodem en kunnen verstrengeld raken en ook om de buizen van de verwarming onder in de bak blijven hangen en extra krom worden of overgaar. In principe lukte het goed met de testen maar uiteindelijk is er geen productieversie van gemaakt. Omdat er best veel frikandellen te krom waren is het nooit gelukt om de lijn onbemand te laten draaien. In de praktijk was er altijd een inpakker nodig achter de lijn voor het inpakken van de frikandellen die niet automatisch verpakt werden en voor bewaking van de lijn. Er waren veel stations waar kleine storingen plaats konden vinden zoals het dozentransport en het papier inlegsysteem die snel verholpen konden worden door de inpakker.
