Roboty SCARA zvýšili efektivitu balenia jogurtov

Priemyselné spracovanie kravského mlieka v Nitre spadá do 20. – 30. rokov minulého storočia. Prvá mliekareň v Nitre sa nachádzala v priestoroch dnešného starého divadla Andreja Bagara. Tá dnešná, stojaca na Cabajskej ulici, prešla viacerými zmenami a modernizáciou. Tesne pred vianočnými sviatkami v roku 1970 bol do skúšobnej prevádzky spustený nový veľký Potravinársky kombinát ako predchodca dnešnej AGRO TAMI, a. s. Od roku 2007 sa majiteľom nitrianskej mliekarne s dovtedajším názvom friesland Slovensko stala Tatranská mliekareň, a. s., Kežmarok. Napriek tomu, že firma Friesland skončila svoju činnosť, mliekareň pokračovala bez prerušenia výroby. Hlavnou motiváciou kúpy nitrianskej mliekarne bol fakt, že ide o modernú a technicky dobre vybavenú mliekareň, ktorá na trh dodáva odlišný sortiment ako mliekareň spod Tatier.
Roboty SCARA zvýšili efektivitu balenia jogurtov

Obr. Operátor má prostredníctvom systému SCADA v reálnom čase podrobný prehľad o jednotlivých častiach výrobnej technológie v jednotlivých strediskách.

Už pod novým názvom AGRO TAMI, s. r. o., Nitra mala spoločnosť v spomínanom roku 2007 raketový nástup a v priebehu roka sa jej podarilo zastabilizovať a rozšíriť výrobu. Čo bolo však najdôležitejšie, spoločnosť bola už v prvých mesiacoch zisková. Optimálny nástup sa prejavil v investovaní a ďalšom rozšírení výroby – linka na výrobu UHT mlieka, linka na výrobu nátierkového masla a rozšírenie portfólia kyslo-mliečnych výrobkov a tvarohov.

Od mlieka k finálnym produktom

AGRO TAMI, a. s., nakupuje mlieko v surovom stave od slovenských farmárov v priemernom objeme 250 000 litrov za deň. „Skôr ako sa mlieko od dodávateľov prevezme na ďalšie spracovanie, každá dodávka je testovaná v laboratóriu, v prvom rade na prítomnosť inhibičných látok a ďalšie fyzikálnochemické parametre. Až keď je výsledok testu v norme, prichádza k prečerpávaniu mlieka z cisterny do skladovacích tankov,“ vysvetľuje na úvod nášho stretnutia Ing. Pavel Palka, technický riaditeľ AGRO TAMI, a. s. Pri preberaní mlieka sa jednak váži hmotnosť cisterny, jednak sa množstvo mlieka pri prečerpávaní meria pomocou Coriolisových hmotnostných prietokomerov. V tankoch sa následne meria teplota a výška hladiny mlieka.

Mlieko z tankov sa prepravuje do pasterizačnej stanice, kde nastáva jeho tepelné ošetrenie a odstreďovanie. Dosiahnutie požadovanej teploty, ako aj proces ochladzovania sa vykonáva v automatickom režime. Z takto ošetreného a upraveného mlieka vzniknú základné vstupné suroviny ako plnotučné mlieko, odstredené mlieko a smotana. Tie prechádzajú na ďalšie strediská, kde sa z nich pripravujú zmesi ako základ na finálne produkty – jogurty, smotany, nátierky, tvarohy a pod. To, ktorý produkt sa bude z pasterizačnej stanice spracúvať, si pracovníci jednotlivých stredísk zvolia otvorením príslušných prepravných trás, a to buď manuálne, alebo pomocou pneumaticky ovládaných regulačných ventilov.

Celkovo sa v AGROTAMI nachádza niekoľko výrobných stredísk, ktoré sa podľa finálnej produkcie delia na ďalšie podstrediská. Pred samotnou výrobou aj po nej sa uskutočňuje sanitácia, t. j. čistenie a dezinfekcia výrobnej technológie, kde je celý proces časovania preplachov, dávkovanie aj dosahovanie požadovanej teploty roztokov a dezinfekcie opäť riadený automaticky.

Pripravený základ fermentuje v tankoch. Výšku hladiny produktu v tanku majú na starosti snímače od spoločnosti Endress+Hauser. Pri presne definovanej fermentačnej teplote sa pridáva mliečna kultúra. Každý produkt má presne stanovenú teplotu a čas zrenia, aby dosiahol požadovanú hodnotu pH. Po kontrole fyzikálnochemických parametrov a senzorických vlastností v laboratóriu je tento produkt pripravený na plnenie.

Robotizácia v stredisku špecialít

V rámci strediska špecialít sú v prevádzke štyri plniace linky na výrobu jogurtov. V rámci nich si operátor volí výšku téglika, množstvo jogurtu a jednotlivých prísad – džemu a pod. Takto pripravená receptúra je vstupom pre plniacu linku. Na jej konci je téglik uzavretý ošetreným viečkom. Takto uzavreté jogurty prechádzajú na dopravnom páse k pracovisku balenia.

„Vzhľadom na výkon jednotlivých plničiek, ktorý sa pri najvýkonnejšej z nich pohybuje na úrovni 16 000 jogurtov za hodinu, by boli na ukladanie do kartónových prepraviek potrební minimálne štyria pracovníci. Preto sa vedenie našej spoločnosti rozhodlo zmodernizovať túto časť balenia,“ vysvetľuje P. Palka. Tri pracoviská balenia jogurtov boli osadené automatizovaným riešením s využitím robotov SCARA od spoločnosti Omron. Keďže v rámci tejto aplikácie nebolo potrebné vykonávať zložité trajektórie pohybu, padlo riešenie práve na tento typ robota. Návrh a realizáciu robotizovaných pracovísk vykonala spoločnosť AMT automatizácia, spol. s r. o., z Nového Mesta nad Váhom a dodávateľom veľkej časti automatizačných komponentov aj samotných robotov SCARA bola piešťanská spoločnosť ELSYS, spol. s r. o.

V prípade jedného z pracovísk s plničkou odchádzajú naplnené a uzavreté jogurty po jednom dopravníkovom páse smerom k pracovisku balenia. Rýchlosť dopravníka, ktorý prináša jogurty k robotu, bola prispôsobená maximálnemu výkonu plniacej linky tak, aby z nej jogurty plynule odchádzali. Ak sa priestor za plničkou zaplní jogurtmi, snímač tento stav signalizuje nadradenému riadiacemu systému a ten plničku odstaví. V praxi k takému stavu dôjde veľmi výnimočne.

Pred jedným z robotizovaných pracovísk sa nachádza závitovkové zariadenie, ktoré rozraďuje jogurty do pozícií s presne definovanými rozstupmi. Následne rameno manipulátora uchopí tégliky a umiestni ich do pripraveného kartónového obalu. Pôvodné riešenie využívalo na uchopovanie téglikov podtlak, avšak po skúsenostiach v prevádzke bolo toto riešenie nahradené mechanickým upínaním.

Najmodernejšie pracovisko je osadené robotom SCARA Omron typu R6Z-YXGSW. Riadiaci systém robota je prepojený na nadradený systém riadenia plniacej linky. „Robot SCARA je navrhnutý s určitou rezervou z hľadiska užitočného zaťaženia a rýchlosti, aby bez problémov zvládal plynulý pohyb s dvadsiatimi téglikmi. Za jednu minútu zvládne naložiť cca 400 téglikov, čo je výkon, ktorý v prípade tohto typu robota prináša nižšie opotrebovanie mechanických častí a tým aj jeho dlhšiu životnosť a dlhší čas bezporuchovej prevádzky,“ konštatuje Ing. Branislav Krajčírik, technický a obchodný manažér ELSYS, spol. s r. o.

Pracovisko robota je chránené mechanickými zábranami s prístupom do priestoru cez dvere, ktoré sú osadené bezpečnostnými dverovými spínačmi s blokovaním D4SL-N. Ich výstup je pripojený do bezpečnostného relé G9SE. Celá uvedená koncepcia bezpečnosti je tiež postavená na produktoch spoločnosti Omron.

Opis a funkcie vybraných častí robotizovaného pracoviska

Základnú časť zakladacieho manipulátora téglikov tvorí fréma s jednotlivými podskupinami zariadenia.

Manipulátor s uchopovačom

Pozostáva z konzoly, na ktorej je prichytený robot SCARA. Ten je vybavený uchopovačom 2 x 10 pre priemer téglika 75 mm a druhým uchopovačom 2 x 6 pre priemer téglika 95 mm. Zmena formátu je plne automatická.

Fréma

Tvorí základnú časť celého zariadenia. Zakladací manipulátor téglikov je vybavený systémom PLC Omron CP1H umiestneným v rozvádzači. V rozvádzači je umiestnený dotykový ovládací panel a ďalšie ovládacie prvky, podobne aj frekvenčné meniče MX2 spoločnosti Omron, ktoré umožňujú nadstavenie rýchlosti jednotlivých uzlov.

Rozraďovacia jednotka

Pozostáva zo samostatne stojaceho rámu s klznými vedeniami, na ktorých je pripevnená konštrukcia z rozraďovacími hviezdicami a pneumaticky ovládaným zábradlím. Systém rozraďovania aj prechod z jedného formátu téglika na druhý (75/95) je plne automatický a ovládaný z dotykovej obrazovky stroja. Rozraďovacie hviezdice pozostávajú z centrálneho stĺpika na spodnej strane ukončeného pneumatickým otočným modulom a na hornej strane doskou s hviezdicami, servomechanickým pohonom a medziprevodom, s ktorým sú previazané hviezdice. Servomechanické pohony hviezdic sú zosynchronizované riadiacim systémom. Servomotory tiež komunikujú z pohonom dopravníka pod zakladaním.

Systém SCADA

V miestnosti riadenia sú v prevádzke dva systémy SCADA, ktoré sú určené na nadradené riadenie a sledovanie výroby aj procesu dezinfekcie technológií. Operátor má prostredníctvom hlavného systému SCADA v reálnom čase podrobný prehľad o jednotlivých častiach výrobnej technológie v jednotlivých strediskách – ktoré suroviny sa spracúvajú, činnosť čerpadiel, čo sa má miešať, vyrábať atď. K dispozícii sú historizačné a trendové moduly, ako aj správa a riadenie alarmových hlásení.

Príkladná spolupráca a plány do budúcnosti

Spoluprácu so spoločnosťou ELSYS hodnotí P. Palka veľmi pozitívne. „V prípade neočakávanej poruchy sme dostali okamžitú podporu či už príjazdom ich technikov, alebo okamžitou dodávkou náhradných dielov alebo zariadení v priebehu jedného, dvoch dní, s čím sme sa u iných dodávateľov nestretli. Na tie časti technológie, ktoré môžeme sami ovplyvniť, si jednoznačne vyberáme produkty a riešenia Omron.“ Rovnako pozitívne hodnotí aj spoluprácu s realizátorom celého riešenia s robotmi SCARA, so spoločnosťou AMT automatizácia, s. r. o., ktorá pre AGRO TAMI dodala už niekoľko automatizovaných technologických zariadení.

Najbližšie plány z hľadiska zefektívňovania výroby smerujú najmä do náhrady manuálnych činností v časti výroby tvarohu, kde treba plniť plničky ručne, čo pre pracovníkov predstavuje manipuláciu s cca 3 až 5 tonami tvarohu za deň. Cieľom je teda zabezpečiť plnoautomatizovanú výrobu tvarohu. „Radi by sme sa dostali do stavu, keď by boli zabalené produkty vychádzajúce zo strediska kyslo-mliečnych výrobkov smerované do centrálnej miestnosti paletizácie, kde by ich robotizované pracoviská rovno ukladali na palety,“ predstavuje vízie ďalšieho rozvoja v AGRO TAMI, a. s., P. Palka.

Ďakujeme spoločnosti AGRO TAMI, a. s., za možnosť realizácie reportáže, Ing. Pavlovi Palkovi z AGRO TAMI, a. s., Ing. Branislavovi Krajčírikovi zo spoločnosti ELSYS, spol. s r. o., a Petrovi Michalkovi z AMT automatizácia, s. r. o., za poskytnuté technické informácie.

Anton Gérer