Category: Fallstudien

Sichere Verarbeitung von Fast Food mit Edelstahl-Antriebsbändern

Als spezialisierte Ausrüstung begann Schnellköche zu ersetzen, erreichte die Fast-Food-Branche einen wichtigen Wendepunkt. Seitdem hat sich die Liste möglicher Anwendungen für automatisierte Systeme und Maschinen auf Grills, Backöfen, Fritteusen, Softeis-Spender, Getränkeautomaten und vieles mehr ausgedehnt. Diese Systeme halten nicht nur eine gleichmäßige Geschwindigkeit während einer gesamten Schicht aufrecht—sie halten auch die Qualität der Speisen auf gleichem Niveau. Wie in industriellen Anlagen der Lebensmittelverarbeitung müssen sie einfach zu reinigen und in der Lage sein, langen Laufzeiten bei hohen und niedrigen Temperaturen standzuhalten.

Konstruktion eines Metall-Antriebsriemensystems – Maßgeschneidert

Jüngst wurde ein großer US-amerikanischer Erstausrüster (OEM) der Fast-Food-Branche von seinem besten Kunden vor eine Design-Herausforderung gestellt. Der Kunde wünschte einen Kochprozess zu automatisieren, um drei Ziele zu erreichen:

• Aufhebung manueller Entscheidungen, die die Möglichkeit von Fehlern in der wichtigen Funktion des Kochvorgangs schaffen.
• Befähigung der Endnutzer, alle Kochparameter auf eine “One-Touch”-Taste zu legen.
• Pflege von Qualität und Konsistenz im zubereiteten Produkt bei gleichzeitiger Verringerung von Personalschulungen, Wartung und Reparaturkosten.

Das Erreichen dieser Ziele würde dem Restaurant eine Erweiterung seines Menüs ermöglichen, ohne das unnötige Ausrüstungs-, Arbeits- oder Wartungskosten entstehen. Gleichzeitig könnten die Qualität und das Erscheinungsbild der Produkte verbessert werden.

Bei der Entwicklung von Design-Optionen für das neue gewerbliche Grillsystem beschäftigte der Gerätehersteller ein multifunktionales Team für Design-Entwicklung, Fertigungstechnik, Außendienst und Marketing. Dieses Team trug die Verantwortung für die Entwicklung des Grills, den Bau des Prototypen, die Modifikation der Designs und das Schreiben der Leistungsberichte. Ein Teil der Prüfphase umfasste ein simuliertes “Schnellrestaurant”, in dem Speisen wie in der tatsächlichen Küche des Kunden zubereitet werden konnten.

Eine wichtige Komponente beim Design war die Positionierung der beiden Kochplatten übereinander. Durch das Auslösen einer präzisen Bewegung kann zwischen den beiden Platten ein programmierbarer, wiederholbarer Abstand eingerichtet werden. Der Endnutzer stellte sich eine Positionierung der oberen Platte innerhalb von 0,002” mit einer Reihe verschiedener Stopp-Positionen über der unteren Platte vor. Diese Positionierung würde dem Benutzer ermöglichen, eine wichtige Funktion des Kochvorgangs für verschiedene Produkte ohne komplexen Personalwechsel zu programmieren. Es wurden drei Techniken in Betracht gezogen: Kabel, geneigte Tafeln und Stahlbänder. Als das Team den Bedarf an Design-Assistenz erkannte, kontaktierte der Projektleiter Belt Technologies, Inc.

Lösungen für Edelstahl-Antriebsriemen – Schnell serviert

In einer Lebensmittel verarbeitenden Umgebung bietet Edelstahl Sauberkeit und eine außergewöhnliche Leistung, speziell bei extrem hohen Temperaturen. Als zusätzlichen Vorteil bietet Edelstahl eine geringe Masse, die gut ohne Schmierung arbeitet.

Stahlantriebsband—ein Derivat der endlosen Stahlbänder—rückte in den Blickpunkt. Antriebsbänder sind ideal für Anwendungen, bei denen eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umgewandelt werden muss. Ähnliche Antriebsbänder werden in Stellgliedern von Roboterarmen, Wagen-Positioniersystemen und Spiegel-Positioniersystemen für den militärischen und Satelliten-Einsatz verwendet. Aus Gründen der Haltbarkeit wird das Antriebsband häufig mit verstärkten Enden ausgerüstet. Dadurch wird am Bandabschluss ein fester und sicherer Kontakt aufrechterhalten. Insbesondere der Einsatz von Stahlantriebsbändern könnte in dieser Anwendung eine fast vollständige Spielfreiheit und die vom Kunden gewünschte Wiederholbarkeit ohne elastische Dehnung bereitstellen.

Nach Aussagen des Geräteherstellers waren die Stahlantriebsbänder bereits früh in der Design-Phase der “klare Sieger”. Im Vergleich zu den geneigten Tafeln hatten die Antriebsbänder ein weniger komplexes Design und boten signifikante Vorteile bei Raum und Gewicht. Das Team merkte an, dass der Einbau der Stahlantriebsbänder für ein “sehr intuitives Design” sorgte, das gegenüber Kabeln zahlreiche Vorteile in punkto Einfachheit der Fertigung und Kundendienst bietet. Aufgrund der fehlenden elastischen Dehnbarkeit der Stahlantriebsbänder waren konsistente, vorhersagbare Ergebnisse bei der Leistung des Grills möglich. Das abschließende Design umfasst das Stahlantriebsband, das sowohl an der oberen Platte als auch an einer Antriebsscheibe endet. Die Antriebsbaugruppe bewegt die obere Platte mittels einer einzigen Taste an der Bedientafel in die erforderliche präzise Position.

Automatisierungssysteme zur Lebensmittelverarbeitung – Auf den Punkt gegrillt

Die Implementierung des Designs stellte eine Herausforderung dar. Obwohl die ursprüngliche Leistung des Prototypen ermutigend war, waren Verbesserungen am Design erforderlich, um optimale Betriebslebenszyklen zu erreichen. Nach Rich Lunden, dem Produktionsleiter von Belt Technologies, führte die Änderung zu einer niedrigeren Biegespannung mit ausreichender Stärke, um die Last der Kochplatten zu tragen.

Lunden erklärte: “Wir benötigten ein gültiges Verhältnis von Scheibendurchmesser zur Dicke des Antriebsbands. Bei dem ursprünglichen Design hätten wir einen Scheibendurchmesser benötigt, der den verfügbaren Raum überschritten hätte. Durch die Änderung der Banddicke konnten wir den Scheibendurchmesser innerhalb der Design-Anforderungen des Kunden halten und erreichten auch den Betriebslebenszyklus, den wir wünschten.”

Ein kleine Änderung der Position der Scheiben im Verhältnis zum Abschlusspunkt des Antriebsbandes war die abschließende Korrektur. Das umgestaltete System wurde in drei Millionen Zyklen getestet, nach denen eine Prüfung durch einen unabhängigen Metallurgen zeigte, dass keine Anzeichen von Altern zu sehen waren.

Für weitere Prüfungen überwachte der Hersteller der Grills eine statistische relevante Anzahl der installierten Grills und prüfte Kernkomponenten auf Verschleiß. Die Edelstahl-Antriebsbänder zeigten nach wiederholtem Einsatz keine messbare elastische Dehnung und die metallurgische Analyse zeigte nach Installation und Gebrauch keine Veränderungen in der Struktur des Bandes.

Das Unternehmen betrachtet das Projekt als absoluten Erfolg, denn der Grill erhielt vom Kunden den Status “genehmigt und freigegeben”. Sie sagten: “Dank der Stahlbänder konnten wir Ergebnissen erzielen, die mit anderen Alternativen nicht möglich gewesen wären.”