Industrielle Greiflösung für Barista-Roboterzelle
Kaffee? Bitte automatisiert!
Das Unternehmen MyAppCafés verfolgt den Anspruch, die Coffee-to-Go-Gastronomie mit einer automatisierten Barista-Lösung zu revolutionieren. Der dabei eingesetzte Roboter verbindet die verschiedenen Stationen der Anlage und stellt abschließend den Kaffee bereit. Die Zimmer Group steuert mit einem Greifer für das Becher-Handling einen wichtigen Teil zur erfolgreichen Umsetzung bei.
Bild: Zimmer GmbHNicht beim Kaffee im Lieblingsitaliener, sondern vor dem Fernseher beim sonntäglichen Tatort, kam Michael Stille die Idee zu einer Anwendung, die Baristi in aller Welt das Fürchten lehren könnte. Denn im Krimi 'Tiere der Großstadt' spielt ein Kaffeeroboter, der anfänglich unter Mordverdacht gerät, eine der Hauptrollen. Davon beeindruckt machte sich Stille direkt ans Werk. Sein Ziel war eine effiziente Roboterlösung, die dem Kunden in Rekordzeit frisch zubereitete Kaffeespezialitäten servieren kann - bei Bedarf einen nach dem anderen und ohne Pause. Einen Namen für das Projekt hatte der Tüftler schnell parat: MyAppCafé sollte die neue Wundermaschine heißen. "Damit wären einige Personalprobleme der Gastronomie gelöst. Denn gutes Personal zu finden wird derzeit immer schwieriger", so Michael Stille. Das weiß er aus eigener Erfahrung, denn er leitet seit 20 Jahren einen Gastronomiebetrieb in Karlsruhe.
Hilfe aus der Industrie
Um ein solches Hightech-Projekt schultern zu können, war für Stille schon sehr früh klar, dass er Experten für den Bau seiner Kaffee-Roboterzelle mit ins Boot nehmen musste. Neben seinen Geschäftspartnern war für das junge Unternehmen besonders Dirk G. Rothweiler ein wichtiger Ratgeber und eine helfende Hand. Er leitet hauptberuflich ein Unternehmen für Prototypenbau gleichen Namens und ist nebenberuflich als Startup-Szenenbetreuer der Stadt Karlsruhe tätig. Mit seinem Knowhow bringt er für derartige Projekte die verschiedenen notwendigen Gewerke zusammen. In diesem Fall waren neben einem Kaffeemaschinenhersteller unter anderem Profis für App- und Roboterprogrammierung, Anlagenbauer sowie ein Handhabungsspezialist gefragt.
Unterstützung aus der Region
Für die Projektumsetzung von MyAppCafé, das hauptsächlich aus einer Roboterzelle besteht, in der verschiedene weitere Geräte wie Kaffeemaschine oder Drucker integriert sind, wurde die Firma Ingenieurbüro Dr. Klaus Schnürer (IBS) beauftragt. "Wir setzen die Ideen unserer Kunden von der Konstruktion einzelner Komponenten bis zur Realisierung kompletter Anlagen um", erklärt Marcel Trapp, Projektleiter des Ingenieurbüros. "Unsere Mitarbeiter greifen dabei auf langjährige Erfahrung im Konstruktionsbereich und der Projektabwicklung zurück." Im konkreten Fall wurden in einem ersten Schritt die Idee und die Vorarbeiten für MyAppCafé ausgearbeitet und zusammen weiterentwickelt. Im weiteren Projektverlauf wurde ein CAD-Modell erstellt, um alle benötigten Komponenten genau zu platzieren und deren Erreichbarkeit durch den Roboter zu prüfen.
Herausforderungen im Projekt
Die Anforderungen rund um das Handling für den Kaffeeroboter waren hoch. Denn die Lösung sollte nahezu 100-prozentig automatisiert sein: von der kompletten Auftragsabwicklung und der Bestellannahme über das Brühen des Kaffees, das Drucken eines Bildes auf den Kaffee bis hin zur Ausgabe und dem bargeldlosem Bezahlen. Eine hohe Prozesssicherheit war von enormer Wichtigkeit, da kein Bedienpersonal für den Kaffeeroboter vor Ort ist. Eine der größten Herausforderungen war es, die vier unterschiedlichen Kaffeebechergrößen mit einem einzigen Greifer und einem Greifbackenpaar zu handeln und dabei wegen der strengen Budgetvorgaben einen möglichst wirtschaftlichen Greifer zu verwenden. Ein weiterer Knackpunkt war die Tatsache, dass die Becher in der Roboterzelle gedreht in Becherspendern gestapelt werden. Um diese zu entnehmen, musste ein Widerstand in Form eines Gummirings am Becherrand überwunden werden. Das Greifen konnte also ausschließlich über Kraftschluss gelingen. Hierzu musste ein geeigneter Greifer und passende Greiffinger bzw. -backen gefunden werden. Des Weiteren musste die Position und die Kraft des Greifers so exakt bestimmt werden, dass dessen Finger nicht am Becher durchrutschen aber auch nicht zu fest greifen. Denn sonst besteht die Gefahr, dass zwei oder mehr Becher auf einmal gegriffen werden. Für solche Fragen holte sich IBS Rat bei der Zimmer Group.
Greiferansteuerung über I/O-Ports
Nach ausführlicher Analyse, Beratung und abschließenden Tests, fand man schließlich den idealen Greifer: das Modell GEP2013IO-00-A, ein elektrischer Zweibacken-Parallelgreifer der Serie GEP2000. Er verfügt neben einem großen Hub bei kleinem Bauraum über die Möglichkeit, die benötigten Greifkräfte über vier Stufen zu regeln. Mit dieser Lösung konnte der Greifer alle erwähnten Anforderungen erfüllen. Ein weiterer großer Vorteil des Greifers ist, dass er sich wie ein Ventil über I/O-Ports ansteuern lässt. Im Anschluss machte sich IBS an die passenden Greifbacken: Nachdem diese in einem 3D-Druckverfahren gefertigt und intern umfangreich getestet wurden, entwickelte man eine Ausgabeeinheit, schrieb eine eigene Software für die Kommunikation und Steuerung aller beteiligten Komponenten und programmierte abschließend den Roboter.
Bis 120 Kaffees pro Stunde
Der so entstandene vollautomatisierte Barista-Roboter ist besonders für die Gastronomie oder Event-Veranstalter interessant, denn er kann zwischen 80 und 120 Kaffeespezialitäten pro Stunde ausgeben. Bei stets gleichbleibender Qualität ist ein 24/7-Betrieb möglich. Der Zeitaufwand für Betreiber beschränkt sich darauf, einmal täglich Kaffeebohnen, Kakao, Milch, Sirup, Wasser und Becher nachzufüllen und die Maschine zu reinigen. Dass der Kunde seinen Lieblingskaffee per Touch-Display bestellt und bargeldlos per App bezahlt, erscheint heute fast selbstverständlich. Ein ganz außergewöhnliches Gimmick hingegen ist : Per App mit einem Bild gefüttert, kann der integrierte Lebensmitteldrucker ein Fotomotiv auf den Milchschaum zaubern.
In einem Jahr zur Fertigstellung
Nur knapp ein Jahr hat es gedauert, bis aus der ersten Idee Realität wurde, bis Prototypen gebaut, getestet und weiterentwickelt werden konnten und nun die Serienproduktion anläuft. Dass die Umsetzung so schnell gelang, spiegelt sich auch in der Zusammenarbeit der verschiedenen Projektteams wider. "Für mich als Projektleiter und Entwickler der Hardware war die Zusammenarbeit mit der Zimmer Group sehr positiv", zieht Marcel Trapp Bilanz. "Klaus Tritt (technischer Berater und Verkäufer der Zimmer Group) konnte mich bei allen Fragen und Themen gut und schnell beraten, sodass sich die Wahl des Zimmer-Greifers als gute Entscheidung herausgestellt hat."
Das Unternehmen MyAppCafés verfolgt den Anspruch, die Coffee-to-Go-Gastronomie mit einer automatisierten Barista-Lösung zu revolutionieren. Der dabei eingesetzte Roboter verbindet die verschiedenen Stationen der Anlage und stellt abschließend den Kaffee bereit. Die Zimmer Group steuert mit einem Greifer für das Becher-Handling einen wichtigen Teil zur erfolgreichen Umsetzung bei.
Bild: Zimmer GmbHNicht beim Kaffee im Lieblingsitaliener, sondern vor dem Fernseher beim sonntäglichen Tatort, kam Michael Stille die Idee zu einer Anwendung, die Baristi in aller Welt das Fürchten lehren könnte. Denn im Krimi 'Tiere der Großstadt' spielt ein Kaffeeroboter, der anfänglich unter Mordverdacht gerät, eine der Hauptrollen. Davon beeindruckt machte sich Stille direkt ans Werk. Sein Ziel war eine effiziente Roboterlösung, die dem Kunden in Rekordzeit frisch zubereitete Kaffeespezialitäten servieren kann - bei Bedarf einen nach dem anderen und ohne Pause. Einen Namen für das Projekt hatte der Tüftler schnell parat: MyAppCafé sollte die neue Wundermaschine heißen. "Damit wären einige Personalprobleme der Gastronomie gelöst. Denn gutes Personal zu finden wird derzeit immer schwieriger", so Michael Stille. Das weiß er aus eigener Erfahrung, denn er leitet seit 20 Jahren einen Gastronomiebetrieb in Karlsruhe.
Hilfe aus der Industrie
Um ein solches Hightech-Projekt schultern zu können, war für Stille schon sehr früh klar, dass er Experten für den Bau seiner Kaffee-Roboterzelle mit ins Boot nehmen musste. Neben seinen Geschäftspartnern war für das junge Unternehmen besonders Dirk G. Rothweiler ein wichtiger Ratgeber und eine helfende Hand. Er leitet hauptberuflich ein Unternehmen für Prototypenbau gleichen Namens und ist nebenberuflich als Startup-Szenenbetreuer der Stadt Karlsruhe tätig. Mit seinem Knowhow bringt er für derartige Projekte die verschiedenen notwendigen Gewerke zusammen. In diesem Fall waren neben einem Kaffeemaschinenhersteller unter anderem Profis für App- und Roboterprogrammierung, Anlagenbauer sowie ein Handhabungsspezialist gefragt.
Unterstützung aus der Region
Für die Projektumsetzung von MyAppCafé, das hauptsächlich aus einer Roboterzelle besteht, in der verschiedene weitere Geräte wie Kaffeemaschine oder Drucker integriert sind, wurde die Firma Ingenieurbüro Dr. Klaus Schnürer (IBS) beauftragt. "Wir setzen die Ideen unserer Kunden von der Konstruktion einzelner Komponenten bis zur Realisierung kompletter Anlagen um", erklärt Marcel Trapp, Projektleiter des Ingenieurbüros. "Unsere Mitarbeiter greifen dabei auf langjährige Erfahrung im Konstruktionsbereich und der Projektabwicklung zurück." Im konkreten Fall wurden in einem ersten Schritt die Idee und die Vorarbeiten für MyAppCafé ausgearbeitet und zusammen weiterentwickelt. Im weiteren Projektverlauf wurde ein CAD-Modell erstellt, um alle benötigten Komponenten genau zu platzieren und deren Erreichbarkeit durch den Roboter zu prüfen.
Herausforderungen im Projekt
Die Anforderungen rund um das Handling für den Kaffeeroboter waren hoch. Denn die Lösung sollte nahezu 100-prozentig automatisiert sein: von der kompletten Auftragsabwicklung und der Bestellannahme über das Brühen des Kaffees, das Drucken eines Bildes auf den Kaffee bis hin zur Ausgabe und dem bargeldlosem Bezahlen. Eine hohe Prozesssicherheit war von enormer Wichtigkeit, da kein Bedienpersonal für den Kaffeeroboter vor Ort ist. Eine der größten Herausforderungen war es, die vier unterschiedlichen Kaffeebechergrößen mit einem einzigen Greifer und einem Greifbackenpaar zu handeln und dabei wegen der strengen Budgetvorgaben einen möglichst wirtschaftlichen Greifer zu verwenden. Ein weiterer Knackpunkt war die Tatsache, dass die Becher in der Roboterzelle gedreht in Becherspendern gestapelt werden. Um diese zu entnehmen, musste ein Widerstand in Form eines Gummirings am Becherrand überwunden werden. Das Greifen konnte also ausschließlich über Kraftschluss gelingen. Hierzu musste ein geeigneter Greifer und passende Greiffinger bzw. -backen gefunden werden. Des Weiteren musste die Position und die Kraft des Greifers so exakt bestimmt werden, dass dessen Finger nicht am Becher durchrutschen aber auch nicht zu fest greifen. Denn sonst besteht die Gefahr, dass zwei oder mehr Becher auf einmal gegriffen werden. Für solche Fragen holte sich IBS Rat bei der Zimmer Group.
Greiferansteuerung über I/O-Ports
Nach ausführlicher Analyse, Beratung und abschließenden Tests, fand man schließlich den idealen Greifer: das Modell GEP2013IO-00-A, ein elektrischer Zweibacken-Parallelgreifer der Serie GEP2000. Er verfügt neben einem großen Hub bei kleinem Bauraum über die Möglichkeit, die benötigten Greifkräfte über vier Stufen zu regeln. Mit dieser Lösung konnte der Greifer alle erwähnten Anforderungen erfüllen. Ein weiterer großer Vorteil des Greifers ist, dass er sich wie ein Ventil über I/O-Ports ansteuern lässt. Im Anschluss machte sich IBS an die passenden Greifbacken: Nachdem diese in einem 3D-Druckverfahren gefertigt und intern umfangreich getestet wurden, entwickelte man eine Ausgabeeinheit, schrieb eine eigene Software für die Kommunikation und Steuerung aller beteiligten Komponenten und programmierte abschließend den Roboter.
Bis 120 Kaffees pro Stunde
Der so entstandene vollautomatisierte Barista-Roboter ist besonders für die Gastronomie oder Event-Veranstalter interessant, denn er kann zwischen 80 und 120 Kaffeespezialitäten pro Stunde ausgeben. Bei stets gleichbleibender Qualität ist ein 24/7-Betrieb möglich. Der Zeitaufwand für Betreiber beschränkt sich darauf, einmal täglich Kaffeebohnen, Kakao, Milch, Sirup, Wasser und Becher nachzufüllen und die Maschine zu reinigen. Dass der Kunde seinen Lieblingskaffee per Touch-Display bestellt und bargeldlos per App bezahlt, erscheint heute fast selbstverständlich. Ein ganz außergewöhnliches Gimmick hingegen ist : Per App mit einem Bild gefüttert, kann der integrierte Lebensmitteldrucker ein Fotomotiv auf den Milchschaum zaubern.
In einem Jahr zur Fertigstellung
Nur knapp ein Jahr hat es gedauert, bis aus der ersten Idee Realität wurde, bis Prototypen gebaut, getestet und weiterentwickelt werden konnten und nun die Serienproduktion anläuft. Dass die Umsetzung so schnell gelang, spiegelt sich auch in der Zusammenarbeit der verschiedenen Projektteams wider. "Für mich als Projektleiter und Entwickler der Hardware war die Zusammenarbeit mit der Zimmer Group sehr positiv", zieht Marcel Trapp Bilanz. "Klaus Tritt (technischer Berater und Verkäufer der Zimmer Group) konnte mich bei allen Fragen und Themen gut und schnell beraten, sodass sich die Wahl des Zimmer-Greifers als gute Entscheidung herausgestellt hat."
Zimmer GmbH
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 5 (Okt) 2020 - 07.10.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
