Um besser auf immer differenziertere Kundenbedürfnisse eingehen zu können, gab die Meggle AG einen neuen Sammelpacker für Butterbecher in Auftrag. Schubert entwickelte eine TLM-Verpackungsmaschine mit frei programmierbarer Mischfunktion und flexibler Wechselmöglichkeit zwischen unterschiedlichen Packformaten, die sich inzwischen im Produktionsalltag bewährt hat.
Der Kontakt zwischen Schubert und Meggle besteht schon seit Jahren. Einen ersten Sammelpacker mit Mischfunktion verkaufte Schubert 2012 an das Unternehmen. Dieser erfüllte im Wesentlichen bereits die gleiche Funktion wie die neue Anlage: die Verpackung von Butterbechern in einem Tray. Allerdings kamen auf Wunsch der von Meggle belieferten Lebensmittelketten inzwischen weitere Verpackungsarten hinzu und der Verpackungsvorgang sollte in verschiedenen Punkten noch verbessert werden.
So lieferte Schubert zwei Jahre später erneut einen Sammelpacker für Butter in unterschiedlichen Becherformaten, der neben der Trayverpackung auch die Verpackung in „Zip-and-Knack“-Kartons beherrscht. Dabei handelt es sich um Kartons, die man mittig aufreißen und auseinanderbrechen kann, um die Becher seitlich im Regal zu präsentieren. Der Verpackungsvorgang konnte durch die Eigenintelligenz des patentierten TLM-Transmoduls automatisiert und mithilfe einfacher Werkzeuge weiter optimiert werden.
Der Schlüssel zur Variantenvielfalt: die Transmodulstrecke zum Gruppieren der Becher.
Vorbereitung der Kartonagen
Die Butterbecher werden in verschiedenen Sorten vierbahnig von der Vormaschine zugeführt. Hierbei sind unterschiedliche Aufteilungen der Bechersorten möglich, z. B. zwei Bahnen von Butter ohne Salz und zwei mit Salz oder drei mit, eine ohne Salz oder auch die sortenreine Zusammenstellung.Die Produkte laufen zunächst über einen Metalldetektor und eine Waage, damit Becher, die nicht korrekt befüllt sind, ausgeschleust werden können.
Parallel zur Anlieferung der Butterbecher zieht ein Dreiachsroboter die Schachtelzuschnitte aus dem Magazin. Der Vorteil des F3-Roboters gegenüber zweiachsigen Robotern, wie sie bei anderen Verpackungsmaschinenbauern eingesetzt werden, besteht in einem besseren Entstapeln der Kartonagen, da diese nicht einfach abgezogen, sondern mit der dritten Achse ausgeschält werden. Auch leicht feuchte oder verbogene Kartonagen verursachen keine Störungen. Ein Zweiachsroboter übernimmt den Zuschnitt, der von unten noch mit Heißleim versehen wird, drückt ihn durch einen Faltrahmen und positioniert den aufgerichteten Karton direkt auf dem Transmodul.
Transmodul als Schlüssel
Die Anlage verfügt über zwei Transmodulstrecken. Auf der ersten Strecke werden die Schachteln transportiert, während auf den Transmodulen der zweiten Strecke die Becherformationen gebildet werden. Die Becher durchlaufen den Schubert-Auflichtscanner, der die Kontur und Position der Butterbecher erkennt. Er kommuniziert diese Daten an die beiden vierachsigen Pick-and-Place-Roboter, die für die lageweise Vorgruppierung der Becher zuständig sind. Der Einsatz der Bildverarbeitung ist wichtig, da außer der Qualitätskontrolle auch die richtige Orientierung des Becherdruckbilds in der Verpackung gewährleistet sein muss. Sobald die Position der Produkte dem Packschema entspricht, fährt das Transmodul weiter in den Füllbereich. Ein F2-Roboter greift zwei Formationen der Becher vom Transmodul auf, indem er diese mithilfe eines entsprechenden Werkzeugs ansaugt, und befüllt die daneben bereitstehenden zwei Kartons auf der ersten Transmodulstrecke lageweise gleichzeitig. Wichtig bei diesem Schritt ist es, die Becher so eng zusammenzuschieben, wie sie in der Schachtel platziert sein müssen.
Die Vorgruppierung übernimmt ein vierachsiger Pick-and-Place-Roboter.
Hierbei nutzt Schubert die Intelligenz des Transmoduls, das die Becher lose auf einer Kunststoffplatte transportiert. Das Transmodul ist (anders als ein Produktband) in der Fahrbewegung frei programmierbar wie ein Roboter. Während es bis zu dieser Stelle im Verbund mit den anderen Transmodulen gekoppelt war und sich kontinuierlich bewegte, wechselt es zum Beladen der Kartons in die getaktete Fahrweise. Nach einem kurzen Zwischenstopp bewegt es sich zur richtigen Position und kommuniziert diese an den Roboter. Ein einfacher Mechanismus am Werkzeug des Roboters schiebt nun die Becher zusammen. Als Schlüsseltechnologie dienen hier F44-Roboter in Kombination mit einer Transmodulstrecke. Die enge Zusammenarbeit zwischen beiden Aggregaten macht die einfache Lösung erst möglich, bei einem konstant durchlaufenden Band würde dieser Schritt hingegen ein komplizierteres Werkzeug erfordern.
Palettierung und Formatwechsel
Nach dem Einsetzen der Becher in die Kartons werden diese über Aggregate beleimt und von einem F2-Roboter verschlossen. Im Anschluss werden die Kartons auf das Auslaufband übergesetzt. Die Palettierung erfolgt derzeit noch manuell durch einen Maschinenbediener, der zugleich für das Nachlegen der Kartonagen ins Magazin zuständig ist. Auf Kundenwunsch könnte Schubert auch eine vollautomatische Palettierung in die Anlage integrieren.
Der Wechsel zwischen den beiden Kartonformaten, Trays (die in 12erund 24er-Größe zum Einsatz kommen) und „Zip-and-Knack“-Kartons (mit zwölf Produkten), erfolgt bei Schubert, anders als bei Wettbewerbern, ohne Spindelverstellung und somit werkzeuglos. Ausgetauscht werden lediglich feste Formatteile, die über Steckverbindungen an die Maschine angeschlossen sind. Energie und Daten werden hierbei berührungslos übertragen: ein wichtiges Merkmal für die hohe Verfügbarkeit von modernen Endverpackungsanlagen. Der Formatwechsel erfordert nur einen Mitarbeiter. RFID-Chips im Werkzeug und im Roboterarm prüfen das Werkzeug und melden, ob es sich um das richtige handelt.
Die umgeklappte Kante der Kartons schützt Kunden vor Verletzungen.
Besondere Umverpackung
Die Kartonagen entwickelte Schubert gemeinsam mit dem Lieferanten von Meggle gemäß den Vorgaben der zu beliefernden Lebensmitteldiscounter. Diese wünschten sich einen integrierten Verletzungsschutz, damit sich ihre Kunden beim Einkauf nicht an den scharfen Kanten der Kartons schneiden können. Normalerweise kommen in automatischen Verpackungsprozessen, in denen die Maschine die Kartons aufrichtet, befüllt und verschließt, sogenannte „offene Wellen“ zum Einsatz, das heißt Kartons mit offener Kartonkante.
Die von Meggle verwendeten Kartons zeichnen sich dagegen durch eine umgeklappte Kante aus. Zu ihrer Herstellung wird der Zuschnitt maschinell in ein Faltaggregat eingelegt und mit Leim versehen; anschließend wird die Kante umgeklappt und festgeklebt. Wichtig bei der Entwicklung dieser Kartons war, dass sie trotz des sehr aufwendigen Facings maschinell verarbeitbar bleiben mussten.
Die beiden Transmodulstrecken für die Bechergruppierung und den Transport der Kartonverpackung laufen in entgegengesetzten Richtungen durch die Maschine.
Puffer gleicht Produktionsschwankungen aus
Eine weitere Besonderheit der Maschine ist ihr integrierter Puffer, der eine Speicherfunktion für überschüssige Butterbecher übernimmt. Wenn das Mischverhältnis nicht stimmt, weil die vorgeschaltete Abfüllanlage einzelne Becher aussortiert und infolgedessen zu wenige Becher von einer Sorte in die Verpackungsmaschine liefert, setzt der Pick-and-Place-Roboter die überschüssigen Becher in einen Puffer. Zugleich gibt er ein Signal an die vorgeschaltete Abfüllmaschine, dass diese die Abfüllung so steuert, dass das Verhältnis der Produktion korrigiert wird. Auf die im Puffer wartenden Becher greift der Roboter dann entsprechend zurück.
Trotz Produktionsschwankungen kann so jederzeit das richtige Verhältnis aus gesalzener und ungesalzener Butter pro Verpackung eingehalten werden. Ermöglicht wird die Synchronisation zwischen den Maschinen und Komponenten durch die offene VMS-Steuerungsarchitektur. Sowohl der Zweiachs-, Dreiachs- und Vierachsroboter als auch der Scanner der Schubert-Anlage kommunizieren in der gleichenProgrammiersprache und sind deshalb miteinander kompatibel.
„Bei Anlagen von anderen Verpackungsmaschinenbauern stammen normalerweise der Roboter, die Kamera und die Peripherie jeweils von unterschiedlichen Herstellern“, erklärt Kanellos Tzinieris, Gebietsverkaufsleiter bei Schubert. „Wenn der Kunde Service benötigt, muss er sich im schlimmsten Fall mit allen diesen Firmen jeweils einzeln auseinandersetzen. Schubert bietet den Service für alle Module aus einer Hand.“
Große Variantenvielfalt
Nicht nur bei den Mischverhältnissen, sondern auch bei den Becherformen sind der Vielfalt keine Grenzen gesetzt: Sie reichen von rund über produziert Meggle Becher mit 125 Gramm oder 250 Gramm Inhalt. Die Anlage kann bis zu 200 Butterbecher pro Minute verpacken und hat einen Wirkungsgrad von über 97 Prozent.
Bei Meggle ist man mit dem Ergebnis sehr zufrieden: „Von der Bauweise der Roboter bis zum einfachen Formatwechsel, von der Pufferfunktion bis zur offenen VMS-Steuerungsarchitektur ist diese Maschine den Angeboten von Wettbewerbern klar überlegen“, sagt Holger Kühner, technischer Leiter bei Meggle. „Die Maschine hat sich inzwischen auch in unserem Produktionsalltag bewährt. Schubert hat unsere Erwartungen in vielen Punkten noch übertroffen.“
