Rohrlos und kontaminationsfrei

Walter Sonntag

Seit Anfang der 80er Jahre beschäftigt sich AZO mit der Entwicklung vollautomatischer Containersysteme. Damals wurde der Dositainer vorgestellt, ein runder Container mit integrierter Dosierschnecke, der beim Aufsetzen auf eine Aufgabestation mit dem Antrieb eine reibschlüssige Verbindung eingeht und es so ermöglicht, hochgenau zu dosieren und zu wiegen und bei Veränderung der Rezeptur einen schnellen restmengenfreien Wechsel vorzunehmen. Da der Dositainer aus rostfreiem Stahl in hochwertiger Ausführung besteht, scheiterte bei vielen Projekten die Automatisierung der Kleinmengen oft am Preis. Dies führte jetzt zur Entwicklung der DosiBox. Hierbei handelt es sich um einen automatisierbaren Behälter aus Polyethylen (PE) mit einem genormten Transport- und Aufstellungsgestell sowie integrierter Dosierschnecke.

Da auf Sackware nicht automatisch zugegriffen werden kann und dies auf Big Bags auch nur bedingt zutrifft, ist es zunächst erforderlich, diese Gebinde in die DosiBox einzubringen. Vor dem Befüllen der DosiBox mit Rohstoffen ist es sinnvoll, eine Kontrollsiebung mit der Wirbelstrom-Siebmaschine DA vorzunehmen. Hierdurch wird sicher gestellt, dass keinerlei Verunreinigungen in die DosiBox gelangen. Gleichzeitig lässt sich das tatsächliche Ist-Gewicht sehr genau erfassen. Durch die Absaugung beim Einschütten der Sackware in den Einfülltrichter ist sicher gestellt, dass die Umfüllung in die DosiBox staubarm geschieht.

Bei der Umwandlung von Big Bags in die DosiBox wird ein Big Bag-Anschlusssystem eingesetzt, wodurch ebenfalls ein staubdichtes Umfüllen in die DosiBox möglich ist. Es ist sinnvoll, die Big Bags auf die DosiBox vom Inhalt her abzustimmen, da sonst Teilentnahmen erforderlich sind.

Nach der Umwandlung können die Rohstoffe, in den meisten Fällen Kleinmengen, einer sauberen Lagerhaltung zugeführt werden. Hierfür genügen einfache Lagersysteme mit Ständern und Zwischenböden. Für die in die DosiBox umgewandelten Rohstoffe besteht Produkt- und Bedie- nerschutz. Es gibt keinerlei Staubentwicklung und keine Kontamination.

Seit vielen Jahren fordert die Schüttgut verarbeitende Industrie Lösungen, um just in time auf Kleinstmengen zugreifen zu können. Das heißt, die richtige Menge der richtigen Komponente zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort zu haben, ohne dass man auf Vormischungen (Premix) mit den bekannten Nachteilen der Überalterung und dem Einlagern von Restmengen ausweichen muss. Mit Hilfe der Dosinenter-Entwicklung ist dies jetzt möglich geworden, was sich sehr leicht am Beispiel des Handlings von zehn Komponenten darstellen lässt.

In diesem Fall stehen zehn DosiBoxen mit unterschiedlichen Rohstoffen auf einem Gestell zur Andockung bereit. Eine fahrbare Waage mit integrierter DosiDock-Einrichtung fährt, entsprechend der Rezeptur, zu den einzelnen DosiBoxen, dockt staubdicht an, entnimmt die gewünschte Menge grammgenau gewogen, dockt staubdicht ab und fährt zur nächsten Komponente. Diese Prozedur wiederholt sich so oft, bis alle an der Rezeptur beteiligten Kleinmengen in der fahrbaren Waage sind. Für schlecht rieselfähige Rohstoffe ist die fahrbare Waage und DosiDock-Station mit einer zusätzlichen Vibrationsunterstützung ausgestattet, die vollautomatisch eingesetzt wird, wenn dies erforderlich ist. Dies hat den Vorteil, dass der apparative Aufwand nur einmal notwendig ist. Im Rezept bzw. der jeweiligen Komponente wird hinterlegt, ob während dem Dosieren eine Vibrationsaustragsunterstützung zu erfolgen hat. Nachdem alle Komponenten in der fahrbaren Waage sind, fährt diese zu einer Abgabestelle, im Idealfall direkt zum Mischer.

AZO unterscheidet hier zwei Varianten:

Bei der ersten Variante fährt ein Batchtainer auf einer fahrbaren Bodenwaage unter den entsprechenden Aufgabestellen durch und sammelt so die an der Rezeptur beteiligten Komponenten ein. Begonnen wird auch hier im Bereich der Großkomponenten. Der Batchtainer auf der Bodenwaage fährt hierbei die einzelnen Silos an, anschließend wird über eine Infrarot-Schnittstelle die Dosierung aktiviert, d. h. es wird im Grob-/Feinstrom exakt in den Batchtainer eindosiert und gleichzeitig gewogen.

An der zweiten Station erfolgt die Zugabe vorgewogener Kleinstmengen, die an bedienergeführten, manuellen Bedienerplätzen bereitgestellt werden. Häufig ist es in der Industrie üblich, dass über diese Einfülltrichter auch abgepackte Mengen, z. B. Säcke, direkt in den Batchtainer abgezählt aufgegeben werden. In diesem Fall dient der Batchtainer auf der Bodenwaage als Kontrollwaage.

Bis zu diesen beiden Automatisierungsschritten unterscheidet sich das DosiLogistic-System noch kaum von anderen Lösungen. Geht es jedoch darum, mehrere hundert Additive und Kleinmengen zu automatisieren, kommen die Vorteile des DosiBox-Einsatzes mit dem Dosinenter zum Tragen. Es ist möglich, mehrere Dosinenter-Linien parallel aufzubauen, bei denen entsprechende Kleinmengen automatisch gewogen werden. Durch den Parallelbetrieb lassen sich sehr hohe Taktzeiten fahren. Auch eine Zuordnung von bestimmten Produkten, z. B. helle, rote, weiße oder andere Linien, ist möglich. Die Dosinenter-Anlagen werden über Stapler oder vollautomatisch über ein Regal-Förderfahrsystem mit DosiBoxen entsprechend der Rezeptur bedient. Das bedeutet, wenn der Batchtainer auf der Bodenwaage stehend die einzelnen Abgabestellen der Dosinenter-Linien anfährt, stehen die bereits exakt gewogenen Chargen bereit und werden in den Batchtainer auf der Bodenwaage übergeben.

Nachdem alle Komponenten eingesammelt sind, wird der Batchtainer automatisch über einen Vertikallift ein Stockwerk höher gebracht. Dort wird er vollautomatisch über einen Horizontal-Mischer gefahren und entleert. Anschließend wird der Batchtainer wieder über das vollautomatische Vertikal-Fördersystem ein Stockwerk tiefer gebracht und unter den Mischer gefahren. Dort übernimmt er die homogen gemischte Charge. Durch die spezielle Geometrie des Horizontal-Mischers lässt sich eine sehr gute Restentleerung sicher stellen, d. h. es muss nur gereinigt werden, wenn die Rezeptur umgestellt wird, ansonsten wird im Kreislauf gefahren. Der Batchtainer mit der homogen gemischten Charge wird dann weiter zu den entsprechenden Verpackungslinien gebracht und in diese entleert. Hier ist es dann möglich, entsprechend der gewünschten Gebindegröße in Kartons, Dosen, Säcke oder Big Bags abzufüllen.

Bei der rohrlosen Rezeptzusammenstellung mit dem DosiShuttle erfolgt der Transport des Batchtainers nicht mit Hilfe einer fahrbaren Bodenwaage, sondern durch ein fahrerloses Transportsystem, das über Induktivschleifen im Boden, via Laser oder optisch gesteuert wird. Dies hat den Vorteil, dass sich die Fahrstrecke programmtechnisch verändern lässt. Ansonsten sind die Funktionen identisch. Durch den Einsatz mehrerer DosiShuttles ist es möglich, die Durchsatzleistung wesentlich zu erhöhen.

Der beschriebene Grad der Vollautomation verlangt auch im Bereich der Informationstechnologie moderne Bedienkonzepte, die diesen Forderungen gerecht werden. Hierzu gehört beispielsweise die Lagerbestandskontrolle, d. h. die exakte Erfassung des Ist-Bestandes jeder Komponente durch Barcode. Dies bietet Produktionssicherheit und vermeidet Stillstandszeiten aufgrund fehlender Komponenten.

Komfortable Bedienkonzepte ermöglichen darüber hinaus auch eine flexible Rezeptänderung. Beispielsweise kann schnell auf alle möglichen Rohstoffe bei einer unbegrenzten Anzahl von Kleinkomponenten automatisch zugegriffen werden. Die Produktionstransparenz macht Verfahrensschritte sichtbar und es lässt sich besser kontrollieren und überwachen. Dadurch, dass die Rezeptur permanent gespeichert und dokumentiert wird, ist eine exakte Reproduzierbarkeit und die lückenlose Dokumentation jeder gefahrenen Charge möglich.

cav 432