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Robotergestützte Abfüllanlage für flüssige Moor- und Kräuterauszüge

Nahrungsergänzungsmittelhersteller setzt auf vollautomatische Lösung
Robotergestützte Abfüllanlage für flüssige Moor- und Kräuterauszüge

Naturprodukte und Roboter – ein Widerspruch in sich? Keinesfalls wie das Beispiel einer robotergestützten Abfüllanlage für flüssige Moor- und Kräuterauszüge beim österreichischen Familienunternehmen Sonnenmoor zeigt. Die Vollautomatisierung garantiert Prozesssicherheit und schützt die Nahrungsergänzungsmittel vor Verunreinigungen – und das bei einem Output von bis zu 3000 Fläschchen stündlich.

Seit 50 Jahren setzt das österreichische Familienunternehmen Sonnenmoor auf die positive Wirkung von Moor- und Kräuterprodukten auf die menschliche Gesundheit. Firmengründer Frank Fink wusste um die Geheimnisse der Natur und entwickelte die bis heute unveränderten Rezepturen der bewährten Moor- und Kräuterprodukte von Sonnenmoor.

Das Unternehmen mit Sitz in Anthering im malerischen Salzburger Land beschäftigt rund 60 Mitarbeiter und investiert kontinuierlich in den Ausbau seiner Produktionsstätte. Tradition und Innovation schließen sich für die Österreicher nicht aus, sondern greifen perfekt ineinander. Für die Abfüllung der hochwertigen Produkte kommt jetzt erstmals ein Roboter zum Einsatz.

Die Gründe für die Investition in eine komplett neue, robotergestützte Abfüllanlage bringt Arno Winter, Betriebsleiter bei Sonnenmoor auf den Punkt: „Zum einen wollten wir eine automatisierte, prozesssichere Lösung mit hoher Wirtschaftlichkeit, zum anderen war es an der Zeit, auch die Kapazität zu erhöhen, um der permanent steigenden Nachfrage nach unseren Produkten zu entsprechen und gleichzeitig das Produktionspersonal zu entlasten.“

Gerade im Bereich der Nahrungsergänzungsmittel gelten strenge Hygienevorgaben, die sich natürlich mit vollautomatisierten Anlagen, bei denen menschliche Interventionen weitgehend ausgeschlossen sind, sehr gut umsetzen lassen. Der Blick auf die Abfüllanlage verrät sofort die kundige Hand des Anlagenbauers Stranger Maschinenbau.

Es dominiert Edelstahl, alle Stationen sind hygienegerecht ausgeführt, die Komponenten lassen sich einfach reinigen und der Platzbedarf ist auf ein Minimum reduziert. Zum Einsatz kommt ein vierachsiger Scara-Roboter der Ausführung TS2-80 von Stäubli. Dieser erfüllt bereits in Standardausführung die Reinraumklasse ISO 6. Bemerkenswert: Stranger Maschinenbau hat übergreifende Kompetenz im Haus und konnte alle Anlagenbereiche von der Roboter- über die Abfüll- bis hin zur Etikettierstation in Eigenregie ausführen.

Der Ablauf im Überblick

Der einzige manuelle Arbeitsschritt besteht in der Befüllung des Bunkers mit leeren Kunststoffflaschen, die im nächsten Schritt vereinzelt werden. Bei dieser mechanischen Vorausrichtung bleibt aber deren genaue Lage noch unbestimmt, das heißt, sie können mit dem Flaschenhals in die eine oder andere Richtung zeigend auf dem Band ausgerichtet sein.

An dieser Stelle kommt der Scara-Roboter von Stäubli ins Spiel. Seine Aufgabe ist es, die Flaschen von Band 1 abzugreifen und stehend auf Band 2, dem Zuführband zur Befüllstation, abzusetzen. Was sich zunächst banal anhört, entpuppt sich bei genauerer Betrachtung als anspruchsvolle Aufgabenstellung.

Woraus sich die Herausforderungen dabei ableiten, erklärt Michael Stranger, Geschäftsführer bei Stranger Maschinenbau: „Wir müssen die Flaschen vom laufenden Band 1 abgreifen, wobei dieses Band auch noch je nach Pufferstatus von Band 2 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit läuft. Zudem müssen wir die unbefüllten Kunststoffflaschen, die nur wenige Gramm wiegen und entsprechend leicht kippen können, stehend auf dem laufenden Band 2 abstellen. Dazu müssen wir die Fläschchen von der Horizontalen in die Vertikale bringen, wobei dem Scara dazu eine fünfte Achse fehlt.“

Stranger Maschinenbau konnte eine elegante Lösung für die Applikation realisieren. Die Flaschen durchlaufen zunächst einen Bildverarbeitungstunnel, in dem ihre Positionen von einem Cognex- Visionsystem erfasst und an die Robotersteuerung übermittelt werden. Im Conveyor Tracking greift der TS2-80 bis zu drei Flaschen mit seinem Dreifach-Schwenk-Vakuumgreifer von Band 1 ab und setzt sie nacheinander auf dem laufenden Band 2 in stehender Position ab.

Der Vierachser ist dabei auf die Geschwindigkeit des Bandes synchronisiert, um zu verhindern, dass die Flaschen kippen. Die fehlende fünfte Achse des Scara-Roboters gleicht das von Stranger in Eigenregie konstruierte Greifsystem durch seine 90-Grad-Schwenkfunktion aus. „So konnten wir auf den Einsatz eines Sechsachsroboters verzichten und die beeindruckende Dynamik der neuen Stäubli-Scaras der TS2-Generation nutzen“, freut sich Michael Stranger.

Unterspiegelbefüllung mit sechs Abfülllanzen

So aufgereiht erreichen die Flaschen die Befüllstation, die aus insgesamt sechs Abfülllanzen besteht. Hier werden Lose von jeweils sechs Kunststoffflaschen in sogenannter Unterspiegelfüllung mit exakt berechneter Menge und bei exakt einzuhaltender Temperatur von 80 bis 85 °C befüllt. Um ein Aufschäumen zu verhindern, befinden sich die Auslassöffnungen der Lanzen immer unter dem Flüssigkeitsspiegel.

Anschließend gelangen die Flaschen zu einem Drehtisch mit mehreren Stationen. Hier werden zunächst die Verschlusskappen aufgesetzt und an der nächsten Station mit exakt definiertem Drehmoment verschraubt. Daran schließt sich eine Gewichtskontrolle an, die das korrekte Befüllvolumen der Flaschen bestätigt. Abschließend werden die Flaschen etikettiert, gekennzeichnet und dem jeweiligen Produkt entsprechend verpackt.

Flexibilität für einen zukunftssicheren Betrieb

Die Abfüllanlage kann vier verschiedene Flaschengrößen mit 100, 250, 500 und 1000 ml Inhalt verarbeiten. Die Flaschengröße entscheidet auch darüber, ob der Roboter zwei oder drei Flaschen gleichzeitig greift und ausrichtet. „Ab der 500-ml-Variante können wir nur noch zwei Flaschen gleichzeitig greifen. Das stört uns aber nicht wirklich, da die Befüllung der größeren Flaschen ohnehin mehr Zeit in Anspruch nimmt“, so Arno Winter.

Über die Abfüllanlage laufen derzeit über ein Dutzend unterschiedlicher Moor- und Kräuterauszüge. Multipliziert mit den vier gängigen Flaschengrößen ergibt sich daraus eine Anzahl von knapp 60 Varianten. Die Umstellung von einer Variante auf die nächste kann im günstigen Fall einfach über das Menü der Steuerung erfolgen. Länger als 15 bis 20 Minuten nehmen die Arbeiten auch dann nicht in Anspruch, wenn mechanische Umstellungen erforderlich werden.

„Für uns war die schnelle Umrüstmöglichkeit ein entscheidender Faktor, da wir natürlich nicht die gewaltigen Losgrößen der Getränkeindustrie erreichen. Wir liegen bei Losgrößen zwischen 1000 und 10 000 Stück und rüsten mindestens einmal täglich um. Der maximale Output der Anlage liegt bei 3000 Fläschchen pro Stunde bezogen auf die 100-ml-Variante. Da kam uns natürlich die hochflexible Roboterlösung überaus gelegen“, betont Arno Winter.

Bedienerfreundliche und nachhaltige Auslegung

Auch in Sachen Bedienerfreundlichkeit erfüllt die Abfüllanlage die Erwartungen bei Sonnenmoor in vollem Umfang. Die leistungsfähige CS9-Robotersteuerung von Stäubli ist an eine Siemens-S7-SPS angebunden. Mit deren graphischer Bedienoberfläche kommen die Mitarbeiter bestens zurecht. Und für den Fall, dass ein neues Produkt angelernt werden muss, hat Sonnenmoor einen entscheidenden Vorteil: Der Anlagenbauer Stranger ist nur einen Steinwurf entfernt im gleichen Gewerbegebiet angesiedelt.

Alles in allem ist es den involvierten Unternehmen Sonnenmoor, Stranger und Stäubli gelungen, ein anspruchsvolles Projekt gemeinsam erfolgreich und partnerschaftlich abzuschließen. Die Abfüllanlage erfüllt alle in sie gesetzten Ansprüche. Sie ist prozesssicher, wirtschaftlich, nachhaltig und effizient. Mit ihrem hohen Output wird sie der steigenden Nachfrage nach Sonnenmoor-Produkten in den nächsten Jahren sicher gerecht.

Stäubli Tec-Systems GmbH, Bayreuth


Autor: Ralf Högel

Freier Journalist

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