Roboterlösung für Sachet-Verpackungen
Mit der Roboterlösung Emkon Flexpick SP zeigt Emkon Systemtechnik Projektmanagement aus Kirchlinteln in Niedersachsen ein hochflexibles und modulares System zum Verpacken von Sachets. 6 Roboter vom Typ Stäubli Fast Picker TP80 (Abb. 1, www.staubli.com) und komplexe Line Tracking Technologien ermöglichen die nötige Geschwindigkeit und Flexibilität für die 5 verschiedenen Formate, die auf der Anlage gefahren werden. Die komplette Anlage ist im Hygienic Design gebaut und für zertifizierte Produkte geeignet.
Die Anforderung zur Entwicklung des Emkon Flexpick SP kam von einem amerikanischen Konzernkunden aus dem Pharmaziebereich. Dieser benötigte einen nachlaufenden Prozess zu seiner bereits vorhandenen primären Sachet-Herstellungsanlage. Emkon entwickelte die Anlage von der Positionierung über das Kamerasystem (inklusive Beleuchtung) mit einer robotergestützten Doppelstapelvorrichtung und dem integrierten Faltschachtelpacker ganz individuell auf Kundenwunsch. Insbesondere galt es, die breite Range der 5 Sachet-Formate, die sich von 38 bis 63 mm in der Breite und 63 bis 136 mm in der Länge erstreckt, sowie die dazu passenden unterschiedlichen Faltschachtelformate mit nur einer Anlage zu realisieren. Die spiegelnde Oberflächenbeschaffenheit der Produkte, variierende Ausrichtungen innerhalb der Faltschachteln sowie der begrenzte Platz für die Einheit in der Produktionsstätte waren weitere Herausforderungen bei der Entwicklung.
Mit der Roboterlösung stellt Emkon eine Maschine (Abb. 2) vor, die im Einlauf je nach Format eine maximale Leistung von bis zu 1 000 Sachets pro Minute aufweist. Besonderes Augenmerk wurde auf komfortable Formatumbauten gelegt – ebenfalls eine Kernanforderung des Kunden. Als Spezialist für modularen Maschinenbau ging das Unternehmen hier einen Schritt weiter und bediente sich der Vorteile des „Poka-Yoke-Prinzips“: Mit einfachen Handgriffen ist der Formatumbau unverwechselbar und für jeden Bediener innerhalb kürzester Zeit sowie nahezu werkzeugfrei erfolgreich umzusetzen.
Die Funktionsweise des Emkon Flexpick SP
Die Sachets werden aus der vorlaufenden Maschine in unterschiedlichen Reihungen, Zyklen und formatabhängigen Schnittmustern über ein Förderband zum Flexpick SP transportiert. Der erste Arbeitsschritt wird von einem High-Speed-Servo-Spreizer vollzogen. Dieser optimiert die Position der Sachet-Gruppen auf dem Band (Abb. 3), um möglichst kurze Wege für die Roboter zu garantieren und dadurch die Pickvorgänge zu beschleunigen.
Beidseitig stehen jeweils 3 in Reihe geschaltete Stäubli Fast Picker Roboter vom Typ TP80 und befüllen 2 parallel zum Förderband verlaufende Fächerketten. Durch den Einsatz komplexer Roboter-Line-Tracking-Technologie werden die Bewegungen und Picks der Roboter untereinander koordiniert und auf die Bandgeschwindigkeit sowie die Taktung der Fächerkette abgestimmt. Die hohe Flexibilität dieser technischen Lösung erlaubt jede beliebige Produktzusammenstellung.
Die individuellen Füllmengen in den Verkaufseinheiten stellen einen wesentlichen Vorteil dar und ermöglichen, auf unterschiedliche Marktanforderungen flexibel zu reagieren. Ein Vorteil, der zuvor nur durch erheblichen manuellen Einsatz möglich war.
Mit einer linearen Programmierung war diese Flexibilität nicht zu erreichen. Die TP80-Roboter picken die Sachets deshalb nach dynamischen Mustern. 85 Picks bewältigt nun jeder Einzelne der 6 eingesetzten Roboter des Flexpick SP je nach Format durchschnittlich pro Minute. Nach erfolgter Bestückung der Fächerkette werden die abgelegten Sachets über einen Schieber in die zuvor parallel aufgerichteten Faltschachteln geschoben, die dann verschlossen und per Heißleim verklebt werden (andere Verschlussarten sind möglich). Abschließend findet eine finale Qualitätskontrolle des Verschlusses statt.
Zusätzlich zur Schachtelbefüllung bietet die Anlage standardmäßig eine quantitative und qualitative Bulkbefüllung. Hierbei spielt ebenfalls der zuvor bereits erwähnte Servo-Spreizer eine entscheidende Rolle. Dieser zählt und sortiert die gruppierten Sachets, um die jeweils geforderte Füllmenge zu realisieren.
Erhöhte Anforderungen durch Hygienic Design
Von Beginn an stellten die „Anerkannten Regeln der Guten Herstellungspraxis“ als Teil der Qualitätssicherung (GMP) die Emkon-Designer bei diesem Pharmazieprojekt vor größere Herausforderungen als bei vergleichbaren Projekten für andere Branchen. Die Ausführung nahezu aller relevanten Komponenten wurde auf ihre Hygienetauglichkeit hin überarbeitet. Dazu wurden Profile neu konstruiert und exponierte Oberflächen einer entsprechenden Behandlung unterzogen. Eingesetzte Lager für die drehenden Bewegungsabläufe wurden speziell abgedichtet und auch die Rahmenkonstruktion wurde komplett überarbeitet. Alles, um das Kontaminationsrisiko innerhalb der Produktionsprozesse zu senken und einen gleichbleibenden Qualitätsstandard zu ermöglichen. Die dokumentierte Verifizierung bei der Installations- und Funktionsqualifizierung (IQ/OQ) stellt einen weiteren Baustein zur Einhaltung des gleichbleibend hohen Qualitätslevels der verarbeiteten Produkte dar.
Weitere Informationen:
Emkon Systemtechnik
Projektmanagement GmbH
Christopher Wedler
Marketing
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