Packaging machinery for greater productivity.

emkonemkon. Verpackungsmaschinen: Roboterlösungen

Roboterlösung für Sachet -VerpackungenMit der Roboterlösung Emkon Flexpick SP zeigt Emkon Systemtechnik Projektmanagement aus Kirchlinteln inNiedersachsen ein hochflexibles und modulares System zum Verpacken von Sachets. Sechs Roboter vom TypStäubli Fast Picker TP80 und komplexe Line Tracking Technologien ermöglichen die nötige Geschwindigkeit undFlexibilität für die fünf 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 SachetHerstellungsanlage. Emkon entwickelte die Anlage von der Positionierung über das Kamerasystem (inklusiveBeleuchtung) mit einer robotergestützten Doppelstapelvorrichtung und dem integrierten Faltschachtelpacker ganz
individuell auf Kundenwunsch. Insbesondere galt es, die breite Range der fünf Sachetformate, 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 vor, die im Einlauf je nach Format eine maximale Leistung von biszu 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 hiereinen Schritt weiter und bediente sich der Vorteile des „Poka Yoke Prinzips“: Mit einfachen Handgriffen ist derFormatumbau unverwechselbar und für jeden Bediener innerhalb kürzester Zeit sowie nahezu werkzeugfrei
erfolgreich umzusetzen.
Die Funktionsweise des emkon. FLEXPICK SPDie 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 HighSpeed-Servo-Spreizer vollzogen“, erklärt Thorben Meints, Verantwortlicher Projektleiter von Emkon. „Der eingesetzte
Servo-Spreizer optimiert die Position der Sachetgruppen auf dem Band, um die kürzestmöglichen Wege für die
Roboter zu garantieren und dadurch die Pickvorgänge zu beschleunigen.“
Beidseitig stehen jeweils drei in Reihe geschaltete Stäubli-Fast-Picker-Roboter vom Typ TP80 und befüllen zwei
parallel zum Förderband verlaufende Fächerketten. „Durch den Einsatz komplexer Roboter-Line-TrackingTechnologie werden die Bewegungen und Picks der Roboter untereinander koordiniert und auf die
Bandgeschwindigkeit sowie die Taktung der Fächerkette abgestimmt. Die hohe Flexibilität unserer Lösung erlaubt
jede beliebige Produktzusammenstellung“, ergänzt Meints.
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.

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„Mit einer linearen Programmierung war diese Flexibilität nicht zu erreichen. Die TP80-Roboter picken die Sachets
deshalb nach dynamischen Mustern“, berichtet Jens Frese, einer der Entwickler der Firma Emkon. „Wir mussten an dieGrenzen des technisch Möglichen gehen, damit die eingesetzten Systeme die Aufgaben verlässlich bewältigen undkoordiniert in Einklang bringen.“ 85 Picks bewältigt nun jeder Einzelne der sechs eingesetzten Roboter des Flexpick SP
je nach Format durchschnittlich pro Minute. „In Anbetracht der Komplexität eine beachtliche Leistung“, kommentiert
Frese. 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 (andereVerschlussarten 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 fürandere Branchen. Die Ausführung nahezu aller relevanten Komponenten wurde auf ihre Hygienetauglichkeit hinüberarbeitet. Dazu wurden Profile neu konstruiert und exponierte Oberflächen einer entsprechenden Behandlung
unterzogen. Eingesetzte Lager für die drehenden Bewegungsabläufe wurden speziell abgedichtet, und auch dieRahmenkonstruktion wurde komplett überarbeitet. Alles, um das Kontaminationsrisiko innerhalb derProduktionsprozesse 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.
Das Poka-Yoke-Prinzip
Der Begriff Poka Yoke entstammt dem Japanischen, bedeutet „unglückliche Fehler vermeiden“ und ähnelt dem
Schlüssel-Schloss-Prinzip: Ein bestimmter Schlüssel passt nur in das dafür vorgesehene Schloss.
Das Auftreten von Fehlern soll durch technische Vorkehrungen beziehungsweise Einrichtungen minimiert oder sogar
ganz eliminiert werden, zusätzlich wird dadurch die Bedienung vereinfacht. Ein Beispiel für dieses Prinzip liefern CEEStecker: Ein 16A-Stecker kann nicht in eine 32A-Buchse gesteckt werden, sondern passt nur in die dazugehörige 16ABuchse. Auch aus dem Alltag kennt jeder das Poka-Yoke-Prinzip: Bevor ein Bankautomat das Geld freigibt, muss dieEC- Karte aus dem Automaten entnommen und kann daher nicht vergessen werden – eine mögliche Schwachstelledes Systems wurde so eliminiert.
Einfache FormatumstellungenIn der Flexpick SP ist das Poka-Yoke-Prinzip durch eine Farbkodierung integriert. Bei einer Formatumstellung können
Bediener nahezu werkzeuglos alle relevanten Elemente ersetzen oder entfernen. Bei einer nötigen Höhenverstellung
der Elemente sorgen farbliche Distanzblöcke für ein einfaches und korrektes Verstellen. Durch dieses Prinzip sindFormatwechsel in durchschnittlich 30 Minuten erfolgreich abgeschlossen – für solch eine komplexe Formatvielfalt einesehr kurze Rüstzeit.
Am Schachtelpacker läuft die Formatumstellung beinahe vollautomatisch ab. Es gibt nur kleinere Handgriffe, dieebenfalls dem Poka-Yoke-Prinzip folgen. Der Formatwechsel selbst wird dann über das Touchpanel eingeleitet undmithilfe moderner Servotechnik vollautomatisch vollzogen. Bei der gesamten Anlage setzt der Hersteller die neueste
Rockwell-Steuerungstechnik ein. Auch das ein ausdrücklicher Kundenwunsch, der in diesem Projekt berücksichtigt
und umgesetzt wurde.
Neben den hohen Geschwindigkeiten und dem ausgeklügelten Line-Tracking-System überzeugt die nach neuesten
Hygienestandards gebaute Roboterlösung vor allem mit der Vielfalt an unterstützten Formaten und mit seinem
einfachen Bedienkonzept zur Umsetzung schneller Formatwechsel. Emkon setzt in der Anlage konsequent auf den
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Einsatz neuester Stäubli-Fast-Picker-Roboter-Technologien, um die pharmazeutischen Sachetprodukte effizienter
denn je zu verpacken.

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