Top Loading Maschine (TLM)

Top-Lösung

TLM bringt Käse sicher in den Karton
So erreicht der Käse den Supermarkt. (Fotos: Schubert)
Nur wer sich davon verabschiedet, alles wie immer zu machen, hat eine Chance auf bessere Prozesse. So wie Karwendel im Allgäu: Die Käserei verpackt die Scheiben nicht mehr nach dem Einschlagprinzip, sondern mit Top-Loading von Schubert automatisch in Wrap-Around-Kartons.

Karwendel geht aus Prinzip neue Wege. Bis zu zehn Millionen Euro investiert das Unternehmen jedes Jahr in Innovationen bei Produkten und Verfahren. Auf diese Weise wird das Sortiment immer wieder mit interessanten und vor allem schmackhaften Angeboten im Bereich Frischkäse und Quark ergänzt. Ein Ergebnis dieser Anstrengungen ist ein Produkt der Marke Exquisa: Frischkäse in Aufschnitt-Form. Für den Einzelhandel wird der Käse in verschiedene Shelf-Ready Kartons verpackt. Die meisten Formate liegen eng an dem Packgut an. Diese Art der Schachtelkonstruktion wird herkömmlicherweise auf Maschinen hergestellt, die den flach liegenden Zuschnitt direkt um die Produktformation herum aufrichten beziehungsweise darin einschlagen. Nach dem englischen Begriff für diesen Vorgang nennen sich diese Schachteln auch Wrap-Around-Verpackungen.

Eng in der Schachtel

Wird die Box hingegen vorher aufgerichtet und dann seitlich oder von oben gefüllt, sind die Innenmaße üblicherweise größer. Verpackungsmaschinenexperte Schubert in Crailsheim erachtet derlei Beschränkungen als gestrig und ist vom Top Loading überzeugt: Möglichst viele Prozessschritte erledigt die Software, und die Mechanik ist auf das Nötigste reduziert. Deswegen kann mit einer TLM-Anlage auch von oben befüllt werden, wenn es eng wird in der Schachtel. Die Lösung des Problems: Die Werkzeuge stellen sich vor dem Einfahren in den Karton leicht schräg. Die am Sauger hängende Verpackung wird sozusagen in den Karton eingefädelt. Das funktioniert unter anderem deswegen, weil die bei Schubert entwickelte VMS-Steuerung die nötige Positionsgenauigkeit (Karton und Roboterarm) sicherstellt.

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Die Maschine ist so eingerichtet, dass das Produkt auch sonst nirgendwo beim Passieren der Anlage aneckt, denn die Käsescheiben sind im doppelten Wortsinn delikat. Der Frischkäse bindet erst während der Lagerung vollständig aus. Würde der Tiefziehblister anstoßen, könnten die Scheiben sich verformen oder in der Packung verrutschen. Der Warenfluss ist so eingerichtet, dass die Primärverpackungen flachliegend aus der Produktion übernommen und in dieser Position abgepackt werden. So wird auch palettiert und gelagert. Erst der Mitarbeiter im Supermarkt kippt beim Einräumen in das Kühlregal den Karton um 90 Grad.

Standardisierte Komponenten

Weitere Vorgaben für die Anlagenleistung: Fünf Sorten des Frischkäses zu je 150 Gramm sind in Vollpappkartons („Zipp & Knack“) oder Wellpappkartons verschiedener Größe zu verpacken. Die Anordnung kann je nach Kartonformat variieren; derzeit besteht eine Lage aus drei bis sieben Packungen. Künftig können weitere Formate hinzukommen, und auch eine Steigerung der Kapazität über die jetzigen 200 Packungen pro Minute hinaus ist möglich. Dieses Leistungsniveau einer Sondermaschine muss mit einer Lösung erreicht werden, die preislich so gestaltet ist, dass sich die Investition rechnet. Das ist bei Schubert verwirklicht, weil die Anlage aus sieben standardisierten Komponenten zusammengesetzt wird, die für die entsprechende Aufgabe über die Steuerung einzurichten sind. Im konkreten Fall hat die Konfigurierung nur zwei Wochen gedauert.

Die Anlage setzt sich zusammen aus zwei TLM-F44-Teilmaschinen mit drei Vierachsrobotern TLM-F4 für das Picken und Gruppieren, einer Teilmaschine, in der die Kartons durch zwei TLM-F2 Aggregate befüllt werden, und einer Teilmaschine mit einem weiteren TLM-F2 Aggregat, das die Kartons aus dem flachliegenden Zuschnitt aufrichtet und auf Vakuumtransporteure setzt. Für das Verschließen der Kartons und das Übersetzen auf das Ausfahrband ist in der ersten TLM-F44 Teilmaschine ein weiterer zweiachsiger TLM-F2 Roboter integriert.
Um die Produkte aus der chaotischen Anordnung in den gruppierten Zustand zu überführen, braucht die Steuerung Informationen über die Position und Drehlage der Verpackungen. Diese Daten liefert das Vision-System, das mit zwei Auflichtscannern ausgestattet ist, einem pro Pickerstation. Es ist eine Eigenentwicklung von Schubert, die bei dieser konkreten Aufgabe ihre Leistungsstärke unter Beweis stellt, was Kontrast und Bildalgorithmus angeht. Der Scanner kommt bei Formatumstellungen mit den Farben der Verpackungen – von zartblau bis paprika-rot – ohne Nachjustierungen zurecht.

Die von der Tiefziehmaschine kommenden Verpackungen laufen auf dem Produktband ein. Sie werden nach und nach von den TLM-F4 Robotern beziehungsweise den an den Roboterarmen befindlichen Werkzeugen aufgepickt und auf dem Gruppenband in der benötigten Formation abgelegt. Gleichzeitig werden Kartons aus dem flachliegenden Zuschnitt aufgerichtet und auf Vakuumtransporteuren abgesetzt, die als Fördersystem für die Kartons dienen. Der Vorschub des Gruppenbandes wird von den TLM-F4 Robotern gesteuert. Dabei sorgt das von Schubert patentierte Gegenlauf-Prinzip dafür, dass auch bei Produktionsschwankungen keine Verpackung auf dem Band bleibt. Produktband und Gruppenband laufen in entgegengesetzter Richtung. Wird der Sollzustand, was den Produktzufluss angeht, unterschritten, kann der erste F4-Roboter die Gruppe trotzdem vervollständigen, weil aus dieser Richtung das Packgut ankommt.
Die Maschine arbeitet rationell, weil anders als bei gleichlaufenden Bändern nicht für Überfüllung gesorgt werden muss. Und das Verfahren ist produktschonend, weil es keinen Überlauf gibt, der am Bandende aufgefangen und rückgeführt werden muss. Die Gruppen werden bis zur Mitte der Anlage befördert, wo sie von den zwei TLM-F2 Robotern aufgenommen und in die Kartons abgelegt werden. Dieser Schritt wird wiederholt, bis sich die geforderte Anzahl Lagen im Karton befindet. Die Schachteln fahren auf dem Vakuumtransporteur zur Verschlussstation, von der aus sie auf das Auslaufband verschoben werden. pb

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