Flexibilität groß geschrieben

Robotergestützte Übergabestation für schnelle Formatwechsel

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26.11.2011 Streifenverpackungen bieten insbesondere im pharmazeutischen Bereich Vorteile. Mit der steigenden Nachfrage wächst auch die Forderung nach hoch flexiblen Produktionslinien, die sich schnell auf unterschiedliche Produkte und Formate umrüsten lassen. Romaco bietet dafür die Lösung mit der robotergestützten Übergabestation Siebler Flextrans. Sie basiert auf dem schnellen Pick&Place-Roboter IRB 360.

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Arzneimittel-Wirkstoffe sind beispielsweise abhängig vom Alter oder vom Körpergewicht der Patienten unterschiedlich zu dosieren und zu verab­reichen. Dabei sind die Pharmaprodukte und Angaben zu deren Medikation eindeutig zu kennzeichnen. Streifenverpackungen bieten hier gegenüber anderen Verpackungsformen deutliche Vorteile, da jede Dosis einzeln verpackt und bedruckt ist. Diese Darreichungsform ist sowohl für Ärzte im ambulanten Dienst oder der Sprechstunde und für Apotheker im Kunden- und im Lieferantenkontakt als auch für die Mitarbeiter in Kliniken interessant: Mediziner bzw. Pharmazeuten und Patienten haben jederzeit die Möglichkeit der Gegenkontrolle. Damit ist das Risiko von Fehlmedikationen und Wechselwirkungen mit anderen Pharmaka deutlich niedriger als bei anderen Verpackungsformen. Wesentlich ist auch der Hygieneaspekt, denn die Medikamente bleiben bis unmittelbar vor der Einnahme in ihren Verpackungen. Auch im privaten Bereich bieten Streifenverpackungen wichtige Vorzüge. So können Patienten, die über den Tag verteilt mehre Medikamente einnehmen müssen, bequem ihre individuelle Tagesration mit sich führen oder Reisende bedarfsgerecht ihre Reiseapotheke zusammenstellen.

Das Herstellen von Streifenverpackungen
Die Heißsiegelmaschinen der HM-Serie bilden die Basis der Streifenverpackungslinien. Das Herzstück jeder Anlage ist das System zum Versiegeln der Medikamente zwischen zwei Folien. Dazu stellen zwei Rollenhalter die Verpackungsfolien bereit. Eine Zuführ- einheit sorgt für ein präzises Positionieren der zu verpackenden Produkte in die Zellen des Folienteppichs. Dieser gelangt dann in das Siegelsystem, das jede der Zellen des Folienteppichs an allen vier Seiten unter Druck- und Hitzeeinwirkung versiegelt. Eine nachgeschaltete Längs- und Quertrennung bringt die Folien in die gewünschten Verpackungsgrößen. Zusätzlich lassen sich die Streifenverpackungen mit Perforationen oder Einreißschnitten versehen. Auf Förderbändern gelangen die fertigen Siegelstreifen über die Zähl-, Gruppier- und Stapeleinheit zur vollautomatischen Endverpackung. Die von der HM-Serie verarbeiteten Verpackungsfolien lassen sich wahlweise gezielt oder gestreut bedrucken.
Romaco hat seine Heißsiegelmaschinen von Anfang an auf Produkt- und Formatwechsel ausgelegt. Bisher bestand bei vielen Kunden jedoch der Wunsch nach einem möglichst hohen Durchsatz mit einer automatischen Übergabe der fertigen Streifenverpackungen an einen Kartonierer. Bedient wurde diese Nachfrage mit kundenspezifischen Monoformat-Transfersystemen. Sie arbeiten mit festgelegter Folienbreite, lassen aber noch Längenänderungen der Packungen innerhalb definierter Grenzen zu. Mögliche Produktwechsel bleiben davon unberührt und lassen sich nach wie vor innerhalb weniger Minuten realisieren. Lediglich der Wechsel zu anderen Folienbreiten ist bei diesen Anlagen nicht vorgesehen. Ein Umbau der Transfersysteme mit ihren fixen Präzisionsführungen und Umlenkungen ließe sich nur unter hohem zeitlichen und finanziellen Aufwand realisieren.

Inzwischen haben sich die Anforderungen gewandelt. Gefragt sind zunehmend kleinere Packungseinheiten. Heutige Streifenverpackungsanlagen müssen deshalb sehr unterschiedliche Formate in schneller Wechselfolge verarbeiten. Reine Monolinien sind dafür ungeeignet. In Konsequenz aus diesem Trend wurden für Heißsiegelmaschinen die robotergestützte Übergabestation Siebler Flextrans entwickelt. Ihr Potenzial reicht weit über den schnelleren Formatwechsel hinaus. Laut Jürgen Kratzmeier, Engineering Manager bei Romaco Pharmatechnik, setzt das System auch in der Qualitätssicherung neue Maßstäbe. So kann es Bruchtabletten, unvollständig gefüllte Verpackungen oder Fehlbelegungen erkennen und aus dem weiteren Prozess ausschleusen.

Standard-Roboter statt
Sondermaschinen

Die geforderte Flexibilität lässt sich mit einer robotergestützten Lösung wirtschaftlich günstiger als mit Sondermaschinen realisieren. Das stand für Jürgen Kratzmeier von Anfang an fest. Er und seine Teammitglieder suchten deshalb zunächst einen geeigneten Hersteller von Hochleistungsrobotern für schnelle und vor allem präzise Pick&Place-Anwendungen. Die Wahl fiel auf den IRB 360 Flexpicker. Für den FlexPicker sprechen seine außerordentliche Arbeitsgeschwindigkeit bis zu 10??ms-1, hohe Beschleunigungswerte bis zu 15 ms-2 und die präzise Positionswiederholgenauigkeit von 0,1 mm. Dank seiner hängenden Installation kann er ungehindert auf die von Förderbändern angelieferten Produkte zugreifen und erlaubt so äußerst kompakte Roboterzellen.
Der Hochleistungsroboter arbeitet mit der Software Pickmaster. Sie vereinfacht das Programmieren und Erstellen von Multi-Roboter-Anwendungen. Ein weiterer integraler Bestandteil des Roboters ist die Steuerung IRC5. Mit den Steuerungsfunktionen Truemove und Quickmove stellt sie höchstmögliche Bahngeschwindigkeit und -genauigkeit sicher und ermöglicht dem Roboter schnellste Bewegungen mit höchster Präzision. Dies ist besonders beim synchronen Handling von Produkten auf laufenden Förderbändern (Conveyor Tracking) wichtig.

Roboter greift nur einwandfreie
Verpackungen

In den bisher ausgelieferten Fertigungslinien schließt sich die Übergabestation an eine Heißsiegelmaschine Siebler HM1 an. Eine Kopplung an andere Verpackungsmaschinen ist jederzeit möglich. Die Flextrans steht deshalb sowohl als eigenständige Maschine als auch zum Nachrüsten bestehender Linien zur Verfügung. Aktuell umfasst die neue Maschinenreihe drei Modelle FT200, FT400 und FT 600. Diese sind mit einem, zwei oder drei Delta-Robotern IRB 360 Flexpicker ausgerüstet. Die Handhabungskapazitäten liegen entsprechend bei 200, 400 beziehungsweise 600 Streifenverpackungen/min. Die Packungsbreiten reichen von 35 bis 120 mm, die Packungslängen von 45 bis 240 mm. Die maximale Stapelhöhe der Gefache für den Kartonierer beträgt 80 mm.
Das in die Siegelmaschine integrierte Qualitätssicherungssystem tastet jede Verpackung mechanisch ab und belegt diese mit einem Statussignal. Es meldet dem Prozessrechner der Robotersteuerung, falls eine Bruchtablette oder ein anderer Fehler vorliegt. Entsprechend lässt die Übergabestation fehlerhafte Verpackungseinheiten auf dem Förderband durchlaufen. Die Roboter greifen nur die einwandfreien Verpackungen und setzen sie in die parallel zum Förderband laufenden Stapelbehälter, die sogenannten Gefache. Diese transportieren die Stapel zum Kartonierer der Endverpackungsanlage.

Visionssystem integriert
Neben der Information, ob die Packung einwandfrei ist, benötigen die Roboter präzise Lageinformationen über die einzelnen Packungen. Das ist Aufgabe des integrierten Visionsystems. Zwar bietet die Pickmaster-Software des Flexpickers bereits standardmäßig eine Bild- bzw. Objekterkennung, jedoch erlaubt das modular aufgebaute System auch die Integration anderer Visionsysteme und deren Software. Diese Option wird genutzt, weil sich beim Handhaben der Streifenverpackungen spezifische Anforderungen ergeben, die eine eigene Softwarelösung besser erfüllt. Die Lageinformationen aus der Objekterkennungs-Software gehen an die Robotersteuerung, die daraus die Bewegungen von Greifer und Roboter berechnet.
Bei Formatwechseln benötigt das Umrüsten der Heißsiegelmaschinen nur 10 min. Rollen, Zuführeinheiten, Siegeleinheit und Perforierblock lassen sich ohne Werkzeuge austauschen. Bei den Robotern müssen lediglich die Greifer gewechselt und das entsprechende Programm gewählt werden. Nur bei neuen Formaten ist ein ausführliches Parametrieren der Roboter erforderlich. An den Stapeleinheiten zur Aufnahme der Einzelpackungen sind lediglich zwei Teile zu wechseln.

Entscheider-Facts
Für Anwender

Robotergestützte Automation erlaubt die Konstruktion wesentlich flexiblerer Maschinen und Anlagen bei gleichzeitig höherer Leistung und deutlich geringerem maschinellen Aufwand.
Weniger Bauteile bedeuten auch geringere Investitionen, weniger Wartungsaufwand, weniger Störstellen und weniger Verschleißteile. Das wiederum führt zu deutlich kürzeren Amortisationszeiten.
Die Integration der robotergestützten Übergabestation ermöglicht es denAnwendern, flexibel auf Marktveränderungen zu reagieren.
Vor allem beim Verpacken moderner Darreichungsformen wie Striptabs (60 bis 100 µm dünne Wirkstofftabletten in Folienform) bieten die neuen Streifenverpackungslinien inter­essante Potenziale.

Heftausgabe: November 2011

Über den Autor

Hans P. Fritsche, freier Fachjournalist
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