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Abfüllanlage Roboter-Zwillinge zum Verfüllen von flüssigen und pastösen Produkten

| Autor / Redakteur: Andreas Ahrens / Alexander Strutzke

Ein führender Hersteller von Enzymen mit Sitz in Dänemark hat sich für den Robot Filler von Feige zum automatischen Abfüllen seiner Produkte entschieden. Die so genannten Roboter-Zwillinge, zwei Robot Filler Typ 91, bilden das Herzstück der Anlage. Sie lenken auf Portalen über der Fördertechnik den Abfüll-Prozess.

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Der neue Robot Filler befüllt Fässer und Kanister automatisch mit flüssigen oder pastösen Produkten.Bild: Feige
Der neue Robot Filler befüllt Fässer und Kanister automatisch mit flüssigen oder pastösen Produkten.Bild: Feige
( Archiv: Vogel Business Media )

Unter dem Namen Robot Filler hat Feige eine flexible und leistungsfähige Anlagenbaureihe entwickelt. Der Robot Filler ist für die Befüllung von Kanistern, Eimern, Fässern und IBC (Intermediate Bulk Container) in der Größe von 10 bis 1500 kg geeignet, die als Einzelgebinde auf einer Rollenbahn oder im Verbund auf der Palette transportiert werden.

Sechs-Achs-Industrieroboter bietet Flexibilität beim Abfüllen

Erreicht wird die Flexibilität zur Abfüllung von flüssigen und pastösen Produkten durch den Einsatz eines Sechs-Achs-Industrieroboters. Ein Echtzeit-Bildverarbeitungssystem erkennt die Positionen der Einfüllöffnungen automatisch und führt den Roboter zu seiner Arbeitsposition. Mit den Robot Fillern kann eine Nennausbringung von bis zu 60 Stück 200-l-Fässer pro Stunde erreicht werden. Darüber hinaus bietet das System neue Möglichkeiten bei der gravimetrischen Abfüllung.

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Vier Bauvarianten sind zurzeit aus der Robot-Filler-Familie erhältlich:

  • Eine Portalversion, bei der sich die Arbeitsposition des Robot Fillers auf einem Portal über dem Transportsystem befindet (Bild 2),
  • eine Beistellversion, die neben einem Transportsystem zur Aufstellung kommt,
  • eine Stand-alone-Version ohne Fördersystem. Die Gebinde müssen dann per Flurfördergerät zu- und abgefördert werden.
  • Und eine Leistungsvariante, bei der zwei Industrieroboter mit einer gemeinsamen Steuerung zum Einsatz kommen. Damit können die Arbeitsgänge (Öffnen, Füllen, Schließen und Clinchen) aufgeteilt und parallel ausgeführt werden. Der Robot Filler, der die Flexibilität eines konventionellen Palettenfüllroboters aufweist, erreicht so die Leistung einer Einzelgebindefüllanlage.

Der Robot Filler berücksichtigt außerdem wichtige Sicherheitsaspekte am Arbeitsplatz und bietet ein komfortables Handling. Werden in Abfüllbetrieben zum Beispiel verschiedene Produkte in einzelnen Rohrleitungen an die Abfüllanlage geführt und enden in einzelnen Füllventilen, so ist ein automatischer Füllventilwechsel (Bilder 1 und 4) durch den Abfüllroboter möglich.

Durch diese Technik ist es außerdem möglich, den kompletten Abfüllbereich einzuhausen und abzusaugen. Der Bediener kommt mit den Füll-Produkten und deren teilweise explosiven oder toxischen Gasen nicht in Kontakt.

Der Robot Filler kann auch zur Unterspiegelbefüllung eingesetzt werden. Der Rüssel des Füllventils senkt sich dabei bis zum Gebindeboden in den Behälter hinein und bewegt sich – stets eingetaucht bleibend – mit steigendem Produktspiegel aufwärts.

Unterspiegelbefüllung des Roboters soll Gasentstehung verhindern

So wird das Aufschäumen oder die Bildung explosiver Gase bestmöglich verhindert. Geregelt wird die Aufwärtsbewegung durch die Gewichtszunahme des Gebindes. Der Robot Filler führt eine sehr harmonische Aufwärtsbewegung aus, da der Industrieroboter durch seine servo-getriebenen Achsen eine gute Bewegungskinematik mitbringt.

Der dänische Enzymhersteller füllt seine Produkte in fünf verschiedene Gebindetypen: Fässer (120 l und 216,5 l) und IBC (600 l, 800 l und 1000 l). Die Leergebinde werden mehrlagig (teilweise bis zu vier IBC in einem Stapel) im Aufgabebereich des Leergebindelagers platziert. Das Lager verfügt insgesamt über 56 Stellplätze mit einer Kapazität von 224 Leer-Paletten.

Entstapelungseinheit nimmt Gebinde von Paletten

Vor dem eigentlichen Füllbereich ist eine neuartige Entstapelungseinheit installiert, die die Gebindestapel beziehungsweise Palettenstapel vereinzelt. Materialschleusen im Einlauf- und Auslaufbereich vor der Füllkabine sorgen für die notwendige Abtrennung des Abfüllbereiches vom Lagerbereich.

Herzstück der Installation sind die Roboter-Zwillinge: zwei Robot Filler Typ 91, die auf Portalen über der Fördertechnik den vollautomatischen Abfüll-Prozess lenken. Der Platz für den Füllbereich, der von dem Kunden zur Verfügung gestellt wurde, war so gering, dass die herkömmliche Abfülltechnik nicht installiert werden konnte. Zudem können Enzyme und deren Dämpfe sensibilisierend auf das Bedienpersonal wirken – also musste der gesamte Abfüllprozess über eine Füllkabine von der normalen Umgebung getrennt und automatisiert werden.

Das ausschlaggebende Argument für den Robot Filler war die Möglichkeit eines vollautomatisierten Produktwechsels, ohne dass ein Bedienereingriff in die Anlage oder Füllkabine notwendig ist. Es wird lediglich am Bediener-Touchpanel ein neuer Datensatz gewählt. Wechselfüllventile können inzwischen vollautomatisch gereinigt werden – Clean in Place (CIP).

Die Zwillinge bearbeiten zeitgleich die Gebinde und durchlaufen folgende Arbeitsschritte:

  • Erkennung der Positionen der Einfüllöffnungen (Bild 5),
  • Aufschrauben der Gebinde,
  • Unterspiegelbefüllung der Gebinde (gewichtsgesteuert),
  • Zuschrauben der Gebinde,
  • Verclinchen (Versiegeln) der Gebinde mit einer Metall-Siegelkappe.

Auf Wunsch können die Arbeitsschritte auch für Einzelgebinde ausgeführt werden. Jedes Gebinde durchläuft diese Arbeitsschritte dann separat.

Die komplett bearbeiteten Gebinde verlassen nach dem Befüllen und Verschließen den Füllbereich über eine Materialschleuse. Dort befindet sich ein Drehtisch, um die Etikettierung der Paletten (Bild 3) ebenfalls automatisch vorzunehmen. Im Abnahmebereich stehen insgesamt 17 Stellplätze zur Verfügung. Die Ein- und Auslagerung der Gebinde oder Paletten erfolgt über Funkfernbedienungen, die sich an Bord der Gabelstapler befinden.

Dipl.-Ing. Andreas Ahrens ist technischer Leiter bei der Feige GmbH, 23843 Bad Oldesloe.

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