Käsescheiben auf kurzen Wegen  

Nur wer sich davon verabschiedet, alles wie immer zu machen, hat die Chance, die Prozesse zu verbessern. So wie Tiefziehblister in Karton verpacken Karwendel im Allgäu: Seit 2008 wird dort Scheiben-Käse nicht nach dem Einschlagprinzip sondern mit Top-Loading automatisch in Wrap-Around-Kartons verpackt. Der Mehrwert der TLM-Technologie hat das Unternehmen überzeugt, zwei weitere Linien bei der Gerhard Schubert GmbH in Crailsheim in Auftrag zu geben. 

Karwendel geht aus Prinzip neue Wege. Bis zu 10 Mio. 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, das 2005 auf den Markt kam und dem Verbraucher ein ganz neues Ess-Erlebnis bescherte: Frischkäse in Aufschnitt-Form. Inzwischen gibt es die Exquisa-Scheiben in fünf Sorten.  

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 flachliegenden Zuschnitt direkt um die Produktformation herum aufrichten bzw. darin einschlagen. Nach dem englischen Begriff für diesen Vorgang nennen sich diese Schachteln auch Wrap-Around-Verpackungen. 

Wird die Box hingegen vorher aufgerichtet und dann seitlich oder von oben gefüllt, sind die Innenmaße in der Regel größer. Allerdings nicht bei Schubert, wo solche Beschränkungen als gestrig angesehen werden. Hier ist man überzeugt: Top Loading, das möglichst viele Prozessschritte von der Software erledigen lässt und die Mechanik auf das Nötigste reduziert, ist die freiste Art des Verpackens.  

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 inhouse entwickelte VMS-Steuerung die nötige Positionsgenauigkeit (Karton und Roboterarm) sicherstellt.  

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.  

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, zur Zeit besteht eine Lage aus drei bis sieben Packungen. Für die Zukunft können weitere Formate hinzukommen und auch eine Steigerung der Kapazität über die jetzigen 200 Packungen pro Minute 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 zusammensetzt 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 die Funktionen Picken und Gruppieren, einer Teilmaschine, in der die Kartons mit Hilfe von zwei TLM-F2 Aggregaten 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 zweichachsiger 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 handelt sich um eine Eigenentwicklung von Schubert, die bei dieser konkreten Aufgabe ihre Leistungsstärke unter Beweis stellt, was den Kontrast und den 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 bzw. 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 Vakuumtransporteueren 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. Wird der Sollzustand überschritten, kann der letzte F4-Roboter die Blister trotzdem alle vom Band räumen, weil in diesem Moment die Gruppen gerade erst aufgebaut werden.  

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.  

Roboter, ihre Steuerung und die zunehmende Rechner­leistung haben die Erwartungen, was eine Verpa­ckungsmaschine kann, in den letzten Jahren dramatisch verändert. Trotzdem lassen sich selbst bei Schubert, wo man sich seit über 20 Jahren mit den Möglichkeiten von CNC-Maschinen befasst, die Teams immer wieder von den Möglichkeiten begeistern. So auch bei dieser Anla­ge, die von den Mitarbeitern die unternehmensinterne Auszeichnung „Maschine des Jahres 2008“ erhielt.  

Ein wesentlicher Grund dafür ist die maximale Ausnut­zung der Flexibilität, die der Vakuumtransporteur als Fördereinrichtung in der Anlage bietet. Diese Schiene mit Vakuumsaugerleiste wird von einem CNC-Motor angetrieben und ist in die VMS-Steuerung integriert. Diese Baugruppe hat 2003 den sonst üblichen Ketten­transporteur abgelöst, der auf die jeweiligen Packungs­abmessungen hin ausgestattet wird: es gibt keine Mitnehmer,  Seitenführungen und Abdeckungen.  

Das alles braucht der Vakuumtransporteur nicht, der die Kartons mit Saugnäpfen festhält. Was ihn jedoch in dieser Anwendung besonders auszeichnet, ist die Tatsache, dass er es möglich macht, die Förderung innerhalb der Linie in positionsgenau ansteuerbare Abschnitte zwischen den Bearbeitungsstationen aufzuteilen.  

Das heißt in der Konsequenz, dass nicht an jeder Station gleich viele Kartons bearbeitet werden müssen. Bei der Anlage für das Verpacken der Exquisa-Frischkäsescheiben werden jeweils zwei Kartons aufge­richtet, danach je sechs befüllt und abschließend je drei verschlossen und auf das Auslaufband übersetzt. Die Koordination funktioniert über die VMS Steuerung. Der Nutzen für den Kunden: Die geforderte Menge wird mit weniger Ausrüstung verarbeitet, das heißt, niedrigere Anschaffungskosten und Betriebskosten. Und das bei voller Flexibilität. 

Anders ausgedrückt: Die Ausrüstung der Maschine rich­tet sich nach dem Bedarf der zu verpackenden Produkte und nicht nach den technischen Notwendigkeiten. In diesem Sinne werden bei Schubert nach und nach Beschränkungen abgebaut, die ihren Grund in den Notwendigkeiten der Bearbeitungstechnik haben. Der nächste Schritt ist der Ersatz des Vakuumtransporteurs mit einer noch flexibleren Transporteinheit, dem Transmodul.  

Die Projektverantwortlichen Wolfgang Gerlich (Leiter Elektro) und Andreas Kuisel (Projektleiter) schätzen die Flexibilität und Leistungsstärke der Anla­ge: „Wir haben in der Zusammenarbeit mit Schubert gesehen, dass wir unsere Ansprüche nicht auf das Machbare herunterschrauben müssen, sondern, dass für uns das umgesetzt wird, was wir für den Vertrieb unserer Frischkäse-Scheiben brauchen“, berichtet Herr Kuisel. Nachdem sich beim Betrieb ein Wirkungsgrad von über 98 Prozent bewahrheitete, hat die Fa. Karwendel bei Kanellos Tziniers von Schubert zwei weitere Verpackungslinien bestellt.