In der Lebensmittelindustrie geht der Trend zu mehr Varianten bei den Verpackungsgrößen. Der amerikanische Salzstangenhersteller Dot‘s Homestyle Pretzels hat mit robotergestützten Umpack- und Palettieranlagen schnelle Produktwechsel und eine hohe Produktivität realisiert. Das 2012 gegründete Unternehmen ist gemessen am Umsatz bereits der drittgrößte Hersteller in den USA. Neben den bereits bestehenden Produktionsstätten in North Dakota, Arizona und Kansas eröffnete das Unternehmen kürzlich eine vierte Fabrik in Edgerton, Kansas, um die steigende Nachfrage nach seinen Produkten zu bedienen. Das über 17.000 Quadratmeter große Werk zeichnet sich durch eine vollständig automatisierte Produktvorbereitung, -handhabung und -verpackung aus. Wie in den anderen Produktionsstätten von Dot’s wird rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche produziert.
Den wirtschaftlichen Erfolg der letzten Jahre hat Dot‘s beim Bau des neuen Werks bewusst in eine zukunftsweisende Automatisierung reinvestiert. Dafür musste ein System gefunden werden, das mit einer Vielzahl unterschiedlicher Verpackungsgrößen zurechtkommt. Tatsächlich gibt es die gedrehten Salzstangen in drei Geschmacksrichtungen und acht verschiedenen Verpackungsgrößen. Die beliebteste Handelsgröße mit rund 450 Gramm ist zudem in zwei Varianten erhältlich: in Standardkartons, in denen die Packungen flach liegen, und in speziellen Displaykartons für den Point-of-Sale, in denen die Packungen aufrecht stehen.
Um diese Flexibilität zu erreichen, beauftragte Dot’s den Automatisierungsspezialisten Viking Masek Robotics & Automation (VMRA). „Die größte Herausforderung für VMRA bestand darin, Verpackungsanlagen zu entwickeln, die alle unterschiedlichen Verpackungsgrößen abdecken und sich gleichzeitig für stehende als auch für liegende Tüten konfigurieren lassen. Im Grunde genommen galt es, sämtliche Produkte, die wir bisher manuell gehandhabt haben, mittels Robotik und Automatisierung zu verpacken“, erklärt Kent Schmidtberger, Projektmanager bei Dot's am Standort Edgerton.
VMRA hat zwei parallele Verpackungslinien entwickelt, eine mit drei ABB-Delta-Robotern vom Typ „IRB 360 FlexPicker“ für die kleineren Beutel und eine mit zwei Flexpickern für die größeren Beutel. Die Delta-Roboter können Lasten von bis zu sechs Kilogramm bewältigen. Sie holen die Beutel von einem Förderband und legen sie mit verschiedenen Vakuumgreifern in die unterschiedlich großen Kartons. Bei den drei kleineren Beutelgrößen handelt es sich um vertikal befüllte Schlauchbeutel, die an beiden Enden heiß versiegelt werden. Die Verpackungslinie für diese Tüten ist auf maximalen Durchsatz ausgelegt. Die Umrüstung erfolgt automatisiert, um den unterschiedlichen Anforderungen für jede Größe zu genügen. Der Wechsel von einer Beutelformatgröße zur anderen dauert nur wenige Minuten und wird durch wenige Tastendrücke auf dem Bedienfeld gestartet. Die Maschine passt automatisch verschiedene Parameter an, um die nächste Beutelgröße zu verarbeiten. Die leichteren Tüten sind in der Regel für kleinere Einzelhandelsgeschäfte, Verkaufsautomaten und das Airline-Catering bestimmt.
Die 450-Gramm-Tüten werden von den Robotern aufgenommen und flach in einen Kippbehälter neben dem Karton gelegt. Ist der Behälter mit der entsprechenden Menge gefüllt, kippt er automatisch um und legt die Tüten aufrecht in den Karton. Damit sind sie in den Displaykartons für die Präsentation am Point-of-Sale bereits richtig positioniert. Die Beutel für die Distributionszentren werden flach in die Standardkartons gepackt. Die Linie für die großen Beutel umfasst auch einen Werkzeugwechsler, der zwischen zwei verschiedenen Greifern wechselt, die jeweils auf die entsprechende Produktgröße abgestimmt sind. VMRA arbeitete eng mit dem Produktionsteam von Dot’s zusammen, um die Vakuumgreifer zu verfeinern. Ihre Geometrie, das Saugnapfdesign und die Roboterprogrammierung sind auf größtmögliche Leistung und Lebensdauer ausgelegt.
Die Verpackungslinien führen zu einem einzelnen „IRB 660“-Palettierroboter von ABB. Mit seiner Reichweite von 3,15 Metern kann der Roboter die Kartons auf beiden Förderbändern erreichen. Durch das abwechselnde Aufnehmen von Kartons von jedem Förderband kann er parallel separate Paletten für jede Produktgröße bilden. Der Palettier-Roboter arbeitet mit einem vakuumunterstützten Schaumstoff-Flächengreifer, der von VMRA entwickelt wurde. Damit kann er auch mehrere Kartons greifen, um den Durchsatz zu verbessern. Die fertigen Paletten werden auf ein Auslaufband übergeben, bevor sie für den Versand in Stretchfolie verpackt und ins Lager transportiert werden.
VMRA verwendete die Offline-Simulations- und Programmiersoftware „RobotStudio“ von ABB, um die Roboterlinien zu entwerfen. Mit Hilfe von zwei anwendungsspezifischen Add-Ins für die Verpackungslinien und das Palettiersystem testete der Anlagenbauer realitätsgenaue Simulationen verschiedener Konfigurationen, um für jede Linie das bestmögliche Design zu erhalten. „,RobotStudio‘ ist ein großartiges Programm, das es uns ermöglicht, reale Systemkonfigurationsszenarien offline zu simulieren, was viel Zeit während des Systemdesigns und der Inbetriebnahme spart“, sagt Dave Raschke, VMRA-Projektmanager für das Dot's-Projekt.
„Ich habe in Werken gearbeitet, die stark automatisiert waren. Daher kenne ich die Vorteile. Nicht nur, dass wir jetzt mehr Salzstangen produzieren können, wir tun dies auch mit größerer Konstanz. Außerdem haben wir jetzt die zusätzliche Flexibilität, unsere Produktlinien in der Zukunft weiter auszubauen“, resümiert Kent Schmidtberger, Projektmanager von Dot's am Standort Edgerton. Die Ergebnisse im Werk Edgerton sind beeindruckend. Die Produktivität des neuen Werks ist nahezu doppelt so hoch wie in den anderen Produktionsstätten von Dot’s.
