Eine Komplettlösung zum Befüllen und Verschließen von Behältern konnte reinraumtauglich umgesetzt werden.

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Elektrische Handlingsysteme mit hoher Performance Füllen und verschließen

09.12.2019

Für einen Endkunden hat ein Anlagenhersteller eine Rundtaktmaschine geliefert, die Behälter bis zu einer Größe von 1.000 ml gleichzeitig füllt und verschließt. Zum Vor- und Nachverschrauben kommen elektrische Handlingsysteme zum Einsatz, die bis zu 2.000 Behälter in der Stunde sicher handhaben.

Behälter befüllen und auch gleich verschließen – dies wollte ein Anwender für seine Produktionslinie als Komplettlösung umsetzen. Bei Zellwag Pharmatech in Frauenfeld (Schweiz) wurde das Unternehmen schließlich fündig: Die Multiformatmaschine Z-110 P zum Füllen und Verschließen von Fläschchen, Flaschen und Tiegeln mit variablen Verschlusssystemen erfüllte die gestellten Anforderungen.

„Erforderlich waren zudem eine reinraumtaugliche Verschraublösung für ein schnelles Pick-and-Place-Handling“, erläutert Thomas Nüesch, Teamleiter Engineering bei Zellwag Pharmtech. Dazu verlässt sich der Maschinenbauer auf die elektrischen Handlingsysteme EPS maxi ZC und die EPS mini ZC von Afag.

Mit den am Standort Hardt im Schwarzwald entwickelten und produzierten Handlingsystemen lassen sich Objekte schnell und präzise bewegen und montieren. Sie eignen sich damit für Anwendungen in der Montageautomation, in der Verpackungsbranche, der Elektro-, und Automobilindustrie – und in der Pharma-, Healthcare- und Kosmetikindustrie.

Die Frauenfelder konnten in der Vergangenheit schon sehr gute Erfahrungen mit den Systemen aus Hardt sammeln. Damit fiel die Entscheidung für Handlingsysteme, aufgebaut aus dem Afag-Produktportfolio an Handhabungskomponenten nicht schwer. „Da wir schon mehr als ein Jahrzehnt mit den bewährten Produkten arbeiten, entschieden wir uns für eine EPS maxi ZC an der Vorverschraub- beziehungsweise Prellstation und eine EPS mini ZC zum Nachverschrauben der Deckel“, führt Nüesch weiter aus.

Zwei kraftvolle Spezialisten

Die Rundtaktmaschine Z-110 P befüllt und verschließt zwischen 1.500 und 2.000 Behälter pro Stunde. Damit eine solche Performance möglich wird, hat Zellwag Pharmtech den Verschraubprozess in zwei Teilschritte unterteilt. Kevin Schwenk, Konstrukteur bei Afag, der das Projekt von Seiten der Handlingexperten betreute, erklärt das so:

„Wenn zum kompletten Verschrauben eines Behälters an einer Station beispielsweise eine Sekunde erforderlich ist, dauert es eine Sekunde, bis der nächste Behälter bearbeitet werden kann. Wird aber die Schraubarbeit aufgeteilt und der Behälter an zwei Stationen je eine halbe Sekunde lang bearbeitet, kommt jede halbe Sekunde ein weiterer Behälter zum nächsten Bearbeitungsschritt.“ So lassen sich in der gleichen Zeit mehr Behälter bewältigen.

Erreichen die frisch befüllten Behälter die Vorverschraub- beziehungsweise Prellstation, klemmt die Anlage sie fest und das EPS maxi ZC beginnt seinen Zyklus. Die Z-Achse des Handlingsystems besteht aus einer elektrischen Portalachse PDL40 mit Linearmotor, die durch ihre kompakte Bauform und ihre hohe Leistung für schnelle und genaue Anwendungen geeignet ist.

Eine maximale Geschwindigkeit von drei Metern pro Sekunde bei einer Wiederholgenauigkeit von ±0,05 mm steht bei dieser Handlingkomponente im Datenblatt. Um den Deckel aufzusetzen, kommt auf der C-Achse die elektrische Rotationsachse SE30 mit einem Greifer zum Einsatz. Die leichte Rotationseinheit besitzt dank spielfreiem Getriebe eine Wiederholgenauigkeit von ±0,0017 Grad und positioniert die Verschlüsse präzise.

Das System greift einen Deckel, fährt herunter, setzt ihn auf den wartenden Behälter und schraubt ihn fest. Anschließend fährt das Handlingsystem zurück in seine Ausgangsposition, um einen neuen Deckel zu greifen, während bereits der nächste Behälter bereitgestellt wird.

Das vorverschraubte Gebinde fährt derweil weiter zur Nachverschraubstation, in der das EPS mini ZC den Deckel auf Drehmoment verschraubt. Dazu wird der Behälter erneut festgeklemmt. Die Verschraubachse fährt mit Hilfe des leichten und dynamischen elektrischen Afag-Schlittens ES20 aus ihrer Ausgangsposition.

Als C-Achse dieses etwas kleineren Handlingsystems dient eine Rotationsachse SE30, welche den zuvor aufgesetzten Deckel mittels Greifer festdreht. Dazu steht der Rotationsachse eine maximale Drehzahl von 280 Umdrehungen pro Minute zur Verfügung. Der fest verschlossene Behälter wandert anschließend dem nächsten Produktionsschritt entgegen.

Bewährte und zuverlässige Systeme

Beide Handlingsysteme sind aus den bewährten Komponenten des Afag-Baukastens aufgebaut und werden genau nach Kundenwunsch ausgelegt. „Einzig ein im System verbauter Adapter ist tatsächlich eine Sonderanfertigung, weil hier ein Spezialaufbau benötigt wurde“, erklärt Schwenk.

Nur acht Wochen vergingen zwischen Zellwag Pharmtechs erster Anfrage und der Lieferung der beiden Handlingsysteme. In Anbetracht der guten Auftragslage in der Branche und der Art der Handlingsysteme ist das durchaus bemerkenswert. „Wir sind wieder sehr zufrieden mit dem Ablauf des Projekts und der Zusammenarbeit mit Afag“, sagt Nüesch.

„Die Handlingspezialisten haben immer ein offenes Ohr für uns als Kunden und liefern bewährte Systeme, die auch nach zehn Jahren im Einsatz zuverlässig funktionieren.“ Weitere gemeinsame Projekte sind deshalb mehr als wahrscheinlich.

Bildergalerie

  • Die Multiformatmaschine Z-110 P füllt und verschließt bis zu 2.000 Behälter pro Stunde. Zum Vor- und Nachverschrauben kommen die elektrischen Handlingsysteme EPS mini ZC und EPS maxi ZC von Afag zum Einsatz.

    Bild: Zellwag Pharmatech

  • An der Prellstation deckeln und verschrauben ein EPS maxi ZC (links) und ein EPS mini ZC die frisch befüllten Gebinde. Auf Kundenwunsch sind die sonst roten Afag-Komponenten bei Anwendung in Silber gehalten, um dem Reinraumanspruch gerecht zu werden.

    Bild: Zellwag Pharmatech

  • Aus Performancegründen hat Zellwag den Verschlussprozess in zwei Teilschritte aufgeteilt. Das EPS maxi ZC verschließt die Behälter an der Vorverschraubstation mit je einem Deckel. Diesen dreht die EPS mini ZC an der Nachverschraubstation auf Drehmoment fest.

    Bild: Zellwag Pharmatech

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