Um die Produktion im Werk Limburg zu erhöhen, erneuerte der Verpackungshersteller Tetrapak seine Steuerungstechnik komplett. Zusätzlich wurde eine dritte Roboter-Palettieranlage installiert.
Jürgen Fürst ist Fachjournalist in Fellbach
Für den Verpackungsspezialisten Tetrapak GmbH war 2004 ein Jahr des Umbruchs. Zuerst wurde mit der Installation einer vierten Schneidemaschine die Kapazität im Werk Limburg erhöht. In der Folge wurden die Palettieranlage mit zwei Portalrobotern um eine dritte Anlage ergänzt und die Steuerungselektronik von Siemens S5 auf S7 umgestellt. Schließlich ergänzten die Limburger die vorhandenen 14 Fahrerlosen Transportsysteme (FTS) um vier weitere Systeme.
Die Prozesse im Werk Limburg sind voll automatisert. Grundlage für die Verpackungen sind 1,3 t schwere und 1,5 m lange Rohpapierrollen mit einem Durchmesser von 1,2 m. Diese werden zunächst bedruckt, dann beschichtet, später geschnitten und schließlich palettiert. Für den Versand zum Kunden werden sie am Ende noch mit Folie überzogen und geschrumpft. Zwischen den ersten drei Prozessen stellen die FTS die Papierrollen in Zwischenlager ab. Hierzu fahren die Carrier genannten FTS über ein Freigelände in andere Hallen. Wird eine Rolle vom System zur Weiterbearbeitung angefordert, legt ein Lagerarbeiter sie mit Hilfe eines Gabelstaplers an einen so genannten Bahnhof. Dort holt sie ein Carrier ab und bringt sie zur entsprechenden Maschine.
An den Schneidemaschinen werden die Rollen in je drei bis acht schmale Rollen, so genannte Kolli, vereinzelt. Ab dann übernimmt die Förder- und Palettieranlage den Weitertransport. Von den vier Schneidemaschinen gelangen die waagrecht gelegten Kollis unsortiert auf das Abtransportband zur Palettierung. Je drei bis acht Kollis des gleichen Motivs, jeweils bis zu je 280 kg schwer, müssen nun wieder kundenspezifisch auf je einer Palette zusammengestellt werden. Das übernehmen drei Portalroboter. Jede Stunde können so maximal 225 Kolli palettiert werden. Bis zu 45 Paletten lassen sich auf diese Weise stündlich zusammenstellen. Fertige Paletten fahren automatisch über Rollenbahnen zur Verpackung, wo sie mit Folie überzogen und verschrumpft werden. Die neu installierte Steuerung soll fehlerhafte Kolli ausschleusen, damit der Fehler auf einer Umspuleinheit herausgeschnitten werden kann.
Wegen steigender Hygieneanforderungen müssen immer mehr Kolli vor dem Palettieren zunächst einzeln in Plastikfolie eingeschweißt und geschrumpft werden. Das war mit ein Anlass für die Neuprogrammierung der Anlage, denn durch die Verpackungsfolie hindurch waren die Barcodes oft nicht mehr zu scannen. Fehlläufe waren die Folge.
Grundsätzlich aber sollte die alte S5-Steuerung im Rahmen einer Kapazitätserweiterung komplett erneuert werden. Der Automatisierungs-Spezialist Isa GmbH aus Herrenberg installierte hierfür eine Siemens-S7-400-Steuerung. Die Umstellung und der zusätzliche Aufbau eines dritten Roboters inklusive Palettierplätze und Rollenbahnen musste während des laufenden Betriebs geschehen. Für dieses Unterfangen waren an den Wochenenden von den vier Schneidemaschinen nur noch zwei in Betrieb und wurden über die alte Steuerung im Notbetrieb gefahren.
Die neue Anlage soll nun die erneut ins Programm aufgenommenen kleinen Kolli mit 600 mm Durchmesser palettieren können. Vor einigen Jahren hat man dieses Produkt aus Effizienzgründen aus dem Programm genommen. Neuerdings hat die Nachfrage vor allem bei den ausländischen Abfüllern wieder zugenommen.
Mit der neuen Palettieranlage ließen sich auf engstem Raum acht zusätzliche Palettierplätze realisieren. Der Verfahrwagen vom Roboter zu den Palettierplätzen wird berührungslos durch ein induktives Übertragungsverfahren mit Strom versorgt. Auf diese Weise ließ sich eine wartungsarme Funktionsweise umsetzen. Ein Isa-Partner kümmerte sich in enger Abstimmung mit den Spezialisten aus Herrenberg um die Mechanik. Die neuen Förderwege besitzen nur wenige Kreuzungen, wodurch sich die Umbauzeiten verkürzen ließen.
Die Anbindung und Anpassung des neuen Systems an die Abtransportstrecke der Schneidemaschine ist mechanisch und elektrisch mit eingebunden. Der vorhandene Voll-Palettenwagen ist dabei mit einem neuen lasergestützten Abstands-Mess-System von Sick ausgerüstet. Bei der Antriebstechnik für die Mechanik griffen die Spezialisten auf Lenze zurück.
Die neue S7-400 steuert nun die Funktionen der beiden bestehenden Förderbereiche und die der neuen Anlage. Dennoch ist eine unabhängige Sortierung in der Alt- und Neu-Anlage möglich. Die Erweiterung der Anlage um die dritte Roboterstrecke ließ sich ohne größere Stillstände realisieren. Dies war zugleich einer der zentralen Punkte des Pflichtenheftes von Tetrapak.
Auch beim Datentransfer hat sich einiges grundsätzlich geändert. Die Kollidaten werden jetzt nicht mehr gescannt, vielmehr läuft die Datenverfolgung nun automatisch ab Abtransport der Kolli von der Schneidemaschine. Alle Informationen fließen an die Förderanlage. Ist die gesamte Palette später in Folie verpackt, wird direkt über das Ethernet ein Palettenlabel geschickt und aufgebracht, das vor dem Weitertransport noch einen Kontrollgang durchläuft.
Am Leitstand ist die gesamte Anlage über eine Visualisierung mit Win CC abgebildet. Bei Störungen kann der Werker in die Steuerung und in die Anlage jederzeit manuell eingreifen. Für die Not-Aus-Schalter wurden im Limburger Werk mehrere Bereiche festgelegt.
Im Rückblick konnte die Umbau- und Implementierungsphase kurz gehalten werden. So ließ sich die Anlage im Sommer 2004 in Betrieb nehmen. Nach einigen Optimierungsphasen, die allerdings im Vorfeld fest eingeplant waren, wurde die Anlage schließlich auf Volllast hochgefahren. Inzwischen läuft die Produktion nach eigenen Angaben ohne Probleme.
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