Der Rekordhalter bricht seinen eigenen Rekord: Oystar IWK steigert mit der nach eigenen Angaben schnellsten Tubenlinie der Welt die Produktion von 510 auf 750 Zahnpastatuben pro Minute. Gesteuert werden die pneumatischen Antriebe der Anlage von CPX/MPA-Ventilinseln. Mensch und Maschine schützt das Sicherheitseinschaltventil MS6-SV.
Exklusiv in KEM Der Autor Ralf Baumann ist freier Fachjournalist in Karlsruhe
Zähneputzen gehört zum A und O der täglichen Körperhygiene und ist eines der weltweit wachsenden Produktsegmente des Kosmetikmarkts. Moderne Anlagen zum Befüllen von Zahnpastatuben produzieren große Mengen der Zahnpflegemittel.
In Stutensee bei Karlsruhe hat Oystar IWK jetzt das Nonplusultra der Abfüllanlagen entwickelt. Die 8-stellige TFS 80-8 befüllt und verschließt mit 94 Takten 750 Tuben mit 28 mm Durchmesser pro Minute. Um die Dimension deutlicher zu machen: Dies entspricht 45 000 Tuben in der Stunde. Die nachfolgende Kartoniermaschine SC 3-800 verpackt die 750 Tuben in dekorative Faltschachteln.
50 Prozent mehr Leistung
Die TFS 80-8 verfügt über einen ähnlichen Footprint wie das Vorgängermodell, die TFS 80-6. Der große Unterschied liegt in der fast 50%igen Leistungssteigerung. Die neue Maschine reduziert die Überfüllung der Tuben durch eine 100%ige Gewichtskontrolle. Summa summarum kann dies eine Einsparung in Höhe von 83 000 kg Zahnpasta im Jahr bedeuten.
Die Anlage verfügt über zwei synchronisierte Roboter. Modernste Steuerungselektronik arbeitet zusammen mit dem Sicherheitseinschaltventil MS-6-SV von Festo. Einem klassischen 5/3-Wegeventil vorgeschaltet, erfüllt es souverän die neue Maschinenrichtlinie und gewährleistet eine vorschriftsmäßige Entlüftung in Stopp- bzw. Not-Stopp-Situationen. Für die exakte Tubenzuführung sorgt die zweikreisige Pneumatikkonstruktion der TFS 80-8, die Roboterhand und Kartonzuführung voneinander unabhängig betreibt.
Alle pneumatischen Antriebe der Anlage steuert die MPA-Ventilinsel, sämtliche Sensorsignale verarbeiten die Eingangsmodule der CPX. Sowohl die Ventilinsel CPX/MPA als auch die MS-6-Reihe sind schon seit längerem von der Oystar-Gruppe als Standard definiert.
Lagerichtig befüllt
Im ersten Arbeitsgang hin zur perfekten Zahnpastatube führt ein Roboter die leeren, am unteren Ende offenen Tuben dem Tubenhalter zu. Dieser transportiert sie im weiteren Prozess sicher durch die Maschine. Eine hochauflösende Kamera kontrolliert den Tubenrand auf mögliche Defekte. Anschließend wird das zukünftige Zuhause für Zahnpasta mit Druckluft ausgeblasen; dies kontrolliert eine weitere Kamera.
Anhand einer Druckmarkenkontrolle stellt die TFS 80-8 eine präzise Lageorientierung her. Sie gewährleistet, dass die Tube während des Arbeitsprozesses in der korrekten Position bleibt und beim späteren Befüllen eine stabile Form behält. Stimmt die Ausrichtung nicht, kann das Druckbild nach dem späteren Verschließen schief oder versetzt sein. Damit auch jede Tube der richtigen Produktcharge zugeordnet wird, liest die Maschine an der gleichen Station noch den Code. Mit ihm können Kunden eindeutig nachvollziehen, woher eine Tubenlieferung stammt bzw. an welchem Tag sie abgefüllt wurde.
Tritt ein Serienfehler auf, also eine vordefinierte Fehlerzahl in einem bestimmten Zeitraum, stoppt die Maschine und die Bediener gehen der Fehlerquelle auf den Grund. Ausschusstuben werden eindeutig identifiziert und beeinträchtigen nicht die Gesamtqualität der Charge.
Sauber verschlossen
Das Füllmodul verteilt die Zahnpasta im Tubeninnenraum. Ein 3/2-Wegeventil saugt sie volumetrisch an, schaltet sie um und stößt sie aus. Ein Stößel öffnet das Füllrohr, die Paste fließt in die Tube, das Füllrohr schließt sich wieder und der Stößel schlägt die Zahnpasta ab. Jeder Füllstelle ist eine Waage zugeordnet, die zuverlässig Daten an die Anlagensteuerung liefert. So lässt sich zu 100 % die exakte Menge an Zahnpasta in jeder Tube bestimmen und die Maschine vermeidet das Unterfüllen der Tuben.
Nach dem präzisen Befüllen wird der offene Tubenrand per Heißluft erwärmt. Die heiße Luft darf weder direkt auf die Zahnpasta treffen noch die Aluminiumtrennschicht thermisch negativ beeinflussen, da ansonsten die Tube undicht werden könnte. Erreicht die Materialtemperatur den richtigen Bereich, verschließt eine Presse die Tube und bringt eine Prägung auf den Tubenfalz auf. An der Schneidestation erhält das Tubenende ein sauberes Schnittbild.
Blitzschnell verpackt
Eine Station weiter scheidet die TFS 80-8 die Ausschusstuben aus. Die „Gut“-Tuben fahren weiter zur Austragung. Dort werden sie aus dem Halter ausgestoßen und um 180° gedreht. Nach dem anschließenden Wiegen setzt die Anlage die fertigen Zahnpastatuben auf die kontinuierlich fahrende Produktkette der nachfolgenden Kartoniermaschine. Dies ist ein entscheidender Punkt im Herstellungsprozess, denn hier verlässt die Anlage den getakteten Modus und geht in einen kontinuierlichen über. Besonders anspruchsvoll ist dabei die Auslegung der mechanischen Komponenten, da an dieser Stelle sehr hohe Beschleunigungswerte auftreten und hohe Massen bewegt werden.
Am Anlagenausgang werden Faltschachteln automatisch aufgeklappt, aufgerichtet und auf die gleiche Geschwindigkeit gebracht wie die parallel laufenden Tuben. Ein spezieller Einschubfinger befördert diese sanft in die Verpackungen. Jetzt sind die Tuben bereit für ihre Reise in die Verkaufsregale von Supermärkten, Drogerien und Apotheken. Hygienisch sicher verpackt und ausgestattet mit einem attraktiven Äußeren, sorgen sie dafür, dass Menschen auf der ganzen Welt auch morgen kraftvoll zubeißen können.
Halle 3, Stand 3303
Festo, Tel.: 0711 347-1111, E-Mail: info_de@festo.com
Oystar IWK, Tel.: 07244 968-0, E-Mail: info-pharmapackaging@ oystar-group.com
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