Der Wrap-around/Tray-Packer des Maschinenbauers Schäfer & Flottmann ist ein Verpackungs-Multitalent. Er verpackt empfindliche Lebensmittel wie Butter und Margarine für den weiteren Transport und stellt dem Handel mit der stabilen Umverpackung gleichzeitig ein entsprechendes Verkaufsdisplay zur Verfügung. Für die beim Verpacken notwendige Präzision bei hoher Geschwindigkeit und hohen Taktzeiten sorgt ein Lifgo 5.1 linear-Präzisionsgetriebe der Leantechnik AG.

Automatisiert verpacken

Aufrichten, gruppieren, befüllen oder stapeln – das Spektrum der Verpackungstätigkeiten ist breit. Die Maschinenbauer Schäfer & Flottmann aus Gevelsberg verstehen sich auf die Automatisierung von Verpackungs- und Kommissionierungsvorgängen. Zum Programm des Familienunternehmens gehören einzelne Maschinen oder ganze Verpackungslinien, wie z. B. Aufrichter, Verpackungsanlagen, Verschließmodule und Palettiersysteme. Sie kommen insbesondere in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. „Es gehört nicht nur zu unseren Aufgaben, Ware gut in einer Sekundärverpackung unterzubringen, sondern auch, Prozesse weiter zu beschleunigen, Formatwechsel zu erleichtern und Standzeiten auf ein Minimum zu reduzieren“, erklärt Günter Wibbing, Geschäftsführer bei Schäfer & Flottmann.

Wrap-around: passgenau und produktschonend

Die in der Lebensmittelindustrie zu verpackenden Güter reichen von Tiefkühlprodukten über Getränke, Brot- und Backwaren bis zu empfindlichen Molkereiprodukten. Deren Beschaffenheit ist in der Regel flüssig oder weich. Sie dürfen in keinem Fall durch den Verpackungsprozess beschädigt werden. Sekundärverpackungen schützen die Einzelprodukte während des Transports und können bei entsprechender Ausgestaltung, z.B. mit Aufreißperforation, auch als Verkaufsdisplay am „Point of sale“ eingesetzt werden.

Für die Verpackung von weichen Produkten wie Butter oder Margarine haben Schäfer & Flottmann Wrap-around/Tray-Packer im Programm, die als besonders wirtschaftlich gelten, da sie den Kartonzuschnitt als Transportverpackung (Wrap-around) oder Verkaufspräsenter (Tray) direkt um das Produkt herum falten. Da es keine Faltwerkzeuge zwischen Produkt und Karton gibt, ist die Verpackung besonders eng. Eine teil- oder komplett überlappende Faltung von Seiten-, Boden- und Deckellaschen erhöht die Stabilität des Kartons und ergibt eine größere Widerstandsfähigkeit auf der Palette. „Um Wrap-arounds oder Trays zu packen, ist ein sicheres Produkthandling und eine hohe Laufruhe entscheidend“, erläutert Günter Wibbing. „Dabei ist ein Packer in der Regel keine Stand-alone-Lösung, sondern muss am Ende des Verpackungsprozesses an die Geschwindigkeit der vorhergehenden Abfüllstationen angepasst werden.“

30 Lagen pro Minute

Für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie eignet sich der in nicht-rostenden Materialien ausgeführte Packer SFS 374 mit einer Leistung von bis zu 25 Wrap-around-Kartons bzw. Trays pro Minute und einer Leistung von über 30 Lagen pro Minute. Alle Hauptbewegungen werden von Servoantrieben übernommen, der Kartonfalter arbeitet pneumatisch. Die Beleimung ist punktuell zu- oder abschaltbar, ein schneller und reproduzierbarer Formatwechsel der Kartonzuschnitte ist problemlos möglich.

Die Besonderheit des SFS 374 liegt darin, dass die flachliegenden Zuschnitte um die Produktgruppen geformt werden. Die Zuführung der zu verpackenden Produkteinheiten im Wrap-around/Tray-Packer erfolgt über ein Stop-and-go-Transportband und einer anschließenden „toten Platte“. Auf dieser werden die Produkte aufgestaut und über Näherungsschalter gemeldet. Ist die Sollmenge erreicht, stoppt das Band und es wird eine Lücke gebildet. Die Produktlage wird nun abgeschoben und von einem Zungenblech aufgenommen, das die Lage weiter auf den bereitliegenden Zuschnitt schiebt.

Zuschnittmagazin

Die Zuschnittzuführung erfolgt aus einem Magazin, in dem die Kartons senkrecht stehen. Eine Ansaugplatte mit zwei integrierten Vakuumgreifern saugt zur Vereinzelung einen Zuschnitt an und führt diesen über eine Drehbewegung und einen Schieber waagerecht direkt unter das Zungenblech. Nach dem Abstreifen der Produktlage auf den Zuschnitt wird dieser samt Produkt vertikal zwischen die Bleche der Transportkette gezogen. In weiteren Schritten erfolgen die Faltung und die Verklebung der Innen- mit den Außenlaschen. Anschließend wird noch der Deckel mit einer Seitenwand verklebt. Am Ende gelangt der fertige Karton auf ein Abtransportband.

„...Da gehen wir mit den Getrieben richtig an die Belastungsgrenze.“

Um die durch die vorgeschaltete Abfüllstation vorgegebenen Taktzeiten einzuhalten, benötigen die Zuführung der Produktlage sowie die Bereitstellung des Kartonzuschnitts eine entsprechende Dynamik. Die Kartons sind außerdem sauber zu vereinzeln und exakt zwischen die Bleche der Transportkette zu ziehen, d.h. es sind ein langsames Anfahren, eine anschließende Beschleunigung und ein langsames Einfädeln in die Kettenführung erforderlich. Den notwendigen Antrieb regeln Schäfer & Flottmann mit einem Servomotor und einem entsprechendes Steuerungskonzept. Für die Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Motors in eine lineare Hubbewegung sorgt ein Lifgo Präzisionszahnstangengetriebe von Leantechnik aus Oberhausen. „Das Verarbeiten von über 30 Lagen pro Minute bedeutet eine Taktzeit unterhalb von zwei Sekunden. Da gehen wir mit den Getrieben richtig an die Belastungsgrenze“, erläutert Klaus Reiner, Konstruktionsleiter bei Schäfer & Flottmann. „Zum anderen sind sie sehr kompakt und arbeiten mit einer hohen Präzision. Aufgrund ihrer besonderen Konstruktion ist eine weitere Führungstechnik in Form von Zahnriemen o. Ä. nicht erforderlich, was ihren Einbau sehr einfach gestaltet.“

Antrieb und Führung in einer Einheit

Lifgo-Getriebe von Leantechnik sind Zahnstangengetriebe mit einem kompakten Gehäuse, in dem sich ein Ritzel mit 4-facher Rollenführung befindet. Durch diese Führung fährt eine Zahnstange am Ritzel entlang. Je nachdem, ob der Motor die Zahnstange oder das Ritzel antreibt, wird entweder die Bewegung des Ritzels in die Zahnstange übersetzt oder umgekehrt. Zahnstange und Gehäuse lassen sich als Heber und Träger von Vorrichtungen verwenden und sind somit flexibel für viele verschiedene Aufgabenstellungen einsetzbar.

Lifgo: Hohe Traglast, gerine Laufgeräusche

Mit den Leantechnik Zahnstangengetrieben der Baureihe Lifgo 5 können hohe Traglasten bei geringen Laufgeräuschen realisiert werden. Die Getriebe zeichnen sich durch eine große Positioniergenauigkeit, eine hohe Hubgeschwindigkeit und eine hohe Querkraftaufnahme aus. Zusätzlich zur Standardausführung sind die Getriebe in den Ausführungen Lifgo doppel, Lifgo linear und Lifgo Excenter erhältlich. Jede Ausführung steht in den Baugrößen 5.0, 5.1, 5.3 und der neuen Sonderbaugröße 5.4 zur Verfügung. Bei einer Geschwindigkeit von 3 m/s erreicht der Lifgo 5.3 eine Hubkraft von bis zu 15.900 N. Die Ausführung Lifgo linear eignet sich für besonders lange Fahr- oder Hubwege und lässt sich durch ein Entfernen der Adapterplatte sowie kleinere Anpassungen aus der Standardausführung Lifgo leicht umbauen.

Lifgo 5.1 linear doppel

Die im Wrap-around/Tray-Packer von Schäfer & Flottmann für die Zuschnittbereitstellung erforderliche Drehbewegung wird mit Hilfe einer im Drehpunkt gelagerten Hebelvorrichtung ausgeführt, an der auch der für den Antrieb der Lineargetriebe erforderliche Servomotor angebracht ist. Dieser ist über eine Profilwelle mit dem Ritzel des Getriebes verbunden. Da die notwendige Hubbewegung des Getriebes mit 200 mm recht lang ist, entschieden sich die Ingenieure zum Einsatz des Lifgo 5.1 linear doppel. Es verfügt über zwei Zahnstangen, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Schäfer & Flottmann haben in ihrer Anwendung eine Zahnstange zur weiteren Stabilisierung mit einer Lifgo Führungsschiene als Parallelführung ausgetauscht. Die Zahn- und die Führungsstange sind fest mit der Vakuum-Ansaugplatte verschraubt und bewegen sich frei innerhalb des Hebers.

Fazit

„Das Lifgo 5.1-Getriebe ist für unseren Einsatzzweck ideal, da es selbst bei seiner kompakten Baugröße die beim Hebelvorgang hohen Drehmomente und Beschleunigungen aushält“, führt Klaus Reiner aus. Im Falle des SFS 374  sind das eine Beschleunigung von 9 m/s² und eine Geschwindigkeit von 2,5 m/s. Ausgelegt auf eine maximale Beschleunigung von 50 m/s² und eine Hubgeschwindigkeit von 3 m/s, bewältigt das Lifgo-Getriebe diese Anforderungen problemlos. Daneben spielen die hohe Qualität und die Langlebigkeit der Getriebe von Leantechnik eine große Rolle für Schäfer & Flottmann. Schließlich ist der Wrap-around/Tray-Packer für einen langjährigen Einsatz im 3-Schicht-Betrieb konzipiert. In den bisher mehr als 150 Mal ausgelieferten Maschinen arbeiten die Lifgos einwandfrei und sorgen dafür, dass Margarine und Butter unbeschadet im Einzelhandel ankommen.