Die Teekanne GmbH & Co. KG in Düsseldorf bringt über 125 Jahre Tee-Erfahrung ein in die Entwicklung und das Angebot immer neuer Geschmacksvarianten und -erlebnisse: von Schwarzem und Grünem Tee über Weißen Tee, Kräuter- und Früchtetee bis hin zu Rotbuschtee. Bei Teekanne wurde der heute weltweit verbreitete Doppelkammerbeutel erfunden. Die Unternehmensgruppe engagiert sich international in sieben Ländern mit Produktionsstätten bzw. Niederlassungen und in vielen Ländern mit Vertriebspartnern und beschäftigt rund 1.500 Mitarbeiter weltweit.

Bei den hohen Qualitätsansprüchen an den Tee darf eine ausgeklügelte Verpackungstechnik nicht fehlen: So individuell wie das Sortiment des Düsseldorfer Teeherstellers Teekanne ist auch das Sensorspektrum, das bei der Herstellung von Teebeuteln, Teekartons und Verpackungen zum Einsatz kommt. Während Tee als Pausen- und Wellness-Getränk immer beliebter wird, kennen Lichtschranken, Kamerasysteme, Barcodescanner und andere Sick-Sensoren in den Maschinen keine Tea Time. Im Gegensatz zum Teegenuss ist die Teeproduktion alles andere als entspannend. „Unsere Teebeutelpackmaschinen arbeiten in Spitzenzeiten und abhängig von der Teesorte mit Taktraten bis 440 Teebeuteln pro Minute.“, sagt Norbert Strüver, Produktionsleiter der Teebeutelfertigung bei der Teekanne GmbH & Co. KG. „Ausgehend von einer Durchschnittsleistung von 350 Einheiten pro Stunde sind das am Tag mehr als eine halbe Million Teebeutel nur auf einer Maschine.“ Und Teekanne hat natürlich nicht nur eine Maschine, sondern in den beiden Produktionshallen mit den bezeichnenden Namen Schwarzteehaus und Kräuterteehaus insgesamt 58 Teebeutelmaschinen unterschiedlicher Formate, wie z.B. Universal- und Heißsiegelmaschinen. Hergestellt werden die Maschinen von der Teekanne-Tochter Teepack-Spezialmaschinen GmbH, während andere Verpackungsmaschinen und Anlagen von eigenen Mitarbeitern konstruiert, ausgelegt, hergestellt, programmiert, in Betrieb genommen und gewartet werden. „Alle Automatisierungsmaßnahmen, auch die förder-, sensor- und steuerungstechnische Integration der Maschinen, werden mit den zuständigen Abteilungen in unserem Hause abgesprochen und umgesetzt.“, sagt Horst Thoenesen, Leiter der Elektro- und Energie- Abteilung. Der Besuch im Schwarzteehaus zeigt, wie vielfältig die Anforderungen der automatisierten Teeherstellung an die Anlagen sind – und damit auch an die Sensoren.

Sensoren bringen den Tee in den Beutel

Von der Faden-Feinerkennung bis zur Paletten- Positionierung reicht das Einsatzspektrum der unterschiedlichen Sick-Sensoren. Zahlreiche Prozessschritte sind erforderlich, bis die verschiedenen Teesorten von Teekanne mit ihren vielfältigen Geschmacks- und Wohlfühlaromen trinkfertig verarbeitet sind. In den Teebeutelpackmaschinen, z.B. der Baureihe Perfecta, wird der noch lose Tee in Höchstgeschwindigkeit verarbeitet. Das von einer Rolle abgespulte Filterpapier wird zunächst mit einer Reflexions-Lichtschranke WL9 auf einen eventuellen Materialriss kontrolliert und dann in der Maschine zu einem Schlauch geformt. „Vor dem Befüllen führen Lichtleitersensoren der Baureihe WLL12 eine Bahnkantenkontrolle durch, damit sich das Material nach dem Befüllen mit Tee einwandfrei durch Rändelung verschließen lässt.“, erklärt Horst Thoenesen. Die befüllte Filterpapierbahn wird mit Hilfe der Schaltsignale des Kontrasttasters KT5 auf Beutellänge geschnitten, die Boden- und Kopfform ausgebildet und anschließend der Etikett-Faden am Kopf angeknotet. „Zur Detektion des Fadens wird ein Laser-Lichttaster WT12-L eingesetzt.“, sagt Horst Thoenesen. „Der kleine Lichtfleck und die kurze Ansprechzeit des Sensors stellen sicher, dass ein Fadenriss schnell und zuverlässig erkannt wird, was dazu führt, dass Beutel ohne Kopffaden automatisch ausgeschleust werden.“ Danach wird jeder einzelne Teebeutel mit einem Umhüllungsbeutel versehen und – z.B. beim Schwarztee Himbeer & Schokolade – 20erweise abgepackt.

Verpackungs-Vielfalt im Blick

„Auch die Herstellung und der Transport der Verpackungen lässt sich nicht ohne sensorische Anwesenheits- und Formkontrollen bewältigen“, erläutert Horst Thoenesen. „In den Schachtelauffaltmaschinen fragen verschiedene WLL12-Lichtleitersensoren einzelne Punkte der Verpackung ab und starten dann den punktgenauen Leimauftrag.“ Jede diese Maschinen übergibt dann Verpackungen für eine bestimmte Teesorte auf ein Kunststoff-Kettenfördersystem. Die Reihenfolge ist nicht sortenrein, sondern vollkommen chaotisch: Die Schachteln für Fix- Mille, Teefix, Pompadour Gold, Ingwer-Limone, Earl Grey, Mild & Fein, Darjeeling, Klassisch & Pur sowie Himbeer & Schokolade laufen im bunten Mix über die Fördertechnik. „Entwirrt wird das ganze dann an mehreren Sortiertischen.“, beschreibt Norbert Strüver. „Damit die Verpackungen alle sortenrein an die richtige Teebeutelpackmaschine transportiert werden, werden sie mit Hilfe von Barcodescannern CLV420 identifiziert und je nach Teesorte auf eine bestimmte Förderspur geschoben. Dies geschieht durch Pneumatikzylinder, deren Kolbenbewegung magnetische Zylindersensoren des Typs MZT1 überwachen. Auf der Förderspur ist eine mechanische Konturkontrolle installiert, die sicherstellt, dass nur Schachteln mit vollständig offenstehendem Deckel weitertransportiert werden. Fehlerhafte Einheiten werden gestoppt und von der Stauüberwachung in Form von WL9-2-Lichtschranken gemeldet. Nachdem im Auslauf der Teebeutelpackmaschinen die Teebeutel in die Verpackungen eingesetzt und diese verschlossen wurden, geht es über die Fördertechnik zu den Tray- Kartonierern. „Damit es auf dem Transport nicht zu Störungen durch Verpackungen mit defekten Kanten, offenem Deckel oder einem hervorstehenden Teebeutel kommt, wird jeder Verpackung direkt nach dem Verschließen mit Hilfe von 2D-Smartkameras der Baureihe IVC- 2D kontrolliert. „Diese Kamerakontrolle ist aber nicht nur produktionstechnisch wichtig, sondern auch aus Gründen unseres eigenen Qualitätsanspruchs sowie wegen der Erwartungen im Handel.“, erläutert Norbert Strüver, „denn wer greift im Laden schon zu deformierten oder beschädigten Schachteln.“

Teesorten-reine Palettierung

Nachdem die einwandfreien Verpackungen sortenrein in Kartons und Trays weiterverpackt worden sind, erreichen sie über das Kunststoffketten- Fördersystem schließlich den Palettierbereich. Hier versehen vier Roboter vollautomatisch ihre Aufgabe. Sie können gleichzeitig mehrere Teesorten auf separate Paletten laden. Unterstützt werden sie von Barcodescannern CLV420, die die chaotische Kartonfolge sortenrein auflösen und zum jeweiligen Roboter steuern. Dort sorgen weitere CLV420 dafür, dass die insgesamt sieben Übergabebahnen sortenrein gefüllt werden. Nach dem der Roboter die letzte Lage einer Palette abgeschlossen hat, wird diese aus dem umzäunten Roboterbereich hinaus auf einen Abholplatz transportiert und dessen Belegung durch einen Distanz–Sensor DS60 erkannt und gemeldet. Die Öffnung im Schutzzaun wird von Sicherheits-Lichtgitter made by Sick gegen unbefugtes Betreten überwacht.

Automatisierungs-Partnerschaft

Die international tätige Firma Teekanne ist Marktführer im Bereich Tee und verbindet seit über 125 Jahren Tee-Erfahrung mit dem Angebot immer wieder neuer Geschmacksvarianten. Nicht ganz so lange, aber doch auch schon mehrere Jahrzehnte währt die Automatisierungspartnerschaft mit Sick. Entstanden sind in all den Jahren neben einer Reihe innovativer Sensorlösungen ein profundes Verständnis für die Anforderungen der Tee-Verarbeitung und -Verpackung. „Staubunempfindlichkeit, Schutzart IP65, vielseitige Einstellmöglichkeiten, Teach-Funktionen, kompakte Bauform und ein breites Sortiment an platzsparenden Lichtleitern sind Merkmale, die auch auf unsere Anforderungen zurückgehen“, bestätigt Horst Thoenesen sowohl für seine Abteilung wie auch für die Kollegen vom Tochterunternehmen Teepack. Neue Produkttrends, u.a. verschiedene Teebeutelformen, die Weiterentwicklung des bei Teekanne entstandenen Doppelkammerbeutels, neue Verpackungsvarianten mit innovativen Spenderfunktionen, aber auch die weiterführende Maschinenautomatisierung – Stichwort automatischer Filterrollenwechsel – werden künftig neue Anforderungen an Sensorlösungen generieren.