Automatisierung des Konfektionierungs- und Verpackungsbereichs bei Bilcare Research

Die Bilcare Research AG gehört zu den weltweit führenden Herstellern von Barriere- und Spezial-Hart-Folien. Das Unternehmen konzentriert sich seit über 50 Jahren auf die Folienfertigung und stellt kundenorientierte Lösungen für den pharmazeutischen Sektor, die Druck- und Labelindustrie sowie Sicherheits- und Kreditkartenkunden bereit. Um die Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu steigern, hat Bilcare seinen Konfektionierungs- und Verpackungsbereich am Standort Bötzingen durch den KUKA Systempartner KOCH Industrieanlagen automatisieren lassen. Insgesamt sieben KUKA Roboter sichern dabei eine hochqualitative und schnelle Verpackung von Folienrollen in der Verpackungsindustrie. 

Die Komplexität der Automationslösung wird deutlich, sobald man die Produktionshalle von Bilcare Research betritt, in der die Mutterrollen der Pharma-Blister-Folien geschnitten werden. „Wir haben unseren Verpackungsbereich bis zu den kundenspezifischen, versandfertigen Paletten automatisieren und den Schneidraum durch eine neue automatische Rollenschneidanlage von KAMPF erweitern lassen“, erklärt Jochen Molt, Site Manager bei Bilcare Research.
„Darüber hinaus wurden die beiden bereits vorhandenen Maschinen für die Anbindung an die dezentrale automatische Rollenverpackungslinie von KOCH modernisiert. Grund für die Investitionen waren geplante Produktivitätssteigerungen im Bereich der Konfektionierung und Verpackung. Bisher haben wir jeder Rollenschneidanlage eine lokale Verpackungslinie zugeordnet.“

Eingehende Bestellungen werden in das SAP-ERP-System eingegeben, das die Aufträge einplant und sie produktionsoptimiert an das KOCH-SPS-Leitsystem sendet. Die Maschinendatenerfassung läuft über ein neues MES-System, eine spezifische Branchenlösung für Rollenfertiger und Converter. Die SPS überprüft die Rollendurchmesser und das jeweilige Palettensetzbild mit der Größe der vorgesehenen Ladungsträger und entscheidet durch eine Plausibilitätsprüfung, ob eine automatische Palettierung möglich ist. Andernfalls werden die Rollen zu einer separaten Verpackungslinie weitergeleitet.

Für die Positionierung der Hülsen wurde ein vollautomatisches System entwickelt. Hierbei übernimmt ein KUKA KR 6-2 die zentrale Funktion des Positionierens und Vermessens, sodass sichergestellt ist, dass die Hülse auf der richtigen Position steht. Je nach Auftrag positioniert der Roboter zwischen zwei und 20 Hülsen. Er entnimmt dazu die Hülse automatisch aus einem Magazin oder kann wahlweise auch direkt an einen Hülsenschneider angebunden sein.

Danach setzt er die Hülse auf eine sogenannte Klemm- und Transfereinheit, die sicherstellt, dass die Hülsen sauber auf die Wickelwelle aufgestreift werden. Der große Vorteil dabei ist, dass Schneidmaschine und Roboter autark voneinander arbeiten. Bei Auftragswechsel bekommt der Roboter die neuen Schnittbreiten und Positionen über das Auftragswesen und die Messerverstellung vorgegeben.

Die den Rollenschneidanlagen zugeteilten KR QUANTEC Roboter vom Typ KR 300 R2500 ultra entnehmen die fertigen Folienrollen – die Durchmesser von 250 bis 800 Millimeter, Gewichte von zehn bis 200 Kilogramm und Breiten von 75 bis 450 Millimeter aufweisen – und legen diese auf einen Bandförderer. An den Anlagen sind die Roboter mit Klemmgreifern ausgestattet, die nur leichten Druck von außen erzeugen, um die Folienrollen nicht zu beschädigen.

Die Maschinensteuerung lässt die Greifer auf die Rollendurchmesser einstellen. Die Roboter fahren sanft an und bremsen ebenso ab, um die Kanten der Rollen beim Absetzen nicht zu beschädigen. Die eingesetzten KR QUANTEC Roboter überzeugen nicht nur mit ihrer hohen Traglast von 300 kg und der Reichweite von 2500 mm, sondern vor allem mit ihrer Flexibilität – unterschiedliche Gewichte, Durchmesser und Breiten sind für die Handlingsprofis kein Problem.

Vor und nach dem Verpacken erhalten die Rollen ein Hülseninnen- und Rollenaußenetikett, welche mit der Auftragsnummer versehen und somit jederzeit identifizierbar sind. Das Systemkonzept ist dezentral, was Vorteile mit sich bringt: So lassen sich beispielsweise die Rollen chaotisch, also unabhängig von ihren Abmessungen, automatisch ohne Umstellung in Stretchfolien verpacken. Im Anschluss bringt eine Station ein weiteres ID- und Auftragsetikett außen auf die verpackte Rolle auf. Dann folgt der Transport in den automatischen Palettierbereich. Barcode-Lesegeräte erfassen die Labeldaten, um eine Validierung der Linienzuordnung zu gewährleisten. 

Im Palettierbereich werden die chaotisch ankommenden Rollen automatisch den drei verfahrbaren Robotern, ebenfalls vom Typ KR 300 R2500 ultra, zugeteilt. Diese palettieren auftragsbezogen auf 18 Paletten. Die dafür erforderlichen vier Palettentypen lagern in Magazinen und werden von dort aus automatisch zu den Palettierplätzen gefördert.

Die KUKA Roboter setzen die verpackten Rollen je nach Vorgabe stehend oder liegend auf die Ladungsträger und fügen bei Bedarf Schonbogen oder Schaumstoffzwischenlagen, die Bilcare Research in fünf Varianten verwendet, sowie gegebenenfalls eine Boden- und Decklage ein.

Hier arbeiten die Roboter mit kundenspezifisch von KOCH entwickelten Klemmgreifern, die mit einem sich verbreiternden Dorn ausgestattet sind sowie mit Saugern zur Aufnahme der Zwischen-, Boden- und Decklagen. Die Palettenstellmuster errechnet die SPS für die unterschiedlichen Rollenabmessungen.

Die Steuerung kann – wiederum aufgrund des chaotischen Systemkonzepts – die Paletten eines Auftrags auf alle Wickelanlagen verteilen. Es ist auch möglich, Paletten aus anderen Abteilungen des Werks einzuschleusen, um sie der automatischen Ladegutsicherung zuzuführen. Barcodescanner erfassen diese Paletten, die das System verbucht und verwaltet.

Paletten lassen sich in einer Umreifungsstation transportgerecht sichern und durch einen Etikettierer mit einem Label versehen. Stapler fahren die fertigen Ladungsträger in den Versandbereich. Die Auftragsdatensätze werden der KOCH-SPS übergeben, die dem ERP-System alle erledigten Transport- und Verpackungsschritte meldet.

Produktivität um 30 Prozent gesteigert

Mit der automatischen Verpackungslinie sollen Kundenwünsche bei Bilcare Research noch schneller und flexibler erfüllt werden können. Die Basis hierfür sollen eine automatische Abarbeitung der einzelnen Kundenaufträge, eine Steigerung der Anlagenverfügbarkeit sowie der Einstieg in „Industrie 4.0“ bilden. 

Schon in den ersten beiden Jahren konnte die Produktivität durch die Automatisierungslösung um 30 Prozent erhöht werden, die Qualität und der Hygienestandard wurden verbessert. Zudem entlastet die neue Anlage die Werker körperlich, da die Roboter das Handling der schweren Rollen übernehmen.

Nicht zuletzt wurden durch Schnittstellen der Produktions-Steuerung zum kaufmännischen ERP die Produktionsplanung und –Logistik verbessert. Molt blickt bereits in die Zukunft: