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Das Verpacken von zerbrechlichen Arzneimittel-Glasampullen zählt zu den anspruchsvollen Automatisierungsprojekten. Ein österreichischer Sondermaschinenbauer hat sich der Aufgabenstellung angenommen und eine wegweisende, pharmagerechte Lösung realisiert.

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Je komplexer die Aufgabenstellung, umso schöner die Herausforderung – mit diesem Statement empfängt Nordfels die Besucher seiner Homepage. Tatsächlich kennen die Österreicher aus Bad Leonfelden im Mühlviertel keine Berührungsängste, wenn es um die Realisierung schwieriger Automatisierungsprojekte in unterschiedlichsten Branchen geht.

„Abgesehen von Standardanlagen, die bereits am Markt verfügbar sind, machen wir praktisch alles. Wir realisieren branchen- und kundenspezifische Lösungen und sind mit den geltenden Standards sensibler Industriebereiche vertraut. Nachdem wir auch über reichlich Erfahrung in der Pharmabranche verfügen, passte das Projekt Glasampullenhandling ebenfalls perfekt in unser Portfolio“, verrät Bernhard Schaubschläger, Projektleiter bei Nordfels.

Nordfels entschied sich für einen TX60 von Stäubli, weil er wie alle Sechsachser der TX-Baureihen bereits in Standardausführung Reinraumklasse ISO 5 erfüllt. (Foto: Stäubli)

Nordfels entschied sich für einen TX60 von Stäubli, weil er wie alle Sechsachser der TX-Baureihen bereits in Standardausführung Reinraumklasse ISO 5 erfüllt. (Foto: Stäubli)

Dabei lässt sich die Aufgabenstellung einfach erklären: Befüllte Glasampullen sollen zu Losen mit jeweils 100 Einheiten in Faltschachteln verpackt werden, die fertig bedruckt die finale Verpackungslinie verlassen. Was sich einfach anhört, wird bei der empfindlichen, gläsernen Fracht, den strengen Hygieneanforderungen der Pharmaindustrie sowie den komplizierten Greif- und Handhabungsvorgängen zum schwer lösbaren Projekt.

Stäubli-Roboter im Pharmabereich

Bei Nordfels ging man die Aufgabenstellung sehr strukturiert an und kam schnell zu dem Schluss, dass nur der Einsatz eines geeigneten Sechsachsroboters zu einer effizienten Lösung mit vertretbarem Raumbedarf führen würde. Dass die Wahl dabei auf einen Sechsachser des renommierten Herstellers Stäubli fiel, hat mehrere Gründe. Dazu Schaubschläger: „Die Stäubli-Maschinen sind bei Medizin- und Pharmaeinsätzen aufgrund ihres Hygiene-Designs Referenz. Wir entschieden uns für einen TX60, weil er wie alle Sechsachser der TX-Baureihen bereits in Standardausführung Reinraumklasse ISO 5 erfüllt, alle Medienleitungen bis zur Handachse innerhalb des Arms verlaufen und sämtliche Anschlüsse von unten durch den Roboter­sockel erfolgen können.“

Komplexe Greiftechnik

Der Blick auf das Anlagenlayout weist den Roboter als zentralen Baustein der kompletten Verpackungslinie aus. Sein Aufgabenspektrum sieht folgendermaßen aus: Die Glasampullen erreichen die Anlage über eine zehnspurige Stauförderstrecke. An deren Ende übernimmt der TX60 alle 100 Glasampullen mit nur einem Griff und legt sie in einer Faltschachtel ab. Allein in diesem Prozessschritt steckt viel Know-how. Denn der Roboter muss im ersten Step ein Kartongitter mit 100 Aussparungen aus einem Magazin abholen und über die 100 Glasampullen stülpen.

„Nachdem wir über reichlich Erfahrung in der Pharmabranche verfügen, passte das Projekt Glasampullenhandling perfekt in unser Portfolio.“ Bernhard Schaubschläger, Projektleiter bei Nordfels (Foto: Stäubli)

„Nachdem wir über reichlich Erfahrung in der Pharmabranche verfügen, passte das Projekt Glasampullenhandling perfekt in unser Portfolio.“ Bernhard Schaubschläger, Projektleiter bei Nordfels (Foto: Stäubli)

Das Gitter dient als Abstandshalter und soll Beschädigungen der empfindlichen Glasampullen verhindern. Erfordert bereits das Aufstecken des Kartongitters bei den einhundert Einzelpositionen einen exakt berechneten Bewegungsablauf des Roboters, erwies sich das anschließende Greifen der einzelnen Ampullen als echte technische Herausforderung. Schaubschläger erinnert sich: „Wir hatten einen kompletten Vakuumgreifer mit 100 Einzelsegmenten konstruiert und bereits im Einsatz und mussten dann feststellen, dass die Glasampullen durch den Abschmelzprozess beim Verschließen in Form und Länge gewisse Unterschiede aufweisen, was ein prozesssicheres Greifen über Vakuum unmöglich machte.“

Aber Nordfels wäre nicht Nordfels hätte man für solche Schwierigkeiten keine passende Lösung gefunden. Was blieb, war die Neukonstruktion eines nunmehr mechanischen Greifsystems. In der hochkomplexen Schlüsselkomponente arbeiten 100 kleine, auf einem Schienensystem angeordnete Zweibacken-Parallelgreifer mit zentralem Antrieb. Aufgrund der Hygieneanforderungen besteht jedes Greiferelement aus präzise lasergeschnittenen Edelstahlblechen. Mit dieser innovativen Eigenkonstruktion gelingt es dem Roboter, die mit einer Sollbruchstelle versehenen Glasampullen samt Kartongitter prozesssicher zu greifen und das komplette Gebilde schnell, aber dennoch vorsichtig in der Faltschachtel abzulegen, ohne die Etiketten zu beschädigen. Das Hauptproblem bei der Realisierung der Verpackungslinie war damit gelöst.

Auch die dem Roboterhandling vor- und nachgelagerten Prozessschritte hat die junge Nordfels-Mannschaft optimal gelöst. Entlang einer Linearförderstrecke befinden sich alle Automatikstationen, beginnend mit der Zuführung und Auffaltung von Fachschachteln und Kartongittern. Es folgt die Roboterhandhabung, nach der es weiter zur integrierten Qualitätssicherung geht. Hier prüft ein stationäres Visionsystem die Anwesenheit der Ampullen. An der nächsten Station übernimmt ein automatisches Handling das Auflegen eines Schaumstofffeldes. Im darauffolgenden Schritt wird vollautomatisch der Beipackzettel beigelegt, ehe die Faltschachtel nach den abschließenden Prozessschritten Verschließen, Wiegen und Etikettieren die Anlage verlässt.

Die schnörkellose Konzeption der Linie sowie der Einsatz der besten am Markt erhältlichen Komponenten führt zu maximaler Prozesssicherheit und Verfügbarkeit. (Foto: Stäubli)
Aufgrund der Hygieneanforderungen besteht jedes Greiferelement aus präzise lasergeschnittenen Edelstahlblechen. Damit gelingt es dem Roboter, die mit einer Sollbruchstelle versehenen Glasampullen samt Kartongitter prozesssicher zu greifen. (Foto: Stäubli)
Der TX60 übernimmt alle 100 Glasampullen mit nur einem Griff und legt sie in einer Faltschachtel ab. (Foto: Stäubli)

Schnörkellose Konzeption

Bei allen Stationen hat Nordfels auf klare, einfache Abläufe geachtet. Das gilt auch für die Bestückung der Anlage mit den Verpackungsmaterialien, die über manuelle zu befüllende Magazine auf der Rückseite der Stationen sichergestellt ist. Die schnörkellose Konzeption der Linie sowie der Einsatz der besten am Markt erhältlichen Komponenten führt zu maximaler Prozesssicherheit und Verfügbarkeit.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt bei der Gestaltung der Linie war die Reinigungsfreundlichkeit, wie Schaubschläger betont: „Die komplette Anlage ist in Edelstahl gehalten, der Roboter glatt weiß lackiert; der Anschluss des TX60 erfolgte von unten durch den Fuß. Zudem ist die komplette Verkabelung bis zur Achse 5 innerhalb des Roboterarms verlegt. Dank dieser Maßnahmen entspricht die Anlage den Hygiene-Vorgaben der Pharmaindustrie, erreicht die Reinraumklasse ISO 5 und ist leicht zu reinigen.“

Auch steuerungsseitig hat die Nordfels-Mannschaft ihr Bestes gegeben und ein besonders anwenderfreundliches Bedienkonzept realisiert, das den einfachen Zugriff auf alle wesentlichen Funktionen per Touchscreen erlaubt. So ist die Anlage auch von Mitarbeitern ohne Robotikkenntnisse kinderleicht zu bedienen. Alles in allem überzeugt die innovative Verpackungslinie mit maximaler Verfügbarkeit und erfüllt sämtliche Vorgaben des Endanwenders.

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Über Stäubli

Stäubli bietet innovative Mechatronik-Lösungen in drei Kernbereichen: Textil, Kupplungssysteme und Robotik. Mit über 4.500 Mitarbeitern erzielt das Unternehmen einen Jahresumsatz von 1,1 Milliarden Schweizer Franken. 1892 ursprünglich als kleiner Betrieb in Zürich/Horgen gegründet, ist Stäubli heute ein internationaler Konzern mit Sitz in Pfäffikon, Schweiz. Auf allen Kontinenten präsent unterhält Stäubli zwölf industrielle Produktionsbetriebe. Die Präsenz in 28 Ländern mit Verkaufs- und Service-Tochtergesellschaften wird durch Vertretungen in 50 Ländern ergänzt.

 

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Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics

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