Flexibel Frische verpacken

Es gibt sie in unzähligen Größen, Formen und Farben weltweit: Kunststoffschalen. Sie sind die weitverbreitetste Lösung in Supermärkten, um Fleisch, Fisch, Obst und Gemüse auch über Tage hinweg kostengünstig und frisch aufzubewahren. Damit sich die Haltbarkeit der Lebensmittel verlängert, befinden sich in circa 50 Prozent der Kunststoffschalen sogenannte Saugeinlagen.

So kommen die Absorber beispielsweise bei bestimmten Obst- und Gemüsearten zum Einsatz, die sehr sensibel sind. Durch die Saugeinlage wird das Produkt vor Druck geschützt, der zur Schädigung der Zellen und damit zum Aussaften führen kann. Die Saugeinlage nimmt auftretenden Fruchtsaft auf und bindet ihn. Die schnelle Absorption senkt außerdem das Risiko der Schimmelbildung. In Fleischverpackungen wiederum fangen Saugeinlagen aus verschiedenen Kunststoffmaterialien den Fleischsaft auf und reduzieren so die Entwicklung von bedenklichen Keimen.

Rutschfest in die Verpackung

Damit die Einlage passend zugeschnitten und rutschfest in die Verpackung kommt, entwickelte Roman Stieben, Projektleiter Entwicklung bei der LAD GmbH, 2005 eine Saugeinlagenmaschine. „Wir haben bereits zuvor mit anderen Maschinen als Dienstleister Saugeinlagen in Kunststoffschalen konfektioniert. Die Maschinen waren jedoch sehr fehleranfällig und auch nur unter hohem Zeitaufwand umzustellen. Daher entstand in unserem Team die Idee, selbst eine solche Anlage zu konstruieren, die schnell, flexibel und energieeffizient arbeitet“, erklärt Stieben. Gesagt, getan, war ein Jahr später der erste Prototyp fertig.

Seitdem bietet LAD nicht nur ihre Dienstleistungen auf den hauseigenen Maschinen an, sondern vertreibt sie auch an die Verpackungshersteller. Allein im letzten Jahr verkaufte LAD zehn Maschinen an Kunden in Großbritannien, Belgien, den Niederlanden, Russland und in die osteuropäischen Staaten. „Mit einer Maschine können wir in acht Stunden 100.000 Schalen konfektionieren. Das überzeugt unsere Kunden“, kommentiert Stieben. „Da es jedoch am Markt viele unterschiedliche Verpackungsgrößen gibt, müssen wir die Maschinen mindestens einmal am Tag einfach umstellen können. Hierzu benötigen wir sichere, langlebige und kostengünstige Automatisierungslösungen, daher haben wir uns an unseren Nachbarn Igus in Köln-Porz gewandt.“

In unter einer Sekunde zur Saugeinlage

Die Saugeinlagenmaschine ist für eine Arbeitskraft konzipiert und in einem U aufgebaut, sodass die Arbeitswege kurz sind. Doch wie bekommt eine Schale in kürzester Zeit eine Saugeinlage? Zunächst muss der Mitarbeiter eine Ablage mit den Schalen befüllen. Die Schalen laufen von hier in die automatisierte Anlage, dort werden sie „entnestet“, also separiert, das Vlies zugeschnitten, eingelegt und mithilfe einer Zwei-Punkt-Ultraschalltechnik verschweißt oder verklebt.

Anschließend findet über Kameratechnik der Qualitätscheck statt. Besteht die Schale den Check, wird sie wieder „aufgenestet“, ineinandergestapelt und ausgegeben. Die fertig gestapelten Schalen kann der Mitarbeiter nun entnehmen und verpacken. So können bereits innerhalb einer Minute 200 Schalen konfektioniert werden. „Sowohl zum Entnesten und Zuschneiden des Vlieses als auch beim Aufnesten ist für jede Schale eine Formatanpassung vonnöten. Hier bietet sich der Drylin SHT-Lineartisch-Baukasten von Igus als optimale Lösung an. Denn der Anwender kann aus einer großen Vielfalt an unterschiedlichen Spindeln, Materialien und Gleitern frei wählen“, erklärt Janpeter Dinstühler, technischer Verkaufsberater bei Igus. „Außerdem sind alle Lineartische mit dem kostenlosen Drylin SHT-Designer online gestaltbar.“

Format schnell per Hand verstellt

Die Linearmodule der Drylin SHT-Serie ermöglichen ein komplett schmiermittelfreies und wartungsfreies Verstellen bei gleichzeitig hoher Präzision. Die Linearmodule mit Spindelantrieb sind individuell mit unterschiedlichen Wellen- und Spindelmaterialen, Schlittenlängen und Zusatzfunktionen konfigurierbar. Für die Formatverstellung des Entnesters kommt ein Drylin SHT-Lineartisch aus hartanodisiertem Aluminium mit einer gegenläufigen Spindel zum Einsatz. Das Modul ist über ein Handrad einfach einstellbar. Die Schlitten des Lineartisches bewegen sich dabei über Gleitfolien aus Hochleistungskunststoffen. Die Iglidur J-Tribopolymere sind schmiermittelfrei sowie hochverschleißfest und damit optimal für die Verpackungstechnik geeignet.

Doch auch für geringere Belastungen wie die Einstellung der Breite der Saugeinlage bietet Igus kostengünstige Lösungen an. „Vor allem in einer Off-Line-Maschine zählt jeder Cent, deswegen wollten wir einerseits langlebige, andererseits preislich attraktive Maschinenelemente einsetzen, die perfekt für den jeweiligen Einsatzzweck ausgelegt sind“, erklärt Stieben. Daher entschied sich der Entwickler, das Drylin SHT-Modul als Low-Cost-Variante aus Kunststoff einzusetzen. Hier bestehen die Traversen und Schlitten komplett aus Tribopolymeren, was den Lineartisch stabil, leicht und preiswert macht.

Elektrisch betrieben, einfach angesteuert

Während die Linearmodule zum Entnesten und zur Formateinstellung des Vlieses einfach per Hand veränderbar sind, musste für das vertikale Aufnesten und die automatische Ausgabe der gestapelten Schalen eine besondere Lösung her. „In der Vorgängerversion wurden die Schalen nach der Verschweißung um 90 Grad gekippt, aufgenestet und ausgegeben. Der Mitarbeiter musste dann die Schalen entnehmen, sie wieder um 90 Grad drehen und einpacken. Diesen Schritt haben wir weiterentwickelt. Wir haben jetzt auf eine vertikale Aufstapelung umgestellt und eine automatische Ausgabe des Schalenstapels beim Erreichen einer Grenzzahl inte­griert. So konnten wir die Effizienz der Maschine weiter steigern“, zeigt sich Stieben begeistert. Eine schnelle Lösung für die Technik fand sich wieder bei Igus: Zwei SHT-Linearmodule aus Aluminium, die über einen Zahnriemen verbunden sind. Den Antrieb der Achsen und damit des Ausgabepushers ermöglichen Drylin NEMA-Schrittmotoren. Und auch für eine einfache und kostengünstige Ansteuerung hatte Igus mit der Dryve D1 eine passende Lösung parat.

Linearachsen via Smartphone steuern

Die Dryve D1-Steuerung eignet sich für alle Schritt-, DC- und EC/BLDC-Motoren. Die Besonderheit der Steuerung: Sie kann ganz ohne Software über einen Webbrowser vom Fest-PC oder auch mobil vom Smartphone oder Tablet aus ohne Internetverbindung bedient werden. Benötigt wird bei der Verwendung von mobilen Geräten lediglich ein WLAN-Router. Ein übersichtliches Interface hilft bei der richtigen Parametrierung; es sind keine Programmierkenntnisse erforderlich. Die Bedienoberfläche der Motorsteuerung wird mittels Web-browser und IP-Adresse aufgerufen. Über sieben Menüpunkte kann der Nutzer die Einstellungen vornehmen und bereits erstellte Konfigurationen einfach in die Motorsteuerung laden, was die Inbetriebnahme wesentlich verkürzt. „Wir haben die Dryve D1 direkt mit unserer SPS vernetzt. Die Steuerung war zunächst völliges Neuland, daher waren wir froh, dass Igus uns bei Fragen immer schnell geholfen hat“, erläutert Stieben.

„Stets die richtige Lösung“

Doch nicht nur die Low-Cost-Automation-Produkte können in den Saugeinlagemaschinen überzeugen, auch die klassische Igus-Gleitlagertechnik kommt in der Anlage wortwörtlich zum Tragen. Um die Ablage für die Schalen anzupassen, werden Drylin R-Lager aus Iglidur J eingesetzt. Sie ermöglichen eine schmiermittelfreie Lagerung auf der Edelstahlwelle. „Die Lösungen von Igus halten, was sie versprechen, und das ist uns vor allem auch als Verkäufer der Maschinen sehr wichtig. Vom klassischen Gleitlager über das Low-Cost-Linearmodul aus Kunststoff mit Handrad bis hin zum elektrisch angetriebenen Lineartisch mit Dryve Steuerung sind wir rundum zufrieden“, zieht Stieben Fazit.