Automation gegen Kostendruck – ein Anwenderbericht

Die Gurtförderer der Liftsysteme sind mit Messerkante ausgestattet, um den Übergang zur angeschlossenen Förderstrecke so klein wie möglich zu halten und so eine sichere Übergabe der Trays zu gewährleisten. (Copyright: mk Technology Group)

Zwei parallele Liftsysteme mit Gurtförderern GUF-P 2000 übergeben die Trays an zwei Zahnriemenförderer ZRF-P 2045, die in 2,60 m Höhe von der Decke abgehangen montiert sind. (Copyright: mk Technology Group)

In einer individuell gefertigten Zentriereinheit werden die Trays pneumatisch in eine Maske gehoben und fixiert, so dass die Versiegelungsetiketten angebracht und der Barcode durch ein Vision-System verifiziert werden kann. (Copyright: mk Technology Group)

Die befüllten und geschlossenen Trays werden am Ende der Inspektion über Zahnriemenförderer ZRF-P 2045 zur manuellen Produktentnahme aus der Anlage ausgeschleust. Fehlerhafte Trays werden auf eine Ausschusslinie weitergeleitet. (Copyright: mk Technology Group)

Ein Dreistrang-Zahnriemenförderer ZRF-P 2040 mit einer Gesamtlast von 600 kg befördert die Trays auf Europaletten in die Depalettierungs-Station. (Copyright: mk Technology Group)

Steigende Kosten und verschärfte Regularien belasten zunehmend auch die Pharmaindustrie, wodurch der Bedarf an Automationslösungen stark gestiegen ist. mk und Automations Robotic reagieren darauf mit einer neuen vollautomatisierten Inspektionsanlage für Zylinderampullen mit flüssigen Arzneimitteln.

Wie viele andere Industriezweige auch, sieht sich die Pharmaindustrie mit steigenden Kosten für Energie und Rohstoffe sowie verschärften Regularien konfrontiert, sagt Andreas Klihm, Technischer Vertrieb bei mk in Troisdorf: „Um die gestiegenen Kosten zu bewältigen, versuchen immer mehr Unternehmen, durch eine erhöhte Automatisierung in der Produktion einen Teil der Mehrkosten auszugleichen. Die passenden Lösungen entwickelt mk gemeinsam mit Systemintegratoren auf der ganzen Welt.“ Ein aktuelles Projekt sei eine Automatisierungslösung für die Qualitätskontrolle für Zylinderampullen mit flüssigen Arzneimitteln, die mk gemeinsam mit der Automations Robotic GmbH aus dem bayerischen Massing realisiert hat. „Diese Anlage ist die erste ihrer Art, die am Einlauf einer nachgelagerten Maschine flexible Kunststoff-Trays, gefüllt mit Zylinderampullen, öffnet und entleert“, sagt Andreas Schäffler, Vertrieb bei Automations Robotic. „Am Auslauf werden die Trays dann wieder befüllt und verschlossen – und das, bei einer beeindruckenden Geschwindigkeit von 600 Zylinderampullen pro Minute.“

Und so funktioniert die vollautomatische Inspektionslinie: Zu Beginn der Linie stehen Europaletten aus Aluminium, die mit Kunststoff-Trays beladen sind, die jeweils 330 Zylinderampullen enthalten. Ein Hubwagen oder optional ein Fahrerloses Transportsystem (FTS) legt die Paletten auf einen Dreistrang-Zahnriemenförderer ZRF-P 2040 von mk ab. Dieser Förderer verfügt über drei parallellaufende, 110 mm breite Zahnriemen, die stabil und gleichmäßig mit einem Gewicht von bis zu 600 kg bestückt werden können. „Obwohl der Förderer selbst keinen direkten Kontakt mit den Ampullen hat und nur die Sekundärverpackung bewegt, haben wir großen Wert auf eine hygienische Auslegung der Anlage gelegt“, erklärt Klihm. Daher haben die Ingenieure FDA-konforme Zahnriemen und Gleitleisten aus Polyoxymethylenen (POM) verwendet, Aluminiumteile und Verbindungselemente eloxiert sowie alle Stahlteile in Edelstahl ausgeführt. Zudem sind die Antriebe unterhalb oder seitlich der Förderer montiert, um zu verhindern, dass Partikel auf die Trays herunterfallen.

Klassische Fördertechnik arbeitet gemeinsam mit modernen Robotern

Der Dreistrang-Zahnriemenförderer transportiert die Europaletten zu einer Depalettierungs-Station. Klihm erklärt, dass die Ausgangsposition der Trays dabei nicht mehr so exakt definiert sein muss wie früher. „Moderne Roboter können dank ausgefeilter Vision-Systeme mittlerweile selbst chaotisch angeordnete Objekte in Behältern erkennen und präzise entnehmen. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, dass die Fördertechnik bei der Positionierung millimetergenau arbeitet, was eine enorme technische Entlastung und Kostenersparnis bedeutet.“ In der Depalettierung entnimmt ein Roboter die einzelnen Trays mithilfe eines Sauggreifers und platziert sie in der ersten Bearbeitungsstation. Hier wird das Etikett des Trays automatisch aufgeschnitten und der Deckel abgenommen. Ein weiterer Roboter übernimmt das geöffnete Tray mit seinem Greifer, transportiert dieses zur nachgelagerten Inspektionsmaschine und entleert dort das Tray, wobei die Zylinderampullen im Pulk auf das Einlaufband der Inspektionsmaschine geschoben werden. In der Prüfanlage werden die Zylinderampullen automatisch u.a. auf Dichtigkeit, materielle Fehler und partikuläre Verunreinigungen überprüft.

Die nächste Aufgabe der Anlage besteht darin, die leeren Trays an das Ende der Prüfanlage zu transportieren und dort wieder mit den Ampullen zu bestücken. Um Platz für Flurförderzeuge auf dem Boden zu sparen, entschieden sich die Ingenieure für eine zweistrangige, rund 14 Meter lange Förderstrecke, die in einer Höhe von 2,6 Metern von der Decke abgehangen ist und parallel zur Prüfmaschine verläuft. Die Funktionsweise ist wie folgt: Ein Roboter mit Doppelgreifer übergibt die Deckel und Böden des Trays an eines von zwei Liftsystemen mit Gurtförderer GUF-P 2000. Auf erhöhter Ebene angekommen, bewegen sich die Tray-Komponenten wieder auf Zahnriemenförderern ZRF-P 2045. Am Ende der Strecke gelangen diese über zwei weitere Lifte auf einen Arbeitstisch, wo sie wiederum von einem Roboter aufgenommen und den nächsten Arbeitsschritten zugeführt werden – dem Befüllen der Trays mit inspizierten Zylinderampullen und dem Verschließen mit einem Deckel.  Überschüssige Trays, für Ampullen, die aufgrund von Qualitätsproblemen im Ausschuss gelandet sind, befördert der Lift über einen pneumatisch anhebbaren Endanschlag in eine Rutsche, die in einen Ausschusscontainer führt.

Die Etikettierung der Trays erfolgt im nächsten Schritt. Die Verpackungen bewegen sich hierzu über eine weitere, rund zehn Meter lange Förderstrecke unter der Decke zu einer von mk speziell angefertigten Zentriereinheit. Diese pneumatisch anhebbare Einheit hebt die Verpackung durch eine Maske, die die Seiten und den Deckel fixiert. Danach werden die Versiegelungsetiketten angebracht, und der Barcode durch ein Vision-System verifiziert. An einer weiteren Station wird geprüft, ob das Siegel korrekt angebracht ist und das Tray richtig geschlossen ist. Danach setzt das Tray seine Fahrt über den ZRF-P 2045 fort. Über eine Eckübersetzung gelangt es zur manuellen Produktentnahme, während fehlerhafte Verpackungen auf eine Ausschusslinie weitergeleitet werden.