Beliebte JTM Foods. JJ's Bakery Pies benötigen ein Upgrade der Roboterverpackung über Sacmi

Angesichts der wachsenden Nachfrage nach seinen köstlichen Snack-Pies aus der Hand hat JTM Foods, LLC eine neue Linie auf den Markt gebracht, bei der die Sekundärverpackung schnell und vielseitig ist und dabei nur eine sehr kleine Stellfläche einnimmt.

JTM Foods, LLC aus Erie, Pennsylvania, stellt seit 30 Jahren Snackkuchen und knusprige Leckereien her. Seine Snack-Pies erfreuen sich besonders großer Beliebtheit, nicht nur unter der eigenen Marke JJ's Bakery, sondern auch unter einer Reihe starker Marken und Einzelhändler, für die JTM als Mitproduzent tätig ist. Daher ist es kein Wunder, dass angesichts der wachsenden Nachfrage in letzter Zeit neue und verbesserte Verpackungsmöglichkeiten hinzugefügt wurden.

Die bemerkenswerteste Neuerung dieser Art ist die Linie F, die über Fertigungskapazitäten für die Herstellung von Snack-Pies in Einzelportionen in Faltschachteln verfügt. Als Joe Amboyer, Senior Vice President of Operations, und sein Team mit der Evaluierung von Systemen für die Linie F begannen, standen fünf Dinge ganz oben auf der Liste: Sicherheit, gleichbleibend hohe Qualität, Geschwindigkeit, Vielseitigkeit und einfache Umrüstung. Alle fünf werden in der ausgewählten Sekundärverpackungsausrüstung vollständig zur Schau gestellt: einer trifunktionalen Roboterverpackungszelle von Sacmi. Das Top-Loading-System produziert vier deutlich unterschiedliche Wellpappenschalenformate aus einwandigen Wellpappenzuschnitten aus 32 ECT C-Welle-Wellpappe: Hier ist das End-of-Arm-Werkzeug zu sehen, das einen Wellpappendeckel schließt und auf die 48er-Wellpappe drückt Tablett mit kartonierten Kuchen.

• Offenes Fach mit 8 Stück

• Offenes Fach mit 12 Stück

• 12er-Tablett mit einem von JTM so genannten „Comb-Over“-Deckel

• 48-teiliges Tablett mit separatem Welldeckel, der oben aufgeklebt wird

Das Sacmi-System läuft mit von JTM als „hoher Geschwindigkeit“ bezeichneten Geschwindigkeiten und wird als „dreifunktional“ bezeichnet, weil es 1) in einer Station Wellpappenschalen aus Zuschnitten aufrichtet, 2) in einer zweiten Station Kartons in Schalen lädt und 3) schließt die Trays in einer dritten Station für zwei der Formate. Auf die Frage, warum so viele Sekundärverpackungsformate notwendig seien, sagt Amboyer, dass dies viel mit der Anzahl der Kunden zu tun habe, die JTM betreut. „Es gibt unterschiedliche Anforderungen an verschiedene Marken und Geschäfte, die versuchen, Verbraucher und Käufer bestmöglich zu bedienen“, sagt Amboyer. „Wir versuchen, unseren Kunden die Lösung zu bieten, die ihren Bedürfnissen am besten entspricht. Die Flexibilität und die schnellen Umrüstmöglichkeiten des Sacmi-Systems machen weltweit den Unterschied. Die Formatwechselwerkzeuge sind in der Nähe gelagert und wir können in etwa 30 Minuten von einem Format auf ein anderes umrüsten. Ebenso wichtig ist, dass die Maschine eine sehr kompakte Stellfläche hat.“ Hier sehen wir den gleichen Roboter wie beim ersten Mal, jetzt ausgestattet mit anderen Werkzeugen, die das Falten und Schließen für das Combover-Format durchführen.

Diese Grundfläche beträgt laut Sebastian Clemens von Sacmi 4,2 x 3,6 m (13,77 x 11,81 Fuß). „Angesichts der Formatvielfalt, der Maschinengeschwindigkeiten und der Umrüstzeiten ist das ein sehr geringer Platzbedarf“, betont Clemens. „Und die Maschine ist sehr benutzerfreundlich. Vieles davon ist rezeptgesteuert, und die Teile, die mechanisch ausgetauscht werden, bestehen normalerweise aus einem Stück und müssen nicht kompliziert und zeitaufwändig zusammengebaut werden.“

Sowohl Amboyer als auch Clemens weisen darauf hin, dass dies bei weitem nicht das erste Sacmi-Sekundärverpackungssystem im Erie-Werk ist und dass einige der früheren Maschinen auch trifunktional waren. Aber diese neueste Version ist die erste, die das „Comb-Over-Format“ ausführen kann. Es verfügt außerdem über die neueste Robotik- und Steuerungstechnologie. „Die Zwei-Achs-Roboter beispielsweise werden nicht am Boden, sondern gestellmontiert über Kopf montiert“, sagt Clemens. „Das bedeutet weniger Reichweite, weniger Bewegung, weniger Platzbedarf und weniger Energiebedarf.“ Die beteiligten Steuerungen und Servomotoren sind die neuesten und besten von Rockwell, einschließlich der ControlLogix-SPS, die das Hauptgehirn der Maschine darstellt.

Linie F ist seit Juni 2021 in Betrieb und wurde inmitten der Covid-19-Bedingungen installiert und in Betrieb genommen. „Ja, das hat es besonders herausfordernd gemacht“, bemerkt Amboyer. „Aber mit guter Planung und der Hilfe einiger sehr guter Servicetechniker konnten wir es schaffen.“

Zu den weiteren wichtigen Verpackungsgeräten der neuen Linie gehören eine Hochgeschwindigkeits-Seitenlade-Kartoniermaschine von Bartelt, einem Unternehmen von Promach, sowie umfangreiche Förder- und Staufunktionen von Garvey Conveyors. Aber alles beginnt mit dem spiralförmigen Kühlförderer von IJ White, der frisch frittierte und gekühlte Kuchen auf einen Garvey-Tischkettenförderer entlädt. Das Garvey-System bietet viel Flexibilität am Auslass des Spiralkühlers. Dies ist wichtig, da JTM auch 2-Unzen-Kuchen herstellt, die aus demselben Spiralkühler von IJ White kommen, aber nicht zum Bartelt-Kartonierer, sondern zu einer separaten Linie umgeleitet werden müssen, in der die Schlauchbeutelverpackung durchgeführt wird. Amboyer bemerkt: „Garvey hat eine wirklich gute Lösung in Bezug auf ein Produktabgabesystem gefunden.“ Alle vier dieser Wellpappenformate werden in der dreifunktionalen Roboterzelle verarbeitet: 8-fach offenes Fach (A), 12-fach offen Tablett (B), 12-zähliges Comb-Over (C) und 48-zähliges Tablett mit Deckel (D).

Zurück zu den 4-Unzen-Kuchen, sie bewegen sich in einer einzigen Reihe über den Garvey-Tischkettenförderer auf dem Weg zum Bartelt-Kartonierer. Sollte der Kartonierer jedoch aus irgendeinem Grund ausfallen, erkennen Sensoren dies und senden ein Signal an ein vorgeschaltetes Tor, das die Kuchen automatisch in einen 3-D-Sammeltisch der Garvey Infinity Series umleitet. Dieser Hochleistungskreislauf bietet den Kuchen genügend Zeit, um ohne Gegendruck oder Beschädigung zu zirkulieren, bis der Kartonierer wieder bereit ist, Kuchen aufzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kuchen erneut in den einspurigen Förderer eingespeist, der zum Kartonierer führt. Durch die Bereitstellung dieser Akkumulationszeit können die vorgeschalteten Friteusen- und Spiralkühlsysteme ohne Unterbrechungen reibungslos weiterlaufen.

Wenn die einzeln abgelegten Kuchen den CMC-Kartonierer von Bartelt erreichen, misst dessen Smart-Belt-Zufuhrsystem mithilfe von SICK-Sensoren den Abstand zwischen den Kuchen und sendet diese Daten an die Rockwell-Steuerung der Maschine. Die Steuerung weist dann die Servomotoren an, die die drei Zufuhrbänder antreiben, ihre Geschwindigkeit so zu ändern, dass ein optimaler Abstand zwischen den Kuchen erreicht wird. Sollten die Kuchen aus irgendeinem Grund nicht den richtigen Abstand haben, erkennt ein weiterer SICK-Sensor dies und mit Unterstützung der Steuerung werden diese Kuchen weggeblasen. Sobald die Pasteten im richtigen Abstand verteilt sind, werden sie auf an einer Kette montierten Trägertabletts geliefert, die ständig umgewälzt werden. Jedes Blech wird mechanisch um 90 Grad gedreht, so dass die Kuchen mit der breiten Kante nach vorne weiterbefördert werden. In dieser Ausrichtung wird jeder Kuchen sanft durch einen servoangetriebenen Produkteinschieber mit Trommelnocken in einen Karton geschoben, der von einem Rotationszuführer aus einem Magazin entnommen und aufgerichtet wurde. Horizontale, servoangetriebene Drehklappen schließen kleinere Klappen und große Klappen werden durch eine feste Schiene geschlossen. Der Klebstoff wird mit einem von Nordson gelieferten System aufgetragen.

Aufgrund des sauberen Designs mit offenem Rahmen der Maschine ist die Produktsichtbarkeit klar und dieses Design vereinfacht auch die Hygiene. Darüber hinaus ist der Kartonierer ergonomisch gestaltet, um eine einfache Bedienung und Sicherheit in der Produktion zu gewährleisten. Bei den Kartons selbst handelt es sich um 12-pt-SBS-Kartons mit Polybeschichtung, die im Offsetdruck in mehreren Farben bedruckt sind.

Ein kurzes Stück hinter dem Kartonierer ist ein Videojet-Laserkodierer angebracht, der auf jedem Karton entweder das Mindesthaltbarkeitsdatum oder das Julien-Datum anbringt. Als nächstes kommt eine Kombination aus Kontrollwaage und Metalldetektor von Mettler-Toledo, woraufhin die in Kartons verpackten Kuchen zur Sekundärverpackung transportiert werden.

Hier kommt das Sacmi-System ins Spiel. Bei jedem der vier Wellpappen-Tray-Formate ist die Reihenfolge der Aktionen etwas anders, bei der 8er-Offen-Tray läuft es jedoch so ab. Die Maschine verfügt über einen integrierten, magazinierten Wellpappschalenformer. Die Entnahme flacher Rohlinge aus dem Magazin erfolgt über Servomotoren, die eine präzise Steuerung der Beschleunigung und Verzögerung ermöglichen. Ein zweiachsiger Roboterarm nimmt mithilfe von Vakuumnäpfen einen Rohling aus Wellpappe auf und legt ihn in ein weibliches Werkzeug, sodass ein männliches Formwerkzeug ihn von oben in das weibliche Werkzeug stanzen kann. Eine Heißschmelzeinheit von Nordson trägt den Klebstoff auf. Ein Shuttle-Fördersystem transportiert die geformten Schalen von der Formung zur Beladestation. Die Shuttles sind mit Vakuumhaltern ausgestattet, um die korrekte Bezugsposition der Wellpappschalen zu gewährleisten. Das Produktzuführsystem, das die Kuchen vom Spiralkühler zur Verpackung befördert, sorgt für minimale Produktschäden.

Es werden jeweils vier Wellpappe-Trays geladen, und jedes Tray fasst zwei Lagen zu je vier Kartons. Unmittelbar vor der Beladestation werden die Kartons einzeln in einen Taschenzusammentrager einsortiert, der im rechten Winkel zum Einzelreihen-Zufuhrband verläuft. Die Kartonzuführung umfasst eine optische Kontrolle durch SICK-Sensoren, um die Länge und den Abstand zwischen den Produkten zu messen und so die Geschwindigkeit des Zahnriemens zu optimieren, der die Kartons in den Zusammentrager befördert.

Mittels Vakuumaufnahme nimmt ein Roboter 16 Kartons auf einmal aus dem Taschenzusammentrager auf und transportiert sie zur Beladestation, wo vier frisch aus flachen Zuschnitten geformte Wellpappschalen auf Sie warten. Hier werden jeweils vier Kartons in jedes Wellpapp-Tray geladen. Nachdem derselbe Zyklus ein zweites Mal wiederholt wurde, enthält jedes Tablett acht Kartons, sodass alle vier Tabletts vorwärts und aus der Maschine heraus bewegt werden. Kurz vor dem Ausgang passieren sie zwei Videojet-Tintenstrahleinheiten auf gegenüberliegenden Seiten, die Chargen- und Datumscodeinformationen aufdrucken. Dann geht es an die manuelle Palettierung.

Die Produktion der offenen 12er-Trays ist insofern ähnlich, als die gefüllten Trays einfach durch den dritten Roboter des trifunktionalen Systems laufen. Dieser dritte Roboter tritt jedoch sowohl für das 12-teilige Comb-Over-Format als auch für das 48-teilige Tray-plus-Deckel-Format in Aktion. Beim Comb-Over-Format, bei dem der Deckel an der Wellpappenschale befestigt ist, sind die Schalenformungs- und Ladestationen im Wesentlichen dieselben wie bei den oben offenen Schalen. Aber wenn das beladene Comb-Over-Tray die dritte Roboterstation erreicht, trägt eine Nordson-Einheit Heißschmelze auf die drei Klappen auf und das Endeffektor-Werkzeug drückt die Klappen einfach zu und übt den nötigen Druck aus, um die Aufgabe abzuschließen.

Bevor wir zum endgültigen Wellpappschalenformat übergehen, ein Wort zum Begriff „Comb-Over“, den Sie übrigens nicht in der Wiley Encyclopedia of Packaging Technology finden. Es stammt aus der Beschreibung einer Frisur, die von Männern mit Glatze getragen wird und bei der das Haar lang gewachsen ist und über den kahlen Bereich gekämmt wird, um das Erscheinungsbild einer Glatze zu minimieren. Amboyer sagt: „Die Maschine kämmt die obere Klappe buchstäblich um.“

Nun zum 48er-Tablett, das einen separaten Wellpappendeckel erhält. Zwei Tabletts werden gleichzeitig von demselben Robotersystem geladen, das auch für die anderen Formate verwendet wird, jedoch mit End-of-Arm-Werkzeugen, die nur für das 48er-Format gelten. Jedes Tray erhält vier Lagen à 12 Kartons. Wenn ein gefüllter Karton die dritte Roboterstation erreicht, trifft er nicht auf die End-of-Arm-Werkzeuge, die für das Comb-Over-Format verwendet werden, sondern auf die Werkzeuge, die für den separaten Deckel konzipiert sind. Mit diesem Werkzeug wird auch die Entnahme eines flachen Wellpappenzuschnitts aus einem Magazinvorschub durchgeführt, der zum Deckel wird. Die Entnahme erfolgt aus einer integrierten Magazinzuführung, ein Vorgang, der wiederum von Servomotoren angetrieben wird. Während das Werkzeug den Zuschnitt zu einem gefüllten Fach befördert, passiert es Nordson-Kleberdüsen, die Klebstoff auf alle vier Klappen auftragen. Das Werkzeug senkt sich dann auf die gefüllte Schale und alle vier Laschen werden lange genug gegen die Schale gedrückt, um den gewellten Deckel fest mit der gewellten Schale zu verbinden. Fertige Einheiten verlassen die Deckelaufbringungsstation und gelangen zu einer Station, wo sie manuell palettiert werden.

Bemerkenswert ist, dass JTM Foods genau zu der Zeit, als die Linie F im 80.000 Quadratfuß großen Werk in Erie die kommerzielle Produktion aufnahm, gerade Erweiterungspläne für eine brandneue 190.000 Quadratfuß große Anlage in Wichita, Kansas, fertigstellte. Wenn es an der Zeit ist, das neue Werk mit Verpackungsanlagen zu bestücken, werden viele der oben genannten Verpackungsmaschinenlieferanten erneut zum Einsatz kommen. PW