Automatisierter Sack

Scott Dahlgren, Präsident, Carolina Material Technologies | 29. September 2022

In Nordamerika werden Chemikalien, Kunststoffe, Lebensmittel und viele andere Schüttgüter in vier verschiedenen Formen geliefert: Eisenbahnwaggons, LKWs, FIBCs (Massensäcke, Behälter, Kisten) und 50-Pfund-Säcke. Kleine Produzenten beginnen im Allgemeinen mit 50-Pfund-Säcken. Wenn das Geschäft wächst, werden Upgrades vorgenommen, um FIBCs, dann LKW-Ladungen und schließlich Eisenbahnwaggons aufzunehmen, die die bevorzugte Wahl für die Produktlieferung sind. Diese Änderungen werden vorgenommen, da der Preis pro Pfund im Allgemeinen mit dem Kauf größerer Mengen sinkt und auch die Arbeitskosten sinken.

Heutige vollautomatische Sackentleerungssysteme bieten eine sinnvolle Alternative nicht nur zu manuellen Sackentleerern und halbautomatischen Schneidemaschinen, sondern auch zur Belieferung per LKW und Bahnwaggon. Aber warum sollte irgendjemand wieder auf Säcke zurückgreifen wollen, wenn LKWs Produkte zu geringeren Kosten liefern können?

Erstens bietet das vollautomatische System eine echte Backup-Lösung für die heutigen Lieferkettenprobleme. Für viele Hersteller ist es von entscheidender Bedeutung, über ein System zu verfügen, das Paletten mit Säcken aufnehmen und das Produktionsniveau aufrechterhalten kann.

Zweitens ermöglichen vollautomatische, roboterzentrierte Sackentleerungssysteme einen größeren Wettbewerb innerhalb der Lieferkette und bieten echte Rohstoffeinsparungen im Preis/Pfund (weltweite Marktversorgung), während nur ein Teilzeitmitarbeiter erforderlich ist.

Beim Umgang mit Säcken nutzen die meisten Hersteller manuelle, gefilterte Sackentleerungsstationen. Ein kleiner Prozentsatz ist auf eine halbautomatische Option umgestiegen. Im letzten Jahrzehnt sind robotergestützte, vollautomatische Systeme verfügbar geworden. Zu den Lösungsoptionen gehören:

1. Manuelle Schneid- und Entleerungsstationen für Beutel. Dies ist das derzeit am weitesten verbreitete Design auf dem nordamerikanischen Markt.

2.Halbautomatisch. Manuelles Beladen eines automatisierten Schneidsystems

3. Vollautomatische Systeme. Vollpalettenbeladung der Maschine mit automatisiertem Heben, Schneiden und Entleeren

Die Bediener müssen diese Säcke manuell handhaben. Säcke werden von einer Palette entnommen – in der Regel durch manuelles Heben – und dann auf eine gefilterte oder ungefilterte Station gestellt. Die Beutel werden dann manuell mit einem Messer geschnitten, gedreht, angehoben und geschüttelt – wenn der Bediener dazu geneigt ist – und der leere Beutel wird in der Regel in einen Mülleimer außerhalb der Station geworfen. Optional kann ein integrierter Beutelverdichter geliefert werden.

Vorteile:

Nachteile

Kosten des Produktverlusts – Ertrag

Die Umnutzung oder Eliminierung eines Bedieners (oder zweier oder dreier) bietet zusätzliche Einsparungen, während durch den Einsatz eines Roboters Krankheitstage, Müdigkeit und Arbeitsunzufriedenheit ein Problem der Vergangenheit sind.

Dieses System wird im Allgemeinen implementiert, um eine höhere Nutzungskapazität zu bewältigen. Bei diesen Einheiten müssen Bediener die Säcke manuell von der Palette entfernen und jeden Sack auf ein Förderband oder ähnliches legen, das den Sack in das automatische Schneid- und Entladesystem befördert. Das Schneidsystem schützt den Arbeiter vor den Schneidmessern, minimiert die Kontamination und trägt zur Staubkontrolle beim Entladen bei. Zum Entleeren jedes Beutels werden verschiedene Schneid- und Beutelentleerungssysteme verwendet. Im Allgemeinen wird jedoch eine rotierende Trommel verwendet, um das Produkt aus dem Beutel zu sieben. Die Schneidsysteme reichen von einer bis drei Klingen, wobei die Einheit mit drei Klingen eine höhere Produktausbeute bietet. Die Ausbeute liegt je nach System zwischen 97 und 99,5 %.

Vorteile

Nachteile

Kosten des Produktverlusts – Ertrag

Es gibt zwei automatisierte Technologien. Der erste schüttet eine ganze Palette Säcke in eine rotierende Schneidtrommel. Diese Maschine ähnelt einem riesigen Mixer und zerstört den Sack, um den Inhalt freizugeben, wobei unweigerlich Sackstücke mit dem Rohmaterial vermischt werden. Welches Problem auch immer durch Geschwindigkeit gelöst wird, es wird durch ein neues Problem ersetzt: das Herausfiltern des gewünschten Materials aus dem zerkleinerten Abfall.

Bei der „Tumbling“-Methode wird die Mischung mit Kraft gegen einen Zylinder mit Löchern wie ein Sieb geschleudert. Einige der Löcher werden durch Sackfragmente oder Material verstopft, während durch andere Löcher winzige Sackstückchen austreten und das gesiebte Produkt verunreinigen. Der Abfall des gekauften Produkts beträgt durchschnittlich etwa 2 %, was diesen vollautomatischen Prozess kostspielig macht. Eine Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht diesen Verlust – bis zu 3–4 %. Darüber hinaus ist der Wartungsaufwand aus den oben genannten Gründen mäßig hoch.

Die zweite Technologie, die im Mittelpunkt stehen wird, basiert auf Robotern und wurde 2004 auf dem europäischen Markt eingeführt. Das System entstand aus einer Ursachenanalyse in einer Kunststofffabrik mit dem Ziel, Verletzungen des Bedieners zu minimieren oder zu verhindern. Bei der Entwicklung des vollautomatischen Robotersystems standen Sicherheit, Effizienz, Reduzierung von Kontaminationen und Arbeitskosten im Fokus. Dieses System bietet Produktverluste von weniger als 0,01 %.

Im Mittelpunkt des Systemdesigns steht der integrierte Roboter, sodass Bediener das Heben, Platzieren, Schneiden oder Entleeren der Säcke vollständig überflüssig machen.

Industrieroboter haben moderne Produktionsanlagen verändert, indem sie beispielsweise gefüllte Säcke stapeln und so die kräftezehrenden, sich wiederholenden Arbeiten überflüssig machen, die oft zu Verletzungen, Versicherungsansprüchen und hoher Mitarbeiterfluktuation führen. In Nordamerika ist es seit dem großen Rücktritt extrem schwierig geworden, diese Art von Jobs zu besetzen und es ist fast unmöglich, Teamkollegen in dieser Rolle zu halten.

Das automatisierte System umfasst einen Roboter, der leere Beutel in einem sich wiederholenden Zyklus aufnimmt, schneidet, entlädt und komprimiert. Da es sich um einen Roboter handelt, beträgt die Betriebszeit nahezu 100 %. Diese Systeme können jede Menge Säcke entladen, bis zu ~1.300 Säcke/Stunde (32,5 Tonnen/Stunde) mit einer Entleerungseffizienz von 99,99 %.

Präzisions-SS-Haken „picken“ die oberste Beutelreihe, unabhängig von der Anzahl der Beutel, der Platzierung auf der Palette oder der Ausrichtung. Das Design ermöglicht 8–12 Haken zum Aufnehmen einer einzelnen Tasche. Die Haken sind im Allgemeinen so konstruiert, dass sie das entstandene Loch verschließen und so verhindern, dass beim Anheben und Bewegen jedes Sacks Produkt aus dem Sack austritt. Die Säcke werden über eine Reihe motorisierter Schneidmesser über dem Auslauftrichter geführt. Diese Klingen laufen, wenn die Beutel über die Spitzen geführt werden, in einer präzisen Höhe, um einen möglichst sauberen Schnitt zu gewährleisten. Jeder Beutel erhält – je nach Ausrichtung – 3-6 Schnitte.

Die Produktreinheit wird durch die ultrascharfen, gehärteten, motorisierten Messer sowie durch die Implementierung eines Siebes im Trichterauslauf gewährleistet.

Nachdem die Beutel geschnitten sind, werden sie auf eine Reihe von Stangen gelegt, die mit den Schlitzen in jedem Beutel ausgerichtet sind, und dann kräftig vibriert. Diese Beutel bleiben 15 bis 30 Sekunden lang auf dem Schüttelsystem, was zu einer Entleerungseffizienz von 99,99 % führt.

Die leeren Beutel werden in einen quadratischen Sammeltrichter entladen, wo sie alle „x“ Zyklen komprimiert werden, was die Komprimierung von 1.500 bis 2.000 leeren Beuteln ermöglicht. Diese komprimierten Säcke fallen auf eine vom Kunden eingesetzte Palette und werden, wenn sie voll sind, per Gabelstapler entfernt.

Alternativ – und bei den Einheiten mit höherer Kapazität – kann eine automatische Ballenpresse bereitgestellt werden. Diese Ballenpresse zieht die entladenen Säcke durch einen Einlauftrichter in die Ballenpresse, wo sie verdichtet und zu Ballen gepresst werden. Die gepressten Säcke werden horizontal zur Palettierung ausgetragen.

Das Produkt wird über einen integrierten Trichter über pneumatische oder mechanische Systeme in nachgelagerte Prozesse, einschließlich Silos, abgegeben. Alternativ kann das Produkt in FIBCs geladen werden.

Bei allen Einheiten ist ein Teilzeitbediener für den Betrieb der Anlage erforderlich. Die Aufgabe besteht darin, die vollen Paletten zu laden, den leeren Palettenstapel zu entfernen und die verdichteten Säcke zu entfernen.

Vorteile

Nachteile

Kosten des Produktverlusts – Ertrag

Die aktuellen, robotergestützten, vollautomatischen Sackentladesysteme bieten eine praktikable Lösung nicht nur für andere Sackschneidesysteme, sondern auch für die Materialbeschaffung per LKW und Bahnwaggon. Aufgrund der Effizienz und Zuverlässigkeit dieser Systeme können Hersteller nun auf die weltweite Versorgung mit vielen Massengütern zugreifen, was sich in einer höheren Rentabilität niederschlägt und gleichzeitig das aktuelle Produktionsniveau beibehält oder steigert. Um auf dem heutigen Markt wettbewerbsfähig zu bleiben, sind weltweiter Marktzugang und Automatisierung erforderlich. Mit einer Lösung zum zuverlässigen Entladen von 50-Pfund-Säcken können viele Produkte jetzt aus Übersee bezogen werden, und das zu geringeren Kosten als bei der örtlichen LKW- und Bahnlieferung. Gleichzeitig ermöglicht der Einsatz dieser Ausrüstung eine stärkere Hebelwirkung bei lokalen Lieferanten, was zu einer höheren Rentabilität führt.

Scott Dahlgren ist Präsident von Carolina Material Technologies, dem nordamerikanischen Vertriebspartner von LaborSave von Ayal Robotics, den Erfindern roboterzentrierter Sackentladesysteme. Dahlgren verfügt über mehr als 35 Jahre Erfahrung im Umgang mit Schüttgütern. Für weitere Informationen rufen Sie 800-299-4994 an oder besuchen Sie www.cmtnc.com.

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