Wann immer Fässer aus Stahl oder Kunststoff mit oder ohne Inliner eichgenau, sicher und ohne manuellen Eingriff gefüllt werden müssen, ist der Einsatz von Füllautomaten vorprogrammiert. Umwelt- und Arbeitsschutz sowie die physikalischen Kenndaten der Produkte haben die technische Entwicklung in Richtung produktspezifischer Problemlösungen beschleunigt. Eine Abfüllanlage für Kosmetika sieht notwendigerweise anders aus, als eine für chemische Zwischenprodukte oder Lösemittel, Lacke oder Farben. Das heißt nicht, dass jede Anlage völlig neu konzipiert wird und die Vorteile, die sich aus einer „economy of large scale" ergeben, ignoriert würden, sondern die Anlage wird an das jeweilige Füllgut adaptiert. Nur so lassen sich die zum Teil gegensätzlichen Anforderungen in einen wirtschaftlichen Rahmen einbinden.
Alle Fassfüllautomaten haben ein einheitliches Arbeitsprinzip. Ob einzeln oder auf einer Palette angeordnet, die Fässer erreichen den Füllautomaten leer, sauber und verschlossen, um diesen dann eichgenau befüllt, sauber und verschlossen wieder zu verlassen. Elektronische Steuerungen und problemspezifische Software synchronisieren Material- und Informationsfluss auch in der Peripherie mit ihren Fördereinrichtungen und Geräten für ein sicheres Fasshandling zu effizienten, logistischen Systemen.
Zentrale Bestandteile des Fassfüllautomaten sind Füllventil und Waage. Der Füllvorgang erfolgt im bewährten Grob-/Feinstromverfahren. Für automatische Anlagen setzt das Eichgesetz eine derartig zweistufige Befüllung voraus. Der Feinstrom muss so gedrosselt sein, dass auch bei Störungen die vom Gesetzgeber geforderte Genauigkeit erreicht wird.
Störgrößen können u.a. Druckstöße in der Produktleitung, Produktbewegungen im Fass und Schwingungen der Waage sein. Ohne wesentliche Leistungsminderung lässt sich die Genauigkeit bis auf einen halben Teilungsschritt der Waage steigern. Qualitativ hochwertige Abfüllanlagen unterschreiten auch im Leistungsbetrieb die Eichfehlergrenzen für die Einzelbefüllung noch um 50%. Wird trotz aller Vorsicht überfüllt, so geschieht das nicht unbemerkt, bei Unterfüllung wird im Einzelfall nachdosiert.
Es ergeben sich neben dem Füllvorgang mit der erforderlichen Peripherie folgende Teilschritte:
- Anliefern, Entladen bzw. Bereitstellen der Fässer
- Zwischenspeichern und Zuführen
- Aufschrauben
- Füllen
- Verschrauben
- Verclinchen
- Abtransport und Zwischenspeichern
- Verladen
Zusätzliche Arbeitsgänge sind bei entsprechender Auslegung:
- Markieren (Etikettieren, Tintenstrahldruck, Siebdruck, Barcode)
- Untersuchung auf Restinhalt/Feuchtigkeit
- Inertgaseingabe (Ex-Bereich, verderbliches Produkt)
- Druckbeaufschlagung (Heißabfüllung)
- Dichtigkeitsprüfung (Fass, Verschluss)
200l-Fässer und durch entsprechende Zusätze auch 50l und 60l-Fässer befüllt der Fassfüllautomat Typ 86, und das bis zu 120 Mal in der Stunde. Die leeren Fässer werden dem Automaten einzeln zugeführt. Nach der Positionierung in der ersten Arbeitsstation wird das Spundloch automatisch aufgeschraubt. Der Schraubstopfen wird einem Förderband übergeben (automatische Verschraubung) oder auf dem Fassoberboden abgelegt (manuelle Verschraubung). Befüllt werden jeweils zwei Fässer gleichzeitig (Doppeltakt), je nach Produkt im Unterspundloch- oder Unterspiegelverfahren.
In der letzten Arbeitsstation werden die Fässer wieder verschraubt und verclincht, mit Überwachung auf richtigen (dichten) Verschluss (Drehmomentüberwachung).
Die hohen Anforderungen des Arbeits- und Umweltschutzes können durch speziell entwickelte Zusätze auch bei kritischen Medien erfüllt werden. Tropfenabsaugung oder Tropfenabfangung sorgen dafür, dass kein Fass beschmutzt wird. Vor schädlichen Dämpfen schützen Spundlochabsaugungen oder Gasabdeckhauben.
Als Überlaufsicherung verhindern Sensoren, dass aus einer Betriebsstörung ein Sicherheits- oder Umweltproblem wird.
Für eine einfache und sichere Bedienung des Automaten sorgt eine Klartext-Anzeige am Bedientableau des Automaten, die alle Betriebszustände und eventuelle Fehlermeldungen der Anlage darstellt. Zum Betrieb im Ex-Bereich kann diese Anzeige eigensicher oder fremdbelüftet sein. Die Bedienerführung kann jedoch auch über Visualisierung erfolgen. Hierbei wird die Gesamtanlage auf einem Farbmonitor dargestellt. Jederzeit können aber auch Anlagenteile als Einzelbilder auf den Bildschirm geholt werden. Bei automatischen Prozessen können so z.B. Fassdurchlauf, Befüllung oder Palettierung direkt abgebildet werden. Fehler werden sofort lokalisiert und dem Apparatefahrer werden Vorschläge für die Beseitigung der Fehler gemacht.
Der häufigere Einsatz von Großcontainern als Mehrwegverpackung hat zur Entwicklung des Palettenfüllroboters geführt. Dieser Roboter befüllt Container (IBCs) oder Spundlochfässer, die ungeordnet auf einer Palette stehen, sicher und automatisch. Ausgestattet mit einem Bilderkennungsrechner und einer Zeilenkamera ermittelt er punktgenau die Koordinaten der einzelnen Spundlöcher. Damit kann die Steuerung die Werkzeuge positionieren, noch während die Palette von den Tragketten des Roboters weitergefördert wird. Das Ergebnis sind eichgenau gefüllte Verpackungen, die in Form und Inhalt verschieden sind.
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