Prozesssichere Aggregation von Pharmaverpackungen

Fehlerfrei zählen im lückenlosen Materialstrom

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Mit dem modularen Maschinenkonzept CPS bietet der Produktbereich Pharma von Bosch Packaging Technology intelligente Komplettlösungen für die Verpackung, Serialisierung, Aggregation und den Tamper-Evident-Originalitätsschutz. Im Prozess der Zusammenführung der Verpackungen zu Track & Trace- fähigen Gebinden gewährleistet die Multitask-Lichtschranke Deltapac im CPS- Aggregationsmodul das fehlerfreie Zählen der Verpackungen im lückenlosen Produktstrom.

Autor Tobias Güttler Produktmanager, Division Presence Detection, Sick

Die Lichtschranke Deltapac von Sick besitzt einen optoelektronischen Sensor, der eine fehlerfreie Unterscheidung von Objekten, z. B. von Verpackungen und Faltschachteln, im lückenlosen Materialstrom ermöglicht. Grundlage hierfür ist die Delta-S-Technologie. Vier Pinpoint-2.0-LEDs tasten die Stoß-an-Stoß einlaufenden Verpackungen ab und zwei hochauflösende Energiewaagen mit jeweils zwei Empfangselementen erfassen die Remissionen. Die vier Empfänger der zwei Energiewaagen empfangen dieselbe Menge Licht, sodass ein Remissionsgleichgewicht herrscht. Passiert nun eine Objektvorderkante einen Lichtstrahl, verändert sich dieses Gleichgewicht. Auf diese Weise erzeugt die Objektkontur ein eindeutiges Energiesignal. Der Deltapac erkennt sicher die geänderte Richtung des reflektierten Lichts – und gibt ein entsprechendes Schaltsignal aus. Die präzise Erfassungs- und Auswertecharakteristik stellt sicher, dass kleinste Winkeländerungen auch bei sehr feinen Ecken, Kanten, Radien und Übergängen zuverlässig detektiert werden. Gleichzeitig werden Klebekanten unterdrückt. Das Detektionsverfahren kennt zudem keine der bekannten Störfaktoren, denn es nutzt Farben, Oberflächen und Hintergründe aktiv beim Setzen des Schaltsignals.
Die Sick-ASIC-Technologie Siric wertet die Remissionsverteilung, die durch die Kantenkonturen der Faltschachtelverpackungen hervorgerufen werden, aus – während gleichzeitig die integrierte Abstandsmessung mögliche Einflüsse aus dem Hintergrund zuverlässig ausblendet. Objektkonturen mit Radien zwischen 1 und 20 mm werden auf Schaltabstände zwischen 30 und 40 mm auf diese Weise sicher erkannt. Dadurch ist der Deltapac in der Lage, einzelne Verpackungen im lückenlosen Produktstrom fehlerfrei zu zählen.
Flexible Verpackungslinien
Mit dem Faltschachtelbedruckungs- und Veri-fizierungssystem CPS von Bosch Packaging Technology lassen sich modulare Verpackungslinienlösungen realisieren, auf denen pro Minute bis zu 400 Faltschachteln verarbeitet werden können. Die eingesetzten Druck- und Kontrollsysteme erfüllen dabei sämtliche Standards und weltweite gesetzliche Vorschriften zur Kennzeichnung, Serialisierung und Aggregation von Faltschachteln in der Pharmaindustrie. Das Detektieren und Zählen von Verpackungen im kontinuierlichen Materialstrom lässt sich grundsätzlich mit Standardlichtschranken lösen. Allerdings bedarf es hierzu einer mechanischen Vereinzelung, d. h. dem Ziehen einer Lücke zwischen den Verpackungen, damit deren Vorderkante zuverlässig erfasst werden kann. Dies beeinträchtigt die Konstanz des Produktstroms, wodurch u. a. Kollisionen und Produktstaus entstehen können. Durch Fehlbestückungen beim Verpackungsgruppieren oder Mengenabweichungen auf Paletten kann so keine Sicherheit der Serialisierung gewährleistet bzw. nur mit großem Aufwand erreicht werden. Der Transport der Verpackungen en bloc ermöglicht kompaktere und damit platzsparendere Aggregationsmodule. Diese Vorteile lassen sich mit dem Deltapac umsetzen, denn er erkennt die Verpackungen einzeln im lückenlosen Materialstrom. Gegenüber Kameralösungen bietet die Multitask-Lichtschranke zudem den Vorteil, dass sie nicht neu eingestellt werden muss, wenn sich Form, Oberfläche und Geometrie ändern.
Sicherheit über alle Aggregationsstufen
Das CPS-System ermöglicht von der Primärverpackung, z. B. von Kapseln oder Tabletten bis zur Aggregation von Bündeln in Umkartons und auf Paletten flexible Serialisierungslösungen. CPS 1900 mit Kontrollwaage und Tamper-Evident-Funktion beispielsweise bildet den gesamtem Serialisierungsprozess ab. Wenn das Pharmaprodukt, z. B. Kapseln oder Tabletten, in gekennzeichneten Blistern primärverpackt ist, werden diese in einer ersten Zusammenführung in Faltschachteln verpackt. Diese wiederum werden im CPS-Etikettiermodul jeweils einzeln erfasst und mit einer fortlaufenden, individuellen Seriennummer versehen. Im darauf folgenden Tamper-Evident-Modul werden exakt über der Einschubstelle der Öffnungslasche transparente, perforierte Sicherheitsetiketten appliziert. Diese Tamper-Evident-Labels dienen der Manipulationssicherheit von Faltschachteln und sollen sicher anzeigen, ob eine Verpackung bereits geöffnet wurde oder noch im Neuzustand ist. Nachdem die Verpackungen verkaufsgerecht gekennzeichnet und gesichert sind, werden sie im Aggregationsmodul zunächst zu Verpackungsbündeln zusammengeführt – sowohl physisch als auch datentechnisch. Hierzu werden sie von Deltapac erfasst und von einem kamerabasierten Codeleser Lector 620 gelesen. Bosch Packaging hat beide Sensoren im Aggregationsmodul in ein Edelstahlgehäuse integriert.
Der Deltapac zählt die gebündelten Verpackungen durch Detektion der Vorderkanten. Danach wird das Bündel mit der in der Steuerung programmierten Anzahl von Verpackungen zu einem Robotermodul weitergetaktet, das es in eine Umverpackung setzt. Die volle Umverpackung wird dann zu einem Palletierer weitertransportiert. Jeder Aggregationsschritt wird lückenlos verifiziert. Im ERP-System entsteht so, ähnlich einer Pyramide, eine komplette Aggregationsstruktur über alle Bündelungsstufen hinweg, die ein lückenloses Track & Trace ermöglicht.
Einfache Nachrüstung
Dem durchgängig modularen Ansatz des CPS folgend hat Bosch Packaging auch die Funktionalität der Aggregation als eigenständigen Baustein innerhalb von Packaging-Line-Lösungen konzipiert. Dadurch können die Aggrega-tionsmodule auch als Nachrüstkit für bereits im Betrieb befindliche Verpackungsmaschinen angeboten werden. Sensortechnisch ist hierbei von besonderem Vorteil, dass sich der Deltapac sehr einfach und flexibel auf unterschiedliche Anforderungen selbst einstellt. So steht der Sensor zum einen in vorparametrierten Versionen speziell für abgerundete, prismatische und runde Verpackungen sowie für Faltschachteln mit nahezu rechteckigen Kanten zur Verfügung. Der Integrator muss sich beim Nachrüsten eines Aggregationsmoduls auch bei einer hohen Varianz an Produkten weder mit einer Bedienungsanleitung herumschlagen noch irgendwelche Schalter am Sensor bedienen.
Erfordert das Zählen von Verpackungen im lückenlosen Materialstrom eine individuell optimierte Geräteparametrierung, steht der Deltapac als Sensorvariante mit IO-Link zur Verfügung. Mithilfe der Software Sopas-ET kann der Deltapac über diese Schnittstelle auf individuelle Bedürfnisse abgestimmt werden. Durch Eingabe des Verpackungsradius, der Verpackungsbreite und der Förderbandgeschwindigkeit ist es möglich, den Sensor sehr einfach für unterschiedlichste Einsatzbedingungen zu parametrieren. Neben der Multitask-Lichtschranke und dem Codeleser Lector 620 kommen in den CPS-Systemen eine Reihe weiterer Sick-Sensoren zum Einsatz, u. a. Absolut-Encoder AFS60 Ethercat, Handscanner der Produktfamilie IDM160, Ultraschallgabelsensoren UFnext, Lichttaster WTB4–3, ein Glanzsensor und Initiatoren der Produktfamilie IME08.
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