Lückenlos zählen

Der Deltapac ist ein optoelektronischer Sensor, der eine fehlerfreie Unterscheidung von Objekten, z. B. von Verpackungen und Faltschachteln, im lückenlosen Materialstrom ermöglicht. Grundlage hierfür ist seine 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 Sick-Asic-Technologie Siric wertet die Remissionsverteilung aus, die durch die Kantenkonturen der Faltschachtelverpackungen hervorgerufen werden. Gleichzeitig blendet die integrierte Abstandsmessung mögliche Einflüsse aus dem Hintergrund zuverlässig aus. „Objektkonturen mit Radien zwischen 1 und 20 mm werden auf Schaltabstände zwischen 30 und 40 mm auf diese Weise sicher erkannt“, erläutert Knut Helmer, Key Account Manager Consumer Goods bei Sick in Düsseldorf. Dadurch ist der Deltapac in der Lage, einzelne Verpackungen im lückenlosen Produktstrom fehlerfrei zu zählen. „Das wiederum ermöglicht erst die physische, vor allem aber IT-mäßige Zusammenführung von Verpackungen zu Track- & Trace-fähigen Aggregationsstufen wie Bündeln, Versandkartons und Paletten“, so Daniel Sanwald, Produktmanager CPS bei Bosch Packaging Technology.

Im Rahmen des weitgefassten Begriffs Track & Trace spezialisiert sich der Produktbereich Pharma von Bosch Packaging Technology auf die Themen Bedruckung, Verifikation, Wiegen, Etikettieren, Tamper-Evident-Sicherheitsversiegelung sowie die Aggregation der Verpackungen zu handhabungsgerechten und versandfähigen Mehrfacheinheiten. Die Baureihe CPS ermöglicht modular kombinierbare Verpackungslinien, auf denen pro Minute bis zu 400 Faltschachteln verarbeitet werden können. „Die eingesetzten Druck- und Kontrollsysteme erfüllen dabei sämtliche Standards und die weltweiten gesetzlichen Vorschriften zur Kennzeichnung, Serialisierung und Aggregation von Faltschachteln in der Pharmaindustrie“, erklärt Daniel Sanwald. „Derzeit besonders streng sind die Regularien beispielsweise in der Türkei und in China – diese Länder bestehen bei Pharmaprodukten durch entsprechende Gesetze auf ein 100%iges Track & Trace von der Produktion bis zum Patienten.“

Das Detektieren und Zählen von Verpackungen im kontinuierlichen Materialstrom lässt sich grundsätzlich mit Standard-Lichtschranken lösen. Allerdings bedarf es hierzu „normalerweise“ einer mechanischen Vereinzelung, d. h. dem Ziehen einer Lücke zwischen den Verpackungen, damit deren Vorderkante zuverlässig erfasst werden kann. „Dies beeinträchtigt zum einen 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“, erklärt Sanwald. „Hinzu kommt, dass der Transport der Verpackungen en bloc kompaktere und damit platzsparendere Aggregationsmodule ermöglicht.“ Diese Vorteile lassen sich mit dem Deltapac umsetzen, denn er erkennt die Verpackungen einzeln im lückenlosen Materialstrom. „Gegenüber Kameralösungen bietet die Multitask-Lichtschranke den Vorteil, dass sie nicht neu eingestellt werden muss, wenn sich Form, Oberfläche und Geometrie ändern“, sagt Helmer. Und Sanwald ergänzt: „Bei ständig wechselnden Verpackungen ist dies in der Tat ein großes Problem.“

Von seinem Funktionsprinzip her macht sich der Deltapac die Kantenkonturen von Verpackungen und Faltschachteln zunutze. Die Lichtstrahlen der vier Pinpoint-2.0-LEDs laufen über die Objektvorderseite. In diesem Zustand empfangen die vier Empfänger der zwei Energiewaagen dieselbe Menge Licht, sodass ein Remissionsgleichgewicht herrscht. Passiert nun eine Objektvorderkante einen Lichtstrahl, verändert sich dieses Gleichgewicht. Wie bei einer herkömmlichen Waage gerät die Energiewaage ins Ungleichgewicht, sobald sich die Lichtenergie unterschiedlich stark auf den Empfängern verteilt. Auf diese Weise erzeugt die Objektkontur ein eindeutiges Energiesignal. Der Deltapac erkennt sicher die geänderte Richtung des reflektierten Lichtes – und gibt ein entsprechendes Schaltsignal aus. Die hochpräzise Erfassungs- und Auswertecharakteristik des Deltapac 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“, erklärt Helmer. „Blendungen, Kontrastveränderungen, Unebenheiten der Oberflächenstruktur – aber auch elektromagnetische Störer im Einsatzumfeld – haben somit keinen negativen Einfluss auf die Detektionssicherheit des Deltapac.“

Das Faltschachtelbedruckungs- und Verifizierungssystem CPS ermöglicht von der Primärverpackung, z. B. von Kapseln oder Tabletten, bis zur Aggregation von Bündeln in Umkartons und auf Paletten hochgradig flexible Serialisierungslösungen für die pharmazeutische Industrie. „Mit unserer CPS 1900 mit Kontrollwaage und Tamper-Evident-Funktion bilden wir den gesamten Serialisierungsprozess ab“, verweist Sanwald auf die High-End-Lösung von Bosch Packaging Technology. 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.

Nachdem die Verpackungen verkaufsgerecht gekennzeichnet und gesichert sind, werden sie im Aggregationsmodul zunächst zu Verpackungsbündeln zusammengeführt – sowohl physisch als auch datentechnisch. Hierzu werden sie vom Deltapac erfasst und vom kamerabasierten Codeleser Lector 620 gelesen.

Der Deltapac zählt die Anzahl der 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. „Ohne den Deltapac war diese automatische, lückenlose Aggregation bisher gar nicht möglich“, blickt Sanwald zurück.“ Bis dato konnten nur manuelle Handarbeitsplätze angeboten werden, bei denen eine Person die Verpackungen einzeln aufnimmt, scannt und in die nächste Aggregationseinheit legt. Die volle Umverpackung wird dann zu einem Palettierer weitertransportiert. „Jeder Aggregationsschritt wird lückenlos verifiziert“, erklärt Sanwald. „Im ERP-System entsteht so, ähnlich einer Pyramide, eine komplette Aggregationsstruktur über alle Bündelungsstufen hinweg und ermöglicht so ein lückenloses Track&Trace.“

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 wir unser Aggregationsmodul auch als Nachrüst-Kit für bereits im Betrieb befindliche Verpackungsmaschinen anbieten“, weist Sanwald auf einen interessanten Markt hin. Sensortechnisch ist hierbei von besonderem Vorteil, dass sich der Deltapac sehr einfach und flexibel auf unterschiedliche Anforderungen selbst einstellt, somit bietet er Sensorik-Integratoren und Herstellern von Verpackungsmaschinen – auch mit Blick auf die Anforderungen von Industrie 4.0 – maßgeschneiderte Bedienkonzepte, die die jeweils spezifischen Anforderungen berücksichtigen. 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. Dadurch ist höchste Flexibilität für vielfältige Detektionsanforderungen gewährleistet. Montieren, anschließen, detektieren – 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.

Halle 4A, Stand 524

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Produktmanager in der Division

Presence Detection,

Sick