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Die Anforderungen an Qualität sind in der Verpackungsindustrie besonders hoch. Die Qualität der Verpackung repräsentiert die Qualität des Inhalts und ist ein Schlüssel zum Verkauf am Point of Sale. Es geht um nicht weniger als perfekte Primär-, Sekundär- und Endverpackungen, aber auch um die anspruchsvollen Vorgaben im industriellen Workflow. Die Verpackungsindustrie braucht intelligente Systeme und Geräte, um die geforderte Güte sicherzustellen. Sick nimmt diese Herausforderung an und bietet der Branche ein breites Spektrum an intelligenten Sensoren und Sensorsystemen, die auf komplexe, häufig wechselnde Aufgaben zugeschnitten sind und zugleich die stetig steigenden Anforderungen an Markenschutz, Sicherheit und Dokumentierbarkeit erfüllen.

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Die Verpackungsindustrie braucht intelligente Systeme und Geräte, um die geforderte Qualität sicherzustellen. (Foto: Sick)

Die Verpackungsindustrie braucht intelligente Systeme und Geräte, um die geforderte Qualität sicherzustellen. (Foto: Sick)

In allen Branchen der Verpackungsindustrie, ob Pharma, Kosmetik, Nahrungs- und Genussmittel, Haushaltswaren oder Hygiene, zählen verlässliche Qualität und Güte zu den herausragenden Unternehmenszielen. Die durchweg hohen Durchlaufgeschwindigkeiten und Taktzeiten der Anlagen und Verpackungsmaschinen ermöglichen grundsätzlich eine hohe Produktivität, die allerdings nur dann erreicht wird, wenn eine lückenlose Qualitätskontrolle sichergestellt werden kann. Daher müssen Ausfallzeiten so weit wie möglich minimiert und Prozessdaten für vielfältigste Automatisierungsaufgaben auch im Hinblick auf die anstehenden hohen Erwartungen im Rahmen von Indus­trie 4.0 erfassbar gemacht werden.

Sick bietet intelligente Sensorlösungen, von kompakten, einfach zu integrierenden Geräten über konfigurierbare Stand-alone-Lösungen bis hin zu programmierbaren Hochgeschwindigkeitskameras. Aber auch neue Lösungen, bestehend aus Sick-eigenen Bausteinen sowie aus integrierbaren Funktionen von Bildverarbeitungsbibliotheken bieten der Verpackungsindustrie intelligente Unterstützung in den Bereichen Qualitätskontrolle, Nachverfolgbarkeit, Objektdatenerfassung und vorausschauende Wartung.

Herausfordernde Primärverpackungen

In der Verpackungsautomation gilt es, eine schier unüberschaubare Fülle von Verpackungsaufgaben mithilfe smarter Sensorik zu erfüllen. Am Beginn der Prozesskette steht die Primärverpackung. In der Consumer-Goods-Industrie ist sie Träger von Markenkonzepten. Entscheidend für deren erfolgreiche Umsetzung in Produktideen sind Anlagen, die vollständige, stabile, hygienische und markengerechte Primärverpackungen sicherstellen. Hohe Anlagengeschwindigkeiten stellen hohe Ansprüche an die Zuverlässigkeit und Robustheit der Sensorik. Lichtschranken im Behältereinlauf und -auslauf erkennen speziell transparente Objekte, wie Glas- oder PET-Flaschen und kontrollieren zuverlässig Anwesenheit, Position, Geschwindigkeit und Kontur. Beim Verschließen der Behälter kommen energetische Reflexions-Lichttaster zum Einsatz, die in Vibrationsförderern den Füllstand regulieren, und Reflexions-Lichtschranken überwachen anschließend die Verschlusszuführung. Auskunft über Füllstand, Druck, Durchfluss oder Temperatur im Vorlagetank geben kapazitive Näherungssensoren oder Sensoren mit geführter Mikrowellentechnik (LFP INOX).

Deckelkontrolle mit 3-D-Vision-Sensor Tri-Spector1000

Ob der letzte Schritt im Handling der Primärverpackung, also das Verschließen der Behälter, erfolgreich ausgeführt wurde, ermittelt der konfigurierbare Stand-alone-Sensor Tri-Spector1000. Damit hat Sick eine kostengünstige 3-D-Inspektion auf den Markt gebracht, die sich ideal für die Qualitätskontrolle in der Konsumgüterindustrie eignet. Geprüft wird, ob beispielsweise die Deckel auf Marmeladengläser fest sitzen und die Gläser luftdicht verschlossen sind. Fehlerhafte Ware wird ausgeschleust und die Qualität stimmt.

Handelt es sich bei der Primärverpackung um Verbundkartonagen, wie zum Beispiel in den Abfüllanlagen für Molkereiprodukte, kommen vor allem Kameralösungen zum Einsatz: 2-D- und 3-D-Kameras überprüfen die korrekt ausgestanzten Ausgießöffnungen im Kartonzuschnitt oder verifizieren die aufgebrachte Abdecklasche über der Ausgießöffnung auf korrekte Position. Encoder ermitteln dabei die genaue Geschwindigkeit.

Perfekte Sekundärverpackung

Die hohen Qualitätsanforderungen an die Primärverpackung bestehen in gleichem Maße für die Sekundärverpackung.

Das Qualitätskontrollsystem Inline Code Matcher stellt durch Lesen eines Codes auf der Verpackung sicher, dass die richtige Verpackung für das richtige Produkt verwendet wird. Als einfach zu integrierende Stand-alone-Lösung von modular vernetzten Lector 62x Codelesern eignet sich das System besonders zur Nachrüstung bestehender Anlagen.

Eine besondere Herausforderung stellt jedoch der Trend in der Verpackungsindustrie zu immer aufwendigeren und ausgefalleneren Etiketten dar. Mit dem innovativen Pattern-Sensor PS30 sind sie aber pro­blemlos und flexibel zu handhaben. Eingelernte, markante Muster eines Bildes dienen als Referenz für das anschließende stabile Erkennen und Positionieren von Objekten, unabhängig von speziellen Referenzmarken. Im Kartonierer kommen eine Vielzahl von Lichtschranken und Lichttaster zum Einsatz, um der Komplexität des Einpackvorganges gerecht zu werden. IO-Link, die innovative Schnittstelle von Sick, sorgt für höchste Effizienz im Prozess und für eine schnelle, komfortable Umstellung bei Formatwechseln. Werden Artikel kartoniert oder in Schrumpffolie verpackt, ist die Vollständigkeit des Gebindes oberstes Qualitätsziel. Der 3-D-Vision-Sensor Tri-Spector1000 kommt hier erneut zum Einsatz. Er detektiert, ob der Karton vollständig befüllt ist. Mit dem Blob-Finder lokalisiert er Objekte innerhalb eines benutzerdefinierten Größenbereichs, selbst wenn diese Objekte, wie etwa Pralinen in einer Pralinenschachtel, unterschiedliche Formen haben.

Codierdrucker bringen Data-Matrix-Codes auf die Sekundärverpackungen auf – deren lückenlose Überprüfung ist in vielen Branchen entscheidend für den Qualitätsprozess. Soll im ersten Schritt geprüft werden, ob der Druckvorgang erfolgreich und die Druckqualität ausreichend ist, kommt der „Print Detector“ der KTX/KTS-Reihe zum Einsatz.

Lector62x für Null-Fehler-Toleranz in der Pharmaindustrie

In der Pharmaindustrie gilt die Null-Fehler-Toleranz, hier werden besondere Anforderungen an Bestückungssicherheit und Dokumentierfähigkeit gestellt. Der kamerabasierte Codeleser Lector62x ist ein intelligenter Sensor zur automatischen, stationären Decodierung von Codes auf bewegten oder unbewegten Objekten und stellt für die Pharmabranche eine ideale Lösung dar.

Der Tri-Spector1000 ist eine kostengünstige 3-D-Inspektion, die sich ideal für die Qualitätskontrolle in der Konsumgüterindustrie eignet. (Foto: Sick)
Mit dem Pattern-Sensor PS30 können die Trends in der Verpackungsindustrie zu immer aufwendigeren und ausgefalleneren Etiketten problemlos und flexibel gehandhabt werden. (Foto: Sick)
Der kamerabasierte Codeleser Lector62x ist ein intelligenter Sensor zur automatischen, stationären Decodierung von Codes auf bewegten oder unbewegten Objekten. (Foto: Sick)
Safeguard Detector, das Sicherheitssystem für Verpackungsmaschinen, sorgt für zuverlässigen Eingreifschutz an Kartonmagazinen. (Foto: Sick)

Endverpackung: nur einwandfreie Ware darf zum Kunden

Sind Primär- und Sekundärverpackungsqualität sicher gestellt, dann geht es an die Endverpackung. Ob Versandschachtelverpackung, Palettierroboter oder Folienwickelmaschine, einer großen Aufgabenvielfalt müssen sich alle Endverpackungsanlagen stellen. Denn es geht nicht nur um verschiedene Paketformen und Paketgrößen oder um das Handling von Verpackungsmaterialien und der Gefahrstellenabsicherung.

Auch die Gewährleistung des Materialflusses und die unterschiedlichen Leseabstände für ID-Träger müssen bewältigt werden. Die wichtigste Qualitätsanforderung besteht darin, dass die Ware in einwandfreiem Zustand beim Kunden ankommt. Sick bietet dafür eine große Vielzahl an Lichtschranken-, Sensor- und Scannersystemen aus einer Hand an.

Es gibt eine Vielzahl von Schutzeinrichtungen, die Sick anbietet. Von sicheren Lichtgittern, Lichtschranken, Sicherheitslaserscannern, Sicherheitsschaltern, sicheren Steuerungen oder bis hin zu kompletten Dienstleistungen. Für Flexibilität beim Formatwechsel von Kartonzuschnitten und gleichzeitig als sicherheitstechnische Schutzvorkehrung hat Sick das zertifizierte Sicherheitssystem Safeguard Detector entwickelt. Das neue Sicherheitssystem für Verpackungsmaschinen sorgt für zuverlässigen Eingreifschutz an Kartonmagazinen.

Smart Sensors für Industrie 4.0

neue verpackung: Wie wird Industrie 4.0 die Qualitätskontrolle in der Verpackungsindustrie verbessern?

Matthias Mezger: Schon heute unterstützen Smart Sensors dynamische, echtzeitoptimierte und sich selbst organisierende Industrieprozesse. Die industrielle Zukunft wird aber durch noch viel stärker vernetzte Produktions- und Steuerungsprozesse in komplexen Maschinenumgebungen bestimmt sein. Voraussetzung für hohe Qualitätsstandards ist immer eine Sensorkommunikation, die auf qualitativ hochwertigen Daten basiert.

Matthias Mezger, Head of Industry Cluster Consumer Goods, Sick AG, Waldkirch: „Die industrielle Zukunft wird aber durch noch viel stärker vernetzte Produktions- und Steuerungsprozesse in komplexen Maschinenumgebungen bestimmt sein.“ (Foto: Sick)

Matthias Mezger, Head of Industry Cluster Consumer Goods, Sick AG, Waldkirch: „Die industrielle Zukunft wird aber durch noch viel stärker vernetzte Produktions- und Steuerungsprozesse in komplexen Maschinenumgebungen bestimmt sein.“ (Foto: Sick)

neue verpackung: Was sind die wichtigsten Voraussetzungen dafür?

Matthias Mezger: Sick setzt auf „Enhanced Sensing“, das heißt nur wirklich robuste Objektdetektion und Messwertaufnahmen mit smarten Sensoren garantieren zuverlässige Detektions- und Messergebnisse. Das hat unmittelbare Auswirkungen auf die Anlagenverfügbarkeit.

neue verpackung: Wie können Unternehmen in der Verpackungsindustrie von der immensen Anhäufung von Anlagedaten sinnvoll profitieren?

Matthias Mezger: Die steigende Datenfülle muss intelligent ausgewertet werden. Daten müssen so vorbereitet sein, dass der Anwender etwas damit anfangen kann. Dazu ist eine effiziente Kommunikation zwischen Sensor und Steuerung unabdingbar, damit nur die für den Anwender relevanten Daten übertragen werden. Über die integrierte IO-Link-Schnittstelle werden zum Beispiel aktuell Daten in Echtzeit übermittelt. Sie ermöglicht eine flexible Produktion bis hin zur Losgröße 1. Sollte ein Gerät defekt sein, kann mit IO-Link der zuletzt verwendete Parametersatz automatisch auf den Ersatzsensor übertragen werden.

neue verpackung: Können denn Störungen künftig vorausgesehen werden?

Matthias Mezger: Smarte Sensoren mit der Option „Diagnose“ melden schon jetzt selbstständig, wenn der sichere Betrieb gefährdet ist. Eine vorausschauende Wartung mit flexiblen, bedarfsgerechten Wartungsplänen minimiert Maschinenstillstandszeiten und natürlich Servicekosten. Mit intelligenten Zusatzfunktionen im Sensor und der Möglichkeit einer direkten Vernetzung mehrerer Sensoren steigt die Prozesseffizienz. Smart Tasks liefern dem Anlagenprozess die richtige Information zum richtigen Zeitpunkt direkt aus dem Sensor.

 

Unternehmen

Sick AG

Erwin-Sick-Str. 1
79183 Waldkirch
Deutschland

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