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Dichtigkeits-, Füllstands- und Identcodekontrolle

Neues Prüfsystem für Ampullen

Auf einer BFS-Anlage (Blow-Fill-Seal) werden PE-Ampullen im Blasverfahren hergestellt, gefüllt und versiegelt. In weiteren Arbeitsschritten werden sie als 4er- beziehungsweise 5er-Blöcke ausgestanzt, mit einem Laser codiert und in einem Autoklaven sterilisiert.

Die Ampullenblöcke gelangen senkrecht, mit dem Knebelverschluss nach oben, in die AID Prüfanlage, eine Einlauflichtschranke zählt die einlaufenden Produkte. Durch eine Vereinzelungseinheit werden sie am Einlauf auf Distanz gebracht, damit ein Abstand zwischen den Ampullenblöcken entsteht. Seitliche Transportbänder gewährleisten einen präzisen und vibrationsarmen Transport der Blöcke.

Die Ampullenblöcke passieren den Dichtigkeits-Kontrollbereich. Ein Fluoreszenzphotometer (Typ FFM4) prüft den Inhalt der Produkte mit mehreren Sensoren optisch auf eine Verunreinigung mit Natriumfluorescein. In den vorausgegangenen Fertigungsprozessen sind die Ampullen Natriumfluoreszin ausgesetzt worden. Dieses in der Medizin, zum Beispiel bei der Krebsbehandlung, häufig eingesetzte Kontrastmittel lässt sich mittels Licht in spezifischer Wellenlänge anregen und detektieren. Dort, wo ungewollte Löcher oder Risse in mikroskopischer Größe in den Ampullenkörpern vorhanden sind, dringt das Mittel ein.

Die Prüfoptik kann bereits eine Anreicherung von drei Nanogramm pro Milliliter feststellen. Mit dem bloßen Auge wäre diese selbst unter Schwarzlicht nicht sichtbar und könnte nur mit speziellen Labormethoden nachgewiesen werden. Kontaminierte Ampullen werden registriert und später ausgeschleust.

Ein Fluoreszenzphotometer prüft den Inhalt der Produkte mit mehreren Sensoren optisch auf eine Verunreinigung mit Natriumfluorescein.
Ein Fluoreszenzphotometer prüft den Inhalt der Produkte mit mehreren Sensoren optisch auf eine Verunreinigung mit Natriumfluorescein.
(Bild: Intrex)

Überprüfung der Füllstände

Nach der Dichtigkeitsprüfung wird ein Bildverarbeitungssystem mit Hintergrundbeleuchtung zur Überprüfung der Füllstände aktiv. Der Füllstand wird für jede einzelne Ampulle eines Blocks relativ zur Oberkante des Knebels gemessen. Sowohl Unter- als auch Überfüllungen in den Ampullen werden festgestellt und bewertet.

Im nächsten Arbeitsschritt werden die Identcodes auf den Knebelverschlüssen aller vier Ampullen eines Blocks überprüft. Der vierstellige Code besteht aus einer dreistelligen Lösungsnummer mit einer zusätzlichen Prüfsumme. Der Ampullenblock ist in vier Bereiche unterteilt. Das Auslesen der Identcodes erfolgt automatisch, wobei eine Kamera die Vorderseite und eine weitere Kamera die Rückseite der Produkte überprüft. In jedem Bereich wird der Identcode durch eine Kantenroutine lokalisiert und der Bereich zum Lesen des Textes danach ausgerichtet. Somit kann sowohl die Position als auch der Inhalt des Identcodes überprüft werden.

Wenn eine Identifikationsnummer als fehlerhaft identifiziert wird, werden zwei Fehlertypen unterschieden: Fehler vom Typ 1 sind Identcodes, die aufgrund ihrer Qualität keine eindeutige Identifizierung ermöglichen. Dies sind normalerweise Ampullen mit unvollständigen oder fehlenden Ziffern. Ampullen mit solchen Fehlern werden abgelehnt.

Fehler vom Typ 2 sind Identcodes, die auf eine Verwechslung mit anderen Produkten hinweisen, unabhängig von der Qualität der Ziffern. Dies gilt für Blöcke, in denen alle Ziffern erkannt werden, deren Kombination jedoch der Identifikationsnummer eines anderen Produktes entspricht. Solche Fehler erfordern einen sofortigen Maschinenstopp und müssen von einer autorisierten Person (beispielsweise einem Vorgesetzten) bestätigt werden. Diese betroffenen Blöcke werden manuell entfernt.

Nach der Dichtigkeitsprüfung werden zwei Bildverarbeitungssysteme zur Überprüfung der Füllstände aktiv.
Nach der Dichtigkeitsprüfung werden zwei Bildverarbeitungssysteme zur Überprüfung der Füllstände aktiv.
(Bild: Intrex)

Produktverfolgung und Qualitätsbewertung

Per Inkrementalgeber wird die Position eines jeden Ampullenblockes in der Maschine verfolgt. Durch eine Synchronisationslichtschranke wird eine Verschiebung eines Blockes bei einem Bandübergang automatisch im Schieberegister der SPS korrigiert.

Ampullenblöcke ohne Leck und mit bestandener optischer Prüfung werden als akzeptierte Produkte bezeichnet. Wenn eine Undichtigkeit festgestellt oder die optische Prüfung nicht bestanden wurde, werden sie als Ausschussprodukte gewertet und ausgeschleust. Fehlerhafte Produkte werden mit einer Ausblasedüse vom Förderband entfernt und gelangen in einen gesicherten Sammelbehälter. Ein Lichtgitter registriert das ausgeworfene Produkt. Eine SPS überwacht den korrekten Auswurf der Ausschussprodukte. Die Maschine hält an, wenn das ausgeworfene Produkt nicht innerhalb einer bestimmten Zeit das Lichtgitter passiert hat.

Maschine zur automatischen Dichtigkeits-, Füllstands- und Identcodekontrolle von Ampullen.
Maschine zur automatischen Dichtigkeits-, Füllstands- und Identcodekontrolle von Ampullen.
(Bild: Intrex)

Eine weitere Lichtschranke am Maschinenauslauf zählt die auslaufenden Produkte und stellt noch einmal sicher, dass nur fehlerfreie Produkte die Maschine auf dem vorgeschriebenen Weg verlassen. Wenn ein Produkt die Lichtschranke zu einem Zeitpunkt passiert, an dem sich kein Produkt in dieser Position befinden sollte, stoppt die Maschine sofort und das Produkt muss manuell entfernt werden. Die Maschine verfügt über zusätzliche Funktionen wie einer Zielmenge (Losgröße), einem Line Clearance und einem Rework Modus.

Das System ist über eine Profinet-Schnittstelle mit einem Linienmanagementsystem verbunden, über welche Chargendaten, Zielmengen, Statistiken etc. übermittelt werden. Die Maschine wird über einen Touchscreen bedient, es ist nur eine Person dafür erforderlich. Alle notwendigen Eingaben für den Produktionsprozess können per Touch-Funktion vorgenommen werden, die dafür erforderlichen Benutzerrechte werden durch eine Benutzerverwaltung geregelt. 

KUP-Vision dient als Anwendungssoftware für das komplette Systemmanagement, die Steuerung der Maschine und des Inspektionssystems. KUP-Vision überträgt Chargeninformationen und Prüfparameter an die Kameras und das Dichtigkeitsprüfsystem und erhält ihre Auswertungen über eine Ethernet-Verbindung. Gespeichert werden Informationen wie Benutzeranmeldungen, Auftrags- und Formatwechsel usw. in einem computergenerierten Audit Trail. Zu jedem Eintrag werden Datum, Uhrzeit, Benutzer, Funktionsdaten und Parameter gesichert. Der Audit Trail und die Statistikdaten können jederzeit abgerufen und auch separat auf einem Datenträger gespeichert werden.

KUP-Vision überwacht kontinuierlich den Status aller verbundenen Komponenten und zeigt deren Status an. Alle Störungen, Fehlermeldungen und deren Quittierung können ebenfalls protokolliert werden. Über komfortable und einfache Kalibrierungsfunktionen kann das System in kürzester Zeit in Betrieb genommen werden.

Die Maschine wird über einen Touchscreen bedient, es ist nur eine Person dafür erforderlich.
Die Maschine wird über einen Touchscreen bedient, es ist nur eine Person dafür erforderlich.
(Bild: Intrex)
Über den Autor
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Olaf Gramkow

Intrex Deutschland, Hamburg

Über die Firma
Intrex deutschland gmbh
Hamburg
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