In der 1929 als Käserei gegründeten Molkerei Gropper stellen heute 500 Mitarbeiter neben klassischen Milchprodukten wie Joghurt, Sahne oder Frischmilch bis zu Desserts und Kaffeespezialitäten alles her, was mit Milch zu tun hat. Darüber hinaus ist das Unternehmen Dienstleister für Abfüllung und Logistik im Bereich Copacking. Das weitaus größte Geschäftsfeld ist jedoch die Herstellung von Handelsmarken mit allen Produktvarianten aus Milch. Die Produkte werden mit jahrzehntelanger Erfahrung und frischen Ideen im eigenen Haus kontinuierlich entwickelt. \“Diese Vielfalt, die sich auch in der großen Varianz der Verpackungsmittel in Form von Flaschen, Kartonverpackungen oder Bechern niederschlägt, ist nicht genau zu beziffern. Schon allein deshalb nicht, weil es vorkommt, dass Produkte als Aktionsware in speziell designten Verpackungen nur einmal hergestellt werden\“, erzählt Jürgen Kreutz, stellvertretender Leiter Instandhaltung Elektrik bei Gropper. Daraus resultiert, dass die Abfüllanlagen ein großes Maß an Flexibilität erfordern und sich die, für Unternehmen dieser Art, vergleichsweise große Abteilung Instandhaltung permanent mit der technischen Weiterentwicklung der Anlagen beschäftigt.
Produktvielfalt als Herausforderung
In bestimmten Bereichen, wie etwa an den Enden der sogenannten Becherlinien, wird diese Vielfalt zur echten Herausforderung. Hier werden Joghurts, Desserts oder Getränke in Becher mit Durchmessern von 75 bis 95mm und Füllmengen von 80 bis 500g abgefüllt. Das Design der Becher reicht vom klassischen Joghurtbecher mit Foliendeckel bis hin zu Versionen mit zusätzlichem Stülpdeckel. \“An den Enden dieser Anlagen, die in der Stunde bis zu 40.000 Becher befüllen, haben wir Prüfapplikationen installiert um zu kontrollieren, dass die herauskommenden Steigen voll bestückt sind\“, erläutert Kreutz. Auf Grund der Vielfalt und der häufigen Formatumstellungen waren hier laufend aufwendige Umbauten zur Ausrichtung der jeweiligen Sensorkombinationen notwendig. Entsprechend der Anzahl Becher in einer Reihe von einer Steige bestanden diese bei Standardsteigen aus jeweils fünf Sensoren. \“Hinzu kam, dass bei bestimmten Becherausführungen, vor allem bei solchen mit Stülpdeckel, auf Grund starker Reflektionen eine zuverlässige Erkennung nicht wirklich gewährleistet war\“, ergänzt Kreutz. Weder Lichttaster noch Ultraschallsensoren führten zu den gewünschten Ergebnissen. Nach diversen Installationen unterschiedlicher Systeme brachte ein Messebesuch die Idee, LRS (Line Range Sensor) Lichtschnittsensoren einzusetzen.
Die Lösung: Lichtschnittsensoren
Lichtschnittsensoren erkennen, vergleichbar einem Laserscanner, die Anwesenheit von Objekten. Dabei kann ein einzelner LRS eines oder mehrere Objekte in undefinierter Lage erkennen. Ein Vorteil ist, dass Sender und Empfänger in einem Gehäuse integriert sind. Mit einem Tastbereich von 200 bis 800mm sind für Gropper die Lichtschnittsensoren prädestiniert, um die Formatumstellungen, sprich Höhenunterschiede der Becher in den Becherlinien, ohne mechanischen Umbau zu überbrücken. Insgesamt stehen bis zu 16 Inspektionsaufgaben mit jeweils bis zu 16 Auswertungen zur Verfügung, die sich mittels PC über Ethernet einstellen lassen. \“Für die Prüfung unserer Standardsteigen, mit fünf Bechern in einer Reihe, genügt uns eine Inspektionsaufgabe mit fünf Auswertefenstern\“, bestätigt Kreutz, dem der Sensor ausreichend Flexibilität für weitere Steigenformate bietet.
Das Auswerteverfahren
Eine Voll-Steigenkontrolle beginnt mit dem Signal einer auf die Steige gerichteten Trigger-Lichtschranke. Solange diese eine Steige erkennt, ermittelt der Lichtschnittsensor mit einer Frequenz von 100Hz Messergebnisse (Bild 1). In jeder Messung werden die Bildpunkte innerhalb der fünf Auswertefenster ermittelt. Die Datenberechnung und -verarbeitung erfolgt direkt im Sensor. Das Auswerteergebnis ist abhängig von den frei parametrierbaren oberen und unteren Schaltgrenzen. Zuletzt können die Ergebnisse der fünf Auswertefenster miteinander logisch verknüpft und einem Schaltausgang zugewiesen werden. Bei Gropper übergibt der Lichtschnittsensor, im Falle einer Fehlmessung, ein digitales Signal an die übergeordnete Steuerung, wobei prinzipiell sechs Schaltausgänge möglich sind. Damit die kurzen Zwischenräume von Becherreihe zu Becherreihe, in denen keine Bildpunkte entstehen, nicht als Fehlmeldungen interpretiert werden, wurde eine Entprellungszeit (Schaltverzögerung) auf der Steuerung eingerichtet. Nur wenn für eine bestimmte Zeit hintereinander Fehlmessungen stattfinden, handelt es sich um einen fehlenden Becher und eine Steige wird als Fehlersteige erkannt und sicher ausgeschleust.
