Bosch Packaging Technology Das Unternehmen in Kürze:

Name:

Bosch Packaging Technology

Branche:

Verpackungsindustrie

Mitarbeiter:

ca. 3500 weltweit (ohne PA/ATMOAutomatisierungstechnik)

Lösung mit TRIZ: Schneiden klebriger Zuckermassen/ Kugeleinlegestation TRIZ-Werkzeuge: Funktionsmodellierung, Trimming, IER, innovative Grundprinzipien, Separationsprinzipien, Internet-/Patentrecherche Effekte-Datenbank

Kontaktperson: Michael P. Gensheimer, Dipl. Ing. (FH) Verpackungstechnik arbeitet bei der Robert Bosch GmbH, Geschäftsbereich Verpackungstechnik am Standort Waiblingen. Anwendung von TRIZ seit 2001. Dipl. Ing. Jochen Peters studierte an der Universität Hannover Maschinenbau und arbeitet sie 11 Jahren bei der Robert Bosch GmbH. Seit 2004 ist er Gruppenleiter der Vorent-wicklung von PA-PH, Standort Crailsheim. Anwendung von TRIZ in Crailsheim seit 2001.

2.1

Bosch Packaging Technology – Schneiden klebriger Zuckermassen

Mit dem Namen Bosch werden zukunftsweisende Trends und bahnbrechende Erfindungen verbunden. Mit über 250.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von 41,5 Milliarden Euro im Geschäftsjahr 2005 gilt die Robert Bosch GmbH als international führender Hersteller von Kraftfahrzeug- und Industrietechnik, Gebrauchsgütern und Gebäudetechnik. Ein Geschäftsbereich der Robert Bosch GmbH ist Bosch Verpackungstechnik (Bosch Packaging Technology).1 Bosch Packaging entwickelt, konstruiert und fertigt Ver-packungstechnik für die Nahrungsmittel- und Genussmittelindustrie, die pharmazeutische, die chemisch-technische und die kosmetische Industrie.

1

Vgl. http://www.bosch.de/start/content/language1/html/867.htm, vom 25.06.2006

Als führender Anbieter von Verpackungstechnik bietet Bosch Packaging seinen Kunden nicht nur ausgereifte Maschinen, sondern komplette Konzepte, die allen Anforderungen an moderne Technik entsprechen. Zu den Kunden von Bosch Packaging zählen u. a. der Kaffeeher-steller Induban aus der Dominikanischen Republik oder Merckle Biotec, die für eine neue Spritzanlage zur Abfüllung bestehender Präparate der Ratiopharm-Gruppe und zur Verarbeitung neuer Produkte mit bio-technologisch gewonnenen Wirkstoffen auf Bosch als Komplett-Lieferanten setzen.

Abb. 58: Beispiele für Dies sind nur zwei Beispiele für den umfassenden Einsatz des Verpackungen von Bosch Packaging Know-hows von Bosch Packaging. Beispiele für Produktmarken sind Bosch Lab Systems, Sigpack Services und Sigpack Systems oder Tevopharm. Im Bereich der Süßwaren ist Bosch der einzige Anbieter von Zuckerwaren, der nicht nur die Verpackungstechnik, sondern auch die Prozesstechnik anbietet.2

Problembeschreibung Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen für Süßigkeiten und andere Zuckermassen haben die Aufgabe die geformten Zuckerstränge in kleine Einheiten zu teilen. Die Umset-zung dieses Querschneidens der Zuckerstränge erfolgt durch ein rotierendes Sichelmesser. Bei Riegelmassen wird eine Guillotine verwendet.

Cut

Abb. 59: Guillotine

Abb. 60: Rotierendes Sichelmesser

Während des Schneidevorganges der Zuckermasse blieben bisher auf dem Messer Reste des Zuckers zurück, siehe Abbildung 61.

2

Vgl. http://pa.bosch.com/deu/, vom 25.06.2006.

Abb. 61: Verschmutzung des Messers beim bisherigen Schneidevorgang Dies führt dazu, dass sich ungenaue Schnittkanten ergeben und die Anlagerung des Zuckers beim Auftreffen des Messers absplittert. Des Weiteren erfolgt, durch die im Prozess verschleppten Zuckerteilchen, eine Verschmutzung, die wiederum eine schlechte Siegelung der Verpackung zur Folge hat.3

Anwendung von TRIZ Im ersten Schritt wurde ein Funktionsmodell erstellt und somit die Beziehungen der einzelnen Komponenten im System dargestellt.

Abb. 62: Funktionsmodellierung für das Beispiel „Schneiden klebriger Zuckermassen“ Im Anschluss an die Funktionsmodellierung erfolgte das Trimming, welches eine Annäherung des Systems an das Ideale Endresultat zum Ziel hat. Hierbei wird versucht, durch Entfernen 3

Vgl. http://www.triz-online-magazin.de/ausgabe03_03/artikel_5.htm, vom 25.06.2006.

oder Modifizieren problematisch geltender Systemelemente, das Gesamt-system zu optimieren. -

Eliminierung von helfenden Funktionen (Komponente „Abstreifer“) Eliminierung verschiedener Teilbereiche (Komponente „Messer“) Änderung des Funktionsprinzips (Komponente „Transportkette“)

Abb. 63: Funktionsmodellierung nach dem Trimmingprozess Das Konzept des Trimmings wurde jedoch nicht weiter verfolgt, da dieses System als zu niedrig bewertet wurde. Bei eingehender Betrachtung des Funktionsmodells wird ersichtlich, dass vom Messer sowohl die Primär schädliche Funktion („Messer – trägt – Zuckerreste“) als auch die Primär nützliche Funktion („Messer – trennt – Zuckerteppich“) ausgeht. Dies stellt eindeutig einen Widerspruch dar, siehe Abbildung 64. -

Die Messerschneide soll vorhanden sein, um zu schneiden Das Messerblatt soll vorhanden sein, um die Steiffestigkeit des Messers zu gewährleisten Das Messerblatt soll nicht vorhanden sein, weil sonst Zuckerreste daran haften bleiben.

Abb. 64: Physikalischer Widerspruch Hieraus ergibt sich die Formulierung des physikalischen Widerspruchs:  Das Messerblatt soll gleichzeitig vorhanden sein und nicht vorhanden sein In vorliegendem Fall wurde der Widerspruch mit Hilfe der Separationsprinzipien gelöst. Angewandt wurden hierbei: 1. Separation in der Zeit 2. Separation durch Bedingungswechsel 3. Separation im Raum 1. Separation in der Zeit Im Rahmen dieses Separationsprinzips wurde versucht, die sich widersprechenden Funktionen zeitlich zu trennen. -

Im Zeitraum 1 soll das Messerblatt vorhanden sein Im Zeitraum 2 soll das Messerblatt nicht vorhanden sein

Aus der Liste der 40 innovativen Grundprinzipien wurden hier - Nr. 18: Mechanische Vibration - Nr. 19: Periodische Aktion ausgewählt. Mit Hilfe beider Prinzipien ist sichergestellt, dass das Messerblatt im Zeitraum 2 keinen Kontakt mit der Zuckermasse hat. Im nächsten Schritt wurde die TOPE (TechOptimizer Premium Edition) Effektedatenbank nach dem Stichwort „Vibration“ durchsucht. Als Ergebnis fand sich hier u. a. „Ultraschall entfernt Plaque“.

Abb. 65: Separation in der Zeit: „Ultraschall entfernt Plaque“ Dieses Konzept kann nun auf den Fall „Schneiden klebriger Zuckermassen“ übertragen werden, indem die Anwendung von Ultraschall an der Klinge erfolgt. 2. Separation durch Bedingungswechsel Grundgedanke hierbei ist die Trennung sich widersprechender Anforderungen durch Modifikation der Bedingungen. Es ist zu überlegen, wie hierbei lediglich gewünschte Vorgänge ablaufen können. Die Idee ist, die Glaseigenschaften des Zuckerstranges zu nutzen, die bei einem sehr schnellen Auftreffen der Klinge auftreten. Mit hoher Geschwindigkeit trifft das Messer von oben und ein Gegenmesser von untern auf den Zuckerstrang und verursacht einen Kerb-schlag. Durch den Aufprall eines Hochgeschwindigkeitsmessers erfolgt ein durchgängiger Riss und zusätzlich wird die Trägheit des Bruchstückes genutzt.

Abb. 66: Separation durch Bedingungswechsel: Messer/ Gegenmesser Entscheidend für den Schnitt ist hierbei nicht das Messerblatt, sondern die Schneide. 3. Separation im Raum Grundgedanke dieses Separationsprinzips ist die räumliche Trennung der sich widersprechenden Anforderungen. Es muss versucht werden, das System in Subsystem oder Teile

zu unterteilen und die sich widersprechenden Funktionen den verschiedenen Teilen zuzuordnen. Im Fall des „Zerschneidens klebriger Zuckermassen“ wird unterteilt in: - Raum 1: Messerblatt bzw. ausreichende Steiffestigkeit vorhanden - Raum 2: Messerblatt nicht vorhanden Dies führt zu der Idee das Messerblatt durch einen Draht zu ersetzen, der umlaufend den Aufbau von Zuckerpartikeln am Schneidewerkzeug vermindert. Denkbar wäre hier ein Moebius-Band mit Selbstreinigungsfunktion.4

chipping contamination Absplitterung der Verschmutzung

wire Draht Abb. 67: Separation im Raum: Prinzip des umlaufenden Drahts

Lösung Nach Analyse der Separationsprinzipien standen drei Konzepte zur Verfügung: 1. Schwingungsmesser 2. Messer/ Gegenmesser 3. Umlaufender Draht Im Folgenden wurde eine Parametergewichtung für die drei Konzepte durchgeführt. Hierbei wurden die relevanten Parameter ermittelt und mit Hilfe des Paar-Vergleichs gewichtet. Bei der Gewichtung der Parameter handelt es sich um eine relativ objektive Herangehensweise.

4

Vgl. http://www.triz-online-magazin.de/ausgabe03_03/artikel_5.htm, vom 25.06.2006; vgl. dazu auch Gensheimer M.: TRIZ-Kongress, 2003

Abb. 68: Paarmatrix -

Ermittlung der Parameter durch das gesamte Team Parametervergleich anhand einer Paarmatrix Ergebnis: Schnittqualität erhielt die höchste Gewichtung

Die drei am höchsten bewerteten Konzepte wurden durch das TOPE-Tool „concept selection“ im Rahmen eines 2-tägigen Workshops ermittelt. Das Schwingungsmesser wurde hierbei auf Rang 1 gesetzt.

Abb. 69: Konzeptauswahl Im Anschluss an diesen Workshop gab der Kunden den Auftrag an die zentrale Entwicklungsabteilung. Deren Aufgabe war es nun, nähere Untersuchungen zu dem Konzept des Schwingungsmessers/ Ultraschall durchzuführen. Für den Prozess der Einbindung von Ultraschall-Schwingungen in den Schneidevorgang wurde zunächst nach Industrie-partnern/ Zulieferern gesucht. Nachdem diese identifiziert werden konnten, erfolgte der Aufbau eines Versuchsstandes und die erfolgreiche Durchführung der Versuche. Mit Hilfe des Ultraschallmessers wurde eine deutlich bessere Schnittqualität erreicht (siehe Abbildung 70) und es blieben geringere Rückstände auf dem Messer zurück.5

5

Vgl. Gensheimer M.: TRIZ-Kongress, 2003; vgl. dazu auch http://www.triz-online-magazin.de/ausgabe03_03/artikel_5.htm, vom 25.06.2006.

mit Ultraschall

ohne Ultraschall

Abb. 70: Schnittbeispiele mit und ohne Ultraschall

Abb. 71: Mit Ultraschall - keine Fazit Rückstände auf dem Messer

Abb. 72: Ohne Ultraschall - starke Verschmutzung des Messers

Das Beispiel „Schneiden klebriger Zuckermassen“ zeigt deutlich, wie die Einbindung der TRIZ-Methodologie in den Innovationsprozess bei Bosch genutzt wurde, um eine Lösung zu generieren, die Erfolgs versprechend ist. Das Konzept des Ultraschallmessers wurde jedoch nicht in die Realität umgesetzt. Die Idee wurde technisch zwar ausgereift, erwies sich aber in den Investitionskosten als zu teuer. Das folgende Beispiel von Bosch Packaging Technology folgt einem ähnlichen Ablaufschema und die mit Hilfe von TRIZ generierte Idee wurde auch erfolgreich umgesetzt.

2.2

Bosch Packaging Technology – Kugeleinlegestation

Bosch Packaging Technology verfügt mit seinen über 100.000 weltweit errichteten Anlagen für den Bereich Pharma flüssig und als weltweite Nummer Eins bei sterilen Applikationen über ein außergewöhnliches Pharma Know-how.6

Problembeschreibung 6

Vgl. http://pa.bosch.com/deu/branche/14.asp, vom 17.08.2006.

In der Pharmaindustrie werden so genannte Zylinderampullen bzw. -Karpulen7 Zum Verteilen abgelagerter Wirkstoffe ist es wichtig die Karpule vor Gebrauch zu schütteln. Das Vorhandensein einer bestimmten Anzahl von Kugeln aus Glas oder Stahl ist hierbei von Vorteil. Bei der bisherigen Vorrichtung zum Einfügen der Kugeln in die Karpule, werden die in einem Vorratskanal als Reihe anstehenden Kugeln mittels einer Förder-schnecke vereinzelt und von der Förderschnecke direkt in die Öffnung der Karpulen einge-führt. Die Abbildung 73 verdeutlicht dies.

Abb. 73: Funktionsweise der Kugeleinlegestation Dadurch, dass die Kugeln vor dem Einbringen in die pharmazeutischen Behälter autoklaviert8 werden, neigen diese zum gegenseitigen Anhaften bzw. Verkleben. Dies ist für das Vereinzeln der Kugeln aus dem Vorratskanal kritisch und kann zu Störungen führen. Des Weiteren führt die Vorbehandlung der Glaskugeln zu hohen Reibwerten. Dies hat zum einen Blockaden im Prozess, Partikel und Bruchstücke und zum anderen Elektrostatik9 zur Folge. Aufgrund der Elektrostatik können die Kugel nicht prozess-sicher in die Karpule dosiert werden. Die Kugeln bleiben beispielsweise an der Mündung des Dosiersystems oder am Flaschenhals der Karpule aufgrund von Elektrostatik hängen oder springen wieder aus der Karpule heraus. Der Aufwand zur Beseitigung der Störungen ist sehr groß und nicht akzeptabel, der Wirkungsgrad der Füllmaschine sinkt dadurch. Es ist daher eine Zuführvorrichtung erstrebenswert, mit welcher sichergestellt werden kann, dass bei jedem Arbeitstakt jeweils die erforderliche Anzahl von Kugeln in den Behälter abgegeben wird.10

7

Runder, steriler Medikamentenbehälter aus Glas. Eine Karpule dient zur Aufnahme eines Arzneimittels, und besitzt einen zylindrischen Glaskörper dessen vorderes Ende mit einer Membran verschlossen und von einer Kanüle durchstechbar ist. 8 Autoklavieren ist eine Sterilisationsmethode welche unter feuchter Hitze durchgeführt wird. 9 Die Elektrostatik befasst sich mit ruhenden elektrischen Ladungen, Ladungsverteilungen und den elektrischen Feldern geladener Körper. Die elektrische Kraft ist im Vergleich zur Gravitationskraft außerordentlich stark. 10 Vgl. Gensheimer, M.: TRIZ-Bericht, 2003, S. 3 u. 11.

Anwendung von TRIZ Ähnlich wie im Workshop zum Beispiel „Schneiden klebriger Zuckermassen“ wurde auch in diesem Beispiel nach dem gleichen Schema vorgegangen. Aus diesem Grund wird im Folgenden auf weiterführende Erklärungen verzichtet. ●

Funktionsanalyse:

Abb. 74: Funktionsmodellierung für das Beispiel „Kugeleinlegestation“

●

Trimming: “getrimmte Fallstrecke”

Abb. 75: Getrimmte Fallstrecke

●

Trimming: „getrimmter Schieber“

Abb. 76: Getrimmter Schieber Ähnlich wie im Beispiels „Schneiden klebriger Zuckermassen“ konnten auch hier durch das Trimming keine Konzeptideen generiert werden.

●

Ideales Endresultat (IER):

Abb. 77: Ideales Endresultat Mit dem idealen Endresultat wurde versucht die Kugeleinlegestation so einfach wie möglich darzustellen, um somit Lösungen zu generieren, die vorher möglicherweise keine Berücksichtigung gefunden hätten. Hierzu wurden die zwei Komponenten – Kugel und Behälter – dargestellt. Eine Spontanlösung ist beispielsweise den Behälter durch eine große Menge von Kugeln zu ziehen. Nach der Erarbeitung des idealen Endresultats konnten bereits erste Konzeptideen generiert werden. Eine sehr viel versprechende Idee war das Konzept 13, siehe Abbildung 78. 13

13

Abb. 78: Konzeptidee Nr. 13 Hierbei wird auf der Öffnung der Karpule ein Schieber oder auch ein elastischer Ring angebracht. Durch einen Stößel, der von oben auf die Kugel trifft, übt diese eine Kraft auf den Ring aus, weitet diesen und fällt in die Karpule. Eine zweite Möglichkeit ist die Nutzung von

Vakuum. Mittels Vakuum wird die erste Kugel angezogen und aufgrund des Auftreffens des Stößels in die Karpule gepresst. ● Identifikation der Widersprüche: V: Vorteil, N: Nachteil, IGP: Innovatives Prinzip a) V: Sicheres Vereinzeln (27, 39)  N: Reibung (10, 19) IGP: 11, 19, 21 b) V: Robuster Aufbau (15, 26, 36)  N: Gravitationsbedarf (27, 30) IGP: 2, 13, 15, 22 c) Fallstrecke soll vorhanden sein, um zu (Prüfen) und soll nicht vorhanden sein, um keine (Reibung) zu verursachen d) Schieber soll vorhanden sein, um zu (Sperren) und soll nicht vorhanden sein, um keine (Reibung) zu verursachen ●

Innovative Grundprinzipien:

Fallstrecke → Separation nach Raum IGP 2: Prinzip der Abtrennung a. Vom Objekt ist das "störende" Teil, die "störende" Eigenschaft, abzutrennen. b. Im Unterschied zum vorhergehenden Verfahren, in dem es um die Zerlegung des Objektes in gleiche Teile ging, wird hier vorgeschlagen, das Objekt in unterschiedliche Teile zu zerlegen. IGP 4: Prinzip der Asymmetrie a. Von der symmetrischen Form des Objektes ist zur asymmetrischen überzugehen. b. Der Grad der Asymmetrie ist zu erhöhen, wenn das Objekt bereits asymmetrisch ist. Schieber → Separation nach Zeit IGP 21: Prinzip des Durcheilens Der Prozess oder einzelne seiner Etappen, z. B. schädliche oder gefährliche, sind mit hoher Geschwindigkeit zu durchlaufen.  Sehr schnelle Bewegung des Schiebers • geringe Masse • Doppelhubmagnet → Eigenschaften

• IGP 3: Prinzip der örtlichen Qualität a. Von der homogenen Struktur des Objektes oder des umgebenden Mediums ist zu einer inhomogenen Struktur überzugehen. b. Jedes Teil des Objektes soll sich unter solchen Bedingungen befinden, die seiner Arbeit am zuträglichsten sind. • ausgleichend: hydrophil: IGP 36: Prinzip der Anwendung von Phasenübergängen Die bei Phasenübergängen auftretenden Erscheinungen sind auszunutzen, z. B. Volumenveränderung, Wärmeentwicklung oder -absorption usw. → vermindern der Elektrostatik Ausgehend von den Innovativen Prinzipien wurden im Rahmen des Workshops verschiedene Konzeptideen erarbeitet. Zwei Ideen, die auch in die Lösung eingeflossen sind, sind in nachfolgenden Grafiken dargestellt. Sowohl die ersten Ideen aus der Erarbeitung des IER, wie auch aus den Widersprüchen sind hierbei integriert worden.

Abb. 79: Konzeptidee Nr. 12

Abb. 80: Konzeptidee Nr. 17 Innerhalb der einzelnen Konzeptideen wurden erneut die Widersprüche identifiziert und die innovativen Prinzipien in die Lösung mit einbezogen. Die Konzeptideen werden im Rahmen der Lösungsdarstellung genauer betrachtet. ●

Patent- und Internetrecherche: Suchwörter (deutsch) Ball /Bälle Portionieren Dosieren Perlen Kugel Pharma (ab-)füllen

Durchsuchte IPCKlassen A23G09/23 B23P19/00 B23P21/00 B65D63/04 B65G47/08 B65G65/46 B65B09/04 H01L21/60

Benutzte InternetSuchmaschinen Google Froogle Altavista Yahoo Metager Lycos T-Online Metacrawler Suchknecht Overture Webcrawler

Benutzte Patentportale Depastisnet Uspto Cito Espacenet TechOptimizer Knowledgist

Tab. 20: Internet- und Patentrecherche

 Es wurden keinerlei relevanten Seiten gefunden. Es wurden lediglich geringfügig relevante Patente identifiziert. ● Recherche in der Effekte-Datenbank: In der Effekte-Datenbank des TechOptimizers wurde nach folgenden Funktionen gesucht: -

Move (particle, solid substances) Dose Portion Fill

-

Ball/ balls Pellet Pearls Sphere

Die Datenbankrecherche brachte jedoch keine verwendbaren Ideen. ● Konzeptbewertung: Folgende Parameter wurden in die Bewertung mit einbezogen: - Entwicklungskosten - Bauraum - Entwicklungszeit - Herstellungskosten - Zuverlässigkeit beim Einlegen - Reinigbarkeit, Sterilisierbarkeit - Ausbringung - Kontrolle der Kugelanzahl - Partikelgenerierung - Statische Aufladung

Abb. 81: Konzeptbewertung Die bereits dargestellten Konzeptideen 12, 13 und 17 wurden am höchsten bewertet und wurden in die Lösung mit eingebunden.11

Lösung Die zwei neuen Kugeleinlegestationen, die mit Hilfe von TRIZ entwickelt wurden, haben den Vorteil, dass ein sicheres Vereinzeln der Kugeln erzielt wird. Dies wird im Wesent-lichen dadurch erreicht, dass über eine Saugbohrung auf eine der als Reihe angeordneten Kugeln eingewirkt wird, so dass diese in einer Lage fixiert werden, die ein sicheres Ent-nehmen ermöglicht. 11

Vgl. Gensheimer, M.: TRIZ-Bericht, 2003, S. 3-42

Abbildung 82 zeigt die Kugel Pick and Place Station. Die Abbildung 83 und 84 zeigen verschiedene Ausführungen von Kugelvorlageeinheiten jeweils im Schnitt.

Abb. 82: Kugeleinlegestation12

Die Kugeleinlegestation ist vorzugsweise Bestandteil einer Abfüllanlage und zwischen einer Abfüllstation und einer Verschließstation für die Behälter (2) angeordnet. Zum Transport der Karpulen dient die angedeutet dargestellte Fördereinrichtung (11), welche die Behälter in gleichmäßigen Abständen aufnimmt. Auf einer Tischplatte (15) sind zwei Säulen (13, 14) angebracht, aus welchen wiederum zwei Verstellwellen (17, 18) heraus-ragen. Diese Verstellwellen sind um ihre vertikalen Achsen schwenkbar, sowie auf- und abbewegbar. An den oberen Enden der Verstellwellen ist jeweils ein Träger (20, 21) befestigt, die zusammen eine Aufnahmeleiste (22) für Vakuumnadeln (23) tragen. Die Vakuumnadeln, welche der Anzahl der Behältnisse entspricht, dienen zum Halten und Überführen jeweils einer Kugel an deren freien Nadelspitze. Jede Vakuumnadel ist mittels einer Vakuumleitung (24) mit einer Unterdruckquelle verbunden. An den Säulen (13, 14) ist ferner eine Aufnahmeplatte (26) befestigt. Diese trägt in einer Aussparung eine Kugelvorlageeineit (28), siehe Abbildung 83.

12

Robert Bosch GmbH: Bilder aus Offenlegungsschrift, 2004.

Abb. 83: Kugelvorlageeinheit: Entwurf 1

Abb. 84: Kugelvorlageeinheit: Entwurf 2

Die Kugelvorlageeinheit weist für jede Vakuumnadel einen Zuführkanal (29) auf, welcher jeweils mittels einer rohrförmigen Zuführleitung (31) aus einem nicht dargestellten Massenspeicher mit den Kugeln (1) versorgt wird. Der Zuführkanal ist gegen die Horizontale angeneigt worden, so dass die Kugeln in der Reihe (4) stets dicht an dicht anstehen. Nach Entnahme der jeweils vordersten Kugel bewegt sich die Reihe in Richtung der Kugelentnahme weiter. Die Kugelvorlageeinheit (28) hat im Bereich der vordersten Kugel jeweils eine Aus-sparung (32), die den Zugang der Vakuumnadel, sowie eine Entnahme der Kugel aus dem Zuführkanal ermöglicht. Im Bereich der vordersten Kugel weist der Zuführkanal einen horizontalen Wegabschnitt (33) auf. Wesentlich bei dieser Kugelvorlageeinheit ist, dass die nachfolgende Kugel (1b) im Bereich der Saugbohrung (34) angeordnet ist und mit Hilfe von Unterduck an ihrem Ort fixiert ist. Sobald die Vakuumnadeln bei angelegtem Unter-druck einen bestimmten Mindestabstand unterschreiten, werden die Kugeln (1a) aus den Zuführkanälen herausgehoben und an den Spitzen (35) der Vakuumnadeln gehalten. Anschließend werden die Vakuumnadeln über eine Schwenkbewegung bei gleichzeitigem Heben und Senken über die Säulen (13, 14) oberhalb der Behälteröffnungen (3) befördert. Daraufhin werden die Vakuumnadeln entlüftet. Hierbei wird durch die eintretende Luft in die Vakuumnadeln ein Luftstoß verursacht, der die Kugeln von den Spitzen losreißt und in die Behälter einschießt. Nach der Entnahme der vordersten Kugel wird der Unterdruck an den Saugbohrungen abgeschaltet, so dass die Kugeln (1b) an die Entnahmestelle vor-rücken. Bei der in Abbildung 84 dargestellten modifizierten Kugelvorlageeineit (38) ist der Wegabschnitt (39) gegen die Horizontale noch oben gerichtet angeordnet, so dass die vorderste Kugel aufgrund des Staudrucks von den nachfolgenden Kugeln herausgehoben wird. Somit wird zum einen die Zugänglichkeit der vordersten Kugel für die Vakuumnadel verbessert, zum anderen lässt sich dadurch die erforderliche Kraft zum Herausheben der vordersten Kugel reduzieren.

Neben diesen beiden bereits dargestellten Kugelvorlageeinheiten wurden zwei weitere modifizierte Kugelvorlageeinheiten entwickelt, auf die an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden soll. Die Kugeleinlegestation ist besonders dort vorteilhaft anwendbar, wo infolge von Reinlichkeitsanforderungen die Behälteröffnungen mittels eines Laminar-Flows13 umströmt werden müssen. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Kugelvorlageeinheit seitlich neben den Behältern angeordnet ist. Neben der eben beschriebenen Kugeleinlegestation konnte mit Hilfe von TRIZ eine weitere Kugeleinlegestation mit Stößel entwickelt werden. Diese ist insbesondere für kleine, kostengünstige Solomaschinen mit geringer Ausbringung gedacht. Der Unterschied zu der oben beschriebenen Pick and Place Station liegt in der kleinen Baugröße.

13

Unter Laminar-Flow wird eine keim- und wirbelfreie Luftströmung verstanden. Laminar-Flow wird mittels spezieller Anlagen erzeugt, die über Ventilatoren, Filter und Luftverteiler verfügen. Laminar-Flow findet überall dort Anwendung, wo das erhöhte Risiko von Partikelbildungen (z.B. durch Reibung sich bewegender Teile) kompensiert werden muss, also z.B. bei der Abfüllung von Pharmazeutika.

Abb. 85: Kugeleinlegestation mit Stößel14

Bei der in Abbildung 85 dargestellten Vorrichtung ist die Kugelvorlageeinheit derart ausgerichtet, dass die Längsbohrungen (52), über welche die Kugeln aus der Kugelvorlageeinheit (51) in die Behälteröffnungen (3) abgegeben werden, mit den Behälteröffnungen ausgerichtet sind. Die Kugelvorlageeinheit weist neben dem Zuführkanal (54) die bereits erwähnte Längsbohrung auf, welche auf der den Behälteröffnungen gegenüberliegenden Seite in einer erweiterten Bohrung (55) mündet. In der Bohrung ist ein Einschubstößel (56) geführt, welcher eine Einstoßnadel (57) trägt, die in die Längsbohrung eintaucht. Der ebenfalls gegen die Horizontale geneigt angeordnete Zuführungskanal mündet in der Längsbohrung unterhalb der Bohrung. Auf der dem Zuführkanal gegenüberliegenden Seite der Längsbohrung ist ein Sauganschluss (58) abgebildet, der mit einer Unterdruckwelle verbunden ist. Der Unterdruck am Sauganschluss bewirkt, dass die vorderste Kugel in der Längsbohrung im Bereich des Sauganschlusses fixiert ist, ohne in Richtung des Behälters herauszufallen. Zum Abgeben der vordersten Kugel in den Behälter wird dann die Einstoß-nadel über den Stößel nach unten bewegt, wobei sie bei ihrer Abwärtsbewegung den Zuführkanal verschließt, und so verhindert, dass weitere Kugeln in die Längsbohrung gelangen. Beide dargestellten Kugeleinlegestationen können in vielfältiger Weise modifiziert werden. So ist es beispielsweise denkbar, die Kugelvorlageeinheit zusammen mit den Einstoßnadeln horizontal bewegbar anzuordnen, um so erhöhten Reinheitsanforderungen durch Verwendung eines Laminar-Flows Rechnung zu tragen.15

Fazit Die, mit Hilfe von TRIZ entwickelten, Kugeleinlegestationen besitzen gegenüber dem alten Verfahren erhebliche Vorteile. Hier sind beispielsweise die sehr kompakte Bauweise und das einfache Handling zu erwähnen. Des Weiteren kann die Reibungsproblematik aufgrund der Sterilität der Kugeln eliminiert und die Elektrostatik stark reduziert werden. Auch eine Verklemmung der Kugeln kann vermieden werden. Da mehrere Verfahrens-schritte hintereinander erfolgen, führt dies zu einem störungsfreien Betrieb der Station und die Fehlerquote geht gegen Null. Die Bosch Gruppe arbeitet weiterhin an verschiedenen Standorten mit TRIZ und setzt auf das Erfolgspotential der Methode. Der Bosch Gruppe ist es gelungen, sich ein kontinuier-liches Umsatzwachstum zu erarbeiten. Dies beruht auf der konsequenten Ausrichtung auf qualitativ

14

Robert Bosch GmbH: Bilder aus Offenlegungsschrift, 2004; vgl. dazu auch Peters, J.: E-Mail vom 31.08.2006. 15 Vgl. Gensheimer, M.: TRIZ-Bericht, 2003, S. 3-42; vgl. dazu auch Robert Bosch GmbH: Arbeitsunterlagen, 2004, S. 1-9; vgl. dazu auch Peters, J.: (Persönliches) Interview vom 23.08.2006.

hochwertige Produkte und dem dadurch erreichten Markenimage, und der Nutzung der technischen Möglichkeiten im Rahmen eines systematischen Innovations-managements. Als eines der erfolgreichsten Unternehmen in der Verpackungsindustrie genießt Bosch Packaging Technology den Ruf eines Innovations- und Technologieführers. 16

16

Vgl. Peters, J.: Erfindungsanmeldung, 2005, S. 6.