Bosch Packaging Technology

Kontaktperson:

Michael P. Gensheimer, Dipl. Ing. (FH) Verpackungstechnik arbeitet bei der Robert BoschGmbH, Geschäftsbereich Verpackungstechnik am Standort Waiblingen. Anwendung vonTRIZ seit 2001.

Dipl. Ing. Jochen Peters studierte an der Universität Hannover Maschinenbau und arbeitet sie11 Jahren bei der Robert Bosch GmbH. Seit 2004 ist er Gruppenleiter der Vorent-wicklungvon 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 Erfindungenverbunden. Mit über 250.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von 41,5 Milliarden Euro imGeschäftsjahr 2005 gilt die Robert Bosch GmbH als international führender Hersteller vonKraftfahrzeug- und Industrietechnik, Gebrauchsgütern und Gebäudetechnik. EinGeschäftsbereich der Robert Bosch GmbH ist Bosch Verpackungstechnik (Bosch PackagingTechnology).1 Bosch Packaging entwickelt, konstruiert und fertigt Ver-packungstechnik fürdie Nahrungsmittel- und Genussmittelindustrie, die pharmazeutische, die chemisch-technischeund die kosmetische Industrie.

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

Das Unternehmen in Kürze:

Name: Bosch Packaging Technology

Branche: Verpackungsindustrie

Mitarbeiter: ca. 3500 weltweit (ohne PA/ATMO- Automatisierungstechnik)

Lösung mit TRIZ: Schneiden klebriger Zuckermassen/ Kugeleinlegestation

TRIZ-Werkzeuge: Funktionsmodellierung, Trimming, IER, innovative Grundprinzipien, Separationsprinzipien, Internet-/Patentrecherche Effekte-Datenbank

Cut

Als führender Anbieter von Verpackungstechnik bietet BoschPackaging seinen Kunden nicht nur ausgereifte Maschinen,sondern komplette Konzepte, die allen Anforderungen anmoderne Technik entsprechen. Zu den Kunden von BoschPackaging zählen u. a. der Kaffeeher-steller Induban aus derDominikanischen Republik oder Merckle Biotec, die für eineneue Spritzanlage zur Abfüllung bestehender Präparate derRatiopharm-Gruppe und zur Verarbeitung neuer Produkte mitbio-technologisch gewonnenen Wirkstoffen auf Bosch alsKomplett-Lieferanten setzen.

Dies sind nur zwei Beispiele für den umfassenden Einsatz desKnow-hows von Bosch Packaging. Beispiele für Produktmarken sind Bosch Lab Systems,Sigpack Services und Sigpack Systems oder Tevopharm. Im Bereich der Süßwaren ist Boschder einzige Anbieter von Zuckerwaren, der nicht nur die Verpackungstechnik, sondern auchdie Prozesstechnik anbietet.2

Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen für Süßigkeiten und andere Zuckermassen habendie Aufgabe die geformten Zuckerstränge in kleine Einheiten zu teilen. Die Umset-zungdieses Querschneidens der Zuckerstränge erfolgt durch ein rotierendes Sichelmesser. BeiRiegelmassen wird eine Guillotine verwendet.

Währenddes Schneidevorganges der Zuckermasse blieben bisher auf dem Messer Reste des Zuckerszurück, siehe Abbildung 61.

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

Abb. 58: Beispiele fürVerpackungen von Bosch

Packaging

Abb. 59: Guillotine Abb. 60: Rotierendes Sichelmesser

Problembeschreibung

Abb. 61: Verschmutzung des Messers beim bisherigen Schneidevorgang

Dies führt dazu, dass sich ungenaue Schnittkanten ergeben und die Anlagerung des Zuckersbeim Auftreffen des Messers absplittert. Des Weiteren erfolgt, durch die im Prozessverschleppten Zuckerteilchen, eine Verschmutzung, die wiederum eine schlechte Siegelungder Verpackung zur Folge hat.3

Im ersten Schritt wurde ein Funktionsmodell erstellt und somit die Beziehungen der einzelnenKomponenten im System dargestellt.

Abb. 62: Funktionsmodellierung für das Beispiel „Schneiden klebriger Zuckermassen“Im Anschluss an die Funktionsmodellierung erfolgte das Trimming, welches eine Annäherungdes 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.

Anwendung von TRIZ

oder Modifizieren problematisch geltender Systemelemente, das Gesamt-system zuoptimieren.

- 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 zuniedrig bewertet wurde.

Bei eingehender Betrachtung des Funktionsmodells wird ersichtlich, dass vom Messer sowohldie Primär schädliche Funktion („Messer – trägt – Zuckerreste“) als auch die Primär nützlicheFunktion („Messer – trennt – Zuckerteppich“) ausgeht. Dies stellt eindeutig einenWiderspruch dar, siehe Abbildung 64.

- Die Messerschneide soll vorhanden sein, um zu schneiden- Das Messerblatt soll vorhanden sein, um die Steiffestigkeit des Messers zu gewähr-

leisten- 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 Zeit2. Separation durch Bedingungswechsel3. Separation im Raum

1. Separation in der ZeitIm Rahmen dieses Separationsprinzips wurde versucht, die sich widersprechenden Funktionenzeitlich 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 keinenKontakt mit der Zuckermasse hat.Im nächsten Schritt wurde die TOPE (TechOptimizer Premium Edition) Effektedatenbanknach dem Stichwort „Vibration“ durchsucht. Als Ergebnis fand sich hier u. a. „Ultraschallentfernt Plaque“.

Abb. 65: Separation in der Zeit: „Ultraschall entfernt Plaque“

Dieses Konzept kann nun auf den Fall „Schneiden klebriger Zuckermassen“ übertragenwerden, indem die Anwendung von Ultraschall an der Klinge erfolgt.

2. Separation durch BedingungswechselGrundgedanke hierbei ist die Trennung sich widersprechender Anforderungen durchModifikation der Bedingungen. Es ist zu überlegen, wie hierbei lediglich gewünschteVorgänge ablaufen können.Die Idee ist, die Glaseigenschaften des Zuckerstranges zu nutzen, die bei einem sehr schnellenAuftreffen der Klinge auftreten. Mit hoher Geschwindigkeit trifft das Messer von oben undein Gegenmesser von untern auf den Zuckerstrang und verursacht einen Kerb-schlag. Durchden Aufprall eines Hochgeschwindigkeitsmessers erfolgt ein durchgängiger Riss undzusätzlich 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 RaumGrundgedanke dieses Separationsprinzips ist die räumliche Trennung der sich wider-sprechenden Anforderungen. Es muss versucht werden, das System in Subsystem oder Teile

zu unterteilen und die sich widersprechenden Funktionen den verschiedenen Teilenzuzuordnen.

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 denAufbau von Zuckerpartikeln am Schneidewerkzeug vermindert. Denkbar wäre hier einMoebius-Band mit Selbstreinigungsfunktion.4

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

Nach Analyse der Separationsprinzipien standen drei Konzepte zur Verfügung:

1. Schwingungsmesser2. Messer/ Gegenmesser3. Umlaufender Draht

Im Folgenden wurde eine Parametergewichtung für die drei Konzepte durchgeführt. Hierbeiwurden die relevanten Parameter ermittelt und mit Hilfe des Paar-Vergleichs gewichtet. Beider 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

Lösung

chipping contamination

wire

chipping contamination

wire

Absplitterung derVerschmutzung

Draht

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 aufRang 1 gesetzt.

Abb. 69: Konzeptauswahl

Im Anschluss an diesen Workshop gab der Kunden den Auftrag an die zentrale Entwick-lungsabteilung. Deren Aufgabe war es nun, nähere Untersuchungen zu dem Konzept desSchwingungsmessers/ Ultraschall durchzuführen. Für den Prozess der Einbindung vonUltraschall-Schwingungen in den Schneidevorgang wurde zunächst nach Industrie-partnern/Zulieferern gesucht. Nachdem diese identifiziert werden konnten, erfolgte der Aufbau einesVersuchsstandes und die erfolgreiche Durchführung der Versuche.Mit Hilfe des Ultraschallmessers wurde eine deutlich bessere Schnittqualität erreicht (sieheAbbildung 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.

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

2.2 Bosch Packaging Technology – Kugeleinlegestation

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

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

Abb. 70: Schnittbeispiele mit und ohneUltraschall

Abb. 71: Mit Ultraschall - keineRückstände auf dem Messer

Abb. 72: Ohne Ultraschall - starkeVerschmutzung des MessersFazit

mit Ultraschall ohne Ultraschall

Problembeschreibung

In der Pharmaindustrie werden so genannte Zylinderampullen bzw. -Karpulen7 Zum Verteilenabgelagerter Wirkstoffe ist es wichtig die Karpule vor Gebrauch zu schütteln. DasVorhandensein einer bestimmten Anzahl von Kugeln aus Glas oder Stahl ist hierbei vonVorteil. Bei der bisherigen Vorrichtung zum Einfügen der Kugeln in die Karpule, werden diein einem Vorratskanal als Reihe anstehenden Kugeln mittels einer Förder-schnecke vereinzeltund von der Förderschnecke direkt in die Öffnung der Karpulen einge-führt. Die Abbildung73 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 Vereinzelnder Kugeln aus dem Vorratskanal kritisch und kann zu Störungen führen. Des Weiteren führtdie Vorbehandlung der Glaskugeln zu hohen Reibwerten. Dies hat zum einen Blockaden imProzess, Partikel und Bruchstücke und zum anderen Elektrostatik9 zur Folge. Aufgrund derElektrostatik können die Kugel nicht prozess-sicher in die Karpule dosiert werden. DieKugeln bleiben beispielsweise an der Mündung des Dosiersystems oder am Flaschenhals derKarpule aufgrund von Elektrostatik hängen oder springen wieder aus der Karpule heraus. DerAufwand zur Beseitigung der Störungen ist sehr groß und nicht akzeptabel, der Wirkungsgradder Füllmaschine sinkt dadurch. Es ist daher eine Zuführvorrichtung erstrebenswert, mitwelcher sichergestellt werden kann, dass bei jedem Arbeitstakt jeweils die erforderlicheAnzahl 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.

Ähnlich wie im Workshop zum Beispiel „Schneiden klebriger Zuckermassen“ wurde auch indiesem Beispiel nach dem gleichen Schema vorgegangen. Aus diesem Grund wird imFolgenden auf weiterführende Erklärungen verzichtet.

● Funktionsanalyse:

Abb. 74: Funktionsmodellierung für das Beispiel „Kugeleinlegestation“

● Trimming: “getrimmte Fallstrecke”

Anwendung von TRIZ

Abb. 75: Getrimmte Fallstrecke

● Trimming: „getrimmter Schieber“

Abb. 76: Getrimmter Schieber

Ähnlich wie im Beispiels „Schneiden klebriger Zuckermassen“ konnten auch hier durch dasTrimming keine Konzeptideen generiert werden.

1313

● Ideales Endresultat (IER):

Abb. 77: Ideales Endresultat

Mit dem idealen Endresultat wurde versucht die Kugeleinlegestation so einfach wie möglichdarzustellen, um somit Lösungen zu generieren, die vorher möglicherweise keineBerücksichtigung gefunden hätten. Hierzu wurden die zwei Komponenten – Kugel undBehälter – dargestellt. Eine Spontanlösung ist beispielsweise den Behälter durch eine großeMenge von Kugeln zu ziehen.

Nach der Erarbeitung des idealen Endresultats konnten bereits erste Konzeptideen generiertwerden. Eine sehr viel versprechende Idee war das Konzept 13, siehe Abbildung 78.

Abb. 78: Konzeptidee Nr. 13

Hierbei wird auf der Öffnung der Karpule ein Schieber oder auch ein elastischer Ringangebracht. Durch einen Stößel, der von oben auf die Kugel trifft, übt diese eine Kraft auf denRing 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 desStößels 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 unterschied-liche Teile zu zerlegen.

IGP 4: Prinzip der Asymmetriea. 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 ZeitIGP 21: Prinzip des Durcheilens

Der Prozess oder einzelne seiner Etappen, z. B. schädliche oder gefährliche, sind mithoher Geschwindigkeit zu durchlaufen.

Sehr schnelle Bewegung des Schiebers• geringe Masse• Doppelhubmagnet

→ Eigenschaften

• IGP 3: Prinzip der örtlichen Qualitäta. 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 PhasenübergängenDie 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 verschiedeneKonzeptideen erarbeitet. Zwei Ideen, die auch in die Lösung eingeflossen sind, sind innachfolgenden Grafiken dargestellt. Sowohl die ersten Ideen aus der Erarbeitung des IER, wieauch 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 dieinnovativen Prinzipien in die Lösung mit einbezogen. Die Konzeptideen werden im Rahmender Lösungsdarstellung genauer betrachtet.

● Patent- und Internetrecherche:Suchwörter

(deutsch)Durchsuchte IPC-

KlassenBenutzte Internet-

SuchmaschinenBenutzte

PatentportaleBall /Bälle A23G09/23 Google DepastisnetPortionieren B23P19/00 Froogle UsptoDosieren B23P21/00 Altavista CitoPerlen B65D63/04 Yahoo EspacenetKugel B65G47/08 Metager TechOptimizerPharma B65G65/46 Lycos Knowledgist(ab-)füllen B65B09/04 T-Online

H01L21/60 MetacrawlerSuchknechtOvertureWebcrawler

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) - Ball/ balls- Dose - Pellet- Portion - Pearls- Fill - 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 undwurden in die Lösung mit eingebunden.11

Die zwei neuen Kugeleinlegestationen, die mit Hilfe von TRIZ entwickelt wurden, haben denVorteil, dass ein sicheres Vereinzeln der Kugeln erzielt wird. Dies wird im Wesent-lichendadurch erreicht, dass über eine Saugbohrung auf eine der als Reihe angeordneten Kugelneingewirkt wird, so dass diese in einer Lage fixiert werden, die ein sicheres Ent-nehmenermöglicht.

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

Lösung

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

Abb. 82: Kugeleinlegestation12

Die Kugeleinlegestation ist vorzugsweise Bestandteil einer Abfüllanlage und zwischen einerAbfüllstation und einer Verschließstation für die Behälter (2) angeordnet. Zum Transport derKarpulen dient die angedeutet dargestellte Fördereinrichtung (11), welche die Behälter ingleichmäßigen Abständen aufnimmt. Auf einer Tischplatte (15) sind zwei Säulen (13, 14)angebracht, aus welchen wiederum zwei Verstellwellen (17, 18) heraus-ragen. DieseVerstellwellen sind um ihre vertikalen Achsen schwenkbar, sowie auf- und abbewegbar. Anden oberen Enden der Verstellwellen ist jeweils ein Träger (20, 21) befestigt, die zusammeneine Aufnahmeleiste (22) für Vakuumnadeln (23) tragen. Die Vakuumnadeln, welche derAnzahl der Behältnisse entspricht, dienen zum Halten und Überführen jeweils einer Kugel anderen freien Nadelspitze. Jede Vakuumnadel ist mittels einer Vakuumleitung (24) mit einerUnterdruckquelle verbunden.

An den Säulen (13, 14) ist ferner eine Aufnahmeplatte (26) befestigt. Diese trägt in einerAussparung eine Kugelvorlageeineit (28), siehe Abbildung 83.

12 Robert Bosch GmbH: Bilder aus Offenlegungsschrift, 2004.

Die Kugelvorlageeinheit weist für jede Vakuumnadel einen Zuführkanal (29) auf, welcherjeweils mittels einer rohrförmigen Zuführleitung (31) aus einem nicht dargestellten Mas-senspeicher mit den Kugeln (1) versorgt wird. Der Zuführkanal ist gegen die Horizontaleangeneigt worden, so dass die Kugeln in der Reihe (4) stets dicht an dicht anstehen. NachEntnahme der jeweils vordersten Kugel bewegt sich die Reihe in Richtung der Kugelent-nahme 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 Zuführkanalermöglicht. Im Bereich der vordersten Kugel weist der Zuführkanal einen horizontalenWegabschnitt (33) auf. Wesentlich bei dieser Kugelvorlageeinheit ist, dass die nachfolgendeKugel (1b) im Bereich der Saugbohrung (34) angeordnet ist und mit Hilfe von Unterduck anihrem Ort fixiert ist. Sobald die Vakuumnadeln bei angelegtem Unter-druck einen bestimmtenMindestabstand unterschreiten, werden die Kugeln (1a) aus den Zuführkanälen herausgehobenund an den Spitzen (35) der Vakuumnadeln gehalten. Anschließend werden dieVakuumnadeln über eine Schwenkbewegung bei gleichzeitigem Heben und Senken über dieSäulen (13, 14) oberhalb der Behälteröffnungen (3) befördert. Daraufhin werden dieVakuumnadeln entlüftet. Hierbei wird durch die eintretende Luft in die Vakuumnadeln einLuftstoß verursacht, der die Kugeln von den Spitzen losreißt und in die Behälter einschießt.Nach der Entnahme der vordersten Kugel wird der Unterdruck an den Saugbohrungenabgeschaltet, so dass die Kugeln (1b) an die Entnahmestelle vor-rücken.

Bei der in Abbildung 84 dargestellten modifizierten Kugelvorlageeineit (38) ist der Weg-abschnitt (39) gegen die Horizontale noch oben gerichtet angeordnet, so dass die vordersteKugel aufgrund des Staudrucks von den nachfolgenden Kugeln herausgehoben wird. Somitwird zum einen die Zugänglichkeit der vordersten Kugel für die Vakuumnadel verbessert,zum anderen lässt sich dadurch die erforderliche Kraft zum Herausheben der vordersten Kugelreduzieren.

Abb. 83: Kugelvorlageeinheit: Entwurf 1 Abb. 84: Kugelvorlageeinheit: Entwurf 2

Neben diesen beiden bereits dargestellten Kugelvorlageeinheiten wurden zwei weiteremodifizierte Kugelvorlageeinheiten entwickelt, auf die an dieser Stelle nicht näher einge-gangen werden soll.

Die Kugeleinlegestation ist besonders dort vorteilhaft anwendbar, wo infolge von Reinlich-keitsanforderungen die Behälteröffnungen mittels eines Laminar-Flows13 umströmt werdenmüssen. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Kugelvorlageeinheit seitlich neben denBehältern angeordnet ist.

Neben der eben beschriebenen Kugeleinlegestation konnte mit Hilfe von TRIZ eine weitereKugeleinlegestation mit Stößel entwickelt werden. Diese ist insbesondere für kleine,kostengünstige Solomaschinen mit geringer Ausbringung gedacht. Der Unterschied zu deroben 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 derartausgerichtet, dass die Längsbohrungen (52), über welche die Kugeln aus der Kugelvorlage-einheit (51) in die Behälteröffnungen (3) abgegeben werden, mit den Behälteröffnungenausgerichtet sind. Die Kugelvorlageeinheit weist neben dem Zuführkanal (54) die bereitserwähnte Längsbohrung auf, welche auf der den Behälteröffnungen gegenüberliegenden Seitein 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 gegendie Horizontale geneigt angeordnete Zuführungskanal mündet in der Längsbohrung unterhalbder Bohrung. Auf der dem Zuführkanal gegenüberliegenden Seite der Längsbohrung ist einSauganschluss (58) abgebildet, der mit einer Unterdruckwelle verbunden ist. Der Unterdruckam Sauganschluss bewirkt, dass die vorderste Kugel in der Längsbohrung im Bereich desSauganschlusses fixiert ist, ohne in Richtung des Behälters herauszufallen. Zum Abgeben dervordersten Kugel in den Behälter wird dann die Einstoß-nadel über den Stößel nach untenbewegt, 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 Einstoßnadelnhorizontal bewegbar anzuordnen, um so erhöhten Reinheitsanforderungen durch Verwendungeines Laminar-Flows Rechnung zu tragen.15

Die, mit Hilfe von TRIZ entwickelten, Kugeleinlegestationen besitzen gegenüber dem altenVerfahren erhebliche Vorteile. Hier sind beispielsweise die sehr kompakte Bauweise und daseinfache Handling zu erwähnen. Des Weiteren kann die Reibungsproblematik aufgrund derSterilität der Kugeln eliminiert und die Elektrostatik stark reduziert werden. Auch eineVerklemmung der Kugeln kann vermieden werden. Da mehrere Verfahrens-schrittehintereinander erfolgen, führt dies zu einem störungsfreien Betrieb der Station und dieFehlerquote geht gegen Null.

Die Bosch Gruppe arbeitet weiterhin an verschiedenen Standorten mit TRIZ und setzt auf dasErfolgspotential der Methode. Der Bosch Gruppe ist es gelungen, sich ein kontinuier-lichesUmsatzwachstum 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.

Fazit

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

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