Nach Analyse der Anforderungen der Hersteller von Etikettier- und Verpackungsmaschinen stellt di-soric eine Lösung zur Erfassung von Etiketten vor. Die Sensorentwicklung konzentriert sich dabei auf die Erfassung eines großen Spektrums an Etikettenmaterialien, die mechanische Integration an der Spendeeinheit und die Anbindung an die elektronische Steuerung. Das Ergebnis sind drei Hightech- Etikettensensoren in Schutzart IP67: ein optischer Sensor für Anwendungen im Bereich von Papier und nicht-transparenten Materialien sowie zwei kapazitive Sensoren für transparente und metallisierte Etiketten.

Alle Sensoren basieren auf einem einheitlichen Bedienungskonzept, dem Auto-Teach-Verfahren. Dieses ermöglicht eine unkomplizierte Einstellung durch einen einzigen Tastendruck bzw. durch einen Steuerbefehl am Sensoreingang. Produktwechsel werden hierdurch wesentlich vereinfacht. Ein Einstellen über Potentiometer entfällt vollständig. Das mikrokontrollergesteuerte Scanverfahren der Sensoren tastet das Material während der Bewegung ab. Bereits wenige Übergänge zwischen Trägermaterial und Etikett reichen für eine sichere Berechnung aus.

Wenn die Bandgeschwindigkeit gering oder das Etikett sehr lang ist, empfiehlt sich die Nutzung des Fern-Teach-Eingangs. Über diese Funktion kann die Länge des Teachvorgangs frei bestimmt werden. Als weitere Funktion besteht die Möglichkeit, nur das Trägermaterial einzulernen. Der Schaltpunkt wird dann in sicherem Abstand oberhalb des Trägermaterials gesetzt, was für inhomogene Etiketten oder zum Ausblenden von Klebestellen sinnvoll ist.

Sensor an der Spendekante und Booklets

Der Wunsch aller Anwender und Maschinenhersteller ist die Erfassung in unmittelbarer Nähe der Spendekante. Dieses ist aufgrund der Konstruktions-Begebenheiten und der Sensorabmessungen leider oft nicht möglich. Insbesondere bei Kunststoffmaterialien wird durch den Antrieb des Spenders eine Dehnung des Materials hervorgerufen. Durch aufwändige Tests kann dieses der Steuerung als Korrektur (Muting) eingelernt werden. Beim Produktwechsel stellen sich dann oft neue Verhältnisse ein, die eine erneute Korrektur erfordern.

An der Spendekante ist der Effekt der Dehnung vernachlässigbar klein und die Erfassung des tatsächlich gespendeten Etikettes somit gesichert. Der optische Etikettensensor OGUTI 005/50 (Abb. 2) zeichnet sich für den Einsatz an der Spendekante aus. Er ist mit 10 mm Breite sehr schmal und die untere Hälfte der Gabelbauform ist mit 3,5 mm sehr flach. Hieraus ergeben sich vielfältige Integrationsmöglichkeiten an der Spendekante. Für Booklets (Bucheinleger) in Etiketten verfügt der OGUTI 005/50 über eine Gabelweite von 5 mm, denn herkömmliche Gabel- oder Schlitzweiten von 2 mm reichen dafür in vielen Fällen nicht mehr aus.

Metallisierte Kunststoffetiketten

Eine große Herausforderung stellen transparente, metallisierte Etiketten dar. Besonders im Bereich der Beauty-Branche wie Shampoos, Cremes und ähnlichen Artikeln finden teilmetallisierte Designelemente als Schriftzug oder Logo immer größere Bedeutung. Herkömmliche Etikettensensoren scheitern an der Aufgabe das Etikett sicher an dessen Kante vom Trägermaterial zu unterscheiden, um es prozessgerecht abzuspenden.

Aus diesem Grund werden den Etiketten kostspielige Druckmarken als Hilfsmittel aufgedruckt, um diese mit zusätzlichen Kontrast- oder Druckmarkensensoren erfassbar zu machen. Die kapazitiven Etikettensensoren KSSTI 1000/80 und 600/80 (Abb. 3) erkennen diese Etiketten zuverlässig ohne Druckmarke. 

Sicherheits- und RFID-Etiketten

Bei Sicherheits- und RFID-Etiketten werden metallische Strukturen, wie Magnetstreifen oder Antennen, in das Etikett eingebettet. In vielen Fällen werden allerdings die Metallstrukturen erfasst, nicht der eigentliche Etikettenanfang. Eine größere Empfindlichkeit und Dynamik des KSSTI 1000/80 und 600/80 ermöglichen hier eine genaue Unterscheidung.

Anfangs wird die Differenz zwischen Trägermaterial und Etikett eingelernt, der Unterschied zur Metallstruktur hingegen ausgeblendet, so dass diese Etiketten wie Standardmaterialien behandelt werden können und es keiner besonderen Hilfsmittel zur sicheren Erfassung mehr bedarf. 

Bandgeschwindigkeiten/Erfassungsrate

Aufgrund der unterschiedlichen Größe von Etiketten ist die Angabe einer maximalen Bandgeschwindigkeit oder der Erfassungsrate für Etikettensensoren nur bedingt gültig. Es kommt vielmehr auf die Ansprechzeit an. Die Größe der Lücken zwischen den Etiketten bewegen sich typischerweise zwischen zwei und drei Millimetern. Bewegt sich die Etikettenbahn mit 160 m/min dann steht zur Erkennung der Lücke maximal 0,75 ms zur Verfügung. Die Ansprechzeit des Sensors ist deutlich kleiner, damit auch der Anfang eines Etikettes sicher erkannt wird.

Etikettensensoren bei SES

Einer der ersten Kunden, die den neuen Sensor einsetzen, ist die SES-Straßburg-Etikettier- Service GmbH aus Buchholz. Das Unternehmen baut Etikettiermaschinen und Anlagen für die Verarbeitung von Haftetiketten. Volker Knief, Entwicklung/Konstruktion bei SES: „Wir fertigen Etikettiersysteme für unterschiedlichste Anwendungen, von der Einzeletikettierung mit niedriger Taktzahl bis hin zur Hochgeschwindigkeitsetikettierung, für die wir auch Tandemetikettiermaschinen zur entsprechenden Rüstzeitminimierung anbieten.

Der KSSTI (Kapazitiver Schlitz-Sensor mit Teach-in) wird z. B. in einer 3fach-Anlage mit SES-120 Etikettiermaschinen für die Lebensmittelindustrie eingebaut (Abb. 3). Bei der 3- Seiten-Etikettierung werden der Boden, die Seite und auch der Deckel eines Produktes etikettiert. Zur Abtastung und zum exakten Etikettenstopp setzt SES diesen Sensor bei der Deckeletikettierung ein, da dort klarsichtige Etiketten gefahren werden, die man sonst mit einem herkömmlichen optischen Gerät nicht abtasten kann.

Bei den Seitenetiketten handelt es sich jeweils um ein Papieretikett, das mit einer optischen Gabellichtschranke abgetastet wird. Die Genauigkeit ist bei beiden Sensoren so hoch, dass auch hohe Taktzahlen von über 100 Produkten/min leicht zu erreichen sind. Mit den Etikettiermaschinen können diverse Etikettenbreiten verarbeitet werden. Der Standardbereich liegt zwischen 80 und 250 mm. Die Längeneinstellung erfolgt über die elektronische Abtastung, Schlaufenrollen verlängern die Verstellwege bei extrem langen Etiketten. Sich ändernde Geschwindigkeitsanforderungen können einfach eingestellt bzw. optional automatisch angepasst werden.

Es ist kein Fachpersonal notwendig, um jeden Sensor einzeln einzulernen, da über Teachtasten am Sensor die Etiketten und die Eigenschaften in Bezug auf Durchlichtfähigkeit und Kapazität eingelernt werden können. Volker Knief betont: „Das ist sehr wichtig für uns, weil unsere Maschinen sehr oft auch an Kunden geliefert werden, die jeden Tag mehrere unterschiedliche Produkte fahren – mit verschiedenen Etikettentypen und -größen“.