CN103261882A - 用于检查异物的检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种容器操纵设备（1），特别是灌装机器，其中，容器（1）、例如瓶子或类似物以及罐子借助于保持和传输元件（2）沿传输方向传输，相应的容器（1）在灌装站处被灌装制品。所述容器操纵设备包括用于检查瓶子或类似容器（1）内的非希望的异物的至少一个检查装置（6），所述检查装置（6）连接到分析处理单元。本发明的特征在于，检查装置（6）被设计成保持和传输元件（2）的一个集成部件且被设计为压电传感器（6）。检查装置（6）能够与容器（1）关联，使得容器（1）能与检查装置（6）一起沿着相应的运动方向和传输方向移动。

Description

用于检查异物的检查装置

技术领域

本发明涉及一种容器操纵设备，特别是灌装机器，其中，容器、例如瓶子或类似物以及罐子借助于保持和传输元件沿传输方向传输，相应的容器在灌装站处被灌装制品，所述容器操纵设备具有用于检查瓶子或类似容器内的非希望的异物的至少一个检查装置，所述检查装置连接到分析处理单元。

背景技术

这种瓶子或类似容器可用于流体，例如饮料。容器可由透明或半透明材料、例如玻璃或半透明塑料例如PET制成。

已知的是，借助于检查装置检查这种容器以确定灌装的制品中是否具有非希望的异物，这不仅出于消费者的健康原因，而且如果发现了这种异物，可使相应的产品制造商的名誉毁灭。因此，这种异物检查被特别地仔细地进行，以例如防止可能的产品责任索赔。

这种异物检查可利用例如DE10257238A1中公开的光学检查装置或基于X-射线辐射的装置（例如DE20217559U1；DE102006048327A1；DE20218138U1）执行。

然而，原理上很好地工作的这些系统具有它们的限制，如果待检查的容器非常暗或甚至不透明，例如金属罐子或如果产品非常混浊和/或包含固体或纤维。

已知这样的一种检查方法，其中，压电传感器在如AiF Report264ZBG中所公开的实验室条件(新颖的多接触探测，作为用于自动地探测灌装的可流动的未结块的食品中的颗粒状的固体异物的新型复合系统的基础，所选的是流变模型的产品例子；Delgado,Antonio;Benning,Rainer;Forstner,Judith;Erlangen;FAU Erlangen-Nürnberg,2009(AIF264ZBG))下使用。

AIF264ZBG中公开的方法意欲适合借助于从压电传感器的信号接收和在流体激发之后的振动分析探测流体中的异物。所执行的用于测试的容器是例如用于啤酒或软饮料的0.5升的瓶子。对于借助于有限元方法（ANSYSCFX模拟软件）的数字模拟，选择了灌装水的瓶子，以研究是平移加速还是转动加速最适合定位。异物是直径为0.5mm、1.0mm和1.5mm的大致球形的玻璃颗粒。此外，首先利用PET颗粒但还具有橄榄油进行了理论试验。夹持力可通过上瓶子定中和底部的弹性安装的调节性以确定的方式设定。后者还相对较简单地实现了必须与从外侧作用的振动解耦。由压电传感器产生的信号接收仅经由瓶子的底部产生，因为压电传感器直接胶粘到瓶子的底部上。

原则上，通过这种方式，也可探测出容器和/或制品中难以检查到的异物。然而，报告的发现仅基于实验室测量结果。

发明内容

本发明的目的是利用简单的措施改善初始部分所述类型的容器操纵设备、特别是灌装机器、或其检查装置，使得能够更可靠地检测异物。

根据本发明，上述目的通过一种具有权利要求1的特征的容器操纵设备、特别是灌装机器实现，其中，检查装置被设计为保持和传输元件的一个集成部件且被设计为压电传感器，其中，检查装置可与容器关联，使得容器可与检查装置一起沿着传送方向移动。

本发明基于这样一种容器操纵设备，所述容器操纵设备可以转动环行的方式设计或具有直线式传输装置，其中，保持和传输元件可包括用于保持容器的抓持器区段。通常，容器操纵设备具有多个保持和传输元件，即，保持和传输元件的数量与处理站的数量对应。例如，容器操纵设备被设计为灌装机器，使得提供了与灌装站的数量对应的多个保持和传输元件。

在本发明的意义上，传输方向是指容器供给到各个相继的处理站和/或可能的检查站的方向，其中，下面将定义的运动方向与传输方向独立地产生。运动方向可绕着容器的竖直轴线，但也可沿着该竖直轴线，或与该竖直轴线成一角度或它们的组合。有益的是，所述至少一个检查装置在传输方向以及可选的运动方向上始终与容器关联。

当制品灌装到容器中时，制品具有相对于容器本身的速度。这是本发明应用的地方。例如，在灌装之前存在于容器中但还未被探测的异物可被流入的制品冲动，因此，由于制品的运动，该异物也会冲击到容器的内壁上。然而，也可想到，非希望的异物包含在待灌装的制品中，该异物由于容器内的制品运动也可冲击到容器的内壁上。由非希望的异物冲击到内壁上产生的该冲击脉冲通过检查装置或压电传感器接收，并供送到分析处理单元，从而，该分析处理单元产生判断容器是应该保留在生产线上还是应被拒绝的判断信号。分析处理单元自然被设计成使这些来自非希望的异物的信号可与来自期望固体的信号区别开。

本发明提供了能够可靠地探测出容器内的或被灌装的制品中的异物的容器操纵设备和检查装置。

在一个合适的实施例中，可使所述至少一个压电传感器设置在保持和传输元件的抓持器区段中。

抓持器区段可具有适配于容器的保持区段的形状，在一个特别合适的实施例中，压电传感器也集成在适配于保持区段的抓持器区段中，特别是保持器区段的内区域上。

在一个特别优选的实施例中，检查装置或压电传感器始终与待检查的容器接触，使得冲击脉冲经由容器的壁和保持和传输元件的相关的测量区域可被设置在那里的压电传感器接收。

可以想到，保持和传输元件的材料中设有一个凹部、即设有与压电传感器的形状对应的窗，使得压电传感器的测量区域可与待检查的容器直接接触。还可将压电传感器或其测量区域在保护层以下集成在保持和传输元件中，使得可与待检查的容器实现非直接但充分的测量接触。

通过使用压电传感器，制品中的非希望的异物可被可靠地探测到，其中，完全不必要从外部激发容器直到实现一流体相对速度。而且，检查装置还可提供双重功能。可以想到，在异物检查的同时检查装置可监测灌装量，即，检查装置还可确定重量。此外，有利地，用于重量测量的另一压电传感器可设置在保持和传输元件上或集成在保持和传输元件中。在一个有利的实施例中，压电传感器集成在保持和传输元件的径向朝向容器定向的臂区段上。显然，分析处理单元还适于该重量功能。

在本发明中，合适的是，将压电传感器设计为保持和传输元件的一个集成部件，使得检查装置设置在容器操纵设备本身上，且与要通过检查装置检查的容器的关联可非常快速地产生，且也可根据需要分离，检查装置为了执行异物检查不必通过实质装配、即胶粘而附连到容器。

在保持和传输元件上，在其与容器操纵设备的连接部位处可提供用于以无线方式向压电传感器传输电能和从压电传感器无线传输数据的相应的连接。然而，为了能量供给，也可使用可设置在保持和传输元件上的内部能量源。为了数据传输，还可设置一个发射器，该发射器可使得向接收器无线传输，该接收器又可以无线方式或硬连线的方式与分析处理单元连接。

如前所述，不需要激发容器。然而，显然也可想到，激发容器使其产生与沿着传输方向的传输运动无关的运动。保持和传输元件可例如包括激发元件作用的运动点。例如，激发元件可激起容器沿着其竖直轴线或沿着相对于竖直轴线的横向方向的往复运动，使得容器中的制品被激发而产生运动，其中，非希望的异物或期望的固体也可冲击在内壁上。还可例如通过叠加上述两种运动激发容器中的制品的转动。从而借助于激发元件，容器可被激发产生可陡然停止或还可被颠倒的运动。由于被灌装的制品的质量惯性，该制品移动或可转动，其中，可能的非希望的异物冲击在容器的内壁上，其中，该信号通过压电传感器接收，该压电传感器显然也接收来自期望的固体的信号，并将这些信号传送到分析处理单元。

合适的是，一个或多个压电传感器设置在保持和传输元件上，或是保持和传输元件的集成部件，其中，至少一个压电传感器是各个保持和传输元件中的至少一个的一个集成部件，以在灌装的同时执行对非希望的异物的检查。

还可使容器支撑在板上，且在头侧借助于保持和传输元件保持。还可借助于头侧的保持和传输元件和板而沿着容器的竖直轴线夹持该容器。从而，保持和传输元件可具有保持的功能，其中，板与保持和传输元件一起执行沿传输方向的传输。因此，合适的是，所述至少一个检查装置也可以是板的一个集成部件。在最简单的实施例中，其中集成有压电传感器的板可容易地放置在容器的底侧，使得产生必需的接触。还可将承载元件设置在板上，所述承载元件集成了在一个实施例中为压电传感器的所述至少一个检查装置。

也可提供远离板的支撑表面延伸的承载元件，所述承载元件的承载压电传感器的主连接部类似于弹簧地靠着容器外壁。显然，特别是，主连接部的包括压电传感器的区域靠在容器上。显然，承载元件可具有不同或相同的纵向延伸尺度。

在另一个实施例中，承载元件不仅可刚性地设置在板上，而且还可从非工作位置移动到检查位置并可反向移动。为此，可使用多种合适的驱动装置，例如电机或气动驱动装置，其沿着待检查的容器的竖直轴线移动承载元件。具有测量区域、即压电传感器的设置区域的承载元件可从下方移动到容器的底部或通过底部并放置在容器的主体区域上，这显然还适用于头侧的保持和传输元件上的可移动的承载元件。例如，板还可具有转动驱动装置，以激发容器转动。用于转动驱动装置、承载元件和/或压电传感器的驱动的能量供给装置可集成在板或所述保持和传输元件中或设置在外部。不仅用于承载元件、而且用于压电传感器的外部能量供给装置可像公知的转盘中那样进行，例如经由滑环、感应式发射器（RFID）和/或通过发电机供电。此外，也可从所述至少一个压电传感器向分析处理单元进行有线或无线信号传输。

然而，也可想到所述至少一个压电传感器集成在板本身中。为此，板可包括至少一个承载层和传感器层，即，可由至少两层构成。因此，可将瓶子承载层在径向方向上布置在外侧，在内侧提供传感器层，即居中地位于中间。承载材料可以是金属、玻璃、陶瓷、凝胶体、凝结垫、合适类型的流体和/或特种织物。显然，多层结构也是可以的。还可想到，将压电传感器浇铸到板中或板的金属基板中。然而，在此还至关重要的是，压电传感器与容器表面接触，以便能够接收冲击信号。

分析单元可组合放大器、计算器、变换器或滤波元件，且还可被设计为一种控制单元。

有利地，本发明还提供了一种利用前述任一实施方式的检查装置对容器进行检查的方法，所述方法至少包括以下步骤：

-在传输方向上借助于保持和传输元件保持容器；

-给容器灌装制品；

-使至少一个压电传感器接触所述容器，其中，压电传感器是保持和传输元件的一个集成部件；

-当容器被灌装制品时或已灌装完制品时，借助于所述至少一个压电传感器接收源自冲击到容器的内壁上的颗粒的信号；以及

-将所述至少一个压电传感器所接收到的信号传送到分析处理单元，所述分析处理单元判断容器是否包含异物。

还可在异物检查的同时执行有关所需的灌装量的重量检测。该功能可通过所述至少一个检查装置执行，其中，显然，另一压电传感器可被设计用于重量测量。然而，原则上，在本发明的意义上，可与异物检查一起执行重量测量。

特别地，还可以提供在灌装之后使容器运动的激发，这种激发可重复进行，以在容器内实现流体运动，使得非希望的异物能够冲击在容器内壁上。从而，可执行一种用于异物的监测检查。

显然，来自多个压电传感器的多个数据组可被同时地接收和分析处理。运动的激发可同样地、即不变地进行，尽管也可想到脉冲式激发。如前所述，也可叠加竖直和水平运动方向，即作为一种对待检查的容器的振动激发。

附图说明

权利要求书和下面对附图所作的描述中公开了本发明的其他有利的实施例。附图包括：

图1详细地示出了容器操纵设备的保持和传输元件；

图2示出了夹持在头侧的保持和传输元件与脚侧的板之间的容器；

图3详细地示出了一种可能的实施方式的板，所述板具有承载元件。

在不同的图中，相同的部件始终以相同的附图标记表示，因此，这些部件通常仅被描述一次。

具体实施方式

图1示出了容器1，该容器1可在未进一步示出的容器操纵设备中被检查。容器操纵设备优选是给容器1灌装制品的灌装机器。为此，沿着转动环行或直线传输方向设有多个灌装站。根据容器处理站的数量，容器操纵设备具有相应或相等数目的保持和传输元件2。如图1所示，这些保持和传输元件2在如图所示的颈环3处抓持容器1的嘴部区域。

保持和传输元件2具有用于容器操纵设备的连接点4，其中，抓持器区段5相对地设置。通过抓持器区段5，保持和传输元件2可抓住容器1。为此，抓持器区段5优选适配于容器1的相应区段的实施方式。

图1中没有示出任何灌装元件。待灌装的制品通过灌装元件进入到容器1中。

用于异物检查的至少一个检查装置6设置在容器操纵设备处。根据本发明，所述至少一个检查装置6是保持和传输元件2的一个集成部件，且被设计成压电传感器6。

有益地，至少一个压电传感器6均是相应的保持和传输元件2的一个集成部件。

根据图1中的优选实施例，所述至少一个压电传感器6是保持和传输元件2的抓持器区段5的一个集成部件。

灌装制品时，借助于所述至少一个压电传感器6，非希望的异物在容器1的内壁上的冲击接触可被接收到并被传送到未示出的分析处理单元。显然，期望的固体在内壁上的冲击接触也会被接收到并被传送到分析处理单元。分析处理单元有利地被设计成使它可区别开非希望的异物的冲击接触与期望的固体的冲击接触，且可产生保持还是拒绝被检查的容器1的判定信号。

由于待灌装的制品原则上具有相对于容器内部的相对速度，因此，非希望的异物和/或期望的固体可被足够地激发而在容器内壁上产生冲击接触。在这种程度上，外部激发可实质上被避免，但仍是可能的。

为了容器1的外部激发，激发元件可被提供，所述激发元件可例如位于连接点4处，如运动箭头7所示。

通过这种方式，容器1可以在灌装过程中或在灌装之后被激发以产生运动，这可引起所述物质在内壁上的冲击接触。

在异物检查的同时，还可执行对已灌装的制品量的检查，所述信号也被传送到分析处理单元。在这种程度上，利用所述至少一个压电传感器6不仅可执行异物检查，而且还可进行重量测量。然而，自然也可想到有益的是，利用设置在同一个保持和传输元件2上的不同的压电传感器执行这两种检查。然而，用于重量测量的附加压电传感器也可设置在保持和传输元件2的径向指向容器1的臂区段上。自然地，所述用于重量测量的检查装置不是必须被设计为压电传感器，而是也可成其他任何形式。

在另一个可能的实施例中，容器1在脚侧可支撑在板8上，在头侧可通过保持和传输元件2引导（图2）。板8可沿高度方向（双向箭头9）移动，使得容器1可在与保持和传输元件2和板8产生相应的接触时像夹具那样被保持。

如图2中所示，检查装置6或压电传感器6可以是板8的一个集成部件。带有集成的压电传感器6的板8可被移动到抵靠着容器1的底部，以接收冲击信号。

可将板设计成两层：承载层和传感器层，或以更多层设计。

然而，也可想到，将集成有压电传感器6的至少一个承载元件10设置在板8上，如图3所示。图3还示出了板8的被朝向图面的下边缘定向的的支撑表面，其中，绕着周边均匀分布地设置多个承载元件10。

各承载元件10的远离板8的支撑表面定向的主连接部11沿向着保持和传输元件2的方向延伸。脚连接部12设置在主连接部11的一个自由端处。在这种程度上，可称承载元件10被设计为准L形。

压电传感器6优选设置在相应的主连接部11中。有益地，主连接部11被设计成：至少在其测量区域，它可在准弹簧力作用下抵靠着支撑在板8上的容器1。测量区域由压电传感器6的位置限定。

可将各个承载元件10设计成具有不同的纵向延伸尺度，使得可达到容器1上的不同的接触区域。

还可想到，将承载元件10不是刚性地而是可移动地设置在板8上。从而，承载元件10或集成在其中的压电传感器6可达到容器1的任意测量区域。

如图3所示，可存在从各个压电传感器6到分析处理单元的有线或无线连接。与接收器关联的发射器也可设置在板8上。

与承载元件10位于板8上的设计类似，自然也可想到，使这种承载元件10位于保持和传输元件2上或灌装器元件本身上。

在本发明的意义上，合适的是，提供至少一个成压电传感器6的实施方式的检查装置6来作为用于检查容器1的内部的非希望的异物的检查装置，所述检查装置6优选被设计成保持和传输元件2和/或板8的一个集成部件。

借助于板8，容器1除了传输方向外还可在运动方向上被激发运动。在本发明的意义上，传输方向是指容器向各个相继的灌装站供送的方向，其中，运动方向与传输方向独立地产生。因此，运动方向可如图2所示绕着容器1的竖直轴线，也可如图1所示，沿着该竖直轴线或与该竖直轴线成一角度或它们的组合。

优选地，借助于转动驱动装置，容器1产生绕着其竖直轴线的转动运动，对此，带有转动驱动装置的板8是最合适的，因为这可产生高于1000rpm的转速。在这种程度上，板8不仅是支撑和定向元件，而且还具有用于容器1的运动激发的激发元件的功能。

在一个有利的实施例中被实施为压电传感器6的检查装置6能够检测制品中的非希望的异物，而此时例如光学方法受到限制。

在图3所示的示例性实施例中，所有承载元件10具有相同的纵向延伸尺度。也可将各个承载元件10设计成具有不同的纵向延伸尺度。因此，至少一个压电传感器6例如可位于容器1的主体区域中，其中，至少一个其他压电传感器可设置在容器1的嘴部区域中。可以想到，将每个承载元件10设计成可在其纵向延伸尺度上活动，使得实质上，容器1的任何期望的区域都可利用压电传感器6单独地测量。为此，承载元件10可从非工作位置移动到任意测量或检查位置。

显然，所述至少一个压电传感器不仅可设置在示例性灌装机器上，而且还可设置在贴标机器、封口机器和类似的容器操纵设备上。该容器操纵设备可以被设计成转动式传输装置或直线式输送装置。在直线式输送装置中，至少一个压电传感器6可集成于在该设计中作为输送带的保持和传输元件中。

此外，这样一种实施例也是可以的：压电传感器非接触式地测量。

Claims (12)

1.一种容器操纵设备，特别是灌装机器，其中，容器（1）、例如瓶子、储存箱、罐子和类似物借助于保持和传输元件（2）沿传输方向传输，相应的容器（1）在灌装站处被灌装制品，所述容器操纵设备包括用于检查瓶子或类似容器（1）内的非希望的异物的至少一个检查装置（6），所述检查装置（6）连接到分析处理单元，其特征在于，检查装置（6）被设计成保持和传输元件（2）的一个集成部件且被设计为压电传感器（6），其中，检查装置（6）能够与容器（1）关联，使得容器（1）能与检查装置（6）一起沿着相应的运动方向和传输方向移动。

2.如权利要求1所述的容器操纵设备，其特征在于，检查装置（6）是容器操纵设备（1）的各个保持和传输元件（2）的一个集成部件。

3.如权利要求1或2所述的容器操纵设备，其特征在于，检查装置（6）与容器（1）的侧壁区域关联。

4.如前面权利要求中任一所述的容器操纵设备，其特征在于，检查装置（6）是保持和传输元件（2）的抓持器区段（5）的一个集成部件。

5.如前面权利要求中任一所述的容器操纵设备，其特征在于，所述至少一个检查装置（6）是脚侧的板（8）的一个集成部件。

6.如前面权利要求中任一所述的容器操纵设备，其特征在于，所述至少一个检查装置（6）是至少一个承载元件（10）的一个集成部件。

7.如前面权利要求中任一所述的容器操纵设备，其特征在于，承载元件（10）以能够从非工作位置移动到检查位置的方式设置在保持和传输元件（2）上和/或脚侧的板（8）上，其中，所述至少一个检查装置（6）是相应的承载元件（10）的一个集成部件。

8.一种用于在根据前面权利要求中任一所述的容器操纵设备、特别是灌装机器中对容器（1）进行内部检查的方法，所述容器操纵设备包括与分析处理单元连接的至少一个检查装置（6），所述方法至少包括以下步骤：

-在传输方向上借助于保持和传输元件保持容器；

-给容器灌装制品；

-在灌装容器（1）的过程中使至少一个压电传感器（6）接触所述容器，其中，压电传感器（6）是保持和传输元件（2）的一个集成部件；

-当容器（1）被灌装制品时和/或紧跟在灌装制品之后，借助于所述至少一个压电传感器（6）接收源自冲击到容器的内壁上的颗粒的信号、特别是声波或压力波；以及

-将接收到的信号传送到分析处理单元，所述分析处理单元判断容器（1）是否包含异物。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，可重复多次地激发容器（1）使其运动。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在异物检查的同时执行重量检查。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，用于异物检查的所述至少一个压电传感器（6）还执行重量检查。

12.如前面权利要求中任一所述的方法，其特征在于，来自多个检查装置（6）的多个数据组同时被接收和分析处理。

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