CN116670602A - 用于容器处理的机器、这种机器的传感器布置以及用于控制用于容器处理的机器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于容器处理的机器(10)，其包括至少一个具有第一传感器系统(41)的检测装置，以用于检测第一状态参数，特别是用于监测机器(10)或各个机器模块的功能。检测装置配置有用于检测第二状态参数的第二传感器系统(46)，其中第二状态参数与由第一传感器(41)检测的第一状态参数相关或至少部分独立于它们。本发明还公开了用于容器处理的这种机器(10)的传感器布置。此外，本发明公开了一种用于控制用于处理容器的机器(10)的方法。

Description

用于容器处理的机器、这种机器的传感器布置以及用于控制 用于容器处理的机器的方法

本发明涉及一种用于容器处理的机器，特别是一种具有独立权利要求1特征的填充和包装机。本发明还涉及根据独立权利要求7的特征的用于加工和/或搬运机器内的机器环境的传感器布置。此外，本发明涉及一种具有独立方法权利要求的特征的用于控制用于容器处理的机器，特别是用于控制填充和包装机的方法。

在包装物流领域，各种各样的搬运机器和机器模块一起工作，不仅将包装好的货物通过机器区段或模块运输，而且还在那里对它们进行必要的处理过程。这些连续搬运或处理步骤的一个结果可能是生产更大的包装单元，例如产品层在托盘上多次堆叠并以这种方式堆放，这意味着与单个包装货物或较小的束单元相比，组合形成托盘包装单元的物品或包装货物更易于储存、输送和运输。

许多在包装机或码垛机中一个接一个排列并相互作用的机器模块都配备了传感器，这些传感器通过合适的悬挂结构分别安装在模块上的限定点上，以便在那里检测相应机器模块的某些状态或例如运输和搬运的包装货物的某些属性或参数，并从中获取传感器信号，这些传感器信号可供机器控制器和/或机器监视器使用。

根据传感器的类型以及它们与机器或单个机器模块的控制或监测相关的主要任务，可能需要使传感器本身或其检测装置的一部分可调整地设计，以便以此方式例如能够适应不同的包装货物，例如，在运输、搬运、包装和码垛饮料容器在包装或码垛机中改变种类。

但是，如果在对齐或调整传感器时出现问题，或者如果无法根据需要精确设置各传感器，则可能会对传感器功能产生不利影响，这通常也会对依赖于传感器值的机器功能产生负面影响。

在调整或重新对齐成功后，可以单独测量每个可以调整对齐方式或悬挂区域的传感器，以检查传感器位置是否准确。为此，如果需要，可以额外使用各种类型的光学辅助器件。然而，在个别情况下，可能会在操作过程中丢失先前设置且可能还检查过的传感器位置，例如由于机械影响，例如意外撞击、与车辆的碰撞或涉及操作机器的人员的影响。

鉴于传统传感器布置的这些反复出现的缺点，可以认为本发明的主要目标是：在操作期间或在任何其他时间能够检查和验证机器环境的一部分的至少一个传感器的位置和/或定向，而无需为此目的执行单独的验证程序。

本发明的这个目的是通过独立权利要求的主题实现的。在各个从属权利要求中描述了本发明的有利改进方案的特征。

为了至少实现所述目标的一部分，本发明提出了一种具有独立权利要求7的特征的用于加工和/或搬运机器内，特别是容器处理、填充和/或包装机器内的机器环境的传感器布置。传感器布置包括具有用于检测第一状态参数的第一传感器系统的第一传感器装置，该第一传感器装置在本上下文中也以缩写形式被称为第一传感器系统并且可以被视为第一传感器系统。该第一传感器装置或第一传感器系统也可被视为初级传感器系统，因为它的任务是检测那些与机器功能相关或与通过机器输送的产品的特定产品特性相关的状态参数。

因此，第一传感器系统或初级传感器系统尤其或主要是这样的传感器，其例如被设置用于监测机器或单个机器模块的功能和/或用于监测在相关机器模块中搬运和输送的产品。

然而，在这一点上，应该明确指出，这里使用的术语传感器系统还应该包括无源传感器元件或更复杂的传感器布置的部分元件，例如由光栅镜提供的那些。这种光栅镜可以位于或紧固在机器上，并且通常设置为与远程光源和接收器相互作用，以便识别和检测从光栅镜反射的光信号的变化或中断。然而，由于这种光栅镜或另一个无源传感器元件已经可以耦合到将在下面更详细地解释的第二传感器系统以例如通过第二传感器系统形成的倾斜传感器检测第一传感器的倾斜度，重要的是要强调，可以是更复杂的传感器布置的一部分的这样的无源传感器元件已经可以形成第一传感器系统。

此外，根据本发明的传感器布置包括用于检测第二状态参数的至少一个第二传感器装置或第二传感器系统，这些第二状态参数与由第一传感器系统检测的第一状态参数相关或至少部分地或在部分方面独立于它们。

正如下面将详细解释的，次级传感器系统可以特别检测那些与初级传感器系统的正确运行相关的状态参数，或者至少以某种方式与初级传感器检测的传感器值相关的状态参数系统。例如，初级传感器系统因此可以具有检测装置，例如设置光栅，其中该检测装置除了其实际上可为预期目的存在的初级传感器系统之外还具有至少一个额外的传感器系统或次级传感器系统，例如，由合适的附加电子设备实现，这些电子设备以限定的方式与初级传感器系统相互作用、叠加在初级传感器系统上或对其进行监测。

如上所述，这里称为初级传感器系统的传感器布置可以包括以有意义的方式相互作用的多个传感器元件，其中这些元件之一例如是光栅镜等，其倾角会影响由远程接收单元检测到的信号。

次级传感器可以单独使用，即自主使用，或与现有的初级传感器结合使用，以识别定义的状态，例如初级传感器的空间位置或初级传感器的空间定向，例如初级传感器的定义状态的倾斜或改变，并自我评估或通过下游的控制电子设备评估。

为了传感器系统之间更好的相互作用或协作，根据本发明的传感器布置的一个实施例变型可以规定，第二传感器或次级传感器在功能上和/或空间上分配给配备有第一传感器或初级传感器的检测装置。

传感器布置的这种配置例如可以通过将第二传感器系统与检测装置在结构上结合来实现，这等同于在结构上结合初级传感器系统和次级传感器系统。在这一点上，应该再次强调的是，这也可以是指次级传感器系统与可以由多个元件形成的初级传感器系统的传感器元件的结构组合，这也应该包括在所选择的定义中。例如，次级传感器系统可以在结构上集成在不形成完整的初级传感器系统的光栅镜中，并且可以设定，例如检测初级传感器系统的这一部分的倾斜度和检测倾斜度变化。

例如，初级传感器系统和次级传感器系统的两个传感器系统或传感器元件可以组合在共同的传感器模块壳体中。同样，这两个传感器系统可以在检测装置内组装在一个共同的或集成的电子电路中，这可以通过例如将传感器系统和集成在一个共同的电子印刷电路板上或者甚至通过将它们集成在一个共同的电子电路中来实现。

由于当今可能的传感器元件和相关电子电路的小型化程度，初级传感器系统和次级传感器系统的传感器系统可以组合在一个公共模块中，其在某些情况下不再允许感器系统的各有效范围之间的差异。

在实践中特别有用的根据本发明的传感器布置的可能应用规定了，由第二传感器系统或次级传感器系统监测第一传感器系统或初级传感器系统。这例如也包括上述变型，其中次级传感器系统监测初级传感器系统的传感器元件的空间定向或倾斜角。在这样的变型中，次级传感器系统可以例如由在结构上与光栅镜或与初级传感器系统的其它传感器元件组合的电子倾斜传感器形成，使得初级传感器系统的该传感器元件的每个位置变化可以直接由结构集成的次级传感器检测并转换成相应的可转换传感器信号。

此外，如果第二传感器系统除了第一传感器系统的检测之外还执行可能与其他机器功能相关的其他传感任务，那么它对于某些应用也是有意义的。

在根据本发明的例如可以是用于容器处理的机器的一部分的传感器布置的另一实施例变型中，借助于第二传感器系统检测的第二状态参数可以例如通过物理特征来表征变化。这种物理变化可以是例如各个模块或模块元件的位置或方位变化，其可以在机器控制中被检测和评估。通过这种目标/实际状态比较允许检测和识别与目标值或目标范围的最大偏差，这可以有利地用于调整机器控制器的控制参数。

这样的偏差可以例如由已经移位或带出它们各自的期望位置的单独的机器模块，或者由机器内的其它位置或方位变化引起或表示。

原则上也可以考虑传感器布置，其中第二传感器系统很大程度上独立于第一传感器系统运行。在这种情况下，也可以说，在当前上下文中被称为次级传感器系统的传感器模块作为独立的传感器，就像作为第二初级传感器系统一样，即使它与第一传感器系统组装在一起或在结构上集成到其中。

在根据本发明的传感器布置的另一实施例变型中，第二传感器系统(这里也称为次级传感器系统)可以检测在限定的参考空间中的方位变化和/或位置变化，特别是在第一传感器系统或初级传感器系统工作的参考空间中。例如，如果光学工作的初级传感器覆盖限定的检测空间，该检测空间还包括初级传感器的安装位置，则该检测空间包括初级传感器在上面定义的覆盖次级传感器并且次级传感器应检测位置和/或方位变化的参考空间内的安装或组装位置。

所描述的传感器布置提供有用的和有价值的信息，特别是在由次级传感器系统检测到的位置和/或方位变化是第一传感器系统或初级传感器系统的这些变化的情况下。因此在许多应用情况中，初级传感器安装在一个特别暴露的位置并因此对外部影响很敏感，这些影响可能会导致不期望的位置或方位变化。因此可能的是，生成初级传感器系统的不精确或在不利情况下无法使用的传感器值，这可以通过链接参考空间和检测区域以及初级和次级传感器系统的相互关联的值来识别，并可以由下游的评估电路考虑，例如，通过为初级传感器的传感器值分配校正值，或者，如果这不可能或不会导致预期的成功，则不考虑或丢弃它们。

在本文中，应该强调的是，所描述的传感器布置绝不能仅包括以固定方式安装在机器环境中的传感器。具有第一传感器系统或初级传感器系统的检测装置也可以是例如安装在可移动机器元件上的可移动传感器。此类传感器可以是图像处理传感器、超声波传感器或更简单类型的传感器，例如接近传感器、光栅、明暗传感器、条形码阅读器等。

此外，可移动传感器还可以是可以沿限定路径移动的传感器，其可以大致平行于传送路径移动并且伴随通常在振荡运动中被传送的和在此被处理和/或经受各种包装步骤的包装货物。

还结合这种可移动的初级传感器系统的装配，根据本发明的借助于次级传感器的监测可以提供有用的和有价值的信息，例如通过由二次传感器监测第一传感器或检测到的初级传感器的位置和/或方位变化。

即使在具有可移动初级传感器系统的此类应用中，它也经常暴露在其运动序列中，因此存在受到不良外部影响的风险，这些影响可能会对正常预期的运动序列或相关的位置或方向变化造成不良干扰。因此继而可能的是，生成初级传感器系统的不精确或在不利情况下无法使用的传感器值，这可以通过链接参考空间和检测区域以及初级和次级传感器系统的相互关联的值来识别，并可以由下游的评估电路考虑，例如，通过为初级传感器的传感器值分配校正值，或者，如果这不可能或不会导致预期的成功，则不考虑或丢弃它们。

在此处描述的在实践中特别有用的传感器布置的应用变型中，第二传感器系统或次级传感器系统例如可以包括一个倾斜传感器或多个倾斜传感器。这些倾角传感器可以检测第一传感器系统或初级传感器系统在任何期望的时间点在空间中的定向以及还可以在限定的时间段内检测定向的变化。可选地，这里使用的次级传感器系统的倾角传感器也可以检测第一传感器系统或初级传感器系统的各个传感器部件在任何期望的时间点在空间中的定向，并且还可以在限定的时间段内检测定向的变化。

可选地，第二传感器系统或次级传感器系统还可以包括加速度传感器，其将检测到的位置和/或方位变化与时间分量联系起来。特别地，次级传感器系统可以检测初级传感器系统或初级传感器系统的各个元件在限定的时间段内的移动、位置和/或方位变化。

在这种情况下，将故障存储器分配给第二个传感器系统或次级传感器系统也是有意义的，因此大部分可能导致初级传感器系统的输出信号的信号变化和/或信号损坏的运动、振动、位置变化等不仅被检测下来，而且在寻找错误源时可以供以后评估使用。

根据本发明的传感器布置的有用应用领域可以在处理和输送物品或容器的机器中找到，例如包装或码垛机，这些机器在常规配置中已经安装了各种各样的传感器。广泛的附加功能由传感器布置产生，该传感器布置除了其正常的在当前上下文中通常也被称为初级传感器系统的传感器功能外，还具有附加功能，例如安装的倾斜或位置传感器。在本文中，倾斜或位置传感器的这些辅助功能通常也被称为次级传感器系统。

例如，此类附加功能可以用于检查初级传感器的位置或倾斜度的正确性。因此，在某些机器配置中，初级传感器系统的位置或倾斜度可以通过机器控制分配给某些类型的加工包装货物，并使用次级传感器系统结合所选类型进行检查。如果带有这里所谓的初级传感器系统的传感器在机器运行时未正确调整或已移出其预定位置，则机器控制系统可以断定存在潜在错误，并在必要时发出错误信号和/或通过机器监测系统指示负责人应检查传感器位置或正确调整传感器。

在这种情况下，一个特别有利的变型可以在于，通过让机器控制器发出光学和/或声学信号，例如一系列音调，这些信号可以伴随正确的调整过程，使调整过程对于受托监控机器的人来说更容易。这种选择也可以称为数字水平仪。

根据本发明的传感器布置的另一实施例变型可以设计和配置为，使得由第一传感器系统和第二传感器系统提供的相应传感器信号由公共控制单元接收、处理和评估，其中这尤其是为了改进对机器或单个机器模块的控制。

所提到的至少一个控制单元可以被分配给传感器布置，或者传感器布置可以包括至少一个控制单元，其中除了至少一个检测装置的第一输出信号之外，至少一个控制单元接收和处理第二传感器系统的第二输出信号，并可以由此导出关于配备有第一传感器系统的检测装置的位置和/或方位的信息或者关于配备有第一传感器系统的检测装置的位置和/或方位变化的信息。

可以在本上下文中使用的根据本发明的传感器布置的变型可以通过传感器系统的相互作用在任何时间被校准，因为第二传感器系统的第二输出信号可以被评估以用于校准检测装置和/或其中包含的第一传感器系统。

作为根据本发明的传感器布置的可实现的优点，除了上面已经解释的各个方面之外，还可以提及的是，由于各个传感器或这里提到的初级传感器系统的不正确设置而导致的机器停机时间或延长的维护间隔可以减少甚至避免。

通常，根据本发明的传感器布置可以减少或避免机器中的不利过程状态。在机器中输送和处理的物品或包装货物的类型发生变化的情况下，可以在很大程度上避免或排除传感器可能的错误设置。

为了至少实现所述目标的一部分，除了上面在不同实施例变型中解释的传感器布置之外，本发明还提出了一种具有独立权利要求1的特征的用于容器处理的机器，其优选地可以配备有如上所述的传感器布置。优选配备有这种传感器布置或类似传感器布置的机器尤其可以是具有至少一个检测装置的填充和包装机，该检测装置具有第一传感器系统或如上文已多次提到的初级传感器系统，以用于检测与机器功能相关的第一状态参数，特别是配备用于监测机器或单个机器模块的功能。

该至少一个具有第一传感器系统或初级传感器系统的检测装置被分配至少一个第二传感器系统或如上文多次提到的次级传感器系统，以用于检测第二状态参数。

可以可选地设定，第二状态参数与由第一传感器系统或初级传感器系统检测的第一状态参数相关。然而，对此备选地也可以规定，第二状态参数至少部分地或在部分方面独立于第一状态参数。

此外，可选地可以设定，第二传感器系统在功能上和/或空间上分配给装备有第一传感器系统的检测装置。这样的机器或传感器变型例如可以这样实现，即第二传感器系统在结构上与检测装置相结合。

根据本发明的机器可以例如以第二传感器系统监测第一传感器系统的方式配置。

根据本发明的机器的另一实施例变型可以设定，第二传感器系统除了监测第一传感器系统之外，还可以完成与机器功能相关联的其他传感任务。

特别是在上述机器变型中，第二传感器系统可以例如在限定的参考空间中检测位置和/或方位变化。还可以想到的变型是，第二传感器系统包括倾角传感器。此外可能的变型是，第二传感器系统包括加速度传感器，所述加速度传感器将检测到的位置和/或方位变化与时间分量联系起来。

然而，根据本发明的用于容器处理的机器的另一实施例变型也可以这样配置，即通过第二传感器系统检测的第二状态参数以物理变化为特征。这种物理变化可以是例如位置或方位变化，其可以在机器控制中被检测和评估。通过这种目标/实际状态比较允许检测和识别与目标值或目标范围的最大偏差，这可以有利地用于调整机器控制器的控制参数。

然而，作为根据本发明的机器的备选实施例变型的配置也可以可选地设定，第二传感器系统以在很大程度上独立于第一传感器系统工作。

此外，机器可以以这样的方式装备和/或配置，即由第一传感器系统和第二传感器系统提供的相应传感器信号由公共控制单元接收、处理和评估，并且这尤其是为了改进或精确对机器的控制，特别是从避免错误或减少错误的角度来看。

上述公共控制单元可以分配给根据本发明的机器的实施例变型。也可以说机器包括至少一个控制单元。除了来自至少一个检测装置的第一输出信号之外，控制单元还可以接收和处理来自第二传感器系统的第二输出信号，并且可以由此导出关于配备有第一传感器系统的检测装置的位置和/或方位的信息。

因此，可以有利地评估第二传感器系统的第二输出信号，以校准检测装置和/或包含在其中的第一传感器系统。

如果从所涉及的本领域专业人士的角度来看可有意义地互相结合，也可将根据本发明的传感器布置和/或根据本发明的用于容器处理的机器的先前所提及的变型或实施变体中的一些或全部变型或实施变体可选地互相结合，以便至少部分地达到上面所制定的一个或更多个目的，并且/或者以便取得本发明的所期望的效果。

在这一点处应明确阐述的是，结合根据本发明的用于容器处理的机器解释过的所有方面和实施变体同样涉及或可形成上述在不同实施变体中解释的根据本发明的传感器布置的部分方面。因此，如果在本说明书或根据本发明的机器、填充或包装机的权利要求定义中的任何一点处提到了某些方面和/或相互关系和/或效果，那么这同样适用于本发明的传感器布置。

同样的道理反过来也适用，从而使得结合本发明的传感器布置解释了的所有方面和实施变体同样涉及或可为本发明的用于容器处理的机器、填充或包装机的部分方面。因此，如果在本说明书或根据本发明的传感器布置的权利要求定义中的任何一点处提到了某些方面和/或相互关系和/或效果，那么这同样适用于本发明的机器。

为了至少实现所述目的的一部分，或者本发明除了上面在不同实施例变型中解释的传感器布置和上面在其他不同变型中解释的用于容器处理的机器之外，还提出了一种具有独立方法权利要求的特征的用于控制这样的用于容器处理的机器的方法。该方法尤其可以用于控制填充和包装机。

此外，该方法提供了对特别是与机器功能或与各个机器模块的功能相关联的第一状态参数的传感检测，以及对第二状态参数的传感检测。在它们各自的传感检测之后，第一状态参数和第二状态参数都被评估并且被机器控制装置访问或使用，其中目的特别是，监测定义的机器功能和/或各个机器模块的功能，和如有必要以控制方式干预这些功能。

在该方法中，可以可选地规定，第二状态参数的传感检测、评估和进一步处理可以或多或少地独立地进行，特别是独立于第一状态参数的检测、评估和进一步处理。

本发明还包括该方法的变型，其中第二状态参数与第一状态参数相关，即其中第二状态参数的检测、评估和/或进一步处理取决于第一个状态参数的检测、评估和/或进一步处理。

在这种情况下，第一状态参数的传感检测例如可以与第二状态参数的传感检测功能和/或空间相关地进行。

一个方法的选项可以例如在于，第二状态参数提供关于第一状态参数的正确传感检测的信息。

同样可以想到的是，除了用于第一状态参数的功能传感检测的信息之外，第二状态参数还可以提供与机器功能相关联的其他传感检测信息。

因此可以特别设定，传感检测的第二状态参数包含关于在定义的参考空间内负责第一状态参数的传感检测的第一传感器系统的位置和/或方位变化。

该方法的有用设计方案可以是第二状态参数包括定义的参考空间内的倾斜数据。

可选地，第二状态参数还可以包括加速度数据，特别是负责第一状态参数的传感检测的第一传感器系统在该参考空间或定义的参考空间内暴露的那些加速度数据。

如上文已经指出的，该方法可以设定，由公共控制单元接收、处理和评估传感检测的传感器信号，即第一和第二状态参数，特别是为了改进对上述不同实施例变型和定义的容器处理机器的控制的目的。

根据本发明的方法可以以特别有利的方式用于处理和传送物品或容器的机器，例如包装机或码垛机，其中不同的状态参数已经在传统配置中由传感路径确定。如果结合对某些状态参数的这种传感检测来确定附加参数，例如倾斜度或位置，则可以产生有趣的附加功能。这些诸如倾斜度或位置的补充参数在本上下文中通常也被称为次级参数。

此类附加功能可以用于例如检查检测初级状态参数的初级传感器系统的位置或倾斜度的正确功能。对于某些方法变型和相关的机器配置，初级传感器系统的位置或倾斜度可以通过机器控制分配给某些类型的加工包装货物，并使用次级传感器系统结合所选类型进行检查。如果带有这里所谓的初级传感器系统的传感器在机器运行时未正确调整或已移出其预定位置，则根据本发明的方法实施的机器控制系统可以断定存在潜在或有苗头的错误，并在必要时发出错误信号和/或通过机器监测系统指示需要检查或必要情况下再校准某些传感器位置。

如上面所描述的，通过此类附加功能可以例如也检查检测初级状态参数的初级传感器系统的传感器元件的位置或倾斜度的正确功能。这样的传感器元件例如也可以是无源构件，例如光栅镜的情况。对于某些方法变型和相关的机器配置，初级传感器系统的这些传感器元件的位置或倾斜度可以通过机器控制分配给某些类型的加工包装货物，并使用次级传感器系统结合所选类型进行检查。如果这里所谓的初级传感器系统的作为组成部分的传感器构件在机器运行时未正确调整或已移出其预定位置，则根据本发明的方法实施的机器控制系统可以断定存在潜在或有苗头的错误，并在必要时发出错误信号和/或通过机器监测系统指示，需要检查或必要情况下在校准某些传感器位置或各传感器构件的位置。

在这种情况下，一个特别有利的方法变型可以在于，通过光学和/或声学信号，例如可以伴随调整过程的一系列音调，使调整过程对于负责监控机器的人来说更容易。例如，当调整过程成功时，类似于电子水平仪的光学信号可以提供绿色信号，而红色信号表示要调整的传感器系统尚未处于正确的对准位置。声学上也可以产生类似的效果。

正如上面在几个点上已经指出的，根据本发明的传感器布置或根据本发明的方法存在许多实际应用可能性，例如在容器处理机或其模块的最多样化的点。

根据本发明的系统或方法变型的其他有意义的应用领域例如是，这种容器处理和/或包装机器中的分组系统或分组站。其他有用的应用领域可以是这种容器处理和/或包装机器中的装载器、装载模块或装载站。

此外，根据本发明的系统或方法变型还有许多其他应用领域，例如贴标机、贴标站或贴标模块，还可能是容器处理和/或包装机中的直接印刷站或模块。

不仅在罐头、瓶子、复合容器等容器中机械填充液体或饮料领域，而且在进一步的运输过程中，在搬运和包装先前填充的容器中(这也包括上述处理步骤，例如在容器或包装货物上贴标签或印刷图像)有许多传感器系统位置。

所有这些传感器或更复杂的传感器布置的单个部件本质上都可以被视为初级传感器或初级传感器系统，因为由此类传感器提供的传感器信号通常用于维持容器处理机的功能，无论容器处理中的错误或单个机器模块的功能的错误是否被识别，或者是否应启用或伴随其他控制干预。

然而，根据实际经验，在各传感器功能失效或传感器信号错误的情况下，机器控制系统会部分受损，因此容器处理机的处理速度必须被节流甚至关闭，以便查找已确定但可能尚未找到原因的错误或错误功能。在不太有利的情况下，单个传感器功能故障或错误传感器信号甚至可能导致单个机器模块发生故障、包装货物损坏甚至单个机器元件或模块组损坏。

最后提到的情况尤其可能在导致后续问题的传感器信号没有被视为不合理而是被处理为可用信号时发生，其值位于预期的带宽内时。

未检测到的传感器定向的任意偏差通常会导致大量问题，在个别情况下很难找到此类错误的原因。这包括，例如，光栅传感器，其锚固可能由于接触不当、与工业卡车碰撞、用作进入阶段(Trittstuf)等而弯曲，这些最初可能导致不明显的影响，但随着时间的推移会累积，如果传感器系统信号仍在传输，下游评估电子设备在最广泛的意义上可能认为是合理的，那么其原因就特别难以定位。

然而，如果可以通过使用额外的传感器伴随、检查和监测初级传感器信号的采集来检查初级传感器信号的合理性和一致性，则可以显着降低诸如上述那些故障的风险。用于此目的的次级传感器系统可以例如通过添加、连接或分配给最初使用的传感器或初级传感器系统的小型电子组件形成，并且可以确保持续监测初级传感器系统，特别是关于到它们产生的信号质量。

在这一点上，可以再次注意使用错误存储器的一般可能性。将错误存储器分配给第二传感器或次级传感器系统可能是有用的，其中这种错误存储器或者物理存在或者例如也以软件实现。这种类型的错误存储器在资源和结构方面只需要相对较少的费用，不仅能够以简单且成本低廉的方式在大部分情况下检测所有运动、振动、位置变化、等可能导致来自初级传感器系统的输出信号的信号变化和/或信号损坏并且立即进一步处理，也可以用于以后评估，例如随后在发现个别机器功能异常的情况下搜索错误源时。

在这一点上应该再次指出，本发明的兴趣主要在于，发现或至少更容易地发现在传感器基本正常工作的情况下或在传感器轻微故障时难以检测的故障原因。

如果初级传感器系统通过结构集成、连接或空间和功能分配或连接的次要传感器系统(例如，通过倾斜传感器系统、加速度传感器系统等实现)来监测，以确定初级传感器系统是否暴露于不允许的高水平振动，或者是否被带到其先前精确设置的位置，这可以由接收传感器信号并评估传感器信号的控制中心检测和处理。因此，负责监测和机器控制的人员能够将屏幕上示出的特定错误分配给特定的传感器故障，这比没有次级传感器系统的情况要快得多。

在这种情况下，即没有次级传感器系统及其提供的可能传感器故障的指示，可能必须首先开始广泛的故障排除，并且通常只有在意外发现产生废品后触发机器停止时才开始。

如上文已经定义的，如果从所涉及的技术领域的技术人员的观点来看，它们可以相互组合，则它们也应该适用于各种方法变型。因此，可以将根据本发明的方法的先前所提及的变型或实施变体中的一些或全部变型或实施变体可选地互相结合，以便至少部分地达到上面所制定的一个或更多个目的，并且/或者以便取得本发明的所期望的效果。

作为预防措施，在这一点上还应再次指出，已经结合上述根据本发明的方法解释的所有方面和设计变体同样涉及根据本发明的传感器布置的部分方面或配备它的机器，或可用于此目的。因此，如果在根据本发明的方法的描述中或也在根据本发明的装置的权利要求限定中的任何一点处提到了某些方面和/或相互关系和/或效果，那么这同样适用于根据本发明的传感器布置或根据本发明的机器。反过来的方式也应该同样适用。

在下文中，将参照附图更详细地解释本发明的实施例及其优点。单个元件在附图中的彼此间的尺寸比例并不总是对应于实际尺寸比例，因为一些形状简化表示，并且其他形状为了更好的图解相比其他元件放大表示。

图1A示出了用于包装和码垛容器的示例性机器配置的示意性侧视图，其中该机器配备有用于监测机器模块的多个传感器。

图1B示出了根据图1A的机器配置的示意性俯视图。

图2以示意方式示出了分配给机器模块的示例性传感器布置的功能关系。

对于本发明的相同或具有相同效果的元件使用相同的附图标号。另外，为清晰起见，单个附图中只描绘对于相应的附图的描述而言所必需的附图标号。所描绘的实施方式仅代表根据本发明的用于容器处理的机器、根据本发明的传感器布置或根据本发明的方法可如何实施而成的示例，并不代表结论性的限制。

图1A和1B基于示例性机器配置来说明根据本发明的传感器布置和以这种方式装备的机器的各种可能用途。

因此，图1A示出了包装机10的示意性侧视图，其包括彼此连接的多个具有输送装置和连接在其上的装载站12的机器模块。图1B以示意性俯视图示出了相同的包装机10。以下说明同样涉及图1A的侧视图和图1B的俯视图。

包装机10旨在用于输送、搬运、包装和码垛件状货物(未示出)，这些件状货物在供给方向ZR上从左侧连续输送，例如从上游容器填充装置系统(也未示出)输送并传送到所示的包装机10。在图1A和1B的图示中，整个输送和处理方向是从左到右。

首先，在包装机10内，将多个件状货物组合成一层以码垛。例如，分别由多个以收缩膜或捆扎带等形式通过外包装一起保持在相应的束内的饮料容器形成的束因此能够经由例如通过合适的输送装置形成或包括合适的输送装置的供给装置14在运输方向TR上供给到层形成模块16。

该层形成模块16也可以被认为或称为层准备模块和/或层提供模块，因为其主要目的是在运输方向TR上将一个接一个运输的单件货物一排或多排平行地重新组合，从而形成层，其可以在随后的装载站12中码垛并堆叠在另一个之上。

由多个相互作用的单独部件组成的层形成模块16包括至少一个分组模块18，利用其搬运装置或操纵器20(参见图1B)将最初以一排或多排彼此输送的件状货物根据所需和/或预定的分层方案组装成可堆垛的层。

层形成模块16可以例如由用于处理在至少一排中一个接一个地移动的件状货物的装置形成，如专利文件DE 10 2016 206 639 A1和DE 102016213400A1中所描述的，其内容特此并入本申请，其内容应被视为本申请的读者已知。这样的设备可以处理连续无间隙地供应的件状货物，例如无间隙地供应的束，每个束包括由外包装组合的多个物品。

件状货物被供给到分组模块18和包含在其中的设备的操纵器20，例如经由运输设备或供给设备14，其中至少两个运输区段在所示的运输方向TR上彼此邻接，其中第一运输区段例如可以由辊式输送链形成，而随后的第二输送区段可以由具有粘合表面的输送带形成，例如涂橡胶的输送带。在专利文件DE 10 2017 207 353 A1中描述了一种类似的输送装置或供给装置14，其内容特此并入本申请并且本申请的读者应认为其内容是已知的。

分组模块18的至少一个操纵器20通过其从一排或多排无间隙到达的件状货物中拾取相应数量的件状货物形成包装机10内待处理件状货物的循环。操纵器20可以例如由合适的抓取机器人形成，通常由三角运动学机器人22形成，如图1B的示意性俯视图中示意性所示。可选地，操纵器20也可以由龙门式机器人或其他搬运装置构成。

如此处示意性所示，这样的三角运动学机器人22包括多个相互作用的部件，以便它可以抓取、接收、转动、移动和在指定位置再次释放单个件状货物或也可能成对或成组的多个件状货物。为了旋转形成操纵器20的基本部分并且用其抓取件状货物的抓取装置，例如可以存在第一驱动轴，使得操纵器通过第一轴旋转。此外，可以存在第二驱动轴，其与致动装置相互作用，借助于该致动装置可以控制操纵器20的夹爪闭合和打开。

例如，第一轴和第二轴可以彼此同轴地定向或布置。在这种情况下，第一轴可以由中空管形成，而第二轴可以布置在第一轴的空腔中。然而，这种操纵器20或三角运动学机器人的各种其他设计变型是已知的并且可以在这里描述的包装机10内用于预期目的。

分组模块18下游的层形成模块16的输送机部件用于将先前已由操纵器20带入预期层图案的件状货物层推在一起，因为相邻件状货物之间仍然存在距离和间隙，这特别是由于需要在一件或多件件状货物分别移动到其在层模式内的预期目标位置时进行无碰撞的旋转和移动运动。

运输方向TR上和横向于运输方向TR的间隙由布置在分组模块18下游的层形成模块16的输送部件消除，例如通过可横向推进的推杆和/或通过将件货物层堆积在可移动的堆积或贴靠梁24(参见图1B)上，其可以根据需要升高或降低，以允许成品件状货物层在堆积后通过并能够继续沿推进方向传送。

这类组装在层形成模块16中并通过减少或消除件状货物之间的间隙和距离而形成的可堆垛的件状货物层然后在推进方向上被推到装载站12的为此设置的装载单元26上，并布置到等待托盘上或在同一托盘上布置的其它可堆垛的件状货物层的上侧上。

这些堆叠和码垛过程所需的托盘(未示出)沿托盘供给方向28被引入装载站12，并沿托盘取出方向30(参见图1B的俯视图)从装载站12移除。托盘供给方向28和托盘取出方向30有利地布置或形成在一条直线上与可在装载站12内码垛的件状货物层的推进方向对齐并横向。

此外，图1A和1B中示意性示出的包装机10包括分配给装载站12的所谓中间层预分离器32，其包括用于对齐的彼此堆叠的中间层36的料盒34，以及此处未指定的用于将各个中间层与相应的可码垛件状货物居中对齐的居中单元。

此外，装载站12分配有中间层插入件38，以便将设置在料盒34中的例如由硬纸板坯料等制成的平坦中间层36布置在彼此要堆叠的可码垛件状货物层之间，以保护各自较低的可码垛件状货物层。可选地，两层件状货物也可以在将放置在其上的第三层与具有这样的中间层的第二层的上侧分离之前彼此堆叠。在这种情况下，例如，成对地形成层堆叠，它们分别以成对的彼此连续的件状货物层通过中间层彼此分开。使用这种中间层的其他分离系统也是可以想到的，但这里将不更详细地解释。

在图1A和1B中作为示例示出的包装机10也可以可选地由此处未示出的并在许多方面具有不同的设计并且配备有与所示的不同的、分别相互作用的部件的用于容器处理的机器形成，或者通过用于填充饮料到在此分别提供的饮料容器的机器形成。所有这些不同的机器通常都配备了各种各样的传感器和检测装置，其可以精确监测和控制机器中发生的所有过程，并且特别是可以有助于识别发生的任何故障并以合适的方式对它们做出反应。

在图1A和1B中示意性地指示了几个这样的传感器40，其中传感器布置和传感器位置仅被理解为示例。实际上，可以存在许多其他传感器，但是为了清楚起见，它们既未在附图中示出也未在此处更详细地解释。

例如，第一传感器40a可以分配给供给装置14并且在那里例如监测件状货物的运输和/或供给装置14的水平输送装置的驱动。这同样适用于第二传感器40b，其也可以分配给供给装置14并且例如可以监测件状货物在运输方向TR上到供给装置14下游的层形成模块16的传送。

层形成模块16的操纵器20有意义地配备有至少一个传感器，其在此示意性地示为第三传感器40c。然而，操纵器20装备有多个传感器是有意义的，这些传感器在这里没有单独标识。

第四传感器40d可以分配给布置在操纵器20下游的层形成模块16的运输模块，而第五传感器40e可以位于例如装载单元26的区域中，以便在那里特别是监测件状货物层的码垛。

此外，中间层预分离器32可以配备有第六传感器40f，例如以监测中间层从那里到装载单元26的传送和/或中间层插入器38的运动顺序。

对于在图1A和1B中仅示意性指示的传感器40、40a、40b、40c、40d、40e和40f，可以考虑各种各样的传感器原理。可以使用光学工作的传感器、超声波传感器、接触工作的传感器、磁性或感应工作的传感器等。具有下游图像评估的监视相机也可以用作传感器40、40a、40b、40c、40d、40e或40f。

为根据本发明的传感器40、40a、40b、40c、40d、40e和40f中的至少一个配备额外的传感器系统，该传感器系统能够检测另外的状态参数，这些状态参数不一定是检测相应传感器40、40a、40b、40c、40d、40e或40f的初级任务的那些状态参数，这将在下面参考图2更详细地解释。

此外，在这一点上应该指出，作为初级传感器40、40a、40b、40c、40d、40e或40f的一部分的各个传感器部件也可以用于附加监测，这将在下面参考图2更详细地解释。

包装机10在图2的示意图中仅由方框表示，形成包装机10的一部分的层形成模块16和沿推进方向可传送地联接到它的装载单元26也是如此。分配给层形成模块16的第四传感器40d可以例如由光栅传感器等形成，其在此可以用于监测借助于操纵器20(参见图1A和图1B)在运输方向TR和推进方向(参见图1A和图1B)上布置成可码垛的件状货物层的件状货物的正确运输。

在这里例如设计为光栅传感器42的第四传感器40d可以在这种配置中作为第一或初级状态参数检测在各件状货物时通过时横向于运输方向TR行进的光束的重复掩蔽，而连续件状货物之间的光栅传感器42的光束分别通过的间隙产生由检测到的光束生成的第一输出信号44。在此也称为初级传感器系统的光栅传感器42的第一输出信号44因此表示第四传感器40d的相应安装位置处的第一或初级状态参数。

在这里可以由光栅传感器42形成的第四传感器40d也被分配给第二传感器系统46，其在当前上下文中也被称为次级传感器系统。分配给由第四传感器40d或光栅传感器42形成的第一传感器系统的该第二传感器系统46用于检测第二状态参数并且基于这些第二状态参数产生第二输出信号48。

第二传感器系统46也可以可选地安装在光栅传感器42的单个传感器部件上，例如安装在此处未详细示出的光栅反射镜上，其位置和倾斜度可以以描述的方式由第二传感器系统46检测。

第一输出信号44和第二输出信号48都被传输到控制电路50，在该控制电路中，信号44和48与许多其他信号一起被处理，以便能够监测和控制包装机10的各个功能。

由光栅传感器42的第一传感器系统检测到的被转换成第一输出信号44的第一状态参数可以在此与由第二传感器系统46检测到的第二状态参数直接相关，第二状态参数被转换成第二输出信号48。然而，还可以想到的是，第二输出信号48可以独立于第一输出信号44或者至少部分地或在部分方面独立于它们。

用于最可能可靠地监测和无故障控制搬运、加工或包装机器10，例如那些根据图1A和1B的所示出的传感器布置的特别有利的实施例变型可以就这方面而言设置有传感器系统42和46的耦合，从而利用第二传感器系统46或次级传感器系统特别是检测那些与这里由光栅传感器42形成的初级传感器系统的正确运行相关，或者至少以某种方式与由初级传感器系统检测到的传感器值相关的状态参数。

如图2中示例性所示，形成初级传感器系统41或第一传感器系统41的光栅传感器42可以在集成设计中包含次级传感器系统或第二传感器系统46，其中第二传感器系统46例如通过合适的附加电子装置实现，其以定义的方式与初级传感器系统41相互作用、叠加在其上或对其进行监测。在此，次级传感器系统46可以有利地检测例如初级传感器系统41的空间位置或初级传感器系统41的定义状态的一些其他变化，以便从这些值生成输出信号48并自身对其进行评估或经由下游控制电路50评估。

此处由光栅传感器42形成的第四传感器40d的合理配置在当前情况下可以通过第二传感器46在形成第一传感器系统41的光栅传感器42的壳体中的结构集成来实现，使得传感器41、42和46都可以组合在一个共同的传感器模块壳体中。

同样，两个传感器系统41、42和46可以组装在一个共同的或集成的电子电路中，这可以通过例如将传感器系统41、42和46集成在一个共同的电子印刷电路板上或者甚至通过将它们集成在一个共同的电子电路中来实现。传感器元件和相关联的电子电路在技术上可行的小型化程度允许将初级传感器系统41和次级传感器系统46的传感器系统组合在公共模块中。

由于在实践中使用第二传感器系统46来监测光栅传感器42以确保其正常运行特别有意义，因此次级传感器系统46可以包括例如倾斜传感器或加速度传感器，其可以用于识别不需要的位置偏差、振动等，特别是偏移的和脱离其正确设置的光栅传感器42，其在未检测到位置变化的情况下仍然提供输出信号44。

然而，取决于初级传感器系统41或光栅传感器42的设置并且取决于设置与目标位置的偏差，可能是第一输出信号44不再提供有意义的值的情况。在这种情况下，可以通过分析附加地由第二传感器系统46确定的第二输出信号48来推断不可信的第一输出信号44，以便能够立即采取合适的措施。

这样的措施例如可以是光栅传感器42的检查，其可以用于立即检查光栅传感器42是否以某种方式安装、设置、调整和必要时校准，而无需冗长的故障排除，以便传送有意义且合理的第一输出信号44，其使控制电路50能够以预期方式控制包装机10及其件状货物运输。

以类似的方式，位置单元26区域中的第五传感器40e也可以配备相应的次级传感器系统(此处未详细示出)，其也可以提供次级输出信号并将它们传输到控制器电路50，这只是在图2示出，并没有详述。

第五传感器40e的设计、它检测的物理变量以及分配给第五传感器40e的次级传感器系统取决于相应的机器模块和在那里要监测的变量。例如，这可以是装载单元中的件状货物层的定位和/或要放置在件状货物层上的中间层等的定位或定向。

包装机10的其他机器模块可以可选地配备相应的传感器，可以可选地向其分配如上所述的次级传感器系统，以便额外地监测由相应的初级传感器系统生成的传感器值，并且来检查它们的合理性。

一般来说，如果第二传感器系统除了第一传感器系统的检测之外还执行可能与其他机器功能相关的其他传感任务，那么它对于某些应用也是有意义的。

原则上也可以考虑传感器布置，其中第二传感器系统很大程度上独立于第一传感器系统运行。在这种情况下，也可以说，在当前上下文中被称为次级传感器系统的传感器模块作为独立的传感器，就像作为第二初级传感器系统一样，即使它与第一传感器系统组装在一起或在结构上集成到其中。

以下是对上述实施例的补充说明。尽管结合附图中示出的实施例变型和其突显的描述中说明的一般是″示意性的″描绘图和视图，但这绝不意味着附图描绘和它们的描述对于本发明的公开来说是次要的。本领域专业人士完全有能力从示意性的且抽象绘制的描绘图中获得足够的信息，以简化他对本发明的理解，而不会例如因为传感器布置的部件、包装机、其单个部件或其他绘制的要素的所绘制的和可能不完全按比例的尺寸关系而在理解上受到任何影响。更确切地，这些附图使得作为读者的本领域专业人士能够借助本发明的方法的具体解释的实施和根据本发明的包装机或根据本发明的传感器布置的结构的具体解释，更好地理解在权利要求书以及说明书至少鉴于一些方面的一般性的部分中以更一般和/或更抽象的方式提出的本发明的想法。

本发明参考一种优选的实施方式进行了描述。然而，对于本领域技术人员可设想的是，在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下可对本发明进行修改或变化。

附图标号列表

10 包装机、机器

12 装载站

14 供给装置

16 层形成模块

18 分组模块

20 操纵器

22 三角运动学机器人

24 堆积梁、贴靠梁

26 装载单元

28 托盘供给方向

30 托盘取出方向

32 中间层预分离器

34 料盒、中间层料盒

36 中间层

38 中间层插入件

40 传感器

40a 第一传感器

40b 第二传感器

40c 第三传感器

40d 第四传感器

40e 第五传感器

40f 第六传感器

41 第一传感器系统，初级传感器系统

42 光栅传感器

44 第一输出信号、第一传感器信号

46 第二传感器系统，次级传感器系统

48 第二输出信号、第二传感器信号

50 控制电路、控制单元

ZR 供给方向

TR 运输方向

推进方向

Claims (20)

1.用于容器处理的机器，特别是填充和包装机(10)，所述机器包括至少一个具有第一传感器系统(41)的检测装置，以用于检测第一状态参数，特别是用于监测所述机器(10)或单个机器模块的功能，所述至少一个检测装置配置有用于检测第二状态参数的至少第二传感器系统(46)，其中第二状态参数与由所述第一传感器系统(41)检测的第一状态参数相关或者至少部分独立于它们。

2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述第二传感器系统(46)在功能上和/或空间上分配给配备有第一传感器系统(41)的检测装置，其中所述第二传感器系统(46)特别是在结构上与所述检测装置结合。

3.根据权利要求1或2所述的机器，其中，所述第二传感器系统(46)能够检测限定参考空间中的位置和/或方位变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器，其中，由公共控制单元(50)接收、处理和评估由第一传感器系统(41)和第二传感器系统(46)提供的相应传感器信号(44，48)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器，所述机器配置有至少一个控制单元(50)或者所述机器包括至少一个控制单元(50)，所述机器除了至少一个检测装置的第一传感器系统(41)的第一输出信号(44)之外还接收所述第二传感器系统(46)的第二输出信号(48)并且能够由此导出关于配备有第一传感器系统(41)的检测装置的位置和/或方位的信息。

6.根据权利要求4或5所述的机器，其中，能够评估第二传感器系统(46)的第二输出信号(48)以校准检测装置和/或包含在其中的第一传感器系统(41)。

7.用于加工和/或搬运机器内，特别是用于容器处理、容器填充和/或容器包装的机器(10)内的机器环境的传感器布置，所述传感器布置包括第一传感器系统(41)，以用于检测第一状态参数，特别是用于监测所述机器(10)或各个机器模块的功能；以及用于检测第二状态参数的第二传感器系统(46)，其中所述第二状态参数与由第一传感器系统(41)检测的第一状态参数相关或至少部分独立于它们。

8.根据权利要求7所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)在功能上和/或空间上分配给配备有第一传感器系统(41)的检测装置。

9.根据权利要求8所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)在结构上与所述检测装置和/或与所述第一传感器系统(41)结合。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)监测所述第一传感器系统(41)。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)除了监测所述第一传感器系统(41)之外，还完成与机器功能相关联的其他传感任务。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)很大程度上独立于所述第一传感器系统(41)运行。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)能够检测限定参考空间中的位置和/或方位变化。

14.根据权利要求13所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)包括倾角传感器。

15.根据权利要求13或14所述的传感器布置，其中，所述第二传感器系统(46)包括加速度传感器，所述加速度传感器将检测到的位置和/或方位变化与时间分量联系起来。

16.根据权利要求7至15中任一项所述的传感器布置，其中，由所述第一传感器系统(41)和所述第二传感器系统(46)提供的相应传感器信号(44，48)由公共控制单元(50)接收、处理和评估，其中，所述第二传感器系统(46)的第二输出信号(48)能够被评估，以特别是用于校准检测装置和/或包含在其中的第一传感器系统(41)。

17.用于控制用于容器处理的机器(10)，特别是用于控制填充和包装机(10)的方法，所述方法提供第一状态参数的传感检测和第二状态参数的传感检测，

-其中，传感检测的第一状态参数和传感检测的第二状态参数被评估并提供给机器控制装置，特别是为了监测定义的机器功能和/或各个机器模块的功能并以控制的方式干预这些功能，-并且其中，所述第二状态参数与第一状态参数相关或至少部分独立于它们。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二状态参数提供关于第一状态参数的正确传感检测的信息。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，除了用于第一状态参数的功能传感检测的信息之外，第二状态参数还提供与机器功能相关联的其他传感检测信息。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中，传感检测的第二状态参数包含关于在定义的参考空间内负责第一状态参数的传感检测的第一传感器系统(41)的位置和/或方位变化。