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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überprüfen des
Vorhandenseins von Objekten und insbesondere von Behältnissen.
Im Bereich der getränkeherstellenden
Industrie ist es üblich,
dass Getränkebehältnisse
in einem mehrgliedrigen Prozess erzeugt, abgefüllt, etikettiert und in weiterer
Weise behandelt werden. Dabei werden die Behältnisse beispielsweise mit
Drehsternen von einer Behandlungseinheit in eine weitere Behandlungseinheit
transportiert. Oftmals ist es dabei erforderlich, zu prüfen, ob
in einer bestimmten Position tatsächlich ein Behältnis angeordnet
ist, beispielsweise ob eine bestimmte Greifklammer mit einem Behältnis besetzt
ist. Falls eine Greifklammer beispielsweise nicht mit einem Behältnis besetzt
ist, könnte
dies zur Folge haben, dass ein Getränk in ein nicht vorhandenes
Behältnis
abgefüllt
wird und damit Verunreinigungen einer Anlage auftreten.
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Im
Stand der Technik ist es dabei bekannt, Ultraschallelemente einzusetzen,
um zu prüfen,
ob bestimmte Greifklammern mit Behältnissen besetzt sind. Zu diesem
Zweck ist üblicher
Weise ein Ultraschallsender vorgesehen sowie ein Ultraschallempfänger, und
zwischen diesen beiden Einheiten werden die Greifklammern mit den
zu behandelnden Behältnissen
transportiert.
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Falls
in einer bestimmten Position ein Behältnis vorhanden ist. wird die
Signalübertragung
von dem Ultraschallsender zu dem Ultraschallempfänger unterbrochen und auf diese
Weise kann der Besetzungszustand des entsprechenden Greifelements überprüft werden.
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Die
bisher als dem Stand der Technik bekannten Sensoren bestehen üblicher
Weise aus Kunststoffen, wie beispielsweise Teflon. Der Ultraschallsender
weist an seinem Außenbereich
einen Lautsprecher auf und der Empfänger entsprechend ein Mikrofon,
welches das Schallsignal des Senders aufnimmt. Insbesondere bei
Anwendungen im sogenannten Reinraumbereich treten zum Teil erhebliche Außenbehandlungen
mit weiteren flüssigen
und gasförmigen
Medien auf. Dies führt
oftmals zu Ausfällen der
Sende- und Empfangseinheiten und erfordert u. a. einen Eingriff
in den Sterilbereich, um die Sensoren abzutrocknen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Überprüfen des
Vorhandenseins von Objekten, insb. von Behältnissen, zur Verfügung zu
stellen, die insbesondere in kritischen Umgebungen, wie beispielsweise
Reinraumbereichen, weniger anfällig
gegen Substanzen wie beispielsweise Reinigungsgase, ist.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und eine Anlage nach Anspruch 14
erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Überprüfen des
Vorhandenseins von Objekten und insbesondere von Behältnissen
weist eine Sendeeinrichtung auf, welche eine Schallsignalerzeugungseinheit
aufweist, um ein Schallsignal auszugeben und eine Empfangseinrichtung,
welche derart bezüglich
der Sendeeinrichtung angeordnet ist, dass von der Empfangseinrichtung
ein von der Sendeeinrichtung ausgegebenes und durch Luft übertragbares Schallsignal
empfangbar ist. Erfindungsgemäß weist wenigstens
die Sendeeinrichtung oder die Empfangseinrichtung ein Gehäuse auf,
wobei wenigstens ein Bereich des Gehäuses zur Abgabe oder zum Empfang
von Schallsignalen geeignet ist.
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Während im
Stand der Technik – wie
oben erwähnt – an den
betreffenden Kunststoffgehäusen Lautsprecher
bzw. Mikrofone an der Außenwandung vorgesehen
sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
diese Elemente nicht anzuordnen und vielmehr das Gehäuse selbst
als Lautsprecher oder als Mikrofon wirken zu lassen. Auf diese Weise
kann auf die sehr empfindlichen Elemente wie Lautsprecher und Mikrofone
an der Außenwand
des Gehäuses
verzichtet werden. Überraschender
Weise hat sich herausgestellt, dass es bei entsprechender Auslegung
der Gehäuse
es möglich
ist, dass eine Gehäusewandung selbst
als Lautsprecher wirkt. Ebenso ist es möglich, dass bei entsprechenden
Leistungen der Schallsignale auch ein Gehäuse bzw. ein Teil des Gehäuses als
Empfänger
wirken kann. Dabei wäre
es sowohl möglich,
im Inneren dieses Gehäuses
einen Lautsprecher anzuordnen, der das Gehäuse in Schwingungen versetzt,
als auch im Inneren des Gehäuses beispielsweise
eine Spule vorzusehen, welche mit einem Teil der Gehäusewandung
gekoppelt ist und auf diese Weise Schwingungen der Gehäusewandung erzeugt.
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Dabei
werden jedoch bevorzugt wesentlich höhere Leistungen verwendet als
bei aus dem Stand der Technik üblichen
Sende- und Empfangseinheiten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weisen sowohl die Sende- als
auch die Empfangseinrichtung jeweils ein Gehäuse auf, und das Gehäuse der
Sendeeinrichtung ist zur Abgabe eines Schallsignals geeignet und
das Gehäuse
der Empfangseinrichtung zum Empfang eines Schallsignals. Bevorzugt
handelt es sich bei dem Schallsignal um ein Ultraschallsignal.
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Bei
dieser Ausführungsform
werden sowohl die Lautsprechereinheit als auch die Mikrofoneinheit, die
im Stand der Technik am Außenbereich
des Gehäuses
vorgesehen sind, ersetzt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein
Gehäuse
vollständig
geschlossen. Auf diese Weise kann in besonders vorteilhafter Weise
der Innenbereich dieses Gehäuses, der
beispielsweise auch die Steuereinrichtungen und dergleichen enthält, geschützt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Gehäuse
einen Grundkörper
und einen auf diesen Grundkörper angeschweißten Kopf
auf, so dass nach dem Schweißvorgang
das Gehäuse
im wesentlichen irreversibel geschlossen ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im Inneren des
Gehäuses
der Sendeeinrichtung eine Wandlereinrichtung angeordnet, welche elektrische
Schwingungen, insbesondere in mechanische Schwingungen, umwandelt
und damit beispielsweise ein Ultraschallsignal erzeugt. Bei dieser Wandlereinrichtung
kann es sich einerseits um einen Lautsprecher handeln, der im Inneren
des Gehäuses angeordnet
ist, es wären
jedoch auch andere schallerzeugende Einrichtungen denkbar. Auch könnte – wie oben
erwähnt – eine Spule
direkt mit dem Gehäuse
bzw. einem Abschnitt wie beispielsweise einer Endwand des Gehäuses gekoppelt
sein.
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Entsprechend
ist auch im Inneren des Gehäuses
der Empfangseinrichtung eine weitere Wandlereinrichtung angeordnet,
welche mechanische bzw. akustische Schwingungen wieder in elektrische Schwingungen
zurückwandelt.
Dabei kann diese Wandlereinrichtung beispielsweise in mechanischem Kontakt
mit einem Bereich des Gehäuses
wie einer Wandung des Gehäuses,
stehen und ähnlich
wie ein Mikrofon arbeiten.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Gehäuse der
Sendeeinrichtung einen ersten Wandabschnitt mit einer ersten vorgegebenen Wandungsdicke
auf und einen zweiten Wandungsabschnitt mit einer zweiten vorgegebenen
Wandungsdicke, wobei die zweite Wandungsdicke geringer ist als die
erste Wandungsdicke. Vorzugsweise ist ein Grundkörper des Gehäuses mit
einer dickeren Wandungsdicke hergestellt und ein Kopf- oder Stirnende des
Gehäuses
mit einer dünneren
Wandungsdicke. Diese dünnere
Wandungsdicke kann zu Schwingungen angeregt werden, und auf diese
Weise kann beispielsweise eine Stirnfläche des Gehäuses ähnlich wirken wie die Membran
eines Lautsprechers. Vorzugsweise sind – wie oben erwähnt – diese
beiden Wandungsabschnitte aneinander geschweißt. Damit ist bevorzugt ein
zweiter Wandungsabschnitt ein Deckel des betreffenden Gehäuses.
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Entsprechend
weist auch das Gehäuse
der Empfangseinrichtung einen ersten Wandungs- abschnitt mit einer
ersten vorgegebene Wandungsdicke auf und einen zweiten Wandungsabschnitt
mit einer zweiten vorgegebenen Wandungsdicke, wobei die zweite Wandungsdicke
geringer ist als die erste Wandungsdicke. Auf diese Weise kann auch
die zweite Wandungsdicke zum Aufnehmen von akustischen Signalen
dienen und damit zu mechanischen Schwingungen angeregt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein
Gehäuse,
bevorzugt beide Gehäuse,
aus Edelstahl gefertigt. Allgemein sind bevorzugt sowohl die Sendeeinrichtung
als auch die Empfangseinrichtung in Ganzstahl ausgeführt, und besonders
bevorzugt in einer hygienegerechten Ausführung zur Detektierung von
einzelnen Behältnissen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Sendeeinrichtung
an einer Halterung angeordnet, und die Sendeeinrichtung weist einen
schwingfähigen
Bereich zur Ausgabe des Schallsignals auf, wobei die Halterung an
einem Bereich der Sendeeinrichtung an dieser angeordnet ist, der von
dem schwingfähigen
Bereich beabstandet ist. Mittels dieser Halterung kann die Sendeeinrichtung in
eine bestimmte Position gebracht werden. Wie oben erwähnt, lässt sich
bevorzugt lediglich ein Bereich der Sendeeinrichtung zu Schwingungen
anregen. Die Halterung ist demgegenüber in einem anderen Bereich
angeordnet, so dass die entstehenden Schwingungen nicht durch die
Halterung gedämpft werden.
Vorzugsweise ist die Halterung in einem Bereich der Sendeeinrichtung
angeordnet, der zwar nicht der schwingfähige Bereich selbst ist, aber
jedoch an diesen angrenzt. Auf diese Weise kann eine besonders stabile
Halterung der Sendeeinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auch die Empfangseinrichtung
an einer Halterung angeordnet und die Empfangseinrichtung weist
einen schwingfähigen
Bereich zur Aufnahme des Schallsignals auf, wobei die Halterung
an einem Bereich der Empfangseinrichtung an dieser angeordnet ist,
der von dem schwingfähigen
Bereich beabstandet ist. Entsprechend wird die Halterung auch nicht
an den schwingfähigen
Bereich selbst angelegt, um wiederum Dämpfungen durch die Halterung
zu verhindern.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens
ein Gehäuse
und bevorzugt beide Gehäuse
eine kantenlose Außenkontur
auf. Derartige kantenlose Konturen sind leicht zu reinigen und auch
Flüssigkeiten
können
leicht an diesen kantenlosen Oberflächen abgleiten. Bevorzugt weisen die
Gehäuse
jeweils einen zylinderförmigen
Querschnitt auf und besonders bevorzugt Endflächen mit abgerundeten Kanten.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei dem jeweils zweiten Wandungsabschnitt der beiden
Gehäuse
um einen Deckel bzw. eine Stirnfläche dieses Gehäuses. Diese
Stirnfläche
ist besonders gut zur Ausgabe von Schallsignalen und auch zu deren
Aufnahme geeignet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Sendeeinrichtung
und die Empfangseinrichtung an einem gemeinsamen Träger angeordnet.
Dabei ist bevorzugt dieser Träger
derart gestaltet, dass von der Sendeeinrichtung erzeugte mechanische
Schwingungen nicht mechanisch über
den Träger
auf die Empfangseinrichtung übertragen
werden. Hierbei ist zu berücksichtigen,
dass die erfindungsgemäße Sendeeinrichtung
mit wesentlich höheren
Leistungen abstrahlen muss, da – wie
erwähnt – ein Bereich
des Gehäuses
zu Schwingungen angeregt wird. Dies kann dazu führen, dass der gesamte Träger bzw.
der Bereich, an dem die Sendeeinrichtung angeordnet ist, ebenfalls
zu Schwingungen angeregt wird und diese Schwingungen sich direkt
auf die Empfangseinrichtung übertragen.
In diesem Falle würde
die Empfangseinrichtung den Empfang eines Signals registrieren,
selbst wenn eine Flasche zwischen der Sende- und der Empfangseinrichtung
angeordnet ist, da dieses Signal über den Träger übertragen wurde. Daher weist
der Träger
bevorzugt Dämpfungseinheiten
auf, welche verhindern, dass eine direkte Übertragung von mechanischen
Schwingungen auf die Empfangseinrichtung auftritt.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Anlage zum Behandeln
von Behältnissen
gerichtet mit einer Transporteinrichtung, welche die Behältnisse
entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert sowie wenigstens
einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art. Bei dieser Anlage zum
Behandeln von Behältnissen
kann es sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, um eine Anlage zum Befüllen von
Behältnissen,
zum Etikettieren von Behältnissen,
zum Transportieren von Behältnissen, zum
Blasformen von Behältnissen
und Kombinationen hieraus und dergleichen handeln.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen:
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1a eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anlage;
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1b eine
Teildarstellung entlang der Linie A-A aus 1a;
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2 eine
perspektivische Teilansicht der Anlage aus 1a;
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3 eine
teilweise Draufsicht auf die Vorrichtung aus 1a;
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4 eine
perspektivische Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 eine
erfindungsgemäße Sende-
bzw. Empfangseinrichtung mit einer Halterung;
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1a zeigt
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anlage 100. Diese
Anlage 100 weist eine Transporteinrichtung 102,
hier einen Transportstern, auf, an dessen Außenumfang eine Vielzahl von Greifelementen 104 angeordnet
sind, welche jeweils in der Lage sind, Behältnisse 10 an deren
Mündungen
zu greifen. Diese Transporteinrichtung 102 dreht sich in
einer Vorzugsrichtung, hier beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn.
Dabei weist diese Anlage eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auf,
welche feststellt, ob jeweils an den Greifelementen Behältnisse 10 angeordnet
sind.
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1b zeigt
eine Teilansicht aus 1a entlang der Linie A-A aus 1a.
Genauer gesagt, ist in 1b eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gezeigt.
Diese Vorrichtung weist eine Sendeeinrichtung 2 auf, welche
ein Schallsignal, und besondere ein Ultraschallsignal, ausgibt.
Eine Empfangseinrichtung 12 kann dieses Ultraschallsignal, welches
sich insbesondere in der Richtung S bewegt, aufnehmen. Falls jedoch
ein Behältnis 10 zwischen der
Sendeeinrichtung 2 und der Empfangseinrichtung 12 ist,
wird von der Empfangseinrichtung 12 kein Signal aufgenommen.
Zur Vereinfachung sind die Sendeeinrichtung 2 und die Empfangseinrichtung 12 an
einem gemeinsamen Träger 60 angeordnet.
Dieser Träger 60 ist
wiederum über
Halterungen 62, Querstangen 64 und weitere Halterungen 66 an
einer Haltestange 68 angeordnet. Diese Haltestange 68 ist im
Bereich der Transporteinrichtung 102 bzw. einer Hülse 108 der Drehwelle
der Transporteinrichtung 102 fest, d. h. stationär, angeordnet.
Diese Konstruktionen mit mehreren Halteeinrichtungen und Stangen 62, 64, 66, 68 bewirkt
eine Dämpfung
des Halters 60, insbesondere in denjenigen Frequenzen,
in denen das Ultraschallsignal der Sendeeinrichtung 2 ausgegeben
wird.
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2 zeigt
eine perspektivische Detaildarstellung der in 1a gezeigten
Anordnung. Dabei sind auch hier wieder die Sende- und Empfangseinrichtung 2, 12,
gezeigt, wobei diese beiden Einrichtungen äußerlich gleichartig gestaltet
sind und jeweils Gehäuse 8, 18,
aufweisen. Diese Gehäuse 8, 18 weisen
jeweils Stirnflächen
auf, wobei jedoch nur die Stirnfläche 34 der Sendeinrichtung 2 dargestellt ist.
Die Stirnflächen 34 weisen – wie oben
erwähnt – eine geringere
Wandungsdicke auf als die übrigen Bereiche
des Gehäuses 8.
Gleichzeitig kann diese Stirnfläche
bzw. der Deckel 34 zu Schwingungen angeregt werden und
auf diese Weise die Schallsignale abgeben. Das Bezugszeichen 50 bezieht
sich auf eine Halteeinrichtung, um die Sendeeinrichtung 2 an dem
Träger 60 anzuordnen.
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Das
Bezugszeichen 61 bezieht sich auf eine Querverbindung der
Halteeinrichtung 60, um die Sendeeinrichtung 2 von
der Empfangseinrichtung 12 zu beabstanden. Insgesamt ist
dabei – wie
oben erwähnt – der Träger 60 derart
ausgeführt,
dass er insbesondere in dem Frequenzbereich der abgegebenen Schallschwingungen
nicht selbst zu Schwingungen angeregt werden kann.
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3 zeigt
eine Seitendarstellung der in 2 gezeigten
Vorrichtung. Man erkennt dabei, dass sich die jeweiligen Stirnflächen 34 und 44 der Sendeeinrichtung 2 sowie
der Empfangseinrichtung 12 direkt und auf gleicher Höhe gegenüberstehen,
so dass das Schallsignal in besonders günstiger Weise übertragen
werden kann, solange kein Behältnis 10 in
den Zwischenbereich zwischen der Sendeeinrichtung 2 und
der Empfangseinrichtung 12 liegt. Dabei ist es möglich, dass
die Sendeeinrichtung 2 ihr Signal gesteuert ausgibt, das
heißt,
dass die Ausgabe dieses Ultraschallsignals an eine Drehung der Transporteinrichtung 102 angepasst
ist, und nur jeweils dann ein Signal ausgegeben wird, wenn ein Behältnis zwischen
der Sendeeinrichtung 2 und der Empfangseinrichtung 12 zu
erwarten ist. Es wäre
jedoch auch möglich,
dass das Ultraschallsignal kontinuierlich ausgegeben wird.
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4 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
der in 3 gezeigten Ansicht. Man erkennt hier die beiden
Halterungen 50, mit denen die Sendeeinrichtung 2 bzw.
die Empfangseinrichtung 12 an dem Träger 60 angeordnet
sind. Diese Halterung 50 weist dabei bevorzugt einen flexiblen
Ring 52 auf, der gemeinsam mit der Halterung 50 das
Gehäuse 8 der
Sendeeinrichtung umgibt. Mit diesem flexiblen Ring 52 können Schwingungen
des Gehäuses
gedämpft
werden. Eine entsprechende Anordnung befindet sich auch bei der
Empfangseinrichtung 12.
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5 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
der Empfangseinrichtung 12. Man erkennt hier, dass das Gehäuse einen
ersten Wandungsabschnitt 42 aufweist, der gleichzeitig
den Grundkörper
des Gehäuses 18 bildet.
An diesem ersten Wandungsabschnitt 42 ist mittels einer
Schweißverbindung 48 der
zweite Abschnitt 44 mit der dünneren Wandung angeordnet. Ein
Großteil
der Elektronik der Sendeeinrichtung befindet sich im Inneren des
Grundkörpers 42.
Eine Wandlereinrichtung (nicht gezeigt) kann an den zweiten Abschnitt
und insbesondere die Stirnfläche 44 gekoppelt
sein, um Schwingungen aufzunehmen.
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Das
Bezugszeichen 14 bezieht sich auf einen elektrischen Anschluss
zur Ansteuerung der Empfangseinrichtung 12. Ein entsprechender
Anschluss ist auch bei der Sendeeinrichtung 2 vorgesehen.