-
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Identifikation und Lokalisierung defekter Behälterbehandlungseinrichtungen in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie.
-
In heutigen Abfüll- und Verpackungsanlagen werden Behälter in einer Vielzahl von automatisierten Schritten mit Produkten befüllt, verschlossen und zu Gebinden zusammengefasst. Zur Qualitätssicherung werden die Behälter während des Verpackungsverfahrens mehrfach von entsprechenden Inspektionseinrichtungen überprüft. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Inspektoren zur Leer- oder Vollbehälterinspektion, zur Füllstandskontrolle oder zur Verschluss- oder Etikettenüberprüfung handeln, um nur einige Beispiele gängiger Inspektionseinrichtungen zu nennen.
-
Produktfehler oder Behälterfehler sind in Abfüllanlagen unvermeidbar. Wird in einer der Inspektionseinrichtungen ein defekter Behälter oder ein Behälter mit defektem Produkt erkannt, so wird dieser Behälter entweder entsorgt oder einer Behälterbehandlungseinrichtung zur erneuten Behandlung zugeführt.
-
Kommt es zu einer Häufung von Fehlern, so leidet hierunter die gesamte Verfahrensökonomie. Es ist daher dringend erforderlich, die Ursachen von Fehlern so schnell wie möglich zu erkennen und zu beheben. Dies gilt insbesondere dann, wenn einzelne Behälterbehandlungseinrichtungen defekt oder fehlerhaft eingestellt sind, so dass diese die Behälter oder die Produkte während dem Abfüll- und Verpackungsverfahren beschädigen oder verunreinigen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein automatisiertes Verfahren bereitzustellen, welches es erlaubt festzustellen, dass Defekte von einer fehlerhaften Behälterbehandlungseinrichtung verursacht werden. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung festzustellen, bei welcher der am Abfüll- und Verpackungsverfahren beteiligten Behälterbehandlungseinrichtungen die Fehlerquelle vorliegt, durch die die Defekte an den Behältern verursacht werden.
-
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gelöst.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Auftreten von Defekten statistisch gesehen zufällig erfolgt. Lässt sich dagegen feststellen, dass Fehler oder Defekte periodisch wiederkehrend auftreten, so lässt sich daraus ableiten, dass diese periodisch auftretenden Defekte von einer der am Abfüll- und Verpackungsverfahren beteiligten Behälterbehandlungseinrichtungen verursacht werden.
-
Behälterbehandlungseinrichtungen umfassen typischerweise mehrere Behandlungsstationen. Beispielsweise kann eine Fülleinrichtung mehrere Füllköpfe umfassen. Eine Verschließeinrichtung kann mehrere Verschließköpfe umfassen. Ein Etikettierer kann mehrere Etikettierstationen aufweisen. Die Behandlung der Behälter kann hierbei entweder kontinuierlich oder in einem getakteten Verfahren erfolgen.
-
Bei einer Fülleinrichtung können die Füllstationen zum Beispiel in einem Karussell angeordnet sein. Die Behälter werden dem Füllkarussell nacheinander aufgegeben, so dass jeder Behälter in einer Behälteraufnahme des Karussells angeordnet ist. In jeder Behälteraufnahme des Karussells ist ein Füllkopf angeordnet, der den jeweiligen Behälter während des Transports auf dem Karussell befüllt. Die befüllten Behälter werden dann aus dem Karussell wieder herausgeführt und dann wieder nacheinander zur nächsten Behälterbehandlungsvorrichtung gefördert.
-
Wenn nun einer der Füllköpfe fehlerhaft arbeitet und Behälter beschädigt, das abzufüllende Produkt verunreinigt oder die Behälter unter-/überfüllt, so macht sich dies darin bemerkbar, dass eine nachfolgend angeordnete Inspektionseinrichtung für bestimmte Behälterpositionen eine höhere Fehlerstatistik detektieren wird. Aus dieser statistischen Verteilung können dann Rückschlüsse auf die Ursache der Fehler gezogen werden.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl die fehlerverursachende Behälterbehandlungseinrichtung als auch der oder die fehlerhaft arbeitende Behandlungsstation der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung identifiziert werden.
-
Unterschiedliche Behälterbehandlungseinrichtungen einer Abfülllinie haben meist eine unterschiedliche Anzahl von Behandlungsstationen. Die Anzahl der Behandlungsstationen hängt unter anderem davon ab, wie lange der Behandlungsvorgang dauert, der von der jeweiligen Behälterbehandlungseinrichtung ausgeführt wird. Typischerweise verwendete Verschließer können zum Beispiel etwa 18 Verschließköpfe aufweisen, während ein in derselben Abfülllinie eingesetzter Füller etwa 180 Füllköpfe, also etwa eine um einen Faktor 10 höhere Anzahl an Behandlungsstationen aufweisen kann.
-
Ein Fehler in genau einer Behandlungsstation des Füllers, zum Beispiel ein defektes Füllventil in einem Füllkopf, würde dazu führen, dass statistisch gesehen häufiger Fehler bei den Behältern auftauchen, die von diesem defekten Füllkopf befüllt werden. Aufgrund des zyklischen Abfüllverfahrens führt der fehlerhafte Füllkopf zu einer periodisch wiederkehrenden Fehlfüllung. Die Periodizität mit der dieser Defekt auftritt, entspricht dabei der Anzahl der Behandlungsstationen der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung .
-
Die Periodizität des Auftretens einer Fehlfüllung aufgrund eines fehlerhaften Füllkopfes würde in dem obigen Beispiel zu einer Fehlerperiodizität führen, die sich etwa um einen Faktor 10 von der Periodizität eines Fehlers unterscheidet, der von einem defekten Verschließkopf einer Verschließers verursacht werden würde.
-
Durch eine Analyse der Periodizität des Auftretens von Defekten kann daher auf die Ursache der Defekte geschlossen werden. Tritt ein periodisch wiederkehrender Fehler auf, kann zunächst darauf geschlossen werden, dass die Ursache in der Abfülllinie selbst zu finden ist. Die genaue Bestimmung der Wiederholrate des periodisch auftretenden Fehlers entältt darüber hinaus auch einen Hinweis darauf, welche der Behälterbehandlungseinrichtungen der Abfülllinie den Fehler verursacht. Je unterschiedlicher die Anzahl der Behandlungsstationen der in einer Abfülllinie eingesetzten Behälterbehandlungseinrichtung ist, desto zuverlässiger kann aus der Periodizität der periodisch auftretenden Fehler auf die fehlerverursachende Behälterbehandlungseinrichtung geschlossen werden.
-
Mit der vorliegenden Erfindung kann aber nicht nur die fehlerverursachende Behälterbehandlungseinrichtung identifiziert werden, sondern es ist auch möglich zu ermitteln, welche Behandlungsstation der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung fehlerhaft arbeitet.
-
Werden die Behälter zwischen der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung und dem nachfolgenden Inspekteur einreihig transportiert, so kann die fehlerhafte Behandlungsstation eindeutig festgestellt werden, da in diesem Fall zum Inspektionszeitpunkt eindeutig bekannt ist, von welcher Behandlungsstation der defekte Behälter behandelt worden ist.
-
Aber auch wenn die Behälter zwischen der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung und dem nachfolgenden Inspekteur nicht einreihig sondern im Massenstrom transportiert werden, so wird sich statistisch gesehen dennoch ein Fehlersignal ergeben, das eine Periodizität aufweist, die der Anzahl der Behandlungsstationen der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung entspricht. Das Auftreten des Fehlers wird zwar aufgrund einer nicht vermeidbaren Reihenfolgenänderung der Behälter im Massenstrom nicht mehr streng periodisch mit einer Periodizität erfolgen, die der Anzahl der Behandlungsstationen einer Behälterbehandlungseinrichtung entspricht. Allerdings wird sich dennoch eine statistische Verteilung des Auftretens der Fehler ergeben, die im Mittel immer noch ein periodisches Fehlersignal ergeben wird, dessen Periodizität der Anzahl der Behandlungsstationen der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung entspricht. Da in Abfüllanlagen heutzutage ein sehr hoher Behälterdurchsatz von bis zu über 60000 Behältern pro Stunde erreicht wird, ist bereits kurz nach erstmaligem Auftreten eines periodisch widerkehrenden Fehlers mit einem statistisch signifikanten Ergebnis zu rechnen.
-
Allerdings kann in diesem Fall nicht ohne weiteres bestimmt werden, welche Behandlungsstation der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung defekt ist.
-
Die vorliegende Erfindung zeigt aber auch in einem solchen Fall eine Möglichkeit auf, wie die defekte Behandlungsstation ermittelt werden kann. Hierzu kann dem Flaschenstrom zum Beispiel ein Referenzsignal (Nullsignal) aufgeprägt werden. Eine Phasenverschiebung dieses Nullsignals gegenüber dem periodischen Fehlersignal ist dann ein Hinweis auf die Position der defekten Behandlungsstation innerhalb der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung.
-
Ein solches Referenzsignal kann zum Beispiel durch eine Temperatursignatur, eine Markierung oder eine Lasercodierung erreicht werden.
-
Eine Temperatursignatur kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass immer an einer Behandlungsstation ein Behälter oder ein Bereich eines Behälters aus dem Behälterstrom mit einer erhöhten Temperatur versehen wird. In einer nachfolgenden Inspektionseinrichtung kann dann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der dieses Temperatursignal erkennt und ein Referenzsignal erzeugt, welches eine Periodizität aufweist, die der Anzahl der Behandlungsstationen der Behälterbehandlungseinrichtung entspricht. Das Referenzsignal lässt sich dann der Behandlungsstation zuordnen, an der die Behälter mit der Temperatursignatur versehen werden. Aus einem Vergleich dieses Referenzsignals mit dem periodischen Fehlersignal kann dann die defekte Behandlungsstation ermittelt werden.
-
Die Temperatursignatur kann zum Beispiel durch Behandlung der Behälter oder eines Bereichs der Behälter mit heißem Wasser oder heißer Luft erfolgen.
-
Das Referenzsignal kann auch eine Markierung sein, die auf die Behälter aufgebracht wird. Diese Markierung kann zum Beispiel mittels eines Inkjet-Druckers auf die Behälter aufgebracht werden. Die Druckfarbe kann auch abwaschbar sein solange sichergestellt ist, dass die Farbe zumindest bis zu einem entsprechenden Lesegerät in der nachfolgenden Inspektionseinrichtung auf dem Behälter verbleibt.
-
Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines Referenzsignals liegt in der Verwendung einer Lasercodierung. Die Lasercodierung ist permanent und sollte daher in einem unauffälligen Bereich der Behälter angebracht werden. Zum Beispiel könnte die Lasercodierung im Mündungsbereich der Behälter angebracht werden.
-
Die erfassten Daten können in einer Datenbank abgespeichert werden. Vorzugsweise werden dabei nicht nur die Fehlersignale, sondern auch andere Daten, die den oder die Behälterbehandlungsprozesse betreffen, abgespeichert. Solche Daten können sich auf die zu befüllenden Behälter (Behältersorte, Behältermaterial, Verschlusstyp), das abgefüllte Produkt, Parameter der Behälterbehandlungseinrichtungen oder sonstige Umstände des Abfüllprozesses beziehen. Auch andere Daten wie Angaben zu Zulieferern der Produkte oder der Verschlüsse, sowie Daten zu Bedienpersonal und Datums- und Zeitangaben können gespeichert werden.
-
Bei der Fehleranalyse können dann alle diese Daten miteinbezogen werden, um möglicherweise daraus auch Rückschlüsse auf die Fehlerursachen ziehen zu können. Sollte sich nämlich herausstellen, dass zum Beispiel ein Verschließer nur bei Verschlüssen eines bestimmten Zulieferers Probleme verursacht, so muss der Fehler nicht unbedingt nur in der Abfülllinie gesucht werden, sondern man kann auch die Zuliefererbetriebe in die Fehlerlokalisierung miteinbeziehen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Abfüll- und Verpackungsanlage;
- 2 eine schematische Darstellung einer modifizierten Abfüll- und Verpackungsanlage.
-
1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Ausschnittes einer Abfüll- und Verpackungsanlage.
-
Die Behälter 10 werden von einer Transporteinrichtung 12 einreihig zu einem Füller 14 transportiert. Der Füller ist in dieser Ausführungsform ein Karussell mit 180 Aufnahmepositionen. In jeder Aufnahmeposition ist dabei ein Füllkopf 16 angeordnet. In 1 sind aus Gründen der besseren Übersicht lediglich zwölf Füllköpfe 16 abgebildet.
-
Die Behälter werden nacheinander den einzelnen Aufnahmepositionen des Füllers 14 aufgegeben und werden während des Transports im Karussell befüllt.
-
Wenn der Füllvorgang beendet ist, werden die Behälter 10 aus dem Karussell des Füllers 14 entnommen und zur nächsten Behälterbehandlungseinrichtung, einem Verschließer 20 befördert. Der Verschließ-Vorgang erfolgt deutlich schneller als der Füllvorgang, so dass hier ein kleineres Karussell mit lediglich 18 Verschlussköpfen 22 vorgesehen ist. Auch hier sind der Übersichtlichkeit halber nur sechs Verschlussköpfe 22 abgebildet. Die Behälter 10 werden während dem Transport auf dem Karussell verschlossen. Auch bei dem Verschluss-Vorgang werden die Behälter 10 nacheinander von einem zugeordneten Verschlußkopf 22 behandelt.
-
Nach Beendigung des Verschließ-Vorgangs werden die Behälter 10 zu einer Inspektionseinrichtung 26 befördert, in der die Behälter 10 hinsichtlich verschiedener Kriterien überprüft werden. Zum Beispiel kann hier der korrekte Sitz des Verschlusses, die Produktintegrität, die Füllhöhe und/oder die Behälterseitenwand geprüft werden sowie eine Fremdkörperkontrolle erfolgen.
-
Werden fehlerhafte Behälter 10 erkannt, so werden diese mittels einer der Inspektionseinrichtung 26 nachgeordneten Ausleiteinrichtung 28 aus dem Abfüllprozess entfernt. Fehlerfreie Behälter 10 werden dagegen einer stromabwärts gelegenen Behandlungsstation 30 zugeführt.
-
Die Inspektionseinrichtung 26 ist mit einer Analyseeinrichtung 32 verbunden. Die Analyseeinrichtung 32 wertet die Abfolge des Auftretens von defekten Behältern 10 aus. Produktfehler oder Behälterfehler treten im Allgemeinen statistisch gleichverteilt auf. Ergibt sich aus einer Analyse der erkannten Defekte jedoch, dass Fehler mit einer gewissen Periodizität gehäuft auftreten, so wird dies als ein Zeichen dafür gewertet, dass eine Störung in der Abfülllinie vorliegt. Die Analyseeinrichtung 32 bestimmt in diesem Fall die Periodizität der Fehlerereignisse und gleicht die ermittelte Periodizität mit der Anzahl der Behandlungsstationen der Behälterbehandlungseinrichtungen der Abfülllinie ab. Entspricht die ermittelte Periodizität der Anzahl der Behandlungsstationen einer der Behälterbehandlungseinrichtungen der Abfülllinie, so ist davon auszugehen, dass eine der Behandlungsstationen dieser Behälterbehandlungseinrichtung defekt ist.
-
In 2 ist eine modifizierte Abfülleinrichtung abgebildet. Wiederum werden Behälter 10 zunächst einem Füller 14 und dann einem Verschließer 20 zugeführt und anschließend in einer Inspektionseinrichtung 26 überprüft. Allerdings werden die Behälter 10 hierbei in dem Abschnitt 25 zwischen dem Verschließer 20 und der Inspektionseinrichtung 26 nicht einreihig, sondern im Massenstrom transportiert. Durch den Transport im Massenstrom wird die strikte Ordnung zwischen den Behältern aufgehoben.
-
In diesem Fall kann aber dennoch ein periodisches Fehlersignal detektiert werden, da sich statistisch gesehen immer noch ein Fehlersignal ergeben wird, das eine Periodizität aufweist, welches der Anzahl der Behandlungsstationen der fehlerverursachenden Behälterbehandlungseinrichtung entspricht.
-
Allerdings ist in diesem Fall dann nicht mehr eindeutig bekannt, von welchem Füllkopf 16 ein bestimmter Behälter 10 befüllt worden ist, oder von welchem Verschlusskopf 22 ein bestimmter Behälter 10 verschlossen worden ist.
-
Um dennoch ein Hinweis auf die defekte Behandlungsstation 16, 22 zu erhalten, ist jeweils eine Behandlungsstation des Füllers 14 und eine Behandlungsstation des Verschließers 20 mit einer Signatureinrichtung ausgestattet.
-
Ein Füllkopf 17 weist eine Temperiereinrichtung 18 auf, mit der ein darin befindlicher Behälter 10 während der Befüllung erwärmt wird.
-
Ein Verschlusskopf 23 weist eine Druckeinrichtung 24 auf, mit der ein Behälter 10 während des Verschlussvorgangs mit einer auslesbaren Markierung versehen wird.
-
In der Inspektionseinrichtung 26 sind entsprechende Sensoren vorgesehen, mit denen die Temperatur bzw. die Markierung der Behälter 10 erfasst wird. Diese Signaturen werden kontinuierlich erfasst und ergeben ein Referenzsignal mit einer Periodizität, die der Anzahl der Behandlungsstationen 16, 22 der jeweiligen Behälterbehandlungseinrichtungen 14, 20 entspricht.
-
Wenn nun ein periodischer Fehler mit detektiert wird, kann dieses periodische Fehlersignal mit dem im Wesentlichen frequenzgleichen Referenzsignal verglichen werden. Eine Phasenverschiebung der beiden Signale kann ausgenutzt werden, um die fehlerhaft arbeitende Behandlungsstation 16, 22 der Behälterbehandlungseinrichtung 14, 20 zu identifizieren.
