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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 11.
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Es sind Vorrichtungen zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern bekannt, bei denen die Verpackungsbehälter mit einem Transporteur transportiert werden und die Verpackungsbehälter auf Fremdkörper und/oder Beschädigungen hin mit einem Röntgeninspektionssensor inspiziert werden. Dazu werden eine Röntgenquelle und ein Röntgendetektor eingesetzt, um die Verpackungsbehälter mit Röntgenstrahlen zu durchleuchten. Da die Röntgenstrahlen von Fremdkörpern und Beschädigungen anders absorbiert werden, als vom übrigen Material der Verpackungsbehälter, können sie durch eine entsprechende Signaländerung am Röntgendetektor erfasst werden.
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Obwohl bei den bekannten Röntgeninspektionssensoren nur eine sehr geringe Dosis an Röntgenstrahlung verwendet wird, muss dennoch das Bedienpersonal durch geeignete Schutzwände aus dem Bereich der Röntgenstrahlung ferngehalten werden. Dadurch wird die Vorrichtung aufwendiger in der Herstellung.
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Des Weiteren ist aus der
EP 1563719 B1 eine Röntgenanlage zur Erzeugung von kurzen Röntgenstrahlenimpulsen bekannt. Damit können Behälter inspiziert werden, die in unregelmäßigen Abständen von der Inspektionsvorrichtung transportiert werden. Nachteilig dabei ist, dass bei der Erzeugung der kurzen Röntgenstrahlenimpulse durch das schnelle Hoch- und Herunterfahren ein Verschleiß an der Röntgenröhre entsteht, wodurch sie verhältnismäßig oft erneuert werden muss und der Betrieb entsprechend teuer ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern bereitzustellen, die eine besonders niedrige Dosis der Röntgenstrahlung auf das Bedienpersonal bei einem geringen Verschleiß der Röntgenquelle ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
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Dadurch, dass der Röntgeninspektionssensor den mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisierbaren Shutter für die Röntgenstrahlen umfasst, kann er unabhängig vom Betrieb der Röntgenquelle freigegeben oder blockiert werden. Demzufolge kann die Röntgenquelle kontinuierlich betrieben werden, was den Verschleiß entsprechend minimiert. Dadurch, dass der Shutter mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisierbar ist, kann er die Röntgenstrahlen zumindest zeitweise blockieren, wenn sich keiner der Verpackungsbehälter zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor befindet. Dadurch wird die Dosis der Röntgenstrahlung auf das Bedienpersonal reduziert, so dass ein geringerer oder gar kein zusätzlicher Schutz für das Bedienpersonal erforderlich ist.
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Die Vorrichtung zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Die Vorrichtung kann einer Behälterbehandlungsmaschine, vorzugsweise einer Leerflascheninspektionsmaschine, einer Gebindekontrolle, einer Vollflascheninspektionsmaschine, einem Füller, einer Etikettiermaschine, einer Direktdruckmaschine einem Verschließer und/oder einer Verpackungsmaschine zugeordnet sein. Werden leere Verpackungsbehälter inspiziert, so kann die Vorrichtung nach einem Rinser und/oder vor einem Füller für ein Produkt angeordnet sein. Werden mit dem Produkt befüllte Behälter inspiziert, so kann die Vorrichtung nach einem Füller und/oder nach einem Verschließer und/oder nach einem Pasteur angeordnet sein.
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Mit dem Verpackungsbehälter kann ein Behälter für ein Produkt wie ein Getränk, ein Lebensmittel, ein Pharmaprodukt, ein Medizinprodukt, ein Reinigungsmittel, ein Spray und/oder ein Körperpflegeprodukt gemeint sein. Vorzugsweise kann mit dem Verpackungsbehälter ein Getränkebehälter gemeint sein. Mit einem Getränk kann Mineralwasser, ein Softdrink, ein Saft und/oder Bier gemeint sein. Mit einem Lebensmittel kann ein Produkt wie das Getränk, Essig, Speiseöl und/oder dergleichen gemeint sein. Vorzugsweise kann mit einem Verpackungsbehälter ein Behälter gemeint sein, mit dem ein flüssiges oder pastöses Produkt vom Hersteller zum Endverbraucher transportiert wird.
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Die Verpackungsbehälter können dazu vorgesehen sein, darin das Produkt abzufüllen und sie mit einem Verschluss zu versehen. Die Verpackungsbehälter können Kunststoffflaschen, Glasflaschen, Dosen und/oder Tuben sein. Bei Kunststoffflaschen kann es sich im speziellen um PET-, PEN-, HD-PE- oder PP-Flaschen handeln. Ebenso kann es sich um biologisch abbaubare Getränkeflaschen handeln, deren Hauptbestandteile aus nachwachsenden Rohstoffen wie zum Beispiel Zuckerrohr, Weizen oder Mais bestehen.
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Die Fremdkörper können eine Verschmutzung, einen Materialabplatzer, eine Dichtung, einen Abrieb von einer Dichtung und/oder ein Rückgasrohr umfassen. Das Rückgasrohr und/oder die Dichtung können von einem Behandlungskopf eines Füllers stammen. Bei der Beschädigung kann es sich beispielsweise um einen Bereich des Verpackungsbehälters handeln, von dem ein Teil des Materials abgeplatzt ist. Denkbar ist auch, dass es sich bei der Beschädigung um einen Reibring handelt.
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Der Transporteur kann einen Lineartransporteur, beispielsweise ein Förderband oder dergleichen umfassen. Denkbar ist auch, dass der Transporteur ein Karussell oder einen Förderstern umfasst. Zudem können am Transporteur Behälteraufnahmen ausgebildet sein, um darin die Verpackungsbehälter in regelmäßigen Abständen zu transportieren. Der Transporteur kann dazu ausgebildet sein, die Verpackungsbehälter in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen zu transportieren. Beispielsweise können die Verpackungsbehälter mit einem Förderband auch in unregelmäßigen Abständen transportiert werden.
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Der Röntgeninspektionssensor kann zur Inspektion der leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehälter an dem Transporteur angeordnet sein. Vorzugsweise können die Röntgenquelle auf einer Seite des Transporteurs und der Röntgendetektor auf der dazu gegenüberliegenden Seite des Transporteurs angeordnet sein. Anders ausgedrückt können die Röntgenquelle und der Röntgendetektor derart am Transporteur angeordnet sein, dass die Verpackungsbehälter quer zur Transportrichtung der Verpackungsbehälter mit den Röntgenstrahlen durchleuchtet werden.
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Die Röntgenquelle kann beispielsweise eine Röntgenröhre umfassen. Der Röntgendetektor kann einen Sensor für Röntgenstrahlung, vorzugsweise einen Szintillationsdetektor umfassen. Anders ausgedrückt kann der Röntgendetektor einen Szintillator umfassen, um darauf auftretende Röntgenstrahlung in sichtbares Licht oder direkt in Elektrizität umzuwandeln. Insbesondere kann der Röntgendetektor lediglich eine einzige Sensorzelle umfassen, die genau einen Intensitätswert der Röntgenstrahlen erfasst. Vorzugsweise kann der Röntgendetektor einen Zeilen- oder Matrix-Sensor umfassen, um die Verpackungsbehälter wenigsten teilweise als Röntgenbilder zu erfassen. Dabei können die Röntgenquelle und der Röntgendetektor am Transporteur derart angeordnet sein, dass die Verpackungsbehälter im Bereich des Behälterbodens durchleuchtet werden, um Fremdkörper zu erkennen.
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Der Röntgeninspektionssensor kann eine Bildverarbeitungseinheit umfassen, um Röntgenbilder des Röntgendetektors automatisch zu verarbeiten. Insbesondere kann die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, die Fremdkörper und/oder Beschädigungen zu erkennen, vorzugsweise zu klassifizieren. Dadurch können die Verpackungsbehälter automatisch auf die Fremdkörper und/oder Beschädigungen hin inspiziert werden.
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Der Röntgeninspektionssensor kann mindestens ein Strahlführungselement zur Führung der Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zum Röntgendetektor umfassen. Mit Strahlführungselement kann ein Reflektor und/oder eine Blende gemeint sein, um die Röntgenstrahlen durch einen zu inspizierenden Verpackungsbehälter zu führen. Beispielsweise kann an einer oder beiden Seiten des Transporteurs jeweils eine Blende mit einem Loch angeordnet sein, um den Querschnitt der Röntgenstrahlen zu bestimmen, der die Verpackungsbehälter durchleuchtet.
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Die Röntgenstrahlen können als sich aufweitender Strahlkegel von der Röntgenquelle zum Röntgendetektor hin verlaufen und/oder geführt werden, wobei vorzugsweise der Röntgendetektor den Zeilen- oder Matrix-Sensor umfasst. Dadurch können die Verpackungsbehälter wenigstens teilweise bildhaft erfasst werden, insbesondere der Behälterboden. Zudem kann so die Größe und/oder Form der Fremdkörper und/oder Beschädigungen erfasst und/oder mittels der Bildverarbeitungseinheit ermittelt werden.
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Der Shutter kann derart mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisierbar sein, dass die Röntgenstrahlen zumindest zeitweise freigegeben werden, wenn sich einer der Verpackungsbehälter zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor befindet. Dadurch werden die Röntgenstrahlen nur dann freigegeben, wenn sich tatsächlich einer der Verpackungsbehälter im Messbereich des Röntgeninspektionssensors befindet. Davor und danach können die Röntgenstrahlen wieder durch den Shutter geblockt werden, so dass die Dosis der Röntgenstrahlung möglichst stark reduziert wird.
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Dass der „Shutter mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisierbar ist“, kann hier bedeuten, dass der Shutter im Betrieb mit der Anwesenheit der Verpackungsbehälter zwischen Messschenkeln mit einerseits der Röntgenquelle und andererseits dem Röntgendetektor synchronisierbar ist.
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Der Shutter kann ein mit einem steuerbaren Antrieb bewegbares Blendenelement umfassen, mit dem die Röntgenstrahlen wahlweise freigebbar oder blockbar sind. Dadurch kann der Shutter besonders variabel mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisiert werden, also auch bei einem unregelmäßigen Transport. Eine Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, den Transport der Verpackungsbehälter zu erfassen und den steuerbaren Antrieb des Shutters derart anzusteuern, dass das bewegbare Blendenelement die Röntgenstrahlen synchron zum Transport der Verpackungsbehälter freigibt oder blockt. Das bewegbare Blendenelement kann ein Material umfassen, das die Röntgenstrahlen wenigstens teilweise absorbiert. Beispielsweise kann dies Blei sein. Da jedoch üblicherweise bei der Inspektion der Verpackungsbehälter eine besonders niedrige Dosis der Röntgenstrahlung eingesetzt wird, kann das Material auch ein Metall oder auch ein Kunststoff sein. Bei einem leichteren Material als Blei kann der Shutter besonders schnell geschaltet werden.
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Das bewegbare Blendenelement kann einen mit dem steuerbaren Antrieb drehbaren Rotor umfassen, der mit einem oder mehreren umfänglich angeordneten Schlitzen, Aussparungen und/oder Löchern zum Freigeben der Röntgenstrahlen ausgebildet ist. Dadurch kann der steuerbare Antrieb besonders einfach aufgebaut werden. Vorzugsweise weist der Rotor abwechselnd die Schlitze, die Aussparungen oder die Löcher und für die Röntgenstrahlen undurchlässige Bereiche auf. Beispielsweise kann der Rotor als kreisförmige Scheibe ausgebildet sein, an der die Schlitze, die Aussparungen bzw. die Löcher umfänglich in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Alternativ könnte das bewegbare Blendenelement ein mit dem steuerbaren Antrieb drehbares Rotorblatt mit einem oder mehreren Fächern ausgeführt sein. Denkbar ist auch, dass der steuerbare Antrieb beim Transport von regelmäßig angeordneten Verpackungsbehältern mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit synchron zu einer Transportgeschwindigkeit des Transporteurs läuft. Umgekehrt ist auch denkbar, dass der steuerbare Antrieb beim Transport von unregelmäßig angeordneten Verpackungsbehältern zwischen zwei Schlitzen, Aussparungen oder Löchern beschleunigt oder abgebremst wird. Denkbar ist auch, dass der drehbare Rotor als kreisförmige Scheibe mit nur einer Aussparung zum Freigeben der Röntgenstrahlen ausgebildet ist. Dabei könnte der steuerbare Antrieb den Rotor zwischen der Aussparung und dem vorhandenen Teil der Scheibe zur Absorption der Röntgenstrahlen synchronisiert mit den Verpackungsbehältern drehen.
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Alternativ kann das bewegbare Blendenelement einen mit dem steuerbaren Antrieb verfahrbaren Schieber umfassen. Dadurch kann das bewegbare Blendenelement besonders klein ausgelegt werden, so dass es eine besonders geringe Trägheitsmasse aufweist. Folglich kann es mit unregelmäßig angeordneten Verpackungsbehältern besonders gut synchronisiert werden. Der steuerbare Antrieb kann ein Linearmotor sein, der den Schieber linear hin und her verschiebt. Ebenso kann der steuerbare Antrieb ein konventioneller Motor sein, mit dem der Schieber um eine Achse hin und her schwenkbar ist. Der Schieber kann ein Plättchen oder eine Scheibe sein, die für die Röntgenstrahlen nicht transparent, vorzugsweise undurchlässig sind.
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Das bewegbare Blendenelement kann ein mit dem steuerbaren Antrieb drehbares Flügelrad umfassen, an dem umfänglich ein oder mehrere Flügel zum Blocken der Röntgenstrahlen angeordnet sind. Dadurch kann der steuerbare Antrieb besonders einfach aufgebaut werden. Das drehbare Flügelrad kann beispielsweise zwei an einer Achse angeordnete und um 180° versetzte Flügel umfassen. Die beiden Flügel können in diesem Fall ein Plättchen bilden, das mit seinem Schwerpunkt um die Achse drehbar gelagert ist. Ebenso ist denkbar, dass das drehbare Flügelrad drei an einer Achse angeordnete und vorzugsweise um 120° versetzte Flügel umfasst.
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Vorzugsweise kann der steuerbare Antrieb einen Schrittmotor, einen positionsgeregelten Linearmotor, einen Synchronmotor, einen Reluktanz- oder einen Servomotor umfassen. Der Schrittmotor kann besonders einfach und der Servomotor besonders dynamisch angesteuert werden. Mit dem Servomotor ist es möglich, den Shutter auf besonders unregelmäßig angeordnete Verpackungsbehälter zu synchronisieren.
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Der steuerbare Antrieb kann einen Positionssensor zur Bestimmung der Position des bewegbaren Blendenelements umfassen. Dadurch kann das bewegbare Blendenelement besonders genau positioniert werden. Bei dem Positionssensor kann es sich beispielsweise um einen Winkelgeber oder einen Encoder handeln. Mit der Steuerungseinheit kann eine Regelschleife aufgebaut werden, über die das bewegbare Blendenelement besonders schnell und genau positioniert werden kann.
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Der Transporteur kann einen Behältersensor zur Erfassung von Transportpositionen der Verpackungsbehälter gegenüber den Röntgenstrahlen umfassen, der vorzugsweise als Lichtschranke oder Lichtschrankenzeile ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft kann der Behälter verfolgt werden, wenn zusätzlich am Transportband ein Drehimpulsgeber angebracht ist. Dadurch können besonders einfach die genauen Transportpositionen der Verpackungsbehälter erfasst und verfolgt werden, so dass der Shutter sehr genau so synchronisierbar ist, dass die Röntgenstrahlen nur dann freigegeben werden, wenn damit tatsächlich einer der Verpackungsbehälter durchleuchtet wird. Dadurch ist die Strahlendosis besonders gering. Denkbar ist auch, dass ein Sensor am Transporteur angeordnet ist, um dessen Transportstrecke zu erfassen. Dieser Sensor kann ein Drehgeber oder ein Encoder sein. Folglich kann mittels des Behältersensors und des Sensors am Transporteur berechnet werden, wann sich ein bestimmter Verpackungsbehälter zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor befindet. Alternativ ist denkbar, dass der Behältersensor direkt auf Transporthöhe der Röntgenquelle bzw. des Röntgendetektor angeordnet ist. Dadurch kann der Shutter bei der Erfassung eines bestimmten Verpackungsbehälters direkt freigegeben werden, so dass dieser Verpackungsbehälter durchleuchtet wird.
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Der Behältersensor kann zur Ausgabe eines Synchronisationssignals ausgebildet sein, um den Shutter mit dem Transport der Verpackungsbehälter zu synchronisieren. Beispielsweise kann der Behältersensor das Synchronisationssignal im Takt der transportierten Verpackungsbehälter ausgeben.
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Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung ein Verfahren zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern mit den Merkmalen des Anspruchs 11 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
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Dadurch, dass der Shutter des Röntgeninspektionssensors mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisiert wird, können die Röntgenstrahlen unabhängig von dem Betrieb der Röntgenquelle freigegeben oder blockiert werden. Folglich kann die Röntgenquelle kontinuierlich betrieben werden, um deren Verschleiß zu minimieren. Dadurch, dass der Shutter mit dem Transport der Verpackungsbehälter derart synchronisiert wird, dass zumindest zeitweise, wenn sich keiner der Verpackungsbehälter zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor befindet, die Röntgenstrahlen geblockt werden, wird die Dosis der Röntgenstrahlung auf das Bedienpersonal reduziert, so dass ein geringerer oder gar kein zusätzlicher Schutz für das Bedienpersonal erforderlich ist.
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Das Verfahren, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 11 - 14, kann mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Inspektion von leeren oder mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehälter, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1-10, durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das Verfahren die zuvor in Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Merkmale einzelnen oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
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Der Shutter kann mit dem Transport der Verpackungsbehälter derart synchronisiert werden, dass die Röntgenstrahlen zumindest zeitweise freigegeben werden, wenn sich einer der Verpackungsbehälter zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor befindet. Dadurch werden die Röntgenstrahlen nur dann freigegeben, wenn sich tatsächlich einer der Verpackungsbehälter im Messbereich des Röntgeninspektionssensors befindet.
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Ein bewegbares Blendenelement des Shutters kann mit einem steuerbaren Antrieb bewegt werden, um die Röntgenstrahlen wahlweise freizugeben oder zu blockieren. Dadurch kann der Shutter besonders variabel mit dem Transport der Verpackungsbehälter synchronisiert werden, also auch bei einem unregelmäßigen Transport. Vorzugsweise kann der steuerbare Antrieb mit einer Steuerungseinheit angesteuert werden. Das bewegbare Blendenelement kann die zuvor in Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, also einen Rotor, Schieber oder ein Flügelrad.
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Die Transportpositionen der Verpackungsbehälter können gegenüber den Röntgenstrahlen mit einem Behältersensor erfasst werden, der vorzugsweise als Lichtschranke oder Lichtschrankenzeile ausgebildet ist. Dadurch können besonders einfach die genauen Transportpositionen der Verpackungsbehälter erfasst werden, so dass der Shutter sehr genau synchronisierbar ist, wobei die Röntgenstrahlen nur dann freigegeben werden, wenn damit tatsächlich einer der Verpackungsbehälter durchleuchtet wird. Dadurch ist die Strahlungsdosis besonders gering.
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Verpackungsbehälter mit Fremdkörpern und/oder Beschädigungen können aus einem Behälterstrom ausgeleitet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Füllers, eines Verschließers sowie einer vor- und einer nachgeordneten Vorrichtung zur Inspektion von leeren bzw. mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern in einer Draufsicht;
- 2 die in der 1 dargestellten Vorrichtungen zur Inspektion von leeren bzw. mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern im Detail als Draufsicht;
- 3A - 3B ein Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters der Vorrichtung aus der 2 im Detail als Seitenansicht;
- 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters für die Vorrichtung aus der 2 im Detail als Seitenansicht;
- 5 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters für die Vorrichtung aus der 2 im Detail als Seitenansicht; und
- 6 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters für die Vorrichtung aus der 2 im Detail als Seitenansicht.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Füllers 3, des Verschließers 7 sowie der vorgeordneten Vorrichtung 11 zur Inspektion der leeren Verpackungsbehäler 2 und der nachgeordneten Vorrichtung 10 zur Inspektion der mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehälter 2 in einer Draufsicht dargestellt.
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Zu sehen ist, dass die leeren Verpackungsbehälter 2 zunächst mit der Vorrichtung 11 inspiziert und mit dem Zuführstern 5 an den Füller 3 übergeben werden. Beim Transport im Füller 3 werden sie in den Behälteraufnahmen 4 aufgenommen und durch hier nicht dargestellte Füllorgane mit einem Getränkeprodukt befüllt. Im Anschluss an den Füller 3 werden die Verpackungsbehälter 2 mit dem Transferstern 6 an die Behälteraufnahmen 8 des Verschließers 7 übergeben und dort mit einem Verschluss versehen.
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Die so befüllten und verschlossenen Verpackungsbehälter 2 werden über den Abführstern 9 an die Vorrichtung 10 zur Inspektion übergeben.
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Fehlerhafte Verpackungsbehälter 2 werden nach den Vorrichtungen 10, 11 aus dem Behälterstrom ausgeschleust.
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Die Vorrichtung 10 und 11 zur Inspektion von leeren bzw. mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern sind im Wesentlich gleich aufgebaut und werden nachfolgend anhand der 2 - 6 näher erläutert:
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In der 2 ist die in der 1 dargestellte Vorrichtung 10, 11 zur Inspektion von leeren bzw. mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehältern 2 in einer Draufsicht gezeigt. Zu sehen ist, dass die Vorrichtung 10, 11 den Transporteur 20 zum Transport der Verpackungsbehälter 2 und den Röntgeninspektionssensor 30 umfasst. Die Vorrichtungen 10, 11 unterscheiden sich lediglich in der Ausrichtung des Röntgeninspektionssensors 30 in Bezug auf die Verpackungsbehälter 2: Mit der Vorrichtung 11 werden die leeren Verpackungsbehälter 2 insgesamt durchleuchtet, um Fremdkörper und Beschädigungen zu erkennen. Mit der Vorrichtung 10 werden die mit einem Produkt befüllten Verpackungsbehälter 2 beispielsweise nur im Bereich des Behälterbodens durchleuchtet, um Fremdkörper wie Rückgasrohre R des Füllers zu erkennen. In Bezug auf die erfindungsrelevanten Merkmale des mit dem Transport der Verpackungsbehälter 2 synchronisierbaren Shutters 34, 44, 54, 64 unterscheiden sich die Vorrichtungen 10, 11 nicht.
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Der Transporteur 20 ist hier als Förderband ausgebildet, auf dem die Verpackungsbehälter 2 während der Inspektion stehend transportiert werden. Denkbar ist jedoch auch, dass die Verpackungsbehälter 2 bei der Inspektion auf einem Karussell oder einer anderen geeigneten Transporteinrichtung transportiert werden.
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Der Röntgeninspektionssensor 30 umfasst die Röntgenquelle 31 und den Röntgendetektor 32, um die Verpackungsbehälter 2 beim Transport mit den Röntgenstrahlen 33 zu durchleuchten und zu inspizieren. Die Röntgenquelle 31 ist auf einer Seite und der Röntgendetektor 32 auf der dazu gegenüberliegenden Seite des Transporteurs 20 angeordnet. Dadurch können die Verpackungsbehälter 2 mit den Röntgenstrahlen 33 im Wesentlichen quer zur Transportrichtung U durchleuchtet werden.
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Zu sehen ist weiter, dass der Röntgeninspektionssensor 30 den synchronisierbaren Shutter 34 umfasst, der die Röntgenstrahlen 33 zumindest zeitweise blockt, wenn sich keiner der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet. Umgekehrt werden die Röntgenstrahlen 33 vom Shutter 34 zumindest zeitweise freigegeben, wenn sich einer der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet. Dadurch wird die Strahlungsleistung des Röntgenstrahls 33 erheblich vermindert, sodass das Bedienpersonal besonders gut geschützt ist.
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Zudem sind die Röntgenquelle 31 und der synchronisierbare Shutter 34 in dem Gehäuse 35 angeordnet, das lediglich eine Blendenöffnung für die Röntgenstrahlen 33 aufweist. Dadurch wird verhindert, dass das Bedienpersonal einer Streustrahlung ausgesetzt wird.
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Der Röntgendetektor 32 umfasst hier beispielsweise mehrere in einer Matrix angeordnete Sensorzellen. Sie sind im Bereich eines Auftreffbereichs der Röntgenstrahlen 33 auf den Röntgendetektor 32 angeordnet und ermitteln deren Intensitäten als Röntgenbilder. Denkbar ist jedoch auch, dass der Röntgendetektor 32 nur eine einzelne Sensorzelle umfasst, um die Röntgenstrahlen 33 ohne Ortsauflösung zu nutzen.
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Die genaue Anordnung der Röntgenstrahlen 33 gegenüber dem synchronisierbaren Shutter 34 und einem Verpackungsbehälter 2 wird weiter unten anhand der 3A - 3B beschrieben.
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Darüber hinaus umfasst der Transporteur 20 den Behältersensor 36, um die Transportpositionen der Verpackungsbehälter 2 gegenüber den Röntgenstrahlen 33 zu erfassen. Der Behältersensor 36 ist hier beispielsweise als Lichtschranke mit dem Sender 36a und dem Empfänger 36b ausgebildet. Der Sender 36a umfasst eine Laserdiode oder eine LED zur Erzeugung eines Lichtstrahls, der den Transporteur 20 quert und vom Empfänger 36b mittels einer Fotodiode erfasst wird. Wird der Lichtstrahl durch den Verpackungsbehälter 2 unterbrochen, so kann dessen genaue Transportposition in Transportrichtung U erfasst werden. Ein entsprechendes Signal wird über eine der Leitungen 37 an die Steuerungseinheit 38 weitergeleitet.
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Darüber hinaus ist die Transportstrecke zwischen dem Behältersensor 36 und den Röntgenstrahlen 33 vorab bekannt. Über den Transportweg des Transporteurs 20 kann dann in einfacher Weise in der Steuerungseinheit 38 berechnet werden, wann bzw. nach welcher Strecke der Verpackungsbehälter 2 am Behältersensor 36 dann nachfolgend die Röntgenstrahlen 33 durchläuft. Über weitere der Leitungen 37 wird der Shutter 34 entsprechend so gesteuert, dass er mit dem Transport der Verpackungsbehälter 2 synchronisiert ist und die Röntgenstrahlen 33 wie oben beschrieben freigibt oder blockiert.
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Weitere Merkmale sowie die Arbeitsweise des synchronisierbaren Shutters 34 werden in den nachfolgenden 3A und 3B näher erläutert. In den 3A - 6 sind die Strahlverläufe der Röntgenstrahlen 33 rein schematisch dargestellt. Beispielsweise können die Röntgenstrahlen 33 von der Röntgenquelle 31 bis zum Röntgendetektor 32 in einem sich aufweitenden Strahlkegel verlaufen, um den Verpackungsbehälter 2 bei Freigabe durch den Shutter 34 wenigstens teilweise ortsauflösend zu durchleuchten. Der Röntgendetektor 32 kann dazu einen ortsauflösenden Matrix-Sensor umfassen.
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Zudem ist in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in den 3A - 6 der Bereich des Verpackungsbehälters 2, der durchleuchtet wird, nur beispielhaft dargestellt. Unabhängig von der Ausbildung der Shutter 34, 44, 54, 64 kann der Verpackungsbehälter 2 in jedem geeigneten Bereich oder insgesamt durchleuchtet bzw. inspiziert werden.
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In den 3A - 3B ist ein Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters 34 der Vorrichtung 10,11 aus der 2 im Detail als Seitenansicht dargestellt:
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Zu sehen ist, dass der synchronisierbare Shutter 34 ein mit dem steuerbaren Antrieb 34c bewegbares Blendenelement umfasst, mit dem die Röntgenstrahlen 33 wahlweise freigebbar oder blockbar sind. Das bewegbare Blendenelement ist in diesem Ausführungsbeispiel als drehbarer Rotor 34a mit den umfänglich angeordneten Löchern 34b', 34b", 34b'" ausgebildet. Der Rotor 34a besteht aus einer für die Röntgenstrahlen 33 undurchlässigen Kreisscheibe, in der die drei Löcher 34b', 34b", 34b'" umfänglich in regelmäßigen Abständen eingebracht sind. Denkbar sind auch ein, zwei oder mehr als drei Löcher. Zwischen den Löchern 34', 34b", 34b'" befinden sich die Bereiche 34d, die für die Röntgenstrahlen 33 undurchlässig sind. Folglich werden also die Röntgenstrahlen 33 geblockt, wenn sie auf einen der Bereiche 34d zwischen den Löchern 34', 34b", 34b'" treffen bzw. sie werden freigegeben, wenn sie durch eines der Löcher 34', 34b", 34b'" hindurch verlaufen. Alternativ zur Kreisscheibe könnte das Blendenelement auch als Rotorblatt mit einem oder mehreren Fächern ausgeführt sein.
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Darüber hinaus sind die beiden Blenden 39' und 39" mit jeweils einer Öffnung für die Röntgenstrahlen 33 zu sehen. Dadurch können sich die Röntgenstrahlen nur entlang eines gewünschten Strahlverlaufs von der Röntgenquelle 31 zum Röntgendetektor 32 hin ausbreiten. Die Blende 39' kann Teil des in der 2 gezeigten Gehäuses 35 sein.
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Zudem ist der Rotor 34a über eine Welle mit dem Antrieb 34c verbunden, sodass er in der Drehrichtung R (oder entgegensetzt) gedreht werden kann. Der Antrieb 34c ist als Servomotor ausgebildet und umfasst einen Positionssensor, über den die Drehposition des Rotors 34a genau erfasst und an die in der 2 gezeigte Steuerungseinheit 38 als Synchronisationssignal ausgegeben werden kann. Mit der Steuerungseinheit 38 ist es also möglich, den Antrieb 34c und damit die Drehposition des Rotors 34a dynamisch so zu regeln, dass die Röntgenstrahlen 33 wenigstens zeitweise auf einen der Bereiche 34d treffen und dadurch geblockt werden, wenn sich zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 kein Verpackungsbehälter 2 befindet (3A). Demgegenüber verlaufen die Röntgenstrahlen 33 wenigstens zeitweise durch eines der Löcher 34', 34b", 34b'" und werden dadurch freigegeben, wenn sich einer der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet ( 3B).
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Anders ausgedrückt ist es möglich, die Drehgeschwindigkeit des Rotors 34a mit dem Antrieb 34c so zu verändern, dass der Shutter 34 mit dem Transport der Verpackungsbehälter 2 synchronisiert ist und so ein unregelmäßiger Abstand der Verpackungsbehälter 2 auf dem Transporteur 20 kompensiert wird.
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Befindet sich nun, wie in der 3B gezeigt, der Verpackungsbehälter 2 mit dem abgefüllten Produkt P zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32, so durchlaufen die freigegebenen Röntgenstrahlen 33 den Verpackungsbehälter 2. Zu sehen ist, dass sich in dem gezeigten Verpackungsbehälter 2 ein Rückgasrohr G befindet, welches sich in einem sehr seltenen Fall beim Füllen gelockert hat und in den Verpackungsbehälter 2 hineingefallen ist. Durch das Rückgasrohr G werden die Röntgenstrahlen 33 dann stärker absorbiert als vom Rest des Produkts P. Umgekehrt würden die Röntgenstrahlen 33 bei einem fehlerfreien Verpackungsbehälter 2 ohne Rückgasrohr G weniger absorbiert. Die entsprechend geänderten Intensitäten der Röntgenstrahlen 33 werden mit dem in der 2 dargestellten Röntgendetektor 32 erfasst und an die Steuerungseinheit 38 weitergeleitet und dort auf Fremdkörper bzw. auch Beschädigungen hin ausgewertet. Beispielsweise können die Röntgenstrahlen 33 durch den Matrix-Sensor im Röntgendetektor 32 als Röntgenbilder erfasst und mittels einer hier nicht dargestellten Bildverarbeitungseinheit ausgewertet werden.
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In der 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters 64 der Vorrichtung 10, 11 aus der 2 im Detail als Seitenansicht dargestellt. Der Shutter 64 unterscheidet sich zu den 3A - 3B im Wesentlichen dadurch, dass der Rotor 64a nur eine einzelne Aussparung 64b und ansonsten einen undurchbrochenen Bereich 64a zum Blocken der Röntgenstrahlen 33 umfasst.
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Wird der Rotor 64a mit dem Antrieb 64c in die in der 4 dargestellte Position gedreht, werden die Röntgenstrahlen 33 durchgelassen, so dass der Verpackungsbehälter 2 auf Fremdkörper F und/oder Beschädigungen hin durchleuchtet wird. Wird der Rotor 64a dagegen in eine Position gedreht, in der der Bereich 64a in die Röntgenstrahlen 33 hineinreicht, so werden sie geblockt. Folglich können keine Röntgenstrahlen 33 aus der Vorrichtung 10,11 austreten, wobei die Röntgenquelle 31 aufgrund des Shutters 64 nicht abgeschaltet werden muss.
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Der Antrieb 64c kann beispielsweise ein geregelter Servomotor oder Schrittmotor sein und/oder einen Positionssensor zur Bestimmung der Position des Rotors 64a umfassen. Dadurch kann die Position des Rotors 64a dynamisch erfasst und mit dem Behältertransport synchronisiert werden.
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Zu sehen ist auch, dass der Verpackungsbehälter 2 in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich des Behälterbodens durchleuchtet wird. Dies ist üblicherweise bei der Inspektion von mit dem Produkt P befüllten Verpackungsbehältern 2 gewünscht, da sich die Fremdkörper F am Behälterboden absetzen. In der 5 ist ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters 54 der Vorrichtung 10, 11 aus der 2 im Detail als Seitenansicht dargestellt. Der synchronisierbare Shutter 54 unterscheidet sich von dem zuvor in Bezug auf die 3A - 3B beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Art des bewegbaren Blendenelements.
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Zu sehen ist, dass in diesem Ausführungsbeispiel das bewegbare Blendenelement das mit dem steuerbaren Antrieb 54c drehbare Flügelrad 54a umfasst, an dem umfänglich drei Flügel 54a', 54a", 54a'" angeordnet sind. Denkbar sind auch lediglich zwei oder mehr als drei Flügel. Der steuerbare Antrieb 54c ist ebenfalls als Servomotor mit einem Positionssensor ausgebildet und entspricht von der Funktion her dem Antrieb 34c der 3A - 3B. Folglich kann mit dem steuerbaren Antrieb 54c das Flügelrad 54a in der Drehrichtung T in eine gewünschte Drehposition gedreht werden.
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Zu sehen ist in der 5, dass das Flügelrad 54a so gedreht ist, dass die Röntgenstrahlen 33 auf einen der Flügel 54a" treffen und dadurch geblockt werden. In einer hier nicht dargestellten Position kann das Flügelrad 54a so gedreht werden, dass die Röntgenstrahlen 33 auf keinen der Flügel 54a', 54a", 54a'" treffen und so freigegeben werden.
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Dementsprechend ist also der Shutter 54 ebenfalls mit dem Transport der Verpackungsbehälter 2 synchronisiert, so dass die Röntgenstrahlen 33 wahlweise freigebbar oder blockbar sind.
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Alle anderen Merkmale des Ausführungsbeispiels entsprechen denen der 1 - 3B.
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In der 6 ist ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des synchronisierbaren Shutters 44 der Vorrichtung 10, 11 aus der 2 im Detail als Seitenansicht dargestellt. Der synchronisierbare Shutter 44 unterscheidet sich von dem zuvor in Bezug auf die 3A - 3B beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Art des bewegbaren Blendenelements und des steuerbaren Antriebs.
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Zu sehen ist, dass hier das bewegbare Blendenelement als mit dem steuerbaren Antrieb 44c verfahrbarer Schieber 44a ausgebildet ist. Der Schieber 44a ist mit dem Läufer 44b des Antriebs 44c linear in der Richtung S hin- und her verfahrbar. Alternativ dazu ist auch denkbar, dass der Schieber 44a mit einem Schwenkantrieb hin- und her schwenkbar ist.
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Folglich ist in diesem Ausführungsbeispiel der steuerbare Antrieb 44c als Linearmotor ausgebildet, mit dem der Schieber 44a quer zu den Röntgenstrahlen 33 verfahrbar ist. Dementsprechend wird er in der 6 in die Röntgenstrahlen 33 eingeschoben, sodass sie geblockt werden. Umgekehrt, wenn sich der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet, wird der Schieber 44a aus den Röntgenstrahlen 33 herausgefahren, sodass sie freigegeben werden.
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Der steuerbare Antrieb 44c umfasst ebenfalls einen Positionssensor zur Bestimmung der Position des Schieber 44a in der Richtung S, der über Leitungen mit der Steuerungseinheit 38 verbunden ist. Dadurch kann die Steuerungseinheit 38 den steuerbaren Antrieb 44c so regeln, dass der Shutter 44 mit dem Transport der Verpackungsbehälter 2 (2) synchronisiert ist.
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Folglich ist also der Shutter 44 mit dem Transport der Verpackungsbehälter 2 synchronisiert, so dass die Röntgenstrahlen 33 wahlweise freigebbar oder blockbar sind.
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Besonders bevorzugt umfasst der Antrieb 44c einen positionsgeregelten Linearmotor. Dieser ist bevorzugt mit einer Positions-, Regelungs- und Steuereinrichtung ausgestattet. Bei einer nicht korrekten Position des Läufers 44b als der von Steuerungseinrichtung vorgegebenen, wird diese automatisch nachgeführt. Die Differenz zwischen Soll- und Ist-Position des Läufers 44b wird als Schleppfehler bezeichnet und kann ausgewertet werden. Schleppfehlerauswertung kann damit umfassen, eine Auswertung von Sollposition zu Ist-Position des Läufers 44b, oder auch die Auswertung eines (Nach-) Regelsignals. Steigt die Leistungsaufnahme über einen vorgegebenen Toleranzwert an, so kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Befindet sich der Shutter 44 länger als vorgegeben an einer falschen Position, so kann ebenfalls eine Warnung ausgegeben werden. Besonders bevorzugt wird die Röntgenquelle 31 bei einer Fehlfunktion des Antriebs 44c abgeschaltet. Diese Fehlfunktion kann bereits beinhalten, dass die Röntgenquelle 31 abgeschaltet wird, sollte der Strahlengang wenige Millisekunden länger geöffnet sein als vorgegeben. Damit ist eine effektive Funktionskontrolle des Shutterantriebs umgesetzt. Ebenso wird damit bemerkt, sollte sich der Reibwert der Führung des Läufers 44b erhöhen, also strenggängig werden.
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Im Kern lässt sich die Auswertung des Schleppfehlers auch auf alternative elektrische Antriebe mit Positionsregelung anwenden.
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Alle anderen Merkmale des Ausführungsbeispiels entsprechen denen der 1 - 3B.
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Folglich stellen die Shutter 34, 44, 54, 64 der 3A - 6 unterschiedliche Ausführungsbeispiele des bewegbaren Blendenelements 34a, 44a, 54a, 64a bzw. der steuerbaren Antriebe 34c, 44c, 54c, 64c dar, dienen jedoch gleichermaßen dazu, die Röntgenstrahlen 33 wahlweise freizugeben oder zu blockieren.
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Dadurch ist es möglich, die Röntgenstrahlen 33 zumindest zeitweise zu blocken, wenn sich keiner der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet bzw. zumindest zeitweise freizugeben, wenn sich einer der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet.
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Die Vorrichtung 10, 11 zur Inspektion der leeren oder mit dem Produkt P befüllten Verpackungsbehälter 2 in den 1 - 3B bzw. alternativ nach den 4 , 5 oder 6 wird wie folgt eingesetzt:
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Die Verpackungsbehälter 2 werden mit dem Transporteur 20 transportiert, wobei die Verpackungsbehälter 2 mittels der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 des Röntgeninspektionssensors 30 durchleuchtet werden. Dadurch werden die durchleuchteten Bereiche erfasst, um Fremdkörper und/oder Beschädigungen zu erkennen. Der Shutter 34, 44, 54, 64 des Röntgeninspektionssensors 30 wird mit dem Transport der Verpackungsbehälter derart synchronisiert, dass zumindest zeitweise, wenn sich keiner der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet, die Röntgenstrahlen 33 geblockt werden. Dadurch wird in diesem Zeitraum keine Strahlungsleistung auf das Bedienpersonal abgegeben. Dagegen werden die Röntgenstrahlen 33 vom Shutter 34, 44, 54, 64 zumindest zeitweise freigegeben, wenn sich einer der Verpackungsbehälter 2 zwischen der Röntgenquelle 31 und dem Röntgendetektor 32 befindet.
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Folglich wird die durchschnittliche Strahlungsleistung des Röntgenstrahls 33 im Betrieb erheblich vermindert, wodurch die Röntgenstrahlung auf das Bedienpersonal verringert wird. Dadurch ist es möglich, im Betrieb mit geringen oder ganz ohne Schutzmaßnahmen auszukommen. Da währenddessen die Röntgenquelle 31 immer mit konstanter Strahlungsleistung betrieben wird, unterliegt diese einem besonders geringen Verschleiß.
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Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese Merkmalskombination beschränkt sind, sondern auch einzeln oder in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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