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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, beispielsweise zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage.
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Stand der Technik
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Bei der Abfüllung von Füllprodukten in dafür vorgesehene Behälter, beispielsweise bei der Abfüllung von karbonisierten Getränken in Glasflaschen, kommt es durch die Druckbeaufschlagung des Behälters, insbesondere der Glasflasche, regelmäßig zum Platzen bzw. Brechen einzelner Behälter. Dies kann beispielsweise durch eine Vorschädigung der Flasche verursacht sein. Aus diesem Grunde ist es bekannt, Vorrichtungen bzw. Verfahren zum Erkennen von geschädigten Behältern, welche eine verminderte, fehlerhafte Strukturintegrität aufweisen, einzusetzen. Insbesondere beim Befüllen von Glasflaschen kann so ein Flaschenbruch erkannt werden.
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Zur Erkennung von Flaschenbruch ist es unter anderem bekannt, den in einer Füllmaschine entstehenden Schall kontinuierlich zu untersuchen, wobei ein Zerplatzen einer Flasche charakteristische Schallimpulse erzeugt, wie beispielsweise der
DE 2634637 A1 zu entnehmen. Eine derartige Vorrichtung weist zwangsweise einen aufwändigen Aufbau auf, welcher notwendig ist, um die Schallimpulse mit genügend hoher Auflösung zu erfassen und auswerten zu können.
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Eine andere Art der Schadenserkennung bei Behältern ist, den Fülldruck während des Befüllens eines Behälters mit einem Füllprodukt zu überwachen, wie beispielsweise der
WO 19048051 A1 oder der
EP 2832681 B1 zu entnehmen. Diese Verfahren bergen das Risiko, dass nicht jeder Bruch erkannt wird. Füllvorgangsbedingt sind die Gasventile zumeist nach dem eigentlichen Füllvorgang bis zum Entlasten der Kammer nach dem Verschließen geöffnet zu halten. Dadurch kann es, je nach Bruchbild der Flasche, dazu kommen, dass der Druck in der Station nicht maßgeblich von dem Bruch beeinflusst wird.
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Die
US 4511044 A zeigt eine Vorrichtung, bei welcher die in Längsrichtung beim Verschließen aufgebrachte Kraft zum Verschließen eines Behälters gemessen wird, und mit einem vorgegebenen Standard verglichen wird. Liegt die gemessene Kraft in Längsrichtung außerhalb des vorgegebenen Standards, so wird auf einen fehlerhaften Behälter rückgeschlossen. Zum Ermessen der Kraft in Längsrichtung ist ein Messgrößenaufnehmer in Form eines piezoelektrischen Kristalls zwischen einem höhenbeweglichen Verschließorgan und einer fixierten Führung vorgesehen.
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Darstellung der Erfindung
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, bevorzugt zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage, sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, bevorzugt zum Erkennen von Flaschenbruch, in einer Getränkeabfüllanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird ein Verfahren zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, bevorzugt zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend die Schritte des Aufnehmens eines auf einen zu verschließenden Behälter zu applizierenden Verschlusses in einer Verschlussaufnahme eines Verschließorgans, des Bewegens des Verschließorgans in einer Längsrichtung auf eine Anfangshöhenposition; und des Bestimmens der in Längsrichtung in der Anfangshöhenposition auf die Verschlussaufnahme wirkenden Kraft. Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die in Längsrichtung wirkende Kraft durch Erfassen eines Steuer-/Regelstromes eines die Verschiebung des Verschließorgans in Längsrichtung bereitstellenden elektrischen Antriebs bestimmt wird.
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Dadurch, dass die in Längsrichtung wirkende Kraft durch Erfassen eines Steuer-/Regelstromes eines die Verschiebung des Verschließorgans in Längsrichtung bereitstellenden elektrischen Antriebs bestimmt wird, kann auf zusätzliche Teile und Verfahrensschritte zur Erkennung von Behältern mit verminderter und/oder fehlerhafte Strukturintegrität, insbesondere Flaschenbruch, verzichtet werden. Folglich lassen sich Herstellkosten, Wartungskosten und Betriebskosten einer das Verfahren ausführenden Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen reduzieren. Zudem ist es dadurch möglich, eine fehlerhafte und/oder verminderte Strukturintegrität, insbesondere einen Flaschenbruch, relativ frühzeitig zu erkennen, wodurch beispielsweise Abschwallmaßnahmen zum Abschwallen des als fehlerhaft detektierten Behälters begonnen werden können, noch bevor ein neuer Behälter in eine Behälteraufnahme fährt, was das Ausspülen beispielsweise von Scherben vereinfacht.
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Weiterhin ist es möglich, Fehler in der Strukturintegrität, insbesondere Flaschenbruch, welche während des Füllprozesses des Behälters, des Komprimierungsprozesses und des Verschließprozesses auftreten bzw. durch die vorgenannten Prozesse erzeugt werden, zu erkennen, im Gegensatz zu Verfahren, welche eine Druckmessung während des Füllprozesses verwenden.
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Der Begriff „Höhenposition“ entspricht einer Lage bezogen auf die Längsrichtung. Mit anderen Worten kann durch ein Verschieben des Verschließorgans in Längsrichtung die Höhenposition des Verschließorgans verändert werden.
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Das Verschließorgan ist vorzugsweise dazu ausgebildet, auf dem zu verschließenden Behälter einen Kronkorkenverschluss aufzubringen. Das Verschließorgan kann jedoch alternativ je nach Bedarf und je nach gefordertem Behälterverschluss ausgebildet sein und kann insbesondere, neben der Ausbildung als Kronkorkenverschließer, auch als Schraubverschließer zum Aufbringen eines als Formteil bereitgestellten Schraubverschlusses, als Aufroll- beziehungsweise Anrollverschließer zum Aufrollen beziehungsweise Anrollen einer Behälterverschlusshülse auf ein Außengewinde eines befüllten Behälters, als Verschließelement zum Aufbringen von Stopfen, Korken oder in jeglicher anderer Art und Weise zum Verschließen des befüllten Behälters ausgebildet sein.
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Wenn gemäß einer Weiterbildung der Steuer-/Regelstrom des elektrischen Antriebs kontinuierlich und/oder periodisch in Bezug auf eine Lageregelung des Verschließorgans erfasst wird, ist zur Erkennung von Behältern mit fehlerhafter Strukturintegrität, insbesondere gebrochene Flaschen, kein zusätzlicher Aufwand zum Erfassen eines weiteren Messwerts notwendig.
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Zur Bestimmung der Kraft in Längsrichtung kann gemäß einer Ausführungsform der erfasste Steuer-/Regelstrom mit Werten einer Nachschlagtabelle verglichen werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann die Kraft in Längsrichtung aus dem Ergebnis einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit des ermittelten Steuer-/Regelstromes bestimmt werden. Bevorzugt wird hierbei der ermittelte Steuer-/Regelstrom mit einer vorgegebenen Konstante multipliziert.
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Ferner kann es vorgesehen sein, die Kraft in Längsrichtung durch einen Algorithmus oder künstliche Intelligenz unter Einbeziehung des Steuer-/Regelstromes zu ermitteln.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die ermittelte Kraft in Längsrichtung mit einem Grenzwert zu vergleichen, wobei durch ein Unterschreiten des Grenzwerts eine fehlerhafte Strukturintegrität des Behälters erkannt wird. Im Falle einer verminderten Strukturintegrität, insbesondere im Falle eines Flaschenbruchs erfährt die Verschlussaufnahme lediglich eine verminderte oder gar im Wesentlichen keine Gegenkraft durch die Behältermündung. Folglich ist die durch den elektrischen Antrieb in Längsrichtung aufzubringende Kraft, welche nötig ist, um die Anfangshöhenposition zu erreichen, bei Behältern mit verminderter/und oder fehlerhafter Strukturintegrität gegenüber einem Behälter mit ordnungsgemäßer Strukturintegrität verringert, sodass bei Unterschreiten eines gewissen Werts, welcher beispielsweise im Vorfeld durch Versuche ermittelt worden ist, auf einen Flaschenbruch geschlossen werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Bewegen des Verschließorgans lagegeregelt, wobei bevorzugt die Lageregelung einen äußeren Regelkreis darstellt und ferner ein dem äußeren Regelkreis untergeordneter innerer Regelkreis vorgesehen ist, wobei der innere Regelkreis dann bevorzugt einen Regelkreis des Steuer-/Regelstromes des elektrischen Antriebs aufweist.
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Vorzugsweise wird, wenn das Verschließorgan in der Anfangshöhenposition gehalten wird, die Verschlussaufnahme durch Kontakt mit einem zu verschließenden Behälter gegen eine Federkraft einer zwischen dem Verschließorgan und der Verschlussaufnahme angeordneten Feder auf das Verschließorgan zu gedrückt. Hierdurch kann erzielt werden, dass die durch das Verschließorgan in Längsrichtung auf den Behälter wirkende Kraft während eines Verschließvorgangs des Behälters mit einem in der Verschlussaufnahme aufgenommenen Verschluss im Wesentlichen durch die Feder bzw. durch deren Federkraft bereitgestellt wird. Hierdurch können beispielsweise Form- und Lagetoleranzen der Vorrichtung und oder Toleranzen von Verfahrensparametern entsprechend grob gefasst werden, ohne die Gefahr einer übermäßigen Belastung des Behälters während des Verschließprozesses hervorzurufen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird in Reaktion auf eine als nicht ordnungsgemäß erkannte Strukturintegrität eines Behälters ein Ausgabesignal erzeugt, wobei bevorzugt in Reaktion auf das Ausgabesignal ein Entfernen des Behälters, insbesondere ein Ausschwemmen des Behälters, bzw. von Behälterresten, ausgelöst wird.
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Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, bevorzugt zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage, mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, bevorzugt zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend ein Verschließorgan mit einer Verschlussaufnahme zum Aufnehmen eines auf einen zu verschließenden Behälter zu applizierenden Verschlusses, einen elektrischen Antrieb zum Verschieben des Verschließorgans in einer Längsrichtung, und eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln einer zumindest in einer Anfangshöhenposition auf die Verschlussaufnahme in Längsrichtung wirkenden Kraft. Die Vorrichtung kennzeichnet sich ferner dadurch, dass die Ermittlungsvorrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, die in Längsrichtung wirkende Kraft durch Erfassen eines Steuer-/Regelstromes des die Verschiebung des Verschließorgans in Längsrichtung bereitstellenden elektrischen Antriebs zu ermitteln.
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Dadurch, dass die Ermittlungsvorrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, die in Längsrichtung wirkende Kraft durch Erfassen eines Steuer-/Regelstromes des die Verschiebung des Verschließorgans in Längsrichtung bereitstellenden elektrischen Antriebs zu ermitteln, können die zuvor hinsichtlich des Verfahrens beschriebenen Vorteile und Wirkungen in analoger Weise erzielt werden.
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Vorzugsweise ist der elektrische Antrieb in Form eines Schrittmotors oder eines Servomotors, bevorzugt in Form eines Linearmotors oder eines Elektrozylinders, ausgebildet.
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Das Verschließorgan ist vorzugsweise dazu ausgebildet, auf dem zu verschließenden Behälter einen Kronkorkenverschluss aufzubringen. Das Verschließorgan kann jedoch alternativ je nach Bedarf und je nach gefordertem Behälterverschluss ausgebildet sein und kann insbesondere, neben der Ausbildung als Kronkorkenverschließer, auch als Schraubverschließer zum Aufbringen eines als Formteil bereitgestellten Schraubverschlusses, als Aufroll- beziehungsweise Anrollverschließer zum Aufrollen beziehungsweise Anrollen einer Behälterverschlusshülse auf ein Außengewinde, beziehungsweise eines Falzbereichs eines befüllten Behälters, als Verschließelement zum Aufbringen von Stopfen, Korken oder in jeglicher anderer Art und Weise zum Verschließen des befüllten Behälters ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ermittlungsvorrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet, die ermittelte Kraft in Längsrichtung mit einem Grenzwert zu vergleichen, und ferner dazu eingerichtet und ausgebildet, bei einem Unterschreiten des Grenzwerts eine fehlerhafte Strukturintegrität des Behälters zu erkennen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verschlussaufnahme in Längsrichtung relativ zum Verschließorgan beweglich angeordnet, wobei zwischen dem Verschließorgan und der Verschlussaufnahme eine Feder zum Aufbringen einer Federkraft in Längsrichtung auf die Verschlussaufnahme angeordnet ist.
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Vorzugsweise weist die Feder eine Federlänge auf, welche um einen vorgegebenen Betrag größer ist als eine Einbaulänge der Feder zwischen dem Verschließorgan und der Verschlussaufnahme, wenn sich das Verschließorgan in der Anfangshöhenposition befindet und die Verschlussaufnahme durch Kontakt mit einem zu verschließenden Behälter gegen die Federkraft der Feder auf das Verschließorgan zu gedrückt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ermittlungsvorrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet, zur Bestimmung der Kraft in Längsrichtung den erfassten Steuer-/Regelstrom mit Werten einer Nachschlagtabelle zu vergleichen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlungsvorrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet sein, die Kraft in Längsrichtung aus dem Ergebnis einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit des ermittelten Steuer-/Regelstromes zu bestimmen.
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Ferner kann die Ermittlungsvorrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet sein, die Kraft in Längsrichtung durch einen Algorithmus oder künstliche Intelligenz unter Einbeziehung des Steuer-/Regelstromes zu ermitteln.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Steuerung/Regelung für das Bewegen des Verschließorgans vorgesehen, derart ausgebildet, dass das Bewegen des Verschließorgans lagegeregelt erfolgt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Lageregelung einen äußeren Regelkreis darstellen und ferner ein dem äußeren Regelkreis untergeordneter innerer Regelkreis vorgesehen sein, wobei der innere Regelkreis bevorzugt einen Regelkreis des Steuer-/Regelstromes des elektrischen Antriebs aufweist. Mit anderen Worten kann eine Kaskadenregelung vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner ein Füllorgan zum Einbringen eines Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter, wobei bevorzugt eine Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters vorgesehen ist, wobei das Verschließorgan und das Füllorgan jeweils abdichtend relativ zur Behandlungskammer bewegbar sind.
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Mit anderen Worten wird eine Vorrichtung zum kombinierten Befüllen und Verschließen eines Behälters vorgeschlagen, wobei an der Vorrichtung sowohl ein Füllorgan als auch ein Verschließorgan angeordnet sind, welche nacheinander auf einen Behälter aufgebracht und von diesen wieder entfernt werden können, um zunächst den Behälter zu befüllen und bevorzugt ohne den Behälter relativ zur Vorrichtung zu bewegen, anschließend zu verschließen, wobei die Vorrichtung zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters, bevorzugt zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage, gemäß einem der vorstehenden Ausführungsform ausgebildet ist. Insbesondere, wenn zusätzlich die Behandlungskammer vorgesehen ist, ist zum Befüllen und zum anschließenden Verschließen lediglich die eine Behandlungskammer einmalig mit einem Unterdruck und/oder Überdruck zu beaufschlagen, welcher sowohl während des Befüllens als auch des Verschließens vorliegen bzw. aufrechterhalten werden kann.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters;
- 2 schematisch eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1.
- 3 schematisch die Vorrichtung aus 2 mit einem schadhaften Behälter;
- 4 schematisch einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters;
- 5 schematisch einen Ablaufplan eines weiteren Verfahrens zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters; und
- 6 schematisch ein Diagramm, aufzeigend eine Höhenposition eines Verschließorgans der Vorrichtung aus 1 über die Zeit und eine ermittelte Kraft in Längsrichtung der Vorrichtung aus 1 über die Zeit.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters 8, wobei vorliegend der Behälter 8 in Form einer Flasche vorliegt, und entsprechend die Vorrichtung 1 vorliegend zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Verschließorgan 2 mit einer Verschlussaufnahme 20 zum Aufnehmen eines auf den zu verschließenden Behälter 8 zu applizierenden Verschlusses (nicht dargestellt), einen elektrischen Antrieb 3 zum Verschieben des Verschließorgans 2 in einer Längsrichtung 4, und eine Ermittlungsvorrichtung 50 zum Ermitteln einer zumindest in einer Anfangshöhenposition H0 auf die Verschlussaufnahme 20 in Längsrichtung 4 wirkenden Kraft.
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Vorliegend ist die Ermittlungsvorrichtung 50 als integraler Bestandteil einer Steuerung/Regelung 5 der Vorrichtung 1 ausgebildet. Alternativ kann die Ermittlungsvorrichtung 50 auch separat zur Steuerung/Regelung 5 bereitgestellt sein.
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Die Ermittlungsvorrichtung 50 ist eingerichtet und ausgebildet, die in Längsrichtung 4 wirkende Kraft durch Erfassen eines Steuer-/Regelstromes des die Verschiebung des Verschließorgans 2 in Längsrichtung 4 bereitstellenden elektrischen Antriebs 3 zu ermitteln. Zu diesem Zwecke ist die Ermittlungsvorrichtung 50 dazu eingerichtet und ausgebildet, die Kraft in Längsrichtung aus dem Ergebnis einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit des ermittelten Steuer-/Regelstromes zu bestimmen, wobei der ermittelte Steuer-/Regelstrom mit einem vorgegebenen konstanten Faktor multipliziert wird, umso auf die Kraft in Längsrichtung zu gelangen.
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Alternativ kann zur Bestimmung der Kraft in Längsrichtung der erfasste Steuer-/Regelstrom mit Werten einer Nachschlagtabelle verglichen werden, oder die Kraft in Längsrichtung durch einen Algorithmus oder künstliche Intelligenz unter Einbeziehung des Steuer-/Regelstromes ermittelt werden. Weiterhin alternativ können die vorgenannten Arten der Kraftermittlung auch kombiniert werden.
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Die Ermittlungsvorrichtung 50 ist ferner dazu eingerichtet und ausgebildet, die ermittelte Kraft in Längsrichtung 4 mit einem Grenzwert zu vergleichen, und ferner dazu eingerichtet und ausgebildet, bei einem Unterschreiten des Grenzwerts eine fehlerhafte Strukturintegrität des Behälters zu erkennen.
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Die Steuerung/Regelung 5 zum Bewegen des Verschließorgans 2 in Längsrichtung 4 ist derart ausgebildet, dass das Bewegen des Verschließorgans 2 in Längsrichtung 4 lagegeregelt erfolgt, wobei vorliegend optional die Lageregelung einen äußeren Regelkreis darstellt und ferner ein dem äußeren Regelkreis untergeordneter innerer Regelkreis vorgesehen ist, wobei der innere Regelkreis optional einen Regelkreis des Steuer-/Regelstromes des elektrischen Antriebs aufweist.
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Die Vorrichtung 1 weist zudem fernerhin ein optionales Füllorgan 6 zum Einbringen eines Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter 8 vor dem Verschließen, und eine optionale Behandlungskammer 7 zum dichtenden Aufnehmen des Mündungsbereichs des zu befüllenden Behälters 8 auf, wobei das Verschließorgan 2 und das Füllorgan 6 jeweils abdichtend relativ zur optionalen Behandlungskammer 7 bewegbar sind.
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Das Verschließorgan 2 ist in der vorliegenden Ausführungsform dazu ausgebildet, auf dem zu verschließenden Behälter 8 einen Kronkorkenverschluss aufzubringen. Das Verschließorgan 2 kann jedoch je nach Bedarf und je nach gefordertem Verschluss ausgebildet sein und kann insbesondere, neben der Ausbildung als Kronkorkenverschließer, auch als Schraubverschließer zum Aufbringen eines als Formteil bereitgestellten Schraubverschlusses, als Aufrollbeziehungsweise Anrollverschließer zum Aufrollen beziehungsweise Anrollen einer Behälterverschlusshülse auf ein Außengewinde, beziehungsweise eines Falzbereichs eines befüllten Behälters, als Verschließorgan zum Aufbringen von Stopfen, Korken oder in jeglicher anderer Art und Weise zum Verschließen des befüllten Behälters 8 ausgebildet sein.
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Vorliegend ist die Verschlussaufnahme 20 in Längsrichtung 4 relativ zum Verschließorgan 2 beweglich angeordnet, wobei zwischen dem Verschließorgan 2 und der Verschlussaufnahme 20 eine Feder 22 zum Aufbringen einer Federkraft in Längsrichtung 4 auf die Verschlussaufnahme 20 angeordnet ist. Hierzu stützt sich die Feder 22 auf einer Seite an dem Verschließorgan 2 ab und auf ihrer gegenüberliegenden Seite an der Verschlussaufnahme 20 ab.
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Aus 2 ist schematisch eine Detailansicht der Vorrichtung 1 aus 1 zu entnehmen. Die Einbaulänge 24 der Feder 22 zwischen dem Verschließorgan 2 und der Verschlussaufnahme 20, wie in 2 zeigt, bei welcher sich das Verschließorgan 2 in der Anfangshöhenposition H0 befindet und die Verschlussaufnahme 20 durch Kontakt mit dem zu verschließenden Behälter 8 gegen die Federkraft der Feder 22 auf das Verschließorgan 2 zu gedrückt ist, ist kleiner als eine Federlänge der Feder 22 im lastfreien Zustand. Dadurch drückt die Feder 22 mit einer sich entsprechend der Differenz zwischen der Federlänge im lastfreien Zustand und der Einbaulänge 24 wie in 2 gezeigt sowie der Federkonstante der Feder 22 ausbildenden Kraft FF die Verschlussaufnahme 20 gegen den Behälter 8. Da sich die Feder 22 gegenüber der Verschlussaufnahme 2 in Längsrichtung 4 an dem Verschließorgan 2 abstützt, hat der elektrische Antrieb 3 eine entsprechende Kraft FL in Längsrichtung 4 aufzubringen, um das Verschließorgan 2 auf Höhe der Anfangshöhenposition H0 zu halten.
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In 3 ist schematisch die Vorrichtung 1 aus 2 mit einem schadhaften Behälter 8' gezeigt, wobei die schadhafte Stelle in Form eines Bruches durch das Bezugszeichen 80 angedeutet ist.
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Aufgrund der Schadhaftigkeit in Form des Bruches 80 des Behälters 8' weist der Behälter 8' eine verminderte Strukturintegrität auf, sodass bei gleicher Anfangshöhenposition H0 des Verschließorgans 2 der Behälter 8' im Vergleich zu 2 lediglich eine verminderte Gegenkraft bereitstellt. Entsprechend ist die durch die Feder 22 aufgebrachte Federkraft FF' geringer als die Federkraft FF aus 2. Demgemäß hat auch der elektrische Antrieb 3 lediglich eine verringerte Kraft FL' in Längsrichtung 4 bereitzustellen, um das Verschließorgan 2 auf der Anfangshöhenposition H0 zu halten.
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Ein vollständiger Bruch der Flasche bzw. des Behälters 8' würde dazu führen, dass dem Verschließorgan 2 bzw. der Verschlussaufnahme 20 durch die Behältermündung im Wesentlichen keine Gegenkraft entgegengestellt wird.
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4 zeigt schematisch einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters 8, wie sie beispielsweise an der Vorrichtung 1 aus den 1-3 durchführbar ist.
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Das Verfahren zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters 8, welches vorliegend zum Erkennen von Flaschenbruch in einer Getränkeabfüllanlage ausgebildet ist, umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte:
- Aufnehmen eines auf einen zu verschließenden Behälter 8 zu applizierenden Verschlusses in der Verschlussaufnahme 20 des Verschließorgans 2 (S10), Bewegen des Verschließorgans 2 in Längsrichtung 4 auf die Anfangshöhenposition H0 (S11), und Bestimmen der in Längsrichtung 4 in der Anfangshöhenposition H0 auf die Verschlussaufnahme 20 wirkenden Kraft, wobei die in Längsrichtung 4 wirkende Kraft FL durch Erfassen des Steuer-/Regelstromes des die Verschiebung des Verschließorgans 2 in Längsrichtung 4 bereitstellenden elektrischen Antriebs 3 wie oben beschrieben bestimmt wird.
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Um schlussfolgern zu können, ob der Behälter 8 schadhaft ist oder eine ordnungsgemäße Strukturintegrität aufweist, wird die ermittelte Kraft FL mit einem Grenzwert F, G verglichen (S 13). Liegt die ermittelte Kraft FL in Längsrichtung 4 oberhalb des Grenzwerts F, G, so wird die Strukturintegrität des Behälters 8 als ordnungsgemäß angesehen (S13). Unterschreitet die ermittelte Kraft FL den Grenzwert F, G, so wird dies durch die Ermittlungsvorrichtung 50 als unzureichende Strukturintegrität angesehen, was einem beschädigten Behälter 8' entspricht.
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In 5 ist schematisch ein Ablaufplan eines weiteren Verfahrens zum Erkennen der Strukturintegrität eines zu verschließenden Behälters 8 gezeigt. Das Verfahren entspricht im Wesentlichen dem in 4 gezeigten Verfahren. Entsprechend weist es die Verfahrensschritte S10 bis S14 auf. Zusätzlich umfasst das Verfahren in Anschluss an den Verfahrensschritt S14 das Ausgeben eines Ausgabesignals (S15) auf, worauf hin die Steuerung/Regelung 5 ein Anheben des Verschließorgans 2 von den Behälter 8' weg veranlasst (S16) und nach Erreichen einer weiteren vorgegebenen Höhenposition des Verschließorgans 2 (S17) ein Ausschwemmen des schadhaften Behälters 8' auslöst (S18).
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6 zeigt schematisch ein Diagramm, aus welchem die Höhenposition H des Verschließorgans 2 der Vorrichtung 1 aus 1 und die ermittelte Kraft FL in Längsrichtung 4 der Vorrichtung 1 aus 1 über die Zeit t untereinander dargestellt sind.
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Hierbei sind zwei Verschließvorgänge V1, V2 dargestellt, wobei der erste Verschließvorgang V1 einen Verschließvorgang bei einem ordnungsgemäßen Behälter 8 darstellt, und der zweite Verschließvorgang V2 einen Verschließvorgang an einem schadhaften Behälter 8' darstellt.
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Der Verlauf der Haltekraft FL des elektrischen Antriebs 3 über die Zeit t während sich das Verschließorgan 2 auf der Anfangshöhenposition H0 befindet ist mittels des Bezugszeichens FL, H0(t) angedeutet. Bei einem Verschließvorgang eines ordnungsgemäßen Behälters 8 entsprechend des ersten Verschließvorgangs V1 treten Kräfte bis etwa 3000 N auf. Bei einem Verschließvorgang eines schadhaften Behälters 8', vorliegend im Falle eines vollständigen Flaschenbruchs entsprechend des zweiten Verschließvorgangs V2 wird im Wesentlichen keine Gegenkraft erzeugt, sodass die durch den elektrischen Antrieb 3 aufzubringende Haltekraft FL vernachlässigbar klein ist. Übersteigt die ermittelte Kraft FL zu keinem Zeitpunkt einen vorgegebenen Grenzwert, vorliegend optional in Höhe von beispielsweise 600 N, 800 N, 1000 N, 1500 N, oder 2000 N, so lässt sich daraus auf einen Flaschenbruch schließen.
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Alternativ kann auch ein Mittelwert der ermittelten Kraft FL, H0(t), während sich das Verschließorgan 2 in der Anfangshöhenposition H0 befindet, gebildet werden und dieser Wert als Vergleichswert gegen den vorgegebenen Grenzwert verwendet werden. Ferner kann auch das Integral der ermittelten Kraft FL, H0(t) gebildet werden, um dies als Vergleichswert mit einem entsprechend vorgegebenen Grenzwert zu verwenden.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Verschließorgan
- 20
- Verschlussaufnahme
- 22
- Feder
- 24
- Einbaulänge
- 3
- Elektrischer Antrieb
- 4
- Längsrichtung
- 5
- Steuerung/Regelung
- 50
- Ermittlungsvorrichtung
- 6
- Füllorgan
- 7
- Behandlungskammer
- 8
- Behälter
- 80
- Bruch
- H0
- Anfangshöhenposition
- FL
- Kraft, in Längsrichtung auf die Verschlussaufnahme wirkend
- FF
- Federkraft
- F, G
- Grenzwert
- V1
- Erster Verschließvorgang
- V2
- Zweiter Verschließvorgang
- S10-18
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2634637 A1 [0003]
- WO 19048051 A1 [0004]
- EP 2832681 B1 [0004]
- US 4511044 A [0005]
