DE102020131266A1

DE102020131266A1 - Positionsüberwachung eines Kurvenelements in einer Behälterbehandlungsanlage

Info

Publication number: DE102020131266A1
Application number: DE102020131266.0A
Authority: DE
Inventors: Josef Fink; Rainer Kapahnke; Erwin Knieling
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-05-25
Also published as: CN114538351A; EP4005970A1

Abstract

Vorrichtung (1) zum Behandeln von Behältern, vorzugsweise zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage, und Verfahren zur Fehlererkennung, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: mehrere Behandlungsorgane, die eingerichtet sind, um die Behälter zu behandeln; eine Transporteinrichtung (10), die eingerichtet ist, um die Behandlungsorgane entlang eines Transportwegs zu transportieren; eine Führungsvorrichtung (30) mit einem Kurvenelement (31), das eingerichtet ist, um durch mechanische Wechselwirkung mit den Behandlungsorganen während des Transports eine oder mehrere Funktionen zu steuern, und einer Verstelleinrichtung (32), die eingerichtet ist, um das Kurvenelement (31) zu verstellen; und eine Messeinrichtung (40), die zur Detektion einer oder mehrerer physikalischer Größen des Kurvenelements (31) und Erfassung entsprechender Messwerte eingerichtet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältern, vorzugsweise zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage. Die Vorrichtung weist mehrere Behandlungsorgane, eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Behandlungsorgane entlang eines Transportwegs sowie ein Kurvenelement auf. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Fehlererkennung in einer solchen Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Unter den verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Behältern, insbesondere zum Abfüllen von Behältern mit einem Füllprodukt, werden häufig Technologien angewendet, die auf einer Rundläuferbauweise beruhen. Im Fall einer Getränkeabfüllanlage ist hierfür eine Vielzahl von Füllorganen an einem Karussell montiert, welches Behälter über einen Einlaufstern empfängt, die anschließend während eines kontinuierlichen Umlaufs über die Füllorgane befüllt werden. Die Befüllung wird innerhalb eines Teilkreises des Rundläufers durchgeführt. Nach der Befüllung werden die Behälter über einen Auslaufstern abtransportiert.
Zum sicheren Einleiten des Füllprodukts in die Behälter ist bekannt, die Füllorgane oder sogenannten Zentrierglocken derselben über ein Kurvenelement im Bereich der einlaufenden und auslaufenden Behälter anzuheben und zum Abfüllen auf die Behältermündungen abzusenken. Das Kurvenelement und das Karussell können in der Höhe verstellbar ausgeführt sein, um Behälter unterschiedlicher Höhen auf der Anlage befüllen zu können. Der Vorgang des Anhebens/Absenkens des Karussells und des Kurvenelements muss zueinander parallel verlaufen, da sich ansonsten Bauteile berühren könnten oder es durch eine Keilwirkung zwischen dem Karussell und dem Kurvenelement zu einer Beschädigung im Betrieb kommen kann. Durch defekte Bauteile oder eine Fehlbedienung kann es hierbei zu massiven Beschädigungen der Maschine kommen.
Neben der Höhenverstellung zur Anpassung des Rundläufers an unterschiedliche Behälterformen ist es sinnvoll, das Kurvenelement hinsichtlich seiner räumlichen Lage justierbar zu installieren, beispielsweise um stets eine horizontale Ausrichtung sicherzustellen.
Aktuell wird die Position des Kurvenelements über die Positionsgeber der Aktuatoren zur Höhenverstellung, oft Servomotoren oder Schrittmotoren, überwacht. Allerdings kann damit die Ausrichtung des Kurvenelements nicht oder nicht in der gewünschten Genauigkeit überwacht werden. Durch Gleichlaufschwankungen der Aktuatoren für die Höhenverstellung kann das Kurvenelement in eine Schiefstellung geraten, die zu mechanischen Schäden an der Maschine führen kann.
Die beschriebenen Probleme sind nicht auf Anlagen in Rundläuferbauweise beschränkt, und sie betreffen zudem nicht nur Kurvenelemente für das Anheben/Absenken von Füllorganen bzw. deren Zentrierglocken, sondern sie können auch bei anderen Maschinenteilen, insbesondere verstellbaren Kurvenelementen für andere Behandlungsorgane oder andere Funktionen auftreten, beispielsweiße bei Kurvenelementen für Verschließorgane zum Verschließen der Behälter, Blasorgane zum Blasformen der Behälter, Behandlungsorgane zum Reinigen der Behälter, Etikettieren, Prüfen und dergleichen.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Fehlerbehandlung einer Vorrichtung zum Behandeln von Behältern, vorzugsweise zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage, zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Behandeln von Behältern, wie etwa zum Befüllen der Behälter mit einem Füllprodukt. Allerdings ist die Erfindung auch für Anlagen anderer Behandlungsprozesse anwendbar, wie beispielsweise für Vorrichtungen zum Verschließen, Reinigen, Blasformen und Vorrichtungen, die mehrere unterschiedliche Behandlungen kombinieren. Die Vorrichtung kommt jedoch besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage zum Abfüllen von Getränken, wie beispielsweise Wasser, karbonisiert oder nicht-karbonisiert, Softdrinks, Bier oder Mischgetränken, zur Anwendung.
Wenn Bezeichnungen wie „Behälter“, „Behandlungsorgan“ und andere hierin in der Einzahl verwendet werden, geschieht dies in erster Linie der sprachlichen Einfachheit halber. Der Plural ist mitumfasst, sofern dieser nicht ausdrücklich oder technisch ausgeschlossen ist.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist mehrere Behandlungsorgane auf, die eingerichtet sind, um die Behälter entsprechend zu behandeln. Im Fall einer Vorrichtung zum Befüllen von Behältern sind die Behandlungsorgane Füllorgane zum Abfüllen der Behälter mit einem Füllprodukt. Die Füllorgane können in üblicher Weise für das Freistrahlfüllen, Über- und/oder Unterdruckfüllen eingerichtet sein.
Die Vorrichtung weist ferner eine Transporteinrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Behandlungsorgane entlang eines Transportwegs zu transportieren. Ebenso werden die Behälter entsprechend transportiert. Dies kann durch die vorstehend genannte Transporteinrichtung oder eine separate oder gekoppelte Transporteinrichtung erfolgen. Die Behandlung erfolgt vorzugsweise während eines Behältertransports, wodurch eine kontinuierliche Behandlung einer Vielzahl von Behältern realisierbar ist. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung in Rundläuferbauweise ausgeführt, d.h. die Transporteinrichtung umfasst ein Karussell, das an einem stationären Gestell drehbar gelagert ist und an dessen Umfang die Behandlungsorgane angebracht sind, wodurch sie sich während der Behandlung der Behälter, d.h. während eines regulären Betriebs der Vorrichtung, entlang eines kreisförmigen Transportwegs bewegen.
Die Vorrichtung weist ferner eine Führungsvorrichtung auf. Diese umfasst wiederum ein Kurvenelement, das eingerichtet ist, um durch mechanische Wechselwirkung mit den Behandlungsorganen während des Transports eine oder mehrere Funktionen zu steuern, und eine Verstelleinrichtung, die eingerichtet ist, um das Kurvenelement zu verstellen. Zu diesem Zweck weisen die Behandlungsorgane vorzugsweise jeweils zumindest eine Rolle auf, die entlang jener Teilstrecke, auf der sich das Kurvenelement erstreckt, vom Kurvenelement geführt wird. Die Rollen laufen hierbei auf einer Kurve, die von einer Kante des Kurvenelements, beispielsweise der oberen Kante, gebildet wird. Die Kurve bzw. Kante weist ein geeignetes Profil auf, um die entsprechende Funktion mechanisch auszulösen bzw. zu steuern. Die mechanische Wechselwirkung muss nicht unbedingt durch eine schienenartige Führung von Rollen realisiert sein. So kommt beispielsweise ein durch das Kurvenelement geführtes Gleiten eines entsprechenden Gegenstücks ebenso in Betracht. Die Bezeichnung „mechanische Wechselwirkung“ bedeutet hierin, dass das Kurvenelement mit einem Gegenstück des Behandlungsorgans in Kontakt kommt und dadurch eine Funktion am Behandlungsorgan auslöst und gegebenenfalls steuert.
Das Kurvenelement kann einteilig oder mehrteilig sein; in anderen Worten, die Bezeichnung „Element“ ist hierin nicht so auszulegen, dass es sich notwendigerweise um eine einstückige Komponente handelt. Die Verstellbarkeit des Kurvenelements durch die Verstelleinrichtung betrifft vorzugsweise die räumliche Position, insbesondere Höhe, und/oder Ausrichtung desselben.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist ferner eine Messeinrichtung auf, die zur Detektion einer oder mehrerer physikalischer Größen des Kurvenelements und Erfassung entsprechender Messwerte eingerichtet ist.
Auf diese Weise lassen sich Kräfte, Belastungen auf das Kurvenelement, räumliche Position, Ausrichtung, d.h. Neigungswinkel, Änderungen solcher Größen oder dergleichen überwachen, die zur Fehlererkennung und zur Fehlerbehandlung herangezogen werden können. Somit können ein Maschinencrash aufgrund einer Fehlfunktion verhindert und ein längerer Maschinenausfall ausgeschlossen werden. Zu diesem Zweck kann die Messeinrichtung eingerichtet sein, um die Messwerte selbst auszuwerten und/oder an eine Steuereinrichtung zu senden. Dies kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.
Vorzugsweise ist die Messeinrichtung eingerichtet, um eine oder mehrere Kräfte auf das Kurvenelement und/oder eine räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Beschleunigung (umfassend Schwingungen) des Kurvenelements zu detektieren. Die hier genannten physikalischen Größen sind für die Fehlererkennung bei der Anwendung eines verstellbaren Kurvenelements besonders geeignet, da sie Hinweise auf eine Fehlfunktion eines oder mehrerer Behandlungsorgane und/oder der Verstellung des Kurvenelements, wie etwa eine Schiefstellung desselben, geben können. Die Auswertung kann anhand der Messwerte selber erfolgen oder anhand davon abgeleiteter Parameter bzw. Größen, wie etwa zeitlicher Änderungen erster oder höherer Ordnung, Mittelwerte und dergleichen.
Vorzugsweise umfasst die Messeinrichtung zumindest einen Neigungssensor, der am Kurvenelement angebracht ist. Auf diese Weise lässt sich die räumliche Ausrichtung bzw. Lage des Kurvenelements überwachen und eine Schiefstellung feststellen, die beispielsweise während der Verstellung durch ein unbeabsichtigtes Durchdrehen einer defekten Spindel oder durch einen mangelnden Synchronlauf von Aktuatoren, wie etwa Schrittmotoren, auftreten kann. Eine Schiefstellung kann auch dann auftreten, wenn ein defektes Behandlungsorgan eine hohe Kraft auf das Kurvenelement ausübt.
Alternativ oder zusätzlich zum Neigungssensor kann ein Beschleunigungssensor und/oder Vibrationssensor am Kurvenelement angebracht sein, der ebenfalls in der Lage ist, ungewöhnliche Kräfte und Belastungen am Kurvenelement zu messen.
Besonders bevorzugt umfasst die Messeinrichtung einen oder mehrere Kraftsensoren, die eingerichtet sind, um eine Kraft auf das Kurvenelement oder mehrere Kräfte an verschiedenen Stellen des Kurvenelements zu detektieren. In anderen Worten, die Messeinrichtung ist in der Lage, eine oder mehrere Kräfte, ausgeübt von der Verstelleinrichtung und/oder den Behandlungsorganen auf das Kurvenelement, zu messen, wodurch sich Hinweise auf eine Fehlfunktion eines oder mehrerer Behandlungsorgane und/oder der Verstellung des Kurvenelements ergeben können.
Vorzugsweise umfasst die Verstelleinrichtung eine oder mehrere Höhenverstelleinrichtungen, die eingerichtet ist/sind, um die Höhe und/oder räumliche Lage des Kurvenelements zu verstellen. Die Verstellung ist beispielsweise relativ zur Transporteinrichtung oder zu einem stationären Gestell zu sehen. Die Höhenrichtung fällt hierin mit der Schwerkraftrichtung zusammen und ist durch den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung klar definiert. Durch die Höhenverstellung kann die Vorrichtung an unterschiedliche Behälterformen angepasst werden. Durch Anwendung mehrerer Höhenverstelleinrichtungen, die an unterschiedlichen Stellen des Kurvenelements angreifen, kann das Kurvenelement nicht nur in der Höhe verstellt werden, sondern dessen räumlich Lage kann entlang entsprechender Freiheitsgrade justiert werden, um die Kurvenmechanik optimal einstellen zu können.
Vorzugsweise umfasst die Höhenverstelleinrichtung einen Schrittmotor, Taktmotor oder Torquemotor als Aktuator und eine damit mechanisch gekoppelte Spindel, wodurch die Verstellung und Justierung des Kurvenelements mit hoher Genauigkeit durchführbar ist. Alternativ zu einer elektromotorischen Verstellung können jedoch auch magnetische Aktuatoren, hydraulische Aktuatoren, pneumatische Aktuatoren usw. zur Anwendung kommen.
Vorzugsweise ist einer oder sind mehrere der Kraftsensoren einer oder mehreren Höhenverstelleinrichtungen zugeordnet und so eingerichtet, dass sie je eine Kraft detektieren, die vom Kurvenelement auf die entsprechende Höhenverstelleinrichtung ausgeübt wird. So kann ohne erheblichen konstruktiven und baulichen Mehraufwand eine bestehende Vorrichtung durch Installation der Kraftsensoren bzw. Kraftdosen um die beschriebene Funktionalität erweitert werden.
Vorzugsweise dient die Vorrichtung, wie oben erwähnt, zum Befüllen der Behälter mit einem Füllprodukt. In diesem Fall sind die Behandlungsorgane Füllorgane zum Einleiten eines Füllprodukts in die Behälter. Besonders bevorzugt weisen die Füllorgane jeweils eine Zentrierglocke auf, die vor dem Einleiten des Füllprodukts in den entsprechenden Behälter auf dessen Behältermündung abgesenkt wird. Das Kurvenelement kann dann eingerichtet sein, um durch mechanische Wechselwirkung mit den Füllorganen ein Anheben und Absenken der jeweiligen Zentrierglocken zu veranlassen. Durch die Messeinrichtung kann so eine Fehlfunktion der Zentrierglockenmechanik frühzeitig erkannt werden. Durch eine etwaige detektierte Schwergängigkeit kann einer Fehlfunktion, insbesondere einem größeren Schaden, sogar vorgebäugt werden.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung in Rundläuferbauweise ausgeführt, wobei die Transporteinrichtung in diesem Fall ein Karussell umfasst, das an einem stationären Gestell drehbar gelagert ist, und die Behandlungsorgane an einem Umfang des Karussells angebracht sind, so dass sich die Behandlungsorgane während der Behandlung der Behälter entlang eines kreisförmigen Transportwegs bewegen. Unter die Bezeichnung „kreisförmig“ fallen hierin auch der Transport entlang eines Kreissegments bzw. Teilkreises.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die mit der Messeinrichtung kommunikativ gekoppelt und eingerichtet ist, um die von der Messeinrichtung erfassten Messwerte für eine Fehlererkennung und gegebenenfalls Fehlerbehandlung elektronisch auszuwerten. Die Datenkommunikation kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Steuereinrichtung muss nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung gebildet sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um die von der Messeinrichtung erfassten Messwerte und/oder einen oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit einem oder mehreren Schwellwerten, die einen Fehlerbereich kennzeichnen, zu vergleichen und eine Maßnahme einzuleiten, vorzugsweise eine Warnung, optisch und/oder akustisch, auszugeben und/oder einen Maschinenstopp und/oder ein Fehlerbehebungsprogramm einzuleiten, sofern diese, d.h. die entsprechenden Messwerte bzw. daraus abgeleiteten Parameter, in den Fehlerbereich fallen. Verlassen die Messwerte bzw. davon abgeleitete Parameter den Fehlerbereich, so veranlasst die Steuereinrichtung eine Maßnahme, die als Teil der Fehlerbehandlung anzusehen ist. So kann die Steuereinrichtung etwa eine Meldung über die Fehlfunktion auf einem Bedienerterminal ausgeben, und mit dem Hinweis auf das betroffene Bauteil kann der Maschinenbediener die Vorrichtung kontrollieren und gegebenenfalls weitere Maßnahmen veranlassen. Die Steuereinrichtung kann jedoch auch eigenständig Maßnahmen vornehmen, beispielsweise einen Maschinenstopp einleiten, sofern andernfalls ein erheblicher Schaden droht, oder ein Fehlerbehebungsprogramm initiieren.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um die von der Messeinrichtung erfassten Messwerte und/oder einen oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit zumindest zwei unterschiedlichen Schwellwerten, die entsprechend einen ersten Fehlerbereich und einen zweiten Fehlerbereich kennzeichnen, zu vergleichen und eine Mitteilung auszugeben, sofern diese in den ersten Fehlerbereich fallen, und einen Maschinenstopp zu veranlassen, sofern diese in den zweiten Fehlerbereich fallen. In anderen Worten, die Messeinrichtung erlaubt in Abhängigkeit der Messwerte eine unterschiedliche Fehlerbehandlung. Deuten die Messwerte auf einen gewissen Verschleiß oder geringen Schaden hin, so kann die Produktion, d.h. der reguläre Betrieb, zunächst weitergefahren und der Schaden zu einem späteren Zeitpunkt behoben werden. Überschreiten die Messwerte jedoch eine Grenze, die auf einen ernsten Schaden hindeutet, kann die Produktion sofort angehalten werden, um einen Crash der Maschine zu vermeiden.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner von einem Verfahren zur Fehlererkennung betreffend eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorstehenden Beschreibung gelöst. Das Verfahren weist auf: Detektieren einer oder mehrerer physikalischer Größen des Kurvenelements; Erfassen entsprechender Messwerte; und Auswerten der Messwerte für eine Fehlerbehandlung.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
So werden die erfassten Messwerte und/oder ein oder mehrere daraus abgeleitete Parameter aus den oben genannten Gründen vorzugsweise mit einem oder mehreren Schwellwerten, die einen Fehlerbereich kennzeichnen, verglichen, und es wird eine Maßnahme eingeleitet, vorzugsweise eine Warnung, optisch und/oder akustisch, ausgegeben und/oder ein Maschinenstopp und/oder ein Fehlerbehebungsprogramm eingeleitet, sofern diese, d.h. die erfassten Messwerte und/oder ein oder mehrere daraus abgeleitete Parameter, in den Fehlerbereich fallen.
Vorzugsweise werden aus den oben genannten Gründen die erfassten Messwerte und/oder ein oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit zumindest zwei unterschiedlichen Schwellwerten, die entsprechend einen ersten Fehlerbereich und einen Fehlerbereich kennzeichnen, verglichen, und es wird eine Mitteilung ausgegeben, sofern diese in den ersten Fehlerbereich fallen, und es wird ein Maschinenstopp veranlasst, sofern diese in den zweiten Fehlerbereich fallen.
Vorzugsweise erfolgt die Erfassung der Messwerte aus den oben genannten Gründen während einer Verstellung des Kurvenelements und/oder während einer Behandlung der Behälter durch die Behandlungsorgane, d.h. während des regulären Betriebs der Vorrichtung.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung zum Behandeln von Behältern mit einem verstellbaren Kurvenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung zum Behandeln von Behältern mit einem verstellbaren Kurvenelement gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
Die 1 ist eine dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Behältern. Die Vorrichtung 1 weist eine Transporteinrichtung 10 auf, die eingerichtet ist, um mehrere Behandlungsorgane entlang eines Transportwegs zu transportieren.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem die Vorrichtung 1 in Rundläuferbauweise ausgeführt ist, umfasst die Transporteinrichtung 10 ein Karussell 11, das an einem stationären Gestell 20 drehbar gelagert ist. Am Außenumfang des Karussells 11 sind die Behandlungsorgane angebracht, die sich während der Behandlung der Behälter entlang eines kreisförmigen Transportwegs bewegen. Sowohl die Behälter als auch die Behandlungsorgane sind in der 1 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung 1 eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältern, wobei die Behandlungsorgane in diesem Fall Füllorgane zum Abfüllen der Behälter mit einem Füllprodukt sind, insbesondere zum Abfüllen eines Getränks wie etwa Wasser, karbonisiert oder nicht-karbonisiert, Softdrinks, Bier oder Mischgetränken.
Die Vorrichtung 1 weist ferner zumindest eine Führungsvorrichtung 30 mit einem Kurvenelement 31 auf, das eingerichtet ist, um während des Umlaufs der Behandlungsorgane eine Funktion derselben durch mechanische Wechselwirkung zu steuern. Zu diesem Zweck weisen die Behandlungsorgane vorzugsweise jeweils zumindest eine Rolle (in den Figuren nicht gezeigt) auf, die entlang jenes Teilkreises, auf dem sich das Kurvenelement 31 erstreckt, vom Kurvenelement 31 geführt wird. Die Rollen laufen hierbei schienenartig auf einer Kurve 31a, die von der oberen Kante des Kurvenelements 31 gebildet wird. Die Kurve 31a weist ein geeignetes Profil auf, um die entsprechende Funktion mechanisch auszulösen bzw. zu steuern.
Das Kurvenelement 31 kann das Heben und Senken des Behandlungsorgans oder eines Abschnitts desselben, wie beispielsweise einer Zentrierglocke und/oder einer Behälterhalterung, veranlassen. Im Falle von Füllorganen umfassen diese bevorzugt jeweils eine Zentrierglocke, die zum Einfüllen des Füllprodukts in den entsprechenden Behälter auf die Behältermündung abgesenkt wird. Das Kurvenelement 31 ist in diesem Fall besonders bevorzugt eine Glockenhebekurve, d.h. ein Kurvenelement zum Anheben und Absenken der Zentrierglocken. Im Bereich der Übergabe der Behälter an das Karussell 11 und Abgabe derselben, d.h. im Bereich des Einlaufs und Auslaufs, die in den Figuren nicht näher dargestellt sind, werden die Zentrierglocken durch das Kurvenelement angehoben und anschließend für den Füllvorgang abgesenkt.
Das Kurvenelement 31 ist verstellbar eingerichtet, insbesondere in der Höhe und/oder in der räumlichen Ausrichtung, etwa um Behälter verschiedener Größen und Formen durch die Vorrichtung 1 behandeln und das Kurvenelement 31 justieren zu können. Zu diesem Zweck weist die Führungsvorrichtung 30 eine Verstelleinrichtung 32 auf, die eingerichtet ist, um das Kurvenelement 31 entsprechend zu verstellen.
Die Verstelleinrichtung 32 kann eine oder mehrere, beispielsweise drei, Höhenverstelleinrichtungen 32a umfassen, die etwa als elektromotorisch angetriebene Höhenverstellspindeln realisiert sein können. Hierbei können je ein Schrittmotor, Taktmotor, Torquemotor oder ein anderer Aktuator zur Anwendungen kommen, sofern ein gezieltes, feines Verstellen mit möglichst hoher Genauigkeit realisierbar ist. Alternativ zu einer elektromotorischen Verstellung können magnetische Aktuatoren, hydraulische Aktuatoren, pneumatische Aktuatoren usw. zur Anwendung kommen, allerdings ist eine Verstellbarkeit des Kurvenelements durch einen oder mehrere Elektromotoren bevorzugt.
Durch Anwendung mehrerer Höhenverstelleinrichtungen 32a, die an unterschiedlichen Stellen des Kurvenelements 31 angreifen, kann das Kurvenelement 31 nicht nur in der Höhe verstellt werden, sondern dessen räumlich Lage kann justiert werden, um die Kurvenmechanik optimal einstellen zu können.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Verstelleinrichtung 32 mit einem oder mehreren Kraftsensoren 41 gekoppelt, die eingerichtet sind, um eine Kraft, die vom Kurvenelement 31 auf die Verstelleinrichtung 32 ausgeübt wird, zu messen. Die Kraftsensoren 41 sind eine mögliche Realisierung einer Messeinrichtung 40 zur Detektion einer oder mehrerer physikalischer Größen, wie etwa Kraft, Position, Neigung und dergleichen.
Die Messeinrichtung 40 ist kommunikativ mit einer elektronischen Steuereinrichtung 50 gekoppelt, drahtlos oder drahtgebunden, die eingerichtet ist, um die Messwerte der Messeinrichtung 40 auszuwerten und gegebenenfalls Maßnahmen zu veranlassen. Die Steuereinrichtung 50 ist ferner mit der Verstelleinrichtung 32 kommunikativ gekoppelt, drahtlos oder drahtgebunden, um die Verstellung des Kurvenelements 31 zu steuern.
Indem in Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 zwischen den Höhenverstelleinrichtungen 32a und dem Kurvenelement 31 Kraftsensoren 41 installiert sind, kann die durch die Behandlungsorgane auf das Kurvenelement 31 ausgeübte Kraft zu jeder Zeit gemessen werden. Die Kraftmessung kann somit insbesondere während einer Höhenverstellung und/oder Justierung des Kurvenelements 31 und/oder während des regulären Betriebs der Vorrichtung 1 erfolgen.
Im Falle der Höhenverstellung oder Justierung des Kurvenelements 31 kann die Kraftmessung genutzt werden oder zumindest dazu beitragen, den gewünschten Lauf der Verstelleinrichtung 32, beispielsweise Synchronlauf der mehreren Höhenverstelleinrichtungen 32a, zu überwachen. Sind die Höhenverstelleinrichtungen 32a mit Elektromotoren als Aktuatoren und Spindeln ausgestattet, so kann ein unbeabsichtigtes Durchdrehen einer defekten Höhenverstelleinrichtung 32a auf diese Weise ermittelt werden. Die Höhenverstellung/Justierung kann von der Steuereinrichtung 50 gestoppt werden, sofern die von der Messeinrichtung 40 erfassten Messwerte auf ein Problem hindeuten. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 50 eine optische und/oder akustische Warnung ausgeben, ein Fehlerbehebungsprogramm starten oder dergleichen, um einen größeren Schaden an der Vorrichtung 1 zu vermeiden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Kraftmessung während des regulären Betriebs genutzt werden, um die Arbeit der Vorrichtung 1 zu überwachen. Denn indem durch das Kurvenelement 31 mechanisch eine Funktion der Behandlungsorgane ausgelöst wird, beispielsweise eine Zentrierglocke des jeweiligen Füllorgans angehoben wird, kann durch die Kraft, die dadurch auf das Kurvenelement 31 wirkt, und/oder durch eine Kraftänderung auf den Funktionszustand der Behandlungsorgane geschlossen werden. Steigt die Kraft beispielsweise zu einem Zeitpunkt oder periodisch über ein gewisses Maß an, so scheint die Funktion eines oder mehrerer Behandlungsorgane schwergängig oder defekt zu sein, und es können entsprechende Maßnahmen, wie etwa ein Maschinenstopp, Ausgabe einer Warnung, Auslösen eines Fehlerbehebungsprogramms usw., eingeleitet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 50 eingerichtet, um eine oder mehrere Kräfte, gemessen von den Kraftsensoren 41, oder eine oder mehrere daraus abgeleitete Größen, wie etwa eine mittlere Kraft oder Kraftänderung, mit zumindest einem Schwellwert in Beziehung zu setzen und bei Überschreiten des Schwellwerts eine Maßnahme einzuleiten. Es können hierbei auch mehrere Schwellwerte angewendet werden. Beispielsweise kann beim Überschreiten eines ersten Schwellwerts, der etwa auf einen gewissen Verschleiß oder geringen Schaden hindeutet, die Produktion, d.h. der reguläre Betrieb, zunächst weitergefahren und der Schaden zu einem späteren Zeitpunkt behoben werden. Beim Überschreiten eines zweiten Schwellwerts, der auf einen ernsten Schaden des betreffenden Behandlungsorgans hindeutet, wird die Produktion sofort angehalten.
Mit einem festgelegten Schwellwert kann bei Bauteilausfall oder Fehlbedienung somit ein Maschinencrash verhindert und ein längerer Maschinenausfall ausgeschlossen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Vorrichtung 1 zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt bezieht und zu diesem Zweck eine Vielzahl von Füllorganen mit je einer Zentrierglocke umfasst, werden die Zentrierglocken über ein Glockengestänge pneumatisch geschaltet, d.h. das Kurvenelement 31 dient in diesem Fall nur noch als Sicherheitskurve. Auch in diesem Fall können die Kraftsensoren 41 zusammen mit der Steuereinrichtung 50 eine Fehlfunktion beim Schalten des Glockengestänges erkennen, da bei der Fehlfunktion die Rolle der Zentrierglocke bzw. des Füllorgans das Kurvenelement 31 berührt und somit eine Kraft auf dieses ausübt. Die Steuereinrichtung 50 kann eine Meldung über die Fehlfunktion ausgeben, und mit dem Hinweis auf das betroffene Füllorgan kann der Maschinenbediener die pneumatische Hubeinheit desselben kontrollieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Steuereinrichtung 50 nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung gebildet sein muss, sondern dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst sind.
Der Aufbau der Vorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 ähnelt dem der 1, wobei anstelle der Kraftsensoren 41 ein Neigungssensor 42 als Messeinrichtung 40 am Kurvenelement 31 angebracht ist. Der Neigungssensor 42 ist vorzugsweise ein Zwei-Achsen-Neigungssensor, wobei die Anzahl der Freiheitsgrade darauf nicht beschränkt ist, sondern anwendungsgeeignet gewählt werden kann. Gleichermaßen können mehrere Neigungssensoren 42 vorgesehen sein, um die Neigung des Kurvenelements um verschiedene Raumachsen oder eine redundante Messung zu realisieren.
Alternativ oder zusätzlich können ein Beschleunigungssensor 43 und/oder ein Vibrationssensor 44 am Kurvenelement installiert sein.
Der oder die Sensoren 42, 43, 44 sind gleichermaßen kommunikativ, drahtlos oder drahtgebunden, mit der elektronischen Steuereinrichtung 50 gekoppelt, und somit können zu jeder Zeit die räumliche Ausrichtung des Kurvenelements 31, Beschleunigung, Schwingungen und dergleichen gemessen und überwacht werden. Die Überwachung kann insbesondere während einer Höhenverstellung und/oder Justierung des Kurvenelements 31 und/oder während des regulären Betriebs der Vorrichtung 1 erfolgen.
Beispielsweise eine Schiefstellung des Kurvenelements 31 ist hierdurch sofort erkennbar, wodurch daraus resultierende mechanische Schäden an der Maschine verhindert werden können. Die Anwendung für den Fall der Höhenverstellung oder Justierung des Kurvenelements 31 und/oder des regulären Betriebs, insbesondere der Vergleich der Messwerte oder daraus abgeleiteter Größen mit einem oder mehreren Schwellwerten, erfolgt analog zum Ausführungsbeispiel der Kraftsensoren 41. So kann mithilfe eines oder mehrerer festgelegter Schwellwerte bei Bauteilausfall oder Fehlbedienung ein Maschinencrash verhindert und somit ein längerer Maschinenausfall ausgeschlossen werden.
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. Beispielsweise können die Kraftsensoren 41 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 und Sensoren 42, 43, 44 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 kombiniert werden, um eine genauere oder redundante Fehlererkennung zu implementieren.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Behandeln von Behältern
10: Transporteinrichtung
11: Karussell
20: Gestell
30: Führungsvorrichtung
31: Kurvenelement
31a: Kurve
32: Verstelleinrichtung
32a: Höhenverstelleinrichtung
40: Messeinrichtung
41: Kraftsensor
42: Neigungssensor
43: Beschleunigungssensor
44: Vibrationssensor
50: Steuereinrichtung

Claims

Vorrichtung (1) zum Behandeln von Behältern, vorzugsweise zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: mehrere Behandlungsorgane, die eingerichtet sind, um die Behälter zu behandeln; eine Transporteinrichtung (10), die eingerichtet ist, um die Behandlungsorgane entlang eines Transportwegs zu transportieren; eine Führungsvorrichtung (30) mit einem Kurvenelement (31), das eingerichtet ist, um durch mechanische Wechselwirkung mit den Behandlungsorganen während des Transports eine oder mehrere Funktionen zu steuern, und einer Verstelleinrichtung (32), die eingerichtet ist, um das Kurvenelement (31) zu verstellen; und eine Messeinrichtung (40), die zur Detektion einer oder mehrerer physikalischer Größen des Kurvenelements (31) und Erfassung entsprechender Messwerte eingerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) eingerichtet ist, um eine oder mehrere Kräfte auf das Kurvenelement (31) und/oder eine räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Beschleunigung des Kurvenelements (31) zu detektieren.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) zumindest einen Neigungssensor (42) und/oder Beschleunigungssensor (43) und/oder Vibrationssensor (44) umfasst, der am Kurvenelement (31) angebracht ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) einen oder mehrere Kraftsensoren (41) umfasst, die eingerichtet sind, um eine Kraft auf das Kurvenelement (31) zu detektieren.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (32) eine oder mehrere Höhenverstelleinrichtungen (32a) umfasst, die eingerichtet sind, um die Höhe und/oder räumliche Lage des Kurvenelements (31) zu verstellen, wobei die Höhenverstelleinrichtungen (32a) vorzugsweise einen Schrittmotor, Taktmotor oder Torquemotor als Aktuator und eine damit mechanisch gekoppelte Spindel umfassen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der Kraftsensoren (41) einer oder mehreren Höhenverstelleinrichtungen (32a) zugeordnet und so eingerichtet sind, dass sie je eine Kraft detektieren, die vom Kurvenelement (31) auf die entsprechende Höhenverstelleinrichtung (32a) ausgeübt wird.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsorgane Füllorgane zum Einleiten eines Füllprodukts in die Behälter sind, wobei die Füllorgane jeweils eine Zentrierglocke aufweisen, die vor dem Einleiten des Füllprodukts in den entsprechenden Behälter auf dessen Behältermündung abgesenkt wird, und das Kurvenelement (31) eingerichtet ist, um durch mechanische Wechselwirkung mit den Füllorganen ein Anheben und Absenken der Zentrierglocken zu veranlassen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese in Rundläuferbauweise ausgeführt ist, wobei die Transporteinrichtung (10) ein Karussell (11) umfasst, das an einem stationären Gestell (20) drehbar gelagert ist, und die Behandlungsorgane an einem Umfang des Karussells (11) angebracht sind, so dass sich die Behandlungsorgane während der Behandlung der Behälter entlang eines kreisförmigen Transportwegs bewegen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Steuereinrichtung (50) aufweist, die mit der Messeinrichtung (40) kommunikativ gekoppelt und eingerichtet ist, um die von der Messeinrichtung (40) erfassten Messwerte für eine Fehlererkennung elektronisch auszuwerten.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) eingerichtet ist, um die von der Messeinrichtung (40) erfassten Messwerte und/oder einen oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit einem oder mehreren Schwellwerten, die einen Fehlerbereich kennzeichnen, zu vergleichen und eine Maßnahme einzuleiten, vorzugsweise eine Warnung, optisch und/oder akustisch, auszugeben und/oder einen Maschinenstopp und/oder ein Fehlerbehebungsprogramm einzuleiten, sofern diese in den Fehlerbereich fallen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) eingerichtet ist, um die von der Messeinrichtung (40) erfassten Messwerte und/oder einen oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit zumindest zwei unterschiedlichen Schwellwerten, die entsprechend einen ersten Fehlerbereich und einen Fehlerbereich kennzeichnen, zu vergleichen und eine Mitteilung auszugeben, sofern diese in den ersten Fehlerbereich fallen, und einen Maschinenstopp zu veranlassen, sofern diese in den zweiten Fehlerbereich fallen.
Verfahren zur Fehlererkennung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren aufweist: Detektieren einer oder mehrerer physikalischer Größen des Kurvenelements (31), Erfassen entsprechender Messwerte und Auswerten der Messwerte für eine Fehlererkennung.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Messwerte und/oder ein oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit einem oder mehreren Schwellwerten, die einen Fehlerbereich kennzeichnen, verglichen werden und eine Maßnahme eingeleitet wird, vorzugsweise eine Warnung, optisch und/oder akustisch, ausgegeben und/oder ein Maschinenstopp und/oder ein Fehlerbehebungsprogramm eingeleitet wird, sofern diese in den Fehlerbereich fallen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Messwerte und/oder ein oder mehrere daraus abgeleitete Parameter mit zumindest zwei unterschiedlichen Schwellwerten, die entsprechend einen ersten Fehlerbereich und einen zweiten Fehlerbereich kennzeichnen, verglichen werden und eine Mitteilung ausgegeben wird, sofern diese in den ersten Fehlerbereich fallen, und ein Maschinenstopp veranlasst wird, sofern diese in den zweiten Fehlerbereich fallen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Messwerte während einer Verstellung des Kurvenelements (31) und/oder während einer Behandlung der Behälter durch die Behandlungsorgane erfolgt.