DE19724804A1 - Verfahren zur Kontrolle der Leckdichtigkeit von Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Serien­ kontrolle der Leckdichtigkeit von flexiblen oder festen Behältern, die in einer Füllmaschine im Seriendurchlauf mit einer Flüssigkeit gefüllt und verschlossen worden sind.

Solche Verfahren werden vorwiegend in der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelindustrie benötigt, um die Fertigungsprozesse beim Ab­ packen von Flüssigkeiten in Behältern aller Art zu überwachen, damit Undichtigkeiten sofort nach der Befüllstation und dem Ver­ schließen der Behälter erkannt (detektiert) werden, bevor ein einzelner undichter oder nicht sachgemäß befüllter Behälter mit seiner Leckflüssigkeit das weitere Transportsystem oder die ganze Charge der im Regelfall auf Paletten abgelegten Behälter verunreinigen kann.

Um Leckflüssigkeiten zu detektieren ist es bekannt Lichtschranken zu verwenden, die herabtropfende Flüssigkeiten beim Hindurch­ fallen durch die Lichtschranke sensieren. Ein derartiges Verfahren ist relativ grob in der Anzeige und nur dann hinreichend wirksam, wenn es sich um größere Behälter und größere Mengen von Leckflüssigkeiten handelt.

Für kleinere Flüssigkeitsmengen, wie sie z. B. in der Pharmaindustrie im Milliliter (ml)-Bereich in flexiblen Beuteln abgepackt werden, eignet sich das vorgenannte grobe Verfahren nicht. Dort müssen Kleinstmengen an Leckflüssigkeit detektiert werden, die durch mikrofeine Risse, Poren oder sonstige Undichtigkeiten austreten können und bereits in sehr geringer Menge (und ohne abzutropfen) eine Verunreinigung der Oberfläche der Behälter durch Flüssigkeitsbenetzung zur Folge haben, die im Pharmabereich aus medizinisch-hygenischen Gründen im Regelfall zu einer Vernichtung der ganzen Liefercharge führt, wenn solche Leckagen nicht sofort nach der Befüllstation festgestellt und aussortiert werden.

Um Oberflächenverunreinigungen durch eine Flüssigkeitsbenetzung zu erfassen, sind Verfahren bekannt geworden, bei denen Fühler (Fingersensoren) die Oberfläche der Behälter abtasten und mittels eines Kurz­ schlußstroms über die Benetzungsflüssigkeit oder mittels der Veränderung eines Hoch­ frequenzfeldes anzeigen, daß die Oberfläche des Behälters verunreinigt ist. Derartige Berührungs-Abtastverfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie komplizierteren Formgebungen der Behälter nicht bis in alle Feinheiten der Oberflächengestaltungen folgen können, so daß die Meßergebnisse keine vollständige Sicher­ heit gewährleisten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Detektieren von Leckflüssigkeiten zu entwickeln, das in der Serien-Kontrolle bei allen Arten von Behältern problemlos einzusetzen ist und dessen Prüfergebnisse von der Form und der Oberflächengestaltung der jeweiligen Behälter unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß mittels einer Infrarotkamera (= IR-Kamera) die Temperaturwerte einer Viel­ zahl von Bildpunkten auf der Oberfläche der Behälter, die die Füllmaschine verlassen, gemessen werden und daß für jeden Behälter gesondert die Temperaturwerte der einzelnen Bildpunkte in einer Auswerteelektronik oder einem Rechner auf Gleichheit untereinander und/oder mit einem Referenzwert verglichen werden, wobei im Falle einer Abweichung über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus ein Ausgangssignal erzeugt und der betreffende Behälter als fehlerbehaftet ausgeschieden wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt das Verdampfen der ausgetretenen Flüssigkeit (Leckflüssigkeit) in offener Umgebung (= Verdunstung). Die dabei aufzuwendende Verdampfungswärme wird zum Teil der an­ grenzenden, d. h. der mit der Leckflüssig­ keit benetzten Oberflächenwandung des Be­ hälters entzogen, die sich in diesem partiellen Bereich entsprechend abkühlt (Verdunstungskälte). Die hochauflösende IR-Kamera (bekannte Infrarotkameras haben eine Auflösung von z. B. 320 × 240 Bild­ punkten) detektiert diese partielle Ab­ kühlung, wodurch die Auswerteelektronik, die im bevorzugten Fall ein Rechner mit entsprechender Software ist, einen fehler­ behafteten, d. h. undichten oder zumindest einen unerwünscht mit Flüssigkeit benetzten Behälter anzeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet berührungslos und eignet sich für den stationären Einsatz in einer Industrie­ umgebung. Die Anpassung der IR-Kamera an das jeweilige Meßobjekt (Behälter) ist problemlos möglich.

Die Genauigkeit mit der das Verfahren auch kleinste Flüssigkeitsbenetzungen auf der Oberfläche eines Behälter detektieren kann, wird gemäß einer besonderen Ausge­ staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 dadurch gesteigert, daß am Beginn einer Serien-Kontrolle zunächst die Oberflächentemperatur eines aus der Füllmaschine austretenden, verschlossenen und leckdichten Behälters, der frei von jeglichen Flüssigkeitsbenetzungen ist, ge­ messen und die Temperatur des Behälter- Transportsystems und des räumlichen Um­ feldes auf eine im wesentlichen gleiche Temperatur wie die Behälteroberfläche eingestellt wird, woraufhin der Meßbereich und sonstige Parameter der IR-Kamera auf diese Behälter- und Hintergrundstemperatur kalibriert wird.

Die meisten Behälter in der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelindustrie sind flexible Be­ hälter aus Kunststoff, z. B. Beutel. Für den Fall, daß bei einer flexiblen Verpackung die höchste Genauigkeit für die Detektion einer Undichtigkeit erreicht werden soll, sieht eine besonders zweckmäßige Ausge­ staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 3 vor, daß die verschlossenen Behälter in oder nach der Füllmaschine und vor Beginn der mittels der IR-Kamera durch­ geführten Temperaturmessung kurzzeitig einer Druckeinwirkung ausgesetzt sind, die den Behälterinnendruck erhöht, beispiels­ weise auf 0,5 bar. Auf diese Weise wird sofort nach dem Verschließen der Behälter ein Austritt von Leckflüssigkeit auch aus kleinsten Undichtigkeiten des Behälters erzwungen, wenn es denn solche Undichtig­ keiten gibt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Ablauf eines erfindungs­ gemäßen Verfahrens.

Die Darstellung zeigt in der Seitenansicht ein erstes Förderband 2 mit dem ein befüllter und verschossener Behälter 3 (in diesem Fall ein flexibler Behälter) aus der Füllmaschine (nicht dargestellt) ausgeschleust wird. Er gelangt auf das zweite Förderband 4 und wird dort von einem Oberband 5 erfaßt, das für die kurze Zeit seines Durchlaufs zwischen dem Ober­ band 5 und dem Unterband 4 eine Druckein­ wirkung auf den Behälter ausübt, um den Behälterinnendruck zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist das Oberband vertikal einstell­ bar, wie der Doppelpfeil 6 verdeutlicht.

Der Behälter läuft dann unter der IR-Kamera 7 hindurch, deren vertikale Position entsprechend dem jeweils zu messenden Temperaturfeld ein­ stellbar ist. Das zu messende Temperaturfeld sollte mindestens die gesamte, der Kamera zugewandte Oberfläche des Behälters erfassen. In dem Temperaturfeld werden einzelne Bild­ punkte auf der Oberfläche gemessen, und die einzelnen Meßwerte (in der Regel sind dies Grauwerte entsprechend der jeweiligen Temperatur) werden einer Auswerteelektronik (nicht dargestellt) oder einem Rechner (nicht dargestellt) zugeführt, der sie mit einem vorher abgespeicherten Referenzwert ver­ gleicht und/oder miteinander auf Gleichheit der Meßwerte vergleicht. Sind keine Ab­ weichungen über einen vorgegebenen Toleranz­ bereich hinaus festzustellen, dann ist die gemessene Oberfläche des Behälters fehler­ frei.

Der Behälter fällt sodann auf das dritte Förderband 8, wobei sich der Behälter automatisch wendet, so daß nunmehr die entgegengesetzte Oberfläche des Behälters 3 der zweiten IR-Kamera 9 zugewandt ist, die diese Seite des Behälters wie vorstehend bereits beschrieben prüft.

Im Fehlerfall wird das Brücken-Band 10 nach unten oder oben verschwenkt, so daß der fehlerbehaftete Behälter nach unten aus­ fallen kann.

Einwandfreie Behälter gelangen über das Brücken-Band 10 auf das Verpackungsband 11, das die Behälter der abschließenden Ver­ packung zuführt.

Das dargestellte Prinzip des erfindungs­ gemäßen Verfahrens hat den Vorteil, daß alle Bänder leicht zu reinigen und zu trocknen sind, was insbesondere dann er­ forderlich ist, wenn ein fehlerbehafteter, d. h. mit Leckflüssigkeit benetzter Behälter die Bänder verunreinigt hat. Die Reinigung der Bänder erfolgt am zweckmäßigsten jeweils mittels Lippen-Abstreifer 12 (= Vorabstreifer), einer nachfolgenden Absaugung 13, gegebenen­ falls unter Zwischenschaltung einer Band­ besprühung (Sprühreinigung) und einer ab­ schließenden Bandtrocknung 14.

Claims (3)

1. Verfahren zur Serien-Kontrolle der Leck­ dichtigkeit von flexiblen oder festen Behältern, die in einer Füllmaschine im Seriendurchlauf mit einer Flüssigkeit ge­ füllt und verschlossen worden sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß mittels einer Infrarot-Kamera (IR-Kamera) die Temperaturwerte einer Vielzahl von Bild­ punkten auf der Oberfläche der Behälter, die die Füllmaschine verlassen, gemessen werden,
• - daß für jeden Behälter gesondert die Temperatur­ werte der einzelnen Bildpunkte in einer Auswerte­ elektronik oder einem Rechner auf Gleichheit untereinander und/oder mit einem Referenzwert verglichen werden
• - und daß im Falle einer Abweichung über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus ein Ausgangssignal erzeugt und der betreffende Behälter als fehlerbehaftet ausgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß am Beginn einer Serien-Kontrolle zunächst die Oberflächentemperatur eines aus der Füllmaschine austretenden, verschlossenen und leckdichten Behälters, der frei von jeglichen Flüssigkeitsbenetzungen ist, ge­ messen und die Temperatur des Behälter- Transportsystems und des räumlichen Um­ feldes auf eine im wesentlichen gleiche Temperatur wie die Behälteroberfläche ein­ gestellt wird,
• - und daß sodann der Meßbereich der IR-Kamera auf diese Behälter- und Hintergrundstemperatur kalibriert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für flexible Behälter in Form von Beuteln o. dgl., dadurch gekennzeichnet,

• - daß die verschlossenen Behälter in oder nach der Füllmaschine und vor Beginn der mittels der IR-Kamera durchgeführten Temperatur­ messung kurzzeitig einer Druckwirkung aus­ gesetzt sind, die den Behälterinnendruck erhöht.