DE69303928T2

DE69303928T2 - Prufung von verpackungen

Info

Publication number: DE69303928T2
Application number: DE69303928T
Authority: DE
Inventors: Christopher Fenlon
Original assignee: ISHIDA BISHOPBARN Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1992-03-07
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: DE69303928D1; EP0629288B1; EP0629288A1; GB9205011D0; AU3643393A; JP3044693B2; ES2092291T3; AU673997B2; US5531101A; JPH07506182A; WO1993018385A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. eine Maschine und ein Verfahren, die sich dazu eignen, eine Verpackung wie z.B. eine Vakuumverpackung, die beispielsweise Nahrungsmittel, Chemikalien oder Medikamente enthält, einer nichtzerstörenden Prüfung zu unterziehen. Eine solche Prüfung kann der Kontrolle der Verpackungsdichtheit dienen, die z.B. dafür sorgt, daß das Produkt in der Verpackung weder aus dieser entweichen noch die Außenatmosphäre in die Verpackung gelangen kann. Die Erfindung betrifft insbesondere Verpackungen mit flexiblen Außenschichten aus Kunststoffolien.
Eine Vorrichtung dieser Art eignet sich z.B. für Herstellungsanlagen, bei denen es wünschenswert wäre, die Integrität der Dichtheit des gesamten Produktionsdurchsatzes zu überprüfen, ohne die Verpackungen bzw. die Produkte zu zerstören.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verpackungsprüfung vorgesehen, umfassend:
eine Prüfstation mit einem Stützmittel zum Stützen einer Verpackung;
eine Prüfsonde, die angeordnet ist, in Relativbewegung zum und vom Stützmittel hin- und herbewegbar zu sein; wobei die Sonde einen Oberflächenabschnitt besitzt, der quer verschiebbar ist;
erste Vortriebsmittel, um die Relativbewegung der Sonde hin zum Stützmittel zu bewirken, damit sie mit ihrem verschiebbaren Oberflächenabschnitt eine in der Prüfstation abgestützte Verpackung berührt;
zweite Vortriebsmittel, um die Querverschiebung des Sondenoberflächenabschnitts zu bewirken; und
Mittel zum Detektieren der Querverschiebung des Sondenoberflächenabschnitts und Aussenden eines entsprechenden Ausgangssignals; wodurch die Sonde durch das erste Vortriebsmittel vorgetrieben werden kann, um die Verpackung in der Prüfstation mit ihrem Oberflächenabschnitt zu berühren, worauf die Fähigkeit des zweiten Vortriebmittels, den Oberflächenabschnitt der Sonde zu verschieben, von der Art der berührten Verpackung abhängt, sodaß das Ausgangssignal des Detektiermittels die Verpackungsqualität anzeigt.
Die Vorrichtung kann eine stationäre Verpackung prüfen. Auch dynamische Prüfungen sind möglich, bei denen sich die Verpackungen kontinuierlich durch eine oder mehrere Prüfstationen bewegen.
In einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Verfahren zur Verpackungsprüfung, umfassend das Aufbringen einer Testsonde an der Verpackung; das Bewirken von Querverschiebung des Oberflächenabschnitts der Sonde relativ zur Verpackung, während die Verschiebung der Verpackung als Reaktion darauf eingeschränkt wird; und das Bestimmen des Versch iebungsausmaßes des Sondenoberflächenabschn itts quer zur Verpackung sowie das Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals, das die Verpackungsqualität anzeigt.
Die durch die Sonde ausgeübte Kraft und/oder Drehmoment kann variabel sein.
Zwecks eines besseren Verständnisses der Erfindung seien nun einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Abbildungen beschrieben, worin:
Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform ist;
Fig.2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform mit zwei Prüfstationen ist; und
Fig.3 eine Vorderansicht einer Prüfstation der zweiten Ausführungsform ist.
Fig. 1 zeigt ein automatisches Beförderungs- und Dichtheitsintegritäts-Prüfsystem, das Mittel aufweist, um ein verpacktes Produkt von einer stromaufwärtigen Vorrichtung, z.B. einer Füll und Dichtungsmaschine, über eine Zufuhrfördereinrichtung 4 in einem Prüfbereich aufzunehmen. Ein Vorrichtungsgerüst umfaßt Seiten platten 13 angrenzend zur Zufuhrfördereinrichtung 4. Eine Seitenplatte 13 trägt eine Armanordnung mit einer drehbaren Welle 3, die zur Oberfläche der Fördereinrichtung 4 vorgetrieben werden kann, um einen Gegenstand wie z.B. eine Verpackung 1 darauf zu berühren. Die Welle 3 trägt eine Prüfwalze 3' mit einer Oberfläche hoher Reibung. Die Welle ist dreh- und antreibbar an einem Prüfarm 14 montiert, der durch ein Stellglied 5 verschiebbar ist. Sie ist - wie weiter unten erklärt - durch ein zweites Stellglied 6 drehbar.
Das Ankommen der Verpackung wird durch einen Sensor 2 wahrgenommen, der einem Computer 10 signalisiert, das Verschiebungsstellglied 5 zu betätigen. Das Stellglied 5 funktioniert erst nach Ablauf einer angemessenen Zeitspanne, um es der zu prüfenden Verpackung zu ermöglichen, zentral unter die Prüfwalze 3' zu gelangen.
Die vollständige Prüffunktion ist automatisch, wobei zeitlich abgestimmte Signale an alle Stellglieder ausgesendet werden, wodurch sich zwingenderweise eine Betriebsabfolge ergibt. Beispielsweise hält die Fördereinrichtung 4, die eine Förderoberfläche mit Greifeigenschaft besitzt, vorübergehend an, wenn sich die Verpackung 1 zentral unter die Prüfwalze 3' gelangt, um die Durchführung der Prüfung zu ermöglichen. Das Stellglied 5 zieht dann den Prüfarm 14 nach unten, wodurch die Prüfwalze 3' in den Kontakt mit der obersten Schicht des Verpackungsmaterials der Verpackung 1 gedrückt wird. Die Greifeigenschaft ermöglicht es dem an der Fördereinrichtung 4 befestigten Förderband, die Verpackung 1 während der Prüfung in einer fixen Position zu halten. Das Rotationsstellglied 6 zieht die Prüfwellenplatte 22, wodurch sich die Prüfwelle 3 und die Prüfwalze 3' zwingenderweise gegen den Uhrzeigersinn drehen. Das Ausmaß, in dem sich die Prüfwalze 3' drehen kann, wird durch die Art der Verpackungsoberfläche, insbesondere durch die Dichtheitsqualität, bestimmt. Die Kontrolle erfolgt durch eine Inkrementalcodiereinrichtung 7, deren Output durch ein bidirektionales Modul 8 an einen digitalen Inputzähler 9 geleitet wird, der die Zählung auf seinem digitalen Anzeigefeld sichtbar macht.
Vor Beginn des Produktionsablaufs wird eine optimale oder ideale Verpackung ausgewählt und der Prüfstation zugeführt, wo eine Dichtheitsprüfung durchgeführt und eine Bezugsablesung vorgenommen wird. Diese Bezugsablesung sowie ein durch den Bediener bestimmter Toleranzbereich wird in eine Datenzugriffseinheit des Computers eingegeben. Dies wird dann der Standard, mit dem alle nachfolgenden Verpackungen verglichen werden. Die Produktion kann dann beginnen, wobei alle nachfolgenden Verpackungen, die diesem voreingestellten Standard nicht entsprechen, abgewiesen werden.
Die Ablesung aus jeder einzelnen Prüfung wird mit dem voreingestellten Standard verglichen. Jede Verpackung 1, die innerhalb des voreingestellten Standards liegt, kann über das Ausfuhrförderband 11 zur nächstfolgenden Maschine weitergeleitet werden. Jede Verpackung 1, die dem voreingestellten Standard nicht entspricht, wird durch den Abweisungsmechanismus 1 2 aus dem Produktionssystem ausgeschieden. Der Abweisungemechanismus 12 ist als Luftstrahl dargestellt, könnte aber auch ein mechanisches, elektrisches oder pneumatisches Stellglied sein.
Das Drehungsausmaß, das die Prüfwalze 3 während der Prüfung der Verpackung 1 erzielt, wird durch den durch die gerade geprüfte Verpackung 1 entgegengebrachten Widerstand bestimmt. Eine Verpackung mit guter Dichtheit bringt einen größeren Widerstand entgegen als eine undichte Verpackung. Verpackungen mit guter Dichtheit bringen zumeist konstante Widerstandswerte entgegen, während eine Verpackung mit schlechter Dichtheit zumeist viel weniger Widerstand entgegenbringt und daher eine den voreingestellten Standard übersteigende Ablesung nach sich zieht.
Das Verschiebungsstellglied 5 ist mittels Schwenkpunkten 16 und 18 solcherart an der Fördereinrichtungsseite 13 und am Prüfarm 14 befestigt, daß es während des Betriebs schwenken kann.
Das Rotationsstellglied 6 ist mittels Schwenkpunkten 17 und 19 solcherart am Prüfarm 14 und an der Prüfwalzenwellenplatte 22 befestigt, daß es während des Betriebs schwenken kann.
Die Prüfwalzenwelle 3 kann über ein Einrichtungslager 23 montiert sein. Dies stellt sicher, daß sich die Prüfwalzenwelle 3 nur gegen den Uhrzeigersinn gegen den Lauf der Verpackungen 1 dreht.
Der Prüfarm 14 ist mittels Schwenkpunkten 15 solcherart an der Fördereinrichtungsseite 13 befestigt, daß er während des Betriebs schwenken kann.
Die Prüfwalze 3 besitzt eine Oberfläche mit einer Vielzahl an Nuten sowie eine sehr wirkungsvolle Beschichtung, die mittels einer Kautschuklösung aufgebracht wird, weshalb sie für das in Verpackung 1 verwendete Verpackungsmaterial sehr gute Greifeigenschaften aufweist.
Die Prüfwalze 3' ist an der Welle 3, die durch die Inkrementalcodiereinrichtung 7 am Einrichtungslager 23 montiert ist, befestigt und mit ihr verriegelt.
Die Welle 3' kann sich nur in eine Richtung ungehindert bewegen, wie dies durch das Einrichtungslager 23 vorgegeben ist.
Die Höhe, in der die Prüfwalze 3' über der Fördereinrichtung 4 angeordnet ist, kann durch Einstellen der Position der Schwenkpunktsäule 25 mittels eines Schlitzes 20 in der Fördereinrichtungsseite 13 variiert werden.Dies ermöglicht eine Vielzahl an Höhen der zu prüfenden Verpackungen 1; z.B. kann bei der niedrigsten Einstellung eine flache Verpackung eines D-förmigen Schinkens mit einer Verpackungshöhe von weniger als 3 mm geprüft werden. Bei der höchsten Einstellung kann eine Verpackung wie z.B. ein Käseblock mit einer Höhe von 90 mm oder mehr geprüif werden. Dies ist ein manuelles Einstellungsverfahren, das jedoch durch Anbringen eines Stellglieds, das die Schwenkpunktsäule 25 hebt und senkt, leicht automatisiert werden kann.
Figuren 2 und 3 zeigen eine zweite Ausführungsform mit mehreren (in diesem Beispiel zwei) Prüfstationen. Diese sind angeordnet, um die auf einer Fördereinrichtung 104 getragenen sich bewegenden Produkte 101 Prüfungen zu unterziehen.
Wie dies allgemein unter Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben wird, gibt es eine Datenzugriffseinheit 100, die mit einem Computer 110 verbunden ist, der die Mittel besitzt, um für die Verpackung eines verpackten Produkts einen voreingestellten Qualitätsstandard zu setzen, dem alle nachfolgend geprüffen Verpackungen entsprechen müssen, sowie Mittel zur Aufnahme eines verpackten Produkts 101 aus einer stromaufwärtigen Maschine, z.B. einer nicht dargestellten Füll und Dichtungsmaschine, über eine Zufuhrfördereinrichtung 104. Das Ankommen der Verpackung an der ersten Walzenanordnungs-Prüfstation 112 wird durch einen Sensor 102 wahrgenommen. Dieser signalisiert dem Computer 110, ein Stellglied 122 zu betätigen, um eine Walzenanordnung 132 nach unten zu bewegen, sodaß sie auf die Verpackung 101 gelangt. Der während der Prüfung durch die Walzenanordnung 132 ausgeübte Druck kann geändert und voreingestellt werden, um auf jede Art des gerade geprüften verpackten Produkts abgestimmt zu sein. Wenn die Walze 103, die eine Oberfläche mit guten Greifeigenschaften, z.B. Kautschuk, besitzt, mit einer Verpackung 101 in Kontakt kommt, wird die Walze 103 durch das Produkt 101, während dieses unterhalb durch die Fördereinrichtung 104 transportiert wird, zum Drehen gezwungen. Das Rotationsausmaß der Walze 103 wird durch die Codiereinrichtung 128 kontrolliert. In einer vorbestimmten Position, z.B. wenn sich die Verpackung 101 zentral unterhalb der Prüfwalze 103 befindet, wird ein Ventil bzw. ein Steilglied 126 durch den Computer 110 betätigt, um die Walze 103 zu zwingen, sich im Uhrzeigersinn gegen die Laufrichtung der Verpackung 101 zu drehen. Wenn eine Verpackung 101 eine gute Dichtheit besitzt, überwindet sie die durch das Stellglied 126 mittels der Walze 103 ausgeübte Kraft. Die resultierende Ablesung der Prüfung durch die Codiereinrichtung 128 stimmt mit dem voreingestellten Standard überein. Diese Verpackung 101 kann an diesem Punkt ohne weiteres Prüfen als Verpackung mit guter Dichtheit angesehen werden, oder es kann eine weitere Dichtheitsprüfung an einer anderen Prüfstation 133 unter Anwendung des gleichen Prüfverfahrens wie bei der ersten Prüfstation 112 durchgeführt werden. Das Ergebnis wird durch den Computer 110 mit der durch die erste Prüfstation 112 durchgeführten Prüfung verglichen. Diese Doppelprüfung wird auch mit dem voreingestellten Standard verglichen. Wenn die resultierende Ablesung anzeigt, daß die Verpackung 101 dem voreingestellten Standard entspricht, und der Vergleich zwischen den Prüfungen an den zwei Prüfstationen anzeigt, daß die Ergebnisse übereinstimmen oder sich um weniger als einen voreingestellten Toleranzbereichwert unterscheiden, wird die Verpackung zur nächstfolgenden Maschine für die nächste Phase des Produktions- und Verpackungsprozesses weitergeleitet.
Wenn jedoch die Verpackung 101 in der ersten Prüfstation 11 2 eine schlechte oder undichte Dichtheit aufweist, kann die Verpackung der durch das Stellglied 126 und die Walze 103 ausgeübten Kraft keinen Widerstand entgegenbringen. Es tritt zwischen der oberen und der unteren Folie der Verpackung 101 eine Scherwirkung ein. Die resultierende Ablesung der Prüfung durch die Codiereinrichtung 128 liegt außerhalb des gesetzten Standards. Diese Verpackung kann an diesem Punkt ohne weiteres Prüfen als Verpackung mit schlechter Abdichtung betrachtet werden, oder es kann an der zweiten Prüfstation eine weitere Dichtheitsprüfung durchgeführt und mit der durch die erste Prüfstation 112 durchgeführten Prüfung verglichen werden. Diese Doppelprüfung wird auch mit dem voreingestellten Standard verglichen. Wenn die resultierende Ablesung anzeigt, daß die Verpackung 101 nicht dem voreingestellten Standard entspricht, oder daß der Vergleich zwischen den Prüfungen an den Prüfstationen 112 und 133 deutlich unterschiedlich ist, wird die Verpackung 101 durch das Abweisungsmittel, z.B. durch den Luftstrahl 109, abgewiesen.
Das Stellglied 122 ist an einem nichtbeweglichen Stützgerüst (nicht dargestellt) befestigt. Die erste Prüfstation 112 besitzt eine Kolben/Zylinderanordnung mit einem Kolben 115, an dem die Walzenanordnung 1 32 montiert ist, sodaß sie durch den Abwärtshub des Stellglieds 122 auf die Verpackung gesenkt und durch den Aufwärtshub des Stellglieds 122 wieder zur Anfangsposition zurückbewegt wird. Die Welle 137 verläuft durch die Walze 103 und die Codiereinrichtung 138 und wird an beiden Enden durch den Lagerblock 144 abgestützt
Die Prüfwalze 103 ist mit der Welle 137 verkeilt. Die Codiereinrichtung 128 ist mit der Welle 137 verkeilt. Das Linearmeßgerät der Codiereinrichtung 128 kann sich in beiden Richtungen mit der Walze 103 drehen. Das Gehäuse der Codierungseinrichtung 128 ist am Lagerblock 144 befestigt, der in der Prüfstation 112 fixiert ist. Das Außengehäuse des Antriebsmittels 126, das z.B. ein Motor oder ein rotierendes Stellglied sein kann, ist am Lagerblock 144 befestigt, wodurch sich der Innenantrieb, der mit der Welle 137 verkeilt ist, in jede Richtung drehen kann.
Die zweite Prüfstation 133 und allfällige andere Prüfstationen sind in gleicher Weise wie oben montiert und zusammengebaut. Alle Prüfstationen sind unabhängig voneinander montiert.

Claims

1. Vorrichtung zur Verpackungsprüfung, umfassend:

eine Prüfstation mit einem Stützmittel (4) zum Stützen einer Verpackung (1);

eine Prüfsonde (3, 31), die angeordnet ist, in Relativbewegung zum und vom Stützmittel (4) hin- und herbewegbar zu sein; wobei die Sonde einen Oberflächenabschnitt (3') besitzt, der quer verschiebbar ist;

erste Vortriebsmittel (5), um die Relativbewegung der Sonde (3, 3') hin zum Stützmittel (4) zu bewirken, damit sie mit ihrem verschiebbaren Oberflächenabschnitt (3') eine in der Prüfstation abgestützte Verpackung (1) berührt;

zweite Vortriebsm ittel (6), um die Querversch iebung des Sondenoberflächenabschnitts (31) zu unterstützen; und

Mittel (7) zum Detektieren der Querverschiebung des Sondenoberflächenabschnitts (3') und Aussenden eines entsprechenden Ausgangssignals; wodurch die Sonde (3,3') durch das erste Vortriebsmittel (5) vorgetrieben werden kann, um die Verpackung (1) in der Prüfstation mit ihrem Oberflächenabschnitt (3') zu berühren, worauf die Fähigkeit des zweiten Vortriebmittels (6), den Oberflächenabschnitt zu verschieben, von der Art der berührten Verpackung (1) abhängt, sodaß das Ausgangssignal des Detektiermittels (7) die Verpackungsqualität anzeigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Prüfsondenoberflächenabschnitt durch ein Drehelement (3') gebildet wird.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Stützmittel (4) und der Sondenoberflächenabschnitt (3') Greifoberflächen besitzen, die ausgebildet sind, an einer Verpackung mit hoher Reibung anzugreifen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Beförderungsmittel (4) zum Befördern von Verpackungen (1) zur und von der Prüfstation.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, worin das Beförderungsmittel eine verschiebbare Stützfläche besitzt, die auch das Stützmittel bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, die ausgebildet ist, eine Verpackung (101) zu prüfen, während sie vom Beförderungsmittel (104) befördert wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Computermittel (10), das angeordnet ist, das Ausgangssignal des Detektiermittels (7) zu empfangen und es mit einem voreingestellten Wert oder Bereich zu vergleichen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiters umfassend ein Verpackungsabweisungsmittel (12), das angeordnet ist, vom Computermittel (10) als Reaktion auf einen Vergleich betätigbar zu sein.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl an Prüfstationen (112, 133) jeweils mit einer zugehörigen Prüfsonde (132), einem ersten (122) und zweiten (126) Vortriebsmittel und einem Verschiebungsdetektiermittel (128).

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das erste Vortriebsmittel (5; 122) einstellbar ist, um unterschiedliche Verpackungsdicken zu berücksichtigen.

11. Verfahren zum Prüfen einer Verpackung, umfassend das Aufbringen einer Testsonde an der Verpackung; das Bewirken von Querverschiebung des Oberflächenabschnitts der Sonde relativ zur Verpackung, während die Verschiebung der Verpackung als Reaktion darauf eingeschränkt wird; und das Bestimmen des Verschiebungsausmaßes des Sondenoberflächenabschnitts quer zur Verpackung sowie das Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals, das die Verpackungsqualität anzeigt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, das die Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorsieht.