EP4137445A1 - Prüfsystem zur prüfung von behältern und abfüllanlage mit einem derartigen prüfsystem - Google Patents

Prüfsystem zur prüfung von behältern und abfüllanlage mit einem derartigen prüfsystem Download PDF

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Publication number
EP4137445A1
EP4137445A1 EP22189261.5A EP22189261A EP4137445A1 EP 4137445 A1 EP4137445 A1 EP 4137445A1 EP 22189261 A EP22189261 A EP 22189261A EP 4137445 A1 EP4137445 A1 EP 4137445A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
filling
parameter
containers
filled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22189261.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tijl Schwartzkopff
Jan Jarvis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sick AG
Original Assignee
Sick AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sick AG filed Critical Sick AG
Publication of EP4137445A1 publication Critical patent/EP4137445A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/007—Applications of control, warning or safety devices in filling machinery

Definitions

  • the present invention relates to an inspection system for inspecting containers to be filled and identifying unstable containers in a bottling plant.
  • a corresponding inspection device is provided to check the cleaning success, in particular to check for dirt that cannot be cleaned or bulky foreign bodies inside the container and to detect damaged containers, for example cracks or chips in the mouth area of the container or on the container body.
  • Such an inspection device is also referred to as an EBI (from English: Empty Bottle Inspector).
  • a conveying device is provided for transporting the containers within the filling system, which conveys the containers to be filled in a conveying direction at least from the inspection device to the filling device.
  • the containers are often subjected to overpressure. Such pressurization occurs, for example, when filling bottles with carbonated beverages.
  • the pressure in the container can already be increased before filling, which can also be referred to as pre-stressing.
  • containers are often also flushed with a flushing gas, for example carbon dioxide, and possibly also prestressed in order to create a low-oxygen or oxygen-free atmosphere before the actual filling to protect the filling material.
  • a flushing gas for example carbon dioxide
  • temperature differences can occur during the entire filling process, which also put structural strain on the containers.
  • bottling plants have detection devices that can detect the occurrence of a container bursting. If such a damaging event has been detected, the affected filling valve and also neighboring filling valves are rinsed or flushed in order to remove any container splinters that may have adhered. Those containers that were in the vicinity of the burst container during a bursting event are diverted and discarded for safety reasons. This can affect up to 20 or more containers.
  • Unstable containers are understood to mean, in particular, those containers which, due to structural defects or wear and tear, do not have sufficient pressure and/or temperature resistance and are therefore at risk of bursting (ie possibly having an increased risk of bursting).
  • the invention provides a test system for testing containers to be filled, preferably transparent ones, and identifying unstable containers in a bottling plant, the bottling plant having at least one inspection device for inspecting the containers to be filled, which is set up for a respective container to determine at least one container parameter, a conveyor device arranged downstream of the inspection device and a filling device arranged downstream of the conveyor device and configured for filling the containers, wherein the conveyor device is configured to convey the containers to be filled in a conveying direction from the inspection device to the filling device, wherein the Inspection device, the conveyor and the filling device have a respective associated control device.
  • the test system has an evaluation unit which can be coupled to each of the control devices at least for receiving respective signals, the received signals comprising at least identification signals and/or parameters, the evaluation unit being set up to (i) be controlled by the control device of the inspection device at least a container parameter and from the control device of the filling device at least one process parameter and optionally an event parameter which characterizes a damaging event occurring when a container is being filled, (ii) a respective container, at least on the basis of the identification signals received, by assigning at least the one determined for this container track and/or identify at least one container parameter, (iii) the container to be inspected based at least on the at least one associated container parameter and the at least one process parameter to characterize the stability of the container using a testing algorithm and to generate a container stability signal based thereon and to transmit it to the control device of the filling device or to a container rejection device upstream of the filling device, and (iv) to adapt the testing algorithm at least on the basis of a received event parameter.
  • the test system can be coupled directly or indirectly to the filling system, ie to the control devices of the components mentioned, in order to receive from them the container, process and/or event parameters mentioned and preferably also further control and/or measurement signals.
  • control signals in particular the said container stability signal or other signals, for example measured values, are transmitted to the control devices of the components of the bottling plant.
  • a direct coupling can take place, for example, via appropriate lines.
  • An indirect coupling can take place, for example, via a bus system and/or a higher-level control unit of the bottling plant, which in turn receives control and/or measurement signals from the control devices of the components and/or transmits them to them.
  • the at least one container parameter mentioned includes, for example, wear parameters such as the so-called degree of scratching (also referred to as the degree of scuffing) or damage parameters such as smaller cracks, scratches or clouding of the container.
  • the degree of scratching describes the condition of the container surface. In order to determine this, particularly in the case of reusable containers or reusable bottles, somewhat exposed circumferential wall areas of the container are examined, which can regularly come into contact with corresponding wall areas of adjacent containers or other structures during the filling process or transport. The container surface is increasingly scratched with each revolution, particularly in the exposed wall areas, so that the surface roughness increases and can be used as a measure of wear.
  • a measured wall thickness which can be determined by means of a corresponding wall thickness sensor, can be considered as a further container parameter.
  • the measured wall thickness can be related to a desired wall thickness, which can be regarded as a container type parameter, so that the wall thickness can also be used as a measure of container wear.
  • a further container parameter can be, for example, a centricity of a cylindrical container, ie a measure for maintaining a circular cross section and a measure of a constancy of a ratio between the radius of the inner wall and the radius of the outer wall, respectively.
  • the container parameters can be determined in the inspection device using suitable sensors, for example image sensors, or other suitable sensors.
  • the container parameter(s) determined by the inspection device mentioned at the outset are transmitted via its control device to the evaluation unit of the test system, with the container parameters determined here being able to be assigned to each checked container.
  • the at least one process parameter mentioned can be, for example, the filling pressure and/or the filling temperature of the filling material during the actual filling process.
  • the prestressing pressure or the pressure of any flushing or stressing gas used can also be used as a process parameter.
  • Further possible process parameters could be the cleaning agent pressure and/or the cleaning agent temperature, with which the containers to be filled are cleaned in advance.
  • the container and process parameters are processed within the test algorithm in order to characterize the container to be tested with regard to its stability. The characterization can be done, for example, by assigning a stability parameter to the container or by classifying the container into one of several stability classes or categories. This can be done in such a way that the container stability signal based on the associated stability parameter or classification into a stability class or category can represent a measure of the probability of a damaging event occurring when the associated container is filled, or include such a measure.
  • the container stability signal assigned for a respective checked container can be transmitted to the control device of the filling device, whereby the filling device can be enabled due to the tracking and/or identification of the respective container up to the filling device to treat this container during the filling process according to the assigned container stability signal.
  • These options include, for example, filling the container under process conditions that place less stress on the container, or not filling the container at all. These preventive measures can reduce the frequency with which a damaging event occurs in the filling device.
  • Container damage or damage is understood to mean, in particular, a bursting or tearing of the container during cleaning, prestressing or immediately before or during the filling process.
  • Such a damaging event can be recognized by the filling device or its control device, in which case an event parameter which characterizes this damaging event can then be generated and received by the evaluation unit.
  • the evaluation unit is thus able to adapt the test algorithm accordingly, so that, for example, the requirements for the integrity of a container in order to characterize it with a specific stability can be increased or reduced.
  • filling devices generally have detection devices for recognizing container bursts or other damaging events on, so that the filling device can readily provide the required event parameters and transmit them to the evaluation unit.
  • test system it is possible in particular to test the containers to be filled individually for their suitability for the intended filling process, taking into account the expected process-specific loads, as part of a filling process carried out in a filling plant. Thanks to the test system that can be integrated into the filling process, both brand-new non-returnable and reusable containers as well as reusable containers that have already been used and are intended for refilling can be tested with the same criteria within the filling process and thus promptly before the actual filling process, so that any stability-related deterioration in the condition of the container between the time of the test and the filling time due to transport or storage influences can be largely ruled out.
  • the testing system according to the invention is also particularly suitable for retrofitting existing bottling plants.
  • each control device is set up to generate respective identification signals, preferably by using a shift register, which enable a container to be tracked and/or identified during its dwell time in the associated inspection device, conveyor device or filling device
  • the evaluation unit is also set up to link the identification signals received from each control device with one another in such a way that a respective container can be traced and/or identified at least from the point in time of its inspection to the point in time of its filling.
  • the traceability or identifiability of this container also makes it possible to assign a potentially occurring damaging event to this container based on the event parameter.
  • This forms a basis for the evaluation unit to be able to adapt the test algorithm in a targeted manner, if necessary, in order to avoid any incorrect assessment of the stability state, in particular a false positive assessment, for containers to be tested in the future.
  • the traceability or identifiability over the period from inspection to filling makes it possible to retrospectively identify those parameters that have contributed significantly to the incorrect assessment and to modify the test algorithm, for example so that it assesses or weights the parameters in question differently.
  • the container stability signal when a container instability is detected, includes instructions to the filling device to fill the relevant container in a modified manner when a potential container instability is detected.
  • an instruction is already encoded in the container stability signal, so to speak, which enables the filling device to handle the container to be filled in an adequate manner.
  • Filling a container in a modified manner when potential container instability is detected means in particular that the filling device, when filling potentially unstable containers or containers with a proportionately lower stability compared to containers that do not exhibit container instability, in its filling method deviates from a predetermined standard procedure or deviates from standard process parameters.
  • the container stability signal can include instructions to a container diverting device arranged upstream of the filling device to divert the relevant container when a potential container instability is identified.
  • a container ejection device can, for example, be integrated into the inspection device or be downstream of it.
  • the instructions to the filling device include not filling the container to be filled or filling it with a reduced filling quantity and/or a reduced filling pressure, rinsing with a rinsing gas or span gas at a reduced pressure and/or not filling the filled container to close.
  • a reduced filling quantity and/or a reduced filling pressure rinsing with a rinsing gas or span gas at a reduced pressure and/or not filling the filled container to close.
  • the evaluation unit is set up to additionally characterize the container to be tested on the basis of a container type parameter which was received from the control device of the filling device and/or an input device connected to the testing system.
  • a container type parameter which was received from the control device of the filling device and/or an input device connected to the testing system.
  • one or more container type parameters can also be taken into account, examples of container type parameters being size, color, shape, material or a target or minimum wall thickness.
  • the container type parameter which differs from the container parameter mentioned, represents a further parameter for the characterization of the container to be tested.
  • one or more container type parameters are already set or adjustable on or in the filling system, in particular in the filling device, and can be read out by the testing system or be queried.
  • container type parameters can also be transmitted to the test system using a corresponding input device connected to the test system.
  • container type parameters can be set individually in the input device, in particular (alpha)numerically or by selection from respective parameter lists, or a container type can be selected from a selection list in which the respective container type parameters are stored for different container types.
  • a respective limit value check is carried out in the test algorithm for each parameter to be taken into account in the characterization, it being checked in each case whether one or more limit values defined for the respective parameter have been exceeded or not reached.
  • the stability of the container to be tested is characterized on the basis of a rule-based combination of the results of the limit value checks carried out, with a respective limit value for a limit value check of a specific parameter being preferably defined on the basis of a value of another parameter or a result of the limit value check of another parameter becomes.
  • the parameters to be taken into account i.e. in particular container parameters, container type parameters and/or process parameters, one or more different limit values are defined as fixed or dynamic test criteria, which are then checked in a suitable manner.
  • the classification is to be based on three parameters, namely the degree of scuffing S as a container parameter, the wall thickness as a further container parameter and the target wall thickness as a container type parameter, whereby a relative wall thickness W is considered in the evaluation, which corresponds to the determined wall thickness divided by the target wall thickness (in percent indicated).
  • the scuffing grade S is also a relative value, with increasing values on a scale from 1 to 10 denoting a higher degree of wear.
  • a scoring system for the scuffing degree S can have different threshold values for which points for the scuffing degree S are awarded according to the following rules: S ⁇ 2: 15 points, S > 2 and ⁇ 3: 10 points, S > 3 and ⁇ 4: 5 points, S > 4: 0 points. Points are also awarded for the relative wall thickness W according to the following rules: W ⁇ 80%: 15 points, W ⁇ 60% and ⁇ 80%: 10 points, W ⁇ 60%: 0 points.
  • the limit values are not fixed in the test algorithm, but can be dynamically adapted to other parameters based on rules.
  • said adjustment of the test algorithm based on a received event parameter can include the adjustment of one or more limit values.
  • the Filling pressure are used as process parameters.
  • the limits for the relative wall thickness W apply as described above if the filling pressure is ⁇ 2 bar.
  • the points to be awarded for the relative wall thickness are defined as follows: W ⁇ 85%: 15 points, W ⁇ 65% and ⁇ 85%: 10 points, W ⁇ 65%: 0 points .
  • the characterization rules implemented in the test algorithm can also be defined on the basis of one or more algebraic functions.
  • the evaluation unit is set up to run the test algorithm at least on the basis of a single damaging event, preferably taking into account the at least one container parameter determined for the container affected by the damaging event, or a plurality of damaging events, preferably based on one of the A plurality of damage events and a total number of filled containers determined damage rate to adjust such that the detection of unstable containers is improved.
  • the information required for said adjustment is preferably transmitted to the evaluation unit in the form of said event parameter.
  • Determining the damage rate can in particular relate to a specific period of time, so that the damage rate corresponds to a number of damage events per period divided by the total number of filling processes in this period.
  • the traceability and/or identifiability of the containers is used to adapt the test algorithm, in particular the limit value of the test algorithm, on the basis of individual damage events, as this makes it possible to identify the parameters previously determined for a damaged container and on the basis of these Parameters the checking algorithm adapt, ie adapt, for example, the limit values or the rules for the rule-based combination.
  • improving the detection of unstable containers means reducing the damage rate, ie reducing the rate of false-positive characterizations of containers. This can be done, for example, as part of a learning process.
  • a self-learning test algorithm can also be implemented, preferably using machine learning methods, with the test algorithm preferably being optimized continuously during operation.
  • the evaluation unit is set up to adapt the test algorithm at least on the basis of a database in which at least one respective parameter is stored for a plurality of damaging events, preferably using machine learning methods, in such a way that the Unstable container detection is improved.
  • Such configurations for adapting the test algorithm can be viewed as a form of data-based modeling.
  • Such modeling or modeling can be done using various machine learning methods.
  • reinforcement learning can be used, with a model underlying the test algorithm receiving positive feedback if a container survives the filling process without damage, and receiving negative feedback if the container bursts during filling.
  • the non-fill or reject rate also provides negative feedback.
  • the negative feedback of a damaging event is weighted more heavily than the non-filling or diversion rate.
  • the test algorithm can be improved by machine learning using statistical methods such as, for example, by predicting a higher-level target variable that is essential for the overall process.
  • the test algorithm is therefore not adapted on the basis of individual events during the filling process ("damaging event or no damaging event"), but on the basis of the damage rate and the non-filling or rejection rate.
  • the evaluation unit can be designed to map the parameters assigned to the containers to a target event “container bursting”.
  • the evaluation unit learns to associate combinations of container, container type and process parameters with a probability score for a damaging event and thus to predict damaging events for a container in the filling process from the available data.
  • Such learning methods allow continuous optimization even with changing process parameters and different container types.
  • various methods of machine learning can be used to develop a model on which the test algorithm is based, such as deep learning, boosted trees, random forests or support vector machines.
  • An essential point in the proposed approaches is that the modeling (as a result of a learning process based on process data) leads to an individualized model of the filling system to be checked and the containers used therein.
  • events that result from the concrete use of the filling system at a given point in time in combination with the containers used can be specifically predicted.
  • This approach goes beyond using machine learning technologies to implement local functions (e.g. using a deep neural network for image recognition in the overall process), since the overall process itself is modeled and all relevant process elements are taken into account for the target value prediction.
  • the invention also relates to a filling system for filling products into containers, comprising a testing system for testing the containers to be filled according to one of the above-mentioned inventive or advantageous embodiments.
  • the bottling plant mentioned is, for example, a bottling plant for bottling free-flowing products in liquid or powder form.
  • it is a bottling plant for bottling foodstuffs in containers, in particular for bottling beverages.
  • the bottling plant comprises at least one inspection device for inspecting the containers to be filled, which is set up to determine at least one container parameter, a conveyor device arranged downstream of the inspection device, and a filling device arranged downstream of the conveyor device and set up for filling the containers, wherein the conveyor device is set up to convey the containers to be filled in a conveying direction from the inspection device to the filling device, with the inspection device, the conveyor device and the filling device each having an associated control device which is connected to the evaluation unit of the test system, with the filling device preferably being a having a damage detection system connected to the evaluation unit, which is set up to identify container damage caused by filling a container as damage ignis and to generate said event parameter characterizing a damaging event at least on the basis of the detected damaging event.
  • damage events that occur can be detected by a pressure drop in a filling valve or by a movement of a feed element on which the container was positioned and pressed against the filling valve by it.
  • the said conveying device does not only have to extend over an area that includes the inspection device and the filling device, but can also include areas that are located in the conveying direction before the inspection device and/or after the filling device.
  • further conveying devices can also be provided in these mentioned upstream and/or downstream areas.
  • a conveying path for the containers to be filled is defined by the conveying device or by possibly existing conveying means of the inspection device and/or the filling device.
  • the filling system can preferably also have a container cleaning device arranged upstream of the inspection device.
  • FIG. 1 shows schematically a bottling plant 20 which is set up to convey preferably transparent containers or bottles 16 to be filled by the bottling plant 20 along a conveying path 18 in a conveying direction indicated by a double arrow.
  • Various components are provided along the conveyor section 18, which are shown here in simplified form as blocks.
  • the containers or bottles 16 conveyed in the conveying direction first reach a container cleaning device 22 in which they are cleaned.
  • the cleaned bottles 16 are then conveyed to an inspection device 24, in which an inspection is carried out to identify defective, i.e. damaged, worn and/or insufficiently cleaned bottles 16.
  • the containers or bottles are conveyed by means of a conveying device 26 to a filling device 28, which optionally preloads the bottles 16 to be filled by means of a flushing gas or a tightening gas and fills them with the product to be filled, for example a liquid, in particular a beverage.
  • An integrated or separate damage detection system can be provided on the filling device 28, which is set up to detect bottles 16 bursting.
  • the inspection device 24 has a control device 30a, the conveyor device 26 a control device 30b and the filling device 28 a control device 30c, each control device 30a to 30c being connected to an evaluation unit 40 which is part of a test system according to the invention.
  • the control devices can be, for example, programmable logic controllers (PLC).
  • the filling system 20 preferably does not have a higher-level control unit provided with the control devices 30a to 30c.
  • the control devices 30a to 30c each work independently, but this is not excluded is that they can exchange signals with each other in a unidirectional or bidirectional manner.
  • the conveying device 26 and the filling device 28 can be provided for the sections of the conveying path 18 running outside of the inspection device 24, the conveying device 26 and the filling device 28, further conveying devices not explicitly shown here can be provided.
  • the conveying device 26 can also extend over all or part of these areas and cause the containers or bottles 16 to be conveyed.
  • the evaluation unit 40 receives at least one container parameter from the control device 30a of the inspection device 24 as a result of the inspection, for example a wear parameter such as the degree of scratching or a damage parameter.
  • evaluation unit 40 receives one or more process parameters from control device 30c of filling device 28, such as the preload pressure, the filling pressure and/or the filling temperature, and optionally an event parameter that characterizes a damaging event occurring when a bottle 16 is being filled.
  • the event parameter can be generated, for example, with the aid of a damage detection system (not shown) connected to the filling device 28 or integrated in the filling device 28 .
  • Each of the control devices 30a to 30c is set up to generate respective identification signals which enable a bottle 16 to be tracked and/or identified during its dwell time in the associated inspection device 24, conveyor device 26 or filling device 28, with the identification signals preferably being generated using a shift register can be generated.
  • the evaluation unit 40 is set up to receive the identification signals generated by the control devices 30a to 30c and to link them together in such a way that a respective bottle 16 at least from a point in time of its inspection in the inspection device 24 to a Time of their filling in the filling device 28 is traceable and / or identifiable.
  • the evaluation unit 40 can have a type of database or register in which the container parameters, container type parameters and/or process parameters determined for a respective bottle 16 and, if applicable, an event parameter generated for this bottle 16, which characterizes a damage event relating to this bottle 16, are stored.
  • the storage can take place for the time that the relevant bottle 16 remains in the bottling plant 20 or for a longer period of time in order to enable a statistical evaluation.
  • Container tracking is thus implemented in evaluation unit 40, which makes it possible to track an individual container 16 as it passes through the various components of the filling system, at least as it passes through inspection device 24, conveyor device 26, and filling device 28, and to track this container 16 each parameter determined, including an event parameter that may be determined in the filling device 28 by means of a damage detection system and is explained in more detail below.
  • a respective bottle 16 to be tested is characterized with regard to its stability at least on the basis of the at least one assigned container parameter and the at least one assigned process parameter using a test algorithm. Based on this characterization, a container stability signal is generated and transmitted to the control device 30c of the filling device 28 and alternatively or additionally to a container discharge device (not shown) arranged upstream of the filling device.
  • a container diversion device can, for example, be integrated into the inspection device 24 or be arranged downstream of it.
  • a respective bottle 16 can be characterized, for example, by assigning a stability parameter or by classifying the bottle 16 into different stability classes or categories.
  • the container stability signal can contain instructions to the control device 30c, which causes the filling device 28 to fill the relevant bottle 16 in a modified manner when a potential container instability is detected, i.e. the container to be filled not at all or with a reduced filling quantity and/or to fill at a reduced filling pressure, to carry out rinsing with a rinsing gas or clamping gas at a reduced pressure and/or not to close the filled bottle 16 .
  • the container stability signal can include instructions to the container diverting device that may be present upstream of the filling device, to divert the relevant container when a potential container instability is identified. As a result, harmful events such as bottle bursting are prevented in a preventative manner.
  • an event parameter is generated by the control device 30c and transmitted to the evaluation unit 40.
  • the evaluation unit 40 can use this event parameter to improve the test algorithm, so that the probability of occurrence of such unexpected damaging events can be reduced.
  • the probability of an occurrence of undesired Container bursting during the filling process is preventively reduced.
  • the filling performance of the filling system 20 is maximized by early sorting out or by a modified filling of containers 16 that are potentially at risk of taking up too much space, and the danger for the staff and the end user from container fragments is reduced.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem zur Prüfung von zu befüllenden, bevorzugt transparenten Behältern (16) und Identifizierung von instabilen Behältern in einer Abfüllanlage (20), wobei die Abfüllanlage (20) zumindest eine Inspektionsvorrichtung (24) zur Inspektion der zu befüllenden Behälter (16), welche dazu eingerichtet ist, für einen jeweiligen Behälter (16) zumindest einen Behälterparameter zu ermitteln, eine der Inspektionsvorrichtung (24) nachgeordnete Fördervorrichtung (26) und eine der Fördervorrichtung (26) nachgeordnete, zum Befüllen der Behälter eingerichtete Füllvorrichtung (28), wobei die Fördervorrichtung (26) dazu eingerichtet ist, die zu befüllenden Behälter in einer Förderrichtung von der Inspektionsvorrichtung (24) zu der Füllvorrichtung (28) zu fördern, wobei die Inspektionsvorrichtung (24) die Fördervorrichtung (26) und die Füllvorrichtung (28) eine jeweilige zugeordnete Steuereinrichtung (30a-30c) aufweisen. Das Prüfsystem weist eine Auswerteeinheit (40) auf, welche mit jeder der Steuereinrichtungen (30a-30c) zumindest zum Empfang von jeweiligen Signalen koppelbar ist, wobei die empfangenen Signale zumindest Identifizierungssignale und/oder Parameter umfassen, wobei die Auswerteeinheit (40) dazu eingerichtet ist, (i) von der Steuereinrichtung (30a) der Inspektionsvorrichtung (24) zumindest einen Behälterparameter und von der Steuereinrichtung (30c) der Füllvorrichtung (28) zumindest einen Prozessparameter und gegebenenfalls einen Ereignisparameter, welcher ein beim Befüllen eines Behälters auftretendes Schadereignis charakterisiert, zu empfangen, (ii) zumindest auf der Grundlage der empfangenen Identifizierungssignale einen jeweiligen Behälter (16) unter Zuordnung zumindest des für diesen Behälter (16) ermittelten zumindest einen Behälterparameters nachzuverfolgen und/oder zu identifizieren, (iii) den zu prüfenden Behälter (16) zumindest auf der Grundlage des zumindest einen zugeordneten Behälterparameters und des zumindest einen Prozessparameters unter Anwendung eines Prüfalgorithmus hinsichtlich seiner Stabilität zu charakterisieren und darauf basierend ein Behälterstabilitätssignal zu erzeugen und an die Steuereinrichtung (30c) der Füllvorrichtung (28) und/oder an eine der der Füllvorrichtung (28) vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung zu übermitteln, und (iv) den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage eines empfangenen Ereignisparameters anzupassen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfsystem zur Prüfung von zu befüllenden Behältern und Identifizierung von instabilen Behälter in einer Abfüllanlage.
  • Bei der Abfüllung von fließfähigen Produkten, beispielsweise von flüssigen oder auch pulverförmigen Produkten, in Behälter aus Glas oder Kunststoff, insbesondere in Flaschen, die als Transport- und/oder Verkaufsverpackung dienen sollen, kommen in der Regel vollautomatisierte Abfüllanlagen zum Einsatz. Neben der eigentlichen Füllvorrichtung, welche das abzufüllende Produkt in die Behälter einleitet, weisen derartige Abfüllanlagen noch weitere Vorrichtungen auf. Insbesondere wenn es sich bei den zu befüllenden Behältern um Mehrwegbehälter handelt, ist der Füllvorrichtung in der Regel eine Reinigungsvorrichtung vorgeschaltet, welche die zu befüllenden Behälter von Verschmutzungen reinigt.
  • Zur Kontrolle des Reinigungserfolges, insbesondere zur Kontrolle auf nicht zu reinigende Verschmutzungen oder sperrige Fremdkörper im Inneren des Behälters einerseits und zum Erkennen von beschädigten Behältern, bei denen beispielsweise Risse oder Abplatzungen im Mündungsbereich des Behälters oder am Behälterkörper vorhanden sind, ist eine entsprechende Inspektionsvorrichtung vorgesehen. Eine derartige Inspektionsvorrichtung wird auch als EBI (von Englisch: Empty Bottle Inspector) bezeichnet.
  • Zum Transport der Behälter innerhalb der Abfüllanlage ist eine Fördervorrichtung vorgesehen, welche die zu befüllenden Behälter in einer Förderrichtung zumindest von der Inspektionsvorrichtung zu der Füllvorrichtung fördert.
  • Während des Füllprozesses werden die Behälter oftmals mit Überdruck beaufschlagt. Eine solche Druckbeaufschlagung tritt beispielsweise bei der Befüllung von Flaschen mit kohlensäurehaltigen Getränken auf. Um ein Aufschäumen und/oder Entgasen des Füllguts zu verhindern, kann der Druck in dem Behälter bereits vor dem Befüllen erhöht werden, was auch als Vorspannen bezeichnet werden kann. Häufig werden Behälter vor ihrer Befüllung auch mit einem Spülgas, beispielsweise Kohlendioxid, gespült und ggf. auch vorgespannt, um zum Schutz des Füllguts eine sauerstoffarme oder sauerstofffreie Atmosphäre vor der eigentlichen Befüllung herzustellen. Des Weiteren können während des gesamten Füllprozesses Temperaturunterschiede auftreten, die die Behälter ebenfalls strukturell belasten.
  • Eine Gefahr besteht darin, dass insbesondere bei einer Druckbeaufschlagung von Behältern während des Vorspannens und/oder des eigentlichen Füllvorgangs einzelne Behälter platzen können. Durch derartige Behälter- oder Flaschenplatzer kann die Produktivität des Abfüllprozesses unerwünscht reduziert werden und sogar schwerwiegende Maschinenschäden und somit lange Ausfallzeiten der Abfüllanlage zur Folge haben. Da eine Füllvorrichtung einer Abfüllanlage zumeist mehrere Füllventile aufweist, um den Durchsatz zu erhöhen, besteht durch einen Behälterplatzer zudem die Gefahr, dass beim Platzen eines Behälters entstehende Materialsplitter benachbarte Füllventile oder die Außenwände benachbarter Behälter kontaminieren. Dies stellt eine erhebliche Gefahr für den Endverbraucher dar.
  • In der Regel weisen Abfüllanlagen Detektionsvorrichtungen auf, die das Auftreten eines Behälterplatzers erkennen können. Wenn ein solches Schadereignis detektiert wurde, werden das betroffene Füllventil und auch benachbarte Füllventile abgespült oder abgeschwallt, um gegebenenfalls anhaftende Behältersplitter zu entfernen. Diejenigen Behälter, die sich bei einem Platzereignis in der Nachbarschaft des geplatzten Behälters befanden, werden aus Sicherheitsgründen ausgeleitet und verworfen. Dies kann bis zu 20 oder mehr Behälter betreffen.
  • Neben der Erkennung von fehlerhaften Behältern, also insbesondere erkennbar beschädigten oder nicht sauberen Behältern, durch die genannte Inspektionsvorrichtung besteht daher ein Bedürfnis, auch instabile Behälter zu erkennen. Unter instabilen Behältern werden insbesondere solche Behälter verstanden, die aufgrund von strukturellen Mängeln oder Verschleiß eine nicht ausreichende Druck- und/oder Temperaturbeständigkeit aufweisen und daher platzgefährdet sind (also gegebenenfalls eine erhöhte Gefahr des Platzens aufweisen).
  • Mit anderen Worten besteht für instabile Behälter eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass diese zum Beispiel unter Druckeinfluss beim Füllvorgang platzen. Zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Schadereignisse soll eine Möglichkeit geschaffen werden, solche instabilen (und daher platzgefährdeten) Behälter rechtzeitig zu erkennen und vor Auftreten eines Schadereignisses aus dem Füllprozess auszuleiten bzw. den Füllprozess in einer Weise zu modifizieren, dass die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Schadereignisses reduziert wird.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Prüfsystem zur Prüfung von zu befüllenden Behältern und Identifizierung von instabilen Behälter in einer Abfüllanlage in einer Abfüllanlage anzugeben, welches dazu eingerichtet ist, in präventiver Weise die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Schadereignissen zu senken.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Prüfsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die Erfindung sieht ein Prüfsystem zur Prüfung von zu befüllenden, bevorzugt transparenten Behältern und Identifizierung von instabilen Behältern in einer Abfüllanlage vor, wobei die Abfüllanlage zumindest eine Inspektionsvorrichtung zur Inspektion der zu befüllenden Behälter, welche dazu eingerichtet ist, für einen jeweiligen Behälter zumindest einen Behälterparameter zu ermitteln, eine der Inspektionsvorrichtung nachgeordnete Fördervorrichtung und eine der Fördervorrichtung nachgeordnete, zum Befüllen der Behälter eingerichtete Füllvorrichtung, wobei die Fördervorrichtung dazu eingerichtet ist, die zu befüllenden Behälter in einer Förderrichtung von der Inspektionsvorrichtung zu der Füllvorrichtung zu fördern, wobei die Inspektionsvorrichtung die Fördervorrichtung und die Füllvorrichtung eine jeweilige zugeordnete Steuereinrichtung aufweisen. Das Prüfsystem weist eine Auswerteeinheit auf, welche mit jeder der Steuereinrichtungen zum indest zum Empfang von jeweiligen Signalen koppelbar ist, wobei die empfangenen Signale zumindest Identifizierungssignale und/oder Parameter umfassen, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, (i) von der Steuereinrichtung der Inspektionsvorrichtung zumindest einen Behälterparameter und von der Steuereinrichtung der Füllvorrichtung zumindest einen Prozessparameter und gegebenenfalls einen Ereignisparameter, welcher ein beim Befüllen eines Behälters auftretendes Schadereignis charakterisiert, zu empfangen, (ii) zumindest auf der Grundlage der empfangenen Identifizierungssignale einen jeweiligen Behälter unter Zuordnung zumindest des für diesen Behälter ermittelten zumindest einen Behälterparameters nachzuverfolgen und/oder zu identifizieren, (iii) den zu prüfenden Behälter zumindest auf der Grundlage des zumindest einen zugeordneten Behälterparameters und des zumindest einen Prozessparameters unter Anwendung eines Prüfalgorithmus hinsichtlich seiner Stabilität zu charakterisieren und darauf basierend ein Behälterstabilitätssignal zu erzeugen und an die Steuereinrichtung der Füllvorrichtung oder an eine der Füllvorrichtung vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung zu übermitteln, und (iv) den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage eines empfangenen Ereignisparameters anzupassen.
  • Das Prüfsystem ist mit der Abfüllanlage, d.h. mit den Steuereinrichtungen der genannten Komponenten, direkt oder indirekt koppelbar, um von diesen die genannten Behälter-, Prozess- und/oder Ereignisparameter und bevorzugt auch weitere Steuer- und/oder Messsignale zu empfangen. Ferner können auch Steuersignale, insbesondere das genannte Behälterstabilitätssignal oder andere Signale, beispielsweise Messwerte, an die Steuereinrichtungen der Komponenten der Abfüllanlage übermittelt werden. Eine direkte Kopplung kann beispielsweise über entsprechende Leitungen erfolgen. Eine indirekte Kopplung kann beispielsweise über ein Bussystem und/oder eine übergeordnete Steuereinheit der Abfüllanlage erfolgen, welche wiederum Steuer- und/oder Messsignale von den Steuereinrichtungen der Komponenten empfängt und/oder an diese übermittelt.
  • Der genannte zumindest eine Behälterparameter umfasst zum Beispiel Verschleißparameter wie den sogenannten Zerkratzungsgrad (auch als Scuffing-Grad bezeichnet) oder Beschädigungsparameter wie kleinere Risse, Kratzer oder Eintrübungen des Behälters. Der Zerkratzungsgrad beschreibt den Zustand der Behälteroberfläche, wobei zu dessen Ermittlung insbesondere bei Mehrwegbehältern oder Mehrwegflaschen etwas exponierte umlaufende Wandungsbereiche des Behälters untersucht werden, die während des Füllprozesses oder des Transports regelmäßig mit entsprechenden Wandungsbereichen benachbarter Behälter oder anderen Strukturen in Berührung kommen können. Die Behälteroberfläche wird insbesondere in den exponierten Wandungsbereichen mit jedem Umlauf zunehmend verkratzt, so dass sich die Oberflächenrauigkeit erhöht und als Maß für einen Verschleiß herangezogen werden kann.
  • Als ein weiterer Behälterparameter kann eine gemessene Wandstärke betrachtet werden, die mittels eines entsprechenden Wandstärkesensors ermittelt werden kann. Die gemessene Wandstärke kann zu einer Soll-Wandstärke, die als ein Behältertypparameter betrachtet werden kann, in ein Verhältnis gesetzt werden, so dass die Wandstärke ebenfalls als Maß für einen Verschleiß des Behälters herangezogen werden kann.
  • Ein weiterer Behälterparameter kann beispielsweise eine Zentrizität eines zylindrischen Behälters sein, d.h. ein Maß für das Einhalten eines kreisförmigen Querschnitts bzw. ein Maß für eine Konstanz eines Verhältnisses zwischen dem Radius der Innenwand und dem Radius der Außenwand.
  • Die Behälterparameter können in der Inspektionsvorrichtung über geeignete Sensoren, beispielsweise Bildsensoren, oder andere geeignete Sensoren ermittelt werden.
  • Der oder die von der eingangs genannten Inspektionsvorrichtung ermittelten Behälterparameter werden über deren Steuereinrichtung an die Auswerteeinheit des Prüfsystems übermittelt, wobei jedem überprüften Behälter die hierbei ermittelten Behälterparameter zugeordnet werden können.
  • Bei dem genannten zumindest einen Prozessparameter kann es sich beispielsweise um den Fülldruck und/oder die Fülltemperatur des Füllguts während des eigentlichen Füllvorgangs handeln. Auch der Vorspanndruck bzw. der Druck eines eventuell angewendeten Spül- oder Spanngases kann als Prozessparameter herangezogen werden. Weitere mögliche Prozessparameter könnten der Reinigungsmitteldruck und/oder die Reinigungsmitteltemperatur sein, mit welchen die zu befüllenden Behälter vorab gereinigt werden. Die Behälter- und Prozessparameter werden innerhalb des Prüfalgorithmus verarbeitet, um den zu prüfenden Behälter hinsichtlich seiner Stabilität zu charakterisieren. Das Charakterisieren kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass dem Behälter ein Stabilitätsparameter zugeordnet wird oder dass der Behälter in eine von mehreren Stabilitätsklassen oder -kategorien klassifiziert wird. Dies kann in einer Weise erfolgen, dass das Behälterstabilitätssignal basierend auf dem zugeordneten Stabilitätsparameter oder der Einstufung in eine Stabilitätsklasse oder -kategorie ein Maß für eine Wahrscheinlichkeit eines beim Befüllen des zugeordneten Behälters auftretenden Schadereignisses darstellen kann oder ein solches Maß umfasst.
  • Das für einen jeweiligen überprüften Behälter zugeordnete Behälterstabilitätssignal kann an die Steuereinrichtung der Füllvorrichtung übermittelt werden, wobei es der Füllvorrichtung aufgrund der Nachverfolgung und/oder Identifizierung des jeweiligen Behälters bis hin zur Füllvorrichtung ermöglicht werden kann, diesen Behälter beim Füllvorgang entsprechend des zugeordneten Behälterstabilitätssignals zu behandeln. Diese Möglichkeiten bestehen beispielsweise darin, den Behälter unter Prozessbedingungen zu befüllen, die den Behälter weniger belasten, oder den Behälter gar nicht zu befüllen. Durch diese präventiven Maßnahmen kann die Häufigkeit reduziert werden, mit welcher in der Füllvorrichtung ein Schadereignis auftritt.
  • Allerdings stellt die Ermittlung des Behälterstabilitätssignals stets nur eine Vorhersage dafür dar, wie sich der zugeordnete Behälter während des Füllens verhält und welche Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass der Behälter unter Anwendung einer bestimmten Füllmethode nicht beschädigt wird. Somit ist es nicht ausgeschlossen, dass auch ein als verhältnismäßig stabil charakterisierter Behälter beim nachfolgenden Befüllen beschädigt wird. Unter einem Behälterschaden oder Schadereignis wird insbesondere ein Platzen oder Reißen des Behälters während des Reinigens, des Vorspannens oder unmittelbar vor oder während des Füllvorgangs verstanden. Ein solches Schadereignis kann von der Füllvorrichtung bzw. deren Steuereinrichtung erkannt werden, wobei daraufhin ein Ereignisparameter, welcher dieses Schadereignis charakterisiert, erzeugt und von der Auswerteeinheit empfangen werden kann. Die Auswerteeinheit wird damit in die Lage versetzt, den Prüfalgorithmus entsprechend anzupassen, so dass beispielsweise die Anforderungen an die Integrität eines Behälters, um diesen mit einer bestimmten Stabilität zu charakterisieren, erhöht oder auch reduziert werden können.
  • Wie eingangs erläutert wurde, weisen Füllvorrichtungen in der Regel Detektionsvorrichtungen zum Erkennen von Behälterplatzen oder anderen Schadereignissen auf, so dass die Füllvorrichtung ohne weiteres den benötigten Ereignisparameter bereitstellen und an die Auswerteeinheit übermitteln kann.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Prüfsystem wird es insbesondere möglich, im Rahmen eines in einer Abfüllanlage durchgeführten Abfüllverfahrens die zu füllenden Behälter individuell auf ihre Eignung für den vorgesehenen Abfüllprozess unter Berücksichtigung der zu erwartenden prozessspezifischen Belastungen zu prüfen. Durch das in das Abfüllverfahren integrierbare Prüfsystem können sowohl fabrikneue Einweg- und Mehrwegbehälter als auch bereits benutzte, zur Wiederbefüllung vorgesehene Mehrwegbehälter mit den gleichen Kriterien innerhalb des Abfüllverfahrens und damit zeitnah zum eigentlichen Füllvorgang geprüft werden, so dass etwaige stabilitätsrelevante Verschlechterungen des Behälterzustands zwischen dem Prüfzeitpunkt und dem Füllzeitpunkt aufgrund von Transport- oder Lagerungseinflüssen weitgehend ausgeschlossen werden können.
  • Das erfindungsgemäße Prüfsystem eignet sich insbesondere auch zur Nachrüstung existierender Abfüllanlagen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist jede Steuereinrichtung dazu eingerichtet, jeweilige Identifizierungssignale, bevorzugt mittels Verwendung eines Schieberegisters, zu erzeugen, welche eine Nachverfolgung und/oder Identifizierung eines Behälters während seiner Verweildauer in der zugeordneten Inspektionsvorrichtung, Fördervorrichtung bzw. Füllvorrichtung ermöglichen, wobei die Auswerteeinheit ferner dazu eingerichtet ist, die von jeder Steuereinrichtung empfangenen Identifizierungssignale derart miteinander zu verknüpfen, dass ein jeweiliger Behälter zumindest von einem Zeitpunkt seiner Inspektion bis zu einem Zeitpunkt seines Befüllens nachverfolgbar und/oder identifizierbar ist. Hierdurch wird eine Behälterverfolgung geschaffen, die gewährleistet, dass der Füllvorrichtung bzw. deren Steuereinrichtung für einen jeweiligen zu befüllenden Behälter das individuelle, diesem Behälter zugeordnete Behälterstabilitätssignal zur Verfügung gestellt werden kann und dieser Behälter unter individuellen Bedingungen befüllt werden kann, die an die ermittelte Stabilität dieses Behälters angepasst sind. Umgekehrt ermöglicht die Nachverfolgbarkeit bzw. Identifizierbarkeit dieses Behälters auch, basierend auf dem Ereignisparameter diesem Behälter ein gegebenenfalls auftretendes Schadereignis zuzuordnen. Dies bildet wiederum eine Grundlage dafür, dass die Auswerteeinheit erforderlichenfalls gezielt den Prüfalgorithmus anpassen kann, um eine eventuelle Fehlbeurteilung des Stabilitätszustandes, insbesondere eine falsch-positive Beurteilung, für zukünftig zu prüfende Behälter zu vermeiden. Die Nachverfolgbarkeit oder Identifizierbarkeit über den Zeitraum von der Inspektion bis zur Befüllung gestattet hierbei, rückblickend diejenigen Parameter zu identifizieren, die maßgeblich zur Fehlbeurteilung beigetragen haben, und den Prüfalgorithmus zum Beispiel dahingehend zu modifizieren, dass dieser die betreffenden Parameter anders beurteilt oder gewichtet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst das Behälterstabilitätssignal bei einer erkannten Behälterinstabilität Anweisungen an die Füllvorrichtung, den betreffenden Behälter bei einer erkannten potenziellen Behälterinstabilität in einer modifizierten Weise zu befüllen. In dem Fall ist in dem Behälterstabilitätssignal sozusagen bereits eine Anweisung kodiert, welche die Füllvorrichtung in die Lage versetzt, den zu befüllenden Behälter in adäquater Weise zu behandeln. Das Befüllen eines Behälters in einer modifizierten Weise bei einer erkannten potenziellen Behälterinstabilität bedeutet insbesondere, dass die Füllvorrichtung beim Befüllen von potenziell instabilen Behältern oder Behältern mit einer verhältnismäßig geringeren Stabilität im Vergleich zu Behältern, die keine Behälterinstabilität aufweisen, bei ihrer Füllmethode von einer vorgegebenen Standardprozedur oder von Standard-Prozessparametern abweicht. Alternativ oder zusätzlich kann das Behälterstabilitätssignal bei einer erkannten Behälterinstabilität Anweisungen an eine der Füllvorrichtung vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung umfassen, den betreffenden Behälter bei einer erkannten potentiellen Behälterinstabilität auszuleiten. Eine derartige Behälterausleitungsvorrichtung kann beispielsweise in die Inspektionsvorrichtung integriert oder dieser nachgeordnet sein.
  • Vorteilhafterweise umfassen die Anweisungen an die Füllvorrichtung, den zu befüllenden Behälter nicht oder mit einer reduzierten Füllmenge und/oder einem reduzierten Fülldruck zu befüllen, ein vorgängig zum Befüllen durchgeführtes Spülen mit einem Spülgas oder Spanngas bei einem reduzierten Druck durchzuführen und/oder den befüllten Behälter nicht zu verschließen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht insbesondere darin, dass es nicht zwingend erforderlich ist, als instabil erkannte Behälter vor dem Befüllen auszuleiten. Hierdurch wird der konstruktive Aufwand reduziert. So ist es insbesondere durch eine nur teilweise Befüllung oder ein Nichtverschließen eines nicht oder nur teilweise befüllten Behälters möglich, diesen sozusagen zu kennzeichnen. Dadurch kann mit einer der Füllvorrichtung nachgeordneten Füllhöhenprüfeinrichtung ein solcher Behälter erkannt und entsprechend ausgeleitet werden. Da derartige Füllhöhenprüfeinrichtungen bei den meisten Abfüllanlagen ohnehin vorhanden sind, entsteht für die Aussortierung von als instabil erkannten Behältern somit kein apparativer Zusatzaufwand. Auch können durch eine Reduzierung der mechanischen Belastung solche Behälter in schonenderer Weise befüllt werden, die nur eine um ein bestimmtes Maß verminderte Stabilität aufweisen. So kann beispielsweise bei Mehrwegbehältern die Nutzungsdauer verlängert werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, den zu prüfenden Behälter zusätzlich auf der Grundlage eines Behältertypparameters zu charakterisieren, welcher von der Steuereinrichtung der Füllvorrichtung und/oder einer mit dem Prüfsystem verbundenen Eingabevorrichtung empfangen wurde. Bei der Charakterisierung des zu prüfenden Behälters können also zusätzlich ein oder mehrere Behältertypparameter berücksichtigt werden, wobei Beispiele für Behältertypparameter die Größe, die Farbe, die Form, das Material oder eine Soll- oder Mindestwandstärke sind. Somit stellt der Behältertypparameter, welcher sich von dem genannten Behälterparameter unterscheidet, einen weiteren Parameter für die Charakterisierung der zu prüfenden Behälter dar. In der Regel sind ein oder mehrere Behältertypparameter bereits an oder in der Abfüllanlage, insbesondere in der Füllvorrichtung, eingestellt oder einstellbar und können von dem Prüfsystem ausgelesen oder abgefragt werden. Sollte dies nicht möglich oder erwünscht sein, können Behältertypparameter auch mit einer entsprechenden, mit dem Prüfsystem verbundenen Eingabevorrichtung an das Prüfsystem übermittelt werden. Hierfür können in der Eingabevorrichtung beispielsweise Behältertypparameter einzeln eingestellt werden, insbesondere (alpha-)numerisch oder durch Auswahl aus jeweiligen Parameterlisten, oder es kann ein Behältertyp aus einer Auswahlliste ausgewählt werden, in welcher für verschiedene Behältertypen die jeweiligen Behältertypparameter hinterlegt sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird in dem Prüfalgorithmus für jeden bei der Charakterisierung zu berücksichtigenden Parameter eine jeweilige Grenzwertüberprüfung durchgeführt, wobei jeweils geprüft wird, ob ein oder mehrere für den jeweiligen Parameter definierte Grenzwerte über- oder unterschritten wurden. Das Charakterisieren des zu prüfenden Behälters hinsichtlich seiner Stabilität erfolgt auf der Grundlage einer regelbasierten Kombination der Ergebnisse der durchgeführten Grenzwertüberprüfungen, wobei bevorzugt ein jeweiliger Grenzwert für eine Grenzwertüberprüfung eines bestimmten Parameters auf der Grundlage eines Wertes eines anderen Parameters oder eines Ergebnisses der Grenzwertüberprüfung eines anderen Parameters definiert wird. Für die zu berücksichtigenden Parameter, d.h. insbesondere Behälterparameter, Behältertypparameter und/oder Prozessparameter, werden als Prüfkriterien ein oder mehrere verschiedene Grenzwerte fest oder dynamisch definiert, die dann in geeigneter Weise abgeprüft werden.
  • Diese Vorgehensweise soll nachfolgend anhand eines vereinfachten Beispiels erläutert werden. In diesem Beispiel soll die Klassifikation auf der Grundlage von drei Parametern erfolgen, nämlich dem Scuffing-Grad S als Behälterparameter, der Wandstärke als weiterem Behälterparameter und der Soll-Wandstärke als Behältertypparameter, wobei in der Auswertung eine relative Wandstärke W betrachtet wird, welche der ermittelten Wandstärke dividiert durch Soll-Wandstärke entspricht (in Prozent angegeben). Bei dem Scuffing-Grad S handelt es sich ebenfalls um eine relative Größe, wobei auf einer Skala von 1 bis 10 ansteigende Werte einen höheren Verschleißgrad kennzeichnen.
  • So kann ein Punktesystem für den Scuffing-Grad S verschiedene Grenzwerte aufweisen, für die gemäß den folgenden Regeln Punkte für den Scuffing-Grad S vergeben werden: S ≤ 2: 15 Punkte, S > 2 und ≤ 3: 10 Punkte, S > 3 und ≤ 4: 5 Punkte, S > 4: 0 Punkte. Für die relative Wandstärke W werden gemäß den folgenden Regeln ebenfalls Punkte vergeben: W ≥ 80%: 15 Punkte, W ≥ 60% und < 80%: 10 Punkte, W < 60%: 0 Punkte.
  • Diese Punkteregeln werden derart kombiniert, dass der Behälter als stabil klassifiziert wird, wenn die Summe der Punkte ≥ 20 Punkte ist und der Behälter als instabil klassifiziert wird, wenn die Summe der Punkte < 20 Punkte ist oder wenigstens einer der Parameter 0 Punkte aufweist.
  • Durch die genannte Definition eines bestimmten Parameters auf der Grundlage eines Wertes eines anderen Parameters oder eines Ergebnisses der Grenzwertüberprüfung eines anderen Parameters sind die Grenzwerte nicht fest in dem Prüfalgorithmus vorgegeben, sondern können regelbasiert dynamisch an andere Parameter angepasst werden. Insbesondere kann die genannte Anpassung des Prüfalgorithmus auf der Grundlage eines empfangenen Ereignisparameters das Anpassen eines oder mehrerer Grenzwerte umfassen.
  • Auch dies soll beispielhaft erläutert werden. In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Beispiels kann als weiterer zu berücksichtigender Parameter der Fülldruck als Prozessparameter herangezogen werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Grenzen für die relative Wandstärke W so wie oben beschrieben gelten, wenn der Fülldruck ≤ 2 bar beträgt. Beträgt der Fülldruck hingegen mehr als 2 bar, so werden die für die relative Wandstärke zu vergebenden Punkte wie folgt definiert: W ≥ 85%: 15 Punkte, W ≥ 65% und < 85%: 10 Punkte, W ≤ 65%: 0 Punkte.
  • Alternativ oder zusätzlich können die im Prüfalgorithmus implementierten Charakterisierungsregeln auch auf der Grundlage von einer oder mehreren algebraischen Funktionen definiert sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage eines einzelnen Schadereignisses, bevorzugt unter Berücksichtigung des für den von dem Schadereignis betroffenen Behälter ermittelten zumindest einen Behälterparameters, oder einer Mehrzahl von Schadereignissen, bevorzugt auf der Grundlage einer aus der Mehrzahl von Schadereignissen und einer Gesamtzahl von befüllten Behältern ermittelten Schadquote, derart anzupassen, dass die Erkennung von instabilen Behältern verbessert ist. Die für die genannte Anpassung erforderlichen Informationen werden bevorzugt in Form des genannten Ereignisparameters an die Auswerteeinheit übermittelt.
  • Das Ermitteln der Schadquote kann sich insbesondere auf einen bestimmten Zeitraum beziehen, so dass die Schadquote einer Anzahl von Schadereignissen pro Zeitraum dividiert durch die Gesamtzahl von Füllvorgängen in diesem Zeitraum entspricht. Zur Anpassung des Prüfalgorithmus, insbesondere des Grenzwerts des Prüfalgorithmus, auf der Grundlage von einzelnen Schadereignissen wird durch die Nachverfolgbarkeit und/oder Identifizierbarkeit der Behälter unterstützt, da es hierdurch möglich ist, die für einen beschädigten Behälter zuvor ermittelten Parameter zu identifizieren und auf der Grundlage dieser Parameter den Prüfalgorithmus anzupassen, d.h. beispielsweise die Grenzwerte oder die Regeln für die regelbasierte Kombination anzupassen. In diesem Zusammenhang bedeutet die Verbesserung der Erkennung von instabilen Behältern, die Schadquote zu vermindern, d.h. die Quote von falsch-positiven Charakterisierungen von Behältern zu reduzieren. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines Einlernvorgangs erfolgen. Optional kann auch ein selbst lernender Prüfalgorithmus, bevorzugt unter Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens, implementiert werden, wobei bevorzugt eine Optimierung des Prüfalgorithmus fortlaufend während des Betriebs erfolgt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage einer Datenbank, in welcher für eine Mehrzahl von Schadereignissen zumindest ein jeweiliger Parameter hinterlegt ist, bevorzugt unter Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens, derart anzupassen, dass die Erkennung von instabilen Behältern verbessert ist.
  • Derartige Ausgestaltungen zur Anpassung des Prüfalgorithmus können als eine Form einer datenbasierten Modellierung angesehen werden. Eine solche Modellierung oder Modellbildung kann durch verschiedene Methoden des maschinellen Lernens erfolgen. Insbesondere kann bestärkendes Lernen (englisch: "reinforcement learning") zum Einsatz kommen, wobei ein dem Prüfalgorithmus zugrundeliegendes Modell eine positive Rückmeldung erhält, wenn ein Behälter den Füllprozess ohne Beschädigung übersteht, und eine negative Rückmeldung erhält, wenn der Behälter während des Füllens platzt. Um ein Ansteigen einer Nichtbefüllungs- oder Ausleitungsquote über ein erwünschtes Maß hinaus zu vermeiden, bewirkt die Nichtbefüllungs- oder Ausleitungsquote ebenfalls eine negative Rücckopplung. Um das gewünschte Optimierungsziel, weder eigentlich stabile Behälter auszusortieren noch an sich instabile Behälter unter Standardbedingungen zu befüllen, zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die negative Rückmeldung eines Schadereignisses stärker gewichtet wird als die Nichtbefüllungs- oder Ausleitungsquote. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verbesserung des Prüfalgorithmus durch maschinelles Lernen über statistische Methoden wie z.B. durch Prädiktion einer übergeordneten Zielgröße erfolgen, die für den Gesamtprozess wesentlich ist. Der Prüfalgorithmus wird also nicht auf der Grundlage von individuellen Ereignissen beim Füllvorgang angepasst ("Schadereignis oder kein Schadereignis"), sondern auf der Basis der Schadquote und der Nichtbefüllungs- oder Ausleitungsquote. Die Auswerteeinheit kann in einem Trainingsvorgang auf Basis von Historiendaten aus der Datenbank dazu ausgebildet werden, die den Behältern zugeordneten Parameter auf ein Zielereignis "Behälterplatzer" abzubilden. Dabei lernt die Auswerteeinheit unter Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens, Kombinationen aus Behälter-, Behältertyp- und Prozessparametern mit einem Wahrscheinlichkeits-Score für ein Schadereignis zu assoziieren und mithin Schadereignisse für einen Behälter im Abfüllprozess aus den verfügbaren Daten zu prädizieren. Durch derartige Lernverfahren ist eine fortlaufende Optimierung auch bei sich ändernden Prozessparametern und unterschiedlichen Behältertypen gegeben.
  • Für die Ausbildung eines dem Prüfalgorithmus zugrunde liegenden Modells können in allen Fällen verschiedene Methoden des maschinellen Lernens zum Einsatz kommen, wie z.B. Deep Learning, Boosted Trees, Random Forests oder Support Vector Machines. Ein wesentlicher Punkt bei den vorgeschlagenen Ansätzen ist, dass die Modellbildung (als Ergebnis eines Lernverfahrens auf der Grundlage von Prozessdaten) zu einem individualisierten Modell der zu überprüfenden Abfüllanlage und der darin verwendeten Behälter führt. Auf der Basis dieses Modells lassen sich dann Ereignisse, die sich aus der konkreten Verwendung der Abfüllanlage zu einem gegebenen Zeitpunkt in Kombination mit den verwendeten Behältern ergibt, spezifisch prädizieren. Dieser Ansatz geht über die Verwendung von Technologien des maschinellen Lernens zur Realisierung von lokalen Funktionen (z.B. einem Einsatz eines tiefen neuronalen Netzes für eine Bilderkennung im Gesamtprozess) hinaus, da der Gesamtprozess selbst modelliert wird und alle relevanten Prozesselemente für die Zielgrößenprädiktion berücksichtigt werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Abfüllanlage zum Abfüllen von Produkten in Behälter, umfassend ein Prüfsystem zur Prüfung der zu befüllenden Behälter nach einer der vorstehend genannten erfindungsgemäßen oder vorteilhaften Ausführungsformen. Bei der genannten Abfüllanlage handelt es sich beispielsweise um eine Abfüllanlage zum Abfüllen von fließfähigen Produkten in flüssiger oder pulverförmiger Form. Insbesondere handelt es sich um eine Abfüllanlage zum Abfüllen von Lebensmitteln in Behältern, insbesondere zum Abfüllen von Getränken in Flaschen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Abfüllanlage umfasst die Abfüllanlage zumindest eine Inspektionsvorrichtung zur Inspektion der zu befüllenden Behälter, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Behälterparameter zu ermitteln, eine der Inspektionsvorrichtung nachgeordnete Fördervorrichtung und eine der Fördervorrichtung nachgeordnete, zum Befüllen der Behälter eingerichtete Füllvorrichtung, wobei die Fördervorrichtung dazu eingerichtet ist, die zu befüllenden Behälter in einer Förderrichtung von der Inspektionsvorrichtung zu der Füllvorrichtung zu fördern, wobei die Inspektionsvorrichtung, die Fördervorrichtung und die Füllvorrichtung eine jeweilige zugeordnete Steuereinrichtung aufweisen, welche mit der Auswerteeinheit des Prüfsystems verbunden sind, wobei bevorzugt die Füllvorrichtung ein mit der Auswerteeinheit verbundenes Schaderkennungssystem aufweist, welches dazu eingerichtet ist, einen durch ein Befüllen eines Behälters verursachten Behälterschaden als Schadereignis zu erfassen und zumindest auf der Grundlage des erfassten Schadereignisses den genannten, ein Schadereignis charakterisierenden Ereignisparameter zu erzeugen.
  • Auftretende Schadereignisse können, in Abhängigkeit von einer Ausgestaltung der Füllvorrichtung bzw. des Schaderkennungssystems, durch einen Druckabfall in einem Füllventil oder durch eine Bewegung eines Zuführelements, auf dem der Behälter positioniert war und von diesem gegen das Füllventil gepresst wurde, detektiert werden. Es versteht sich, dass sich die genannte Fördervorrichtung nicht nur über einen die Inspektionsvorrichtung und die Füllvorrichtung umfassenden Bereich erstrecken muss, sondern auch Bereiche umfassen kann, die in der Förderrichtung vor der Inspektionsvorrichtung und/oder nach der Füllvorrichtung gelegen sind. In diesen genannten vor- und/oder nachgelagerten Bereichen können alternativ auch weitere Fördereinrichtungen vorgesehen sein. Durch die Fördervorrichtung oder durch gegebenenfalls vorhandene Fördermittel der Inspektionsvorrichtung und/oder der Füllvorrichtung wird eine Förderstrecke für die zu befüllenden Behälter definiert.
  • Die Abfüllanlage kann bevorzugt auch eine der Inspektionsvorrichtung vorgeordnete Behälterreinigungsvorrichtung aufweisen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Abfüllanlage mit einem Prüfsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Abfüllanlage 20, welche dazu eingerichtet ist, durch die Abfüllanlage 20 zu befüllende, bevorzugt transparente Behälter oder Flaschen 16 entlang einer Förderstrecke 18 in einer durch einen Doppelpfeil gekennzeichneten Förderrichtung zu fördern. Entlang der Förderstrecke 18 sind verschiedene Komponenten vorgesehen, welche hier vereinfacht als Blöcke dargestellt sind.
  • Die in Förderrichtung geförderten Behälter oder Flaschen 16 gelangen zunächst in eine Behälterreinigungsvorrichtung 22, in der sie gereinigt werden. Die gereinigten Flaschen 16 werden anschließend in eine Inspektionsvorrichtung 24 gefördert, in welcher eine Inspektion zur Erkennung von fehlerhaften, d.h. beschädigten, verschlissenen und/oder ungenügend gereinigten Flaschen 16 erfolgt. Die Behälter oder Flaschen werden mittels einer Fördervorrichtung 26 zu einer Füllvorrichtung 28 gefördert, welche die zu befüllenden Flaschen 16 mittels eines Spülgases oder eines Spanngases gegebenenfalls vorspannt und mit dem einzufüllenden Produkt, beispielsweise einer Flüssigkeit, insbesondere einem Getränk, befüllt. An der Füllvorrichtung 28 kann ein integriertes oder separates Schaderkennungssystem vorgesehen sein, welches dazu eingerichtet ist, platzende Flaschen 16 zu detektieren.
  • Die Inspektionsvorrichtung 24 weist eine Steuereinrichtung 30a, die Fördervorrichtung 26 eine Steuereinrichtung 30b und die Füllvorrichtung 28 eine Steuereinrichtung 30c auf, wobei jede Steuereinrichtung 30a bis 30c mit einer Auswerteeinheit 40 verbunden ist, welche Bestandteil eines erfindungsgemäßen Prüfsystems ist. Bei den Steuereinrichtungen kann es sich z.B. um speicherprogrammierbare Steuereinrichtungen (SPS) handeln.
  • In Fig. 1 sind alle Verbindungen zwischen der Auswerteeinheit 40 und den Steuereinrichtungen 30a bis 30c als bidirektionale Kommunikationspfade eingezeichnet. Grundsätzlich ist es jedoch ausreichend, wenn alle Steuereinrichtungen 30a bis 30c Signale an die Auswerteinheit 40 übermitteln können und nur die Steuereinrichtung 30c der Füllvorrichtung 28 zusätzlich auch Signale von der Auswerteeinheit 40 empfangen kann.
  • Bevorzugt weist die Abfüllanlage 20 keine übergeordnete, mit den Steuereinrichtungen 30a bis 30c vorgesehene Steuereinheit auf. Insofern arbeiten die Steuereinrichtungen 30a bis 30c jeweils selbstständig, wobei aber nicht ausgeschlossen ist, dass diese untereinander in uni- oder bidirektionaler Weise Signale austauschen können.
  • Für die außerhalb der Inspektionsvorrichtung 24, der Fördervorrichtung 26 und der Füllvorrichtung 28 verlaufenden Abschnitte der Förderstrecke 18 können weitere, hier nicht explizit dargestellte Fördervorrichtungen vorgesehen sein. Alternativ kann sich auch die Fördervorrichtung 26 zusätzlich über alle oder einen Teil dieser Bereiche erstrecken und die Förderung der Behälter oder Flaschen 16 bewirken.
  • Die Auswerteeinheit 40 empfängt von der Steuereinrichtung 30a der Inspektionsvorrichtung 24 als Ergebnis der Inspektion zumindest einen Behälterparameter, beispielsweise einen Verschleißparameter wie den Zerkratzungsgrad oder einen Beschädigungsparameter. Weiterhin empfängt die Auswerteeinheit 40 von der Steuereinrichtung 30c der Füllvorrichtung 28 einen oder mehrere Prozessparameter, wie beispielsweise den Vorspanndruck, den Fülldruck und/oder die Fülltemperatur, sowie gegebenenfalls einen Ereignisparameter, welcher ein beim Befüllen einer Flasche 16 auftretendes Schadereignis charakterisiert. Der Ereignisparameter kann beispielsweise mit Hilfe eines mit der Füllvorrichtung 28 verbundenen oder eines in der Füllvorrichtung 28 integrierten Schaderkennungssystems (nicht dargestellt) erzeugt werden.
  • Jede der Steuereinrichtungen 30a bis 30c ist dazu eingerichtet, jeweilige Identifizierungssignale zu erzeugen, welche eine Nachverfolgung und/oder Identifizierung einer Flasche 16 während ihrer Verweildauer in der zugeordneten Inspektionsvorrichtung 24, Fördervorrichtung 26 bzw. Füllvorrichtung 28 ermöglichen, wobei die Identifizierungssignale bevorzugt mittels Verwendung eines Schieberegisters erzeugt werden können. Die Auswerteeinheit 40 ist dazu eingerichtet, die von den Steuereinrichtungen 30a bis 30c erzeugten Identifizierungssignale zu empfangen und derart miteinander zu verknüpfen, dass eine jeweilige Flasche 16 zumindest von einem Zeitpunkt ihrer Inspektion in der Inspektionsvorrichtung 24 bis zu einem Zeitpunkt ihres Befüllens in der Füllvorrichtung 28 nachverfolgbar und/oder identifizierbar ist.
  • Die Auswerteeinheit 40 kann eine Art Datenbank oder Register aufweisen, in welcher die für eine jeweilige Flasche 16 ermittelten Behälterparameter, Behältertypparameter und/oder Prozessparameter sowie gegebenenfalls ein für diese Flasche 16 erzeugter Ereignisparameter, welcher ein diese Flasche 16 betreffendes Schadereignis charakterisiert, gespeichert werden. Die Speicherung kann für die Verweildauer der betreffenden Flasche 16 in der Abfüllanlage 20 oder auch für längere Zeit erfolgen, um eine statistische Auswertung zu ermöglichen.
  • In der Auswerteeinheit 40 ist somit eine Behälterverfolgung realisiert, welche es ermöglicht, einen individuellen Behälter 16 beim Durchlauf durch die verschiedenen Komponenten der Abfüllanlage, zumindest beim Durchlauf durch die Inspektionsvorrichtung 24, die Fördervorrichtung 26 und die Füllvorrichtung 28, zu verfolgen und diesem Behälter 16 die jeweils ermittelten Parameter einschließlich eines gegebenenfalls in der Füllvorrichtung 28 mittels eines Schaderkennungssystems ermittelten, nachstehend näher erläuterten Ereignisparameters zuzuordnen.
  • In der Auswerteeinheit 40 wird eine jeweilige zu prüfende Flasche 16 zumindest auf der Grundlage des zumindest einen zugeordneten Behälterparameters und des zumindest einen zugeordneten Prozessparameters unter Anwendung eines Prüfalgorithmus hinsichtlich ihrer Stabilität charakterisiert. Basierend auf dieser Charakterisierung wird ein Behälterstabilitätssignal erzeugt und an die Steuereinrichtung 30c der Füllvorrichtung 28 und alternativ oder zusätzlich an eine der Füllvorrichtung vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung (nicht dargestellt) übermittelt. Eine derartige Behälterausleitungsvorrichtung kann beispielsweise in die Inspektionsvorrichtung 24 integriert oder dieser nachgeordnet sein.
  • Das Charakterisieren einer jeweiligen Flasche 16 kann beispielsweise durch Zuordnen eines Stabilitätsparameters oder durch Klassifizieren der Flasche 16 in verschiedene Stabilitätsklassen oder -kategorien erfolgen.
  • Das Behälterstabilitätssignal kann bei einer erkannten Behälterinstabilität Anweisungen an die Steuereinrichtung 30c enthalten, welche die Füllvorrichtung 28 veranlasst, die betreffende Flasche 16 bei einer erkannten potenziellen Behälterinstabilität in einer modifizierten Weise zu befüllen, d.h. den zu befüllenden Behälter nicht oder mit einer reduzierten Füllmenge und/oder einem reduzierten Fülldruck zu befüllen, ein vorgängig zum Befüllen durchgeführtes Spülen mit einem Spülgas oder Spanngas bei einem reduzierten Druck durchzuführen und/oder die befüllte Flasche 16 nicht zu verschließen. Alternativ oder zusätzlich kann das Behälterstabilitätssignal bei einer erkannten Behälterinstabilität Anweisungen an die ggf. vorhandene, der Füllvorrichtung vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung umfassen, den betreffenden Behälter bei einer erkannten potentiellen Behälterinstabilität auszuleiten. Hierdurch werden Schadereignisse wie Flaschenplatzer in präventiver Weise verhindert.
  • Sollte es aufgrund einer fehlerhaften Charakterisierung einer Flasche 16, bei welcher die Flasche 16 fälschlicherweise als stabil charakterisiert wurde oder die Modifizierungen des Füllprozesses nicht ausreichend waren, zu einem nicht erwarteten Schadereignis oder Platzen dieser Flasche 16 gekommen sein, wird von der Steuereinrichtung 30c ein Ereignisparameter erzeugt und an die Auswerteeinheit 40 übermittelt. Die Auswerteeinheit 40 kann diesen Ereignisparameter dazu verwenden, den Prüfalgorithmus zu verbessern, so dass die Eintrittswahrscheinlichkeit für derartige unerwartete Schadereignisse reduziert werden kann.
  • Durch die Prüfung der Behälter oder Flaschen 16 auf Stabilität unter Berücksichtigung von Behälterparametern, Prozessparametern und gegebenenfalls auftretenden Ereignisparametern wird die Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten von unerwünschten Behälterplatzern während des Füllvorgangs präventiv vermindert. Die Füllleistung der Abfüllanlage 20 wird durch frühzeitiges Aussortieren bzw. durch eine modifizierte Befüllung potentiell platzgefährdeter Behälter 16 maximiert und die Gefahr für das Personal und den Endverbraucher durch Behälterbruchstücke reduziert.
    • Bezugszeichenliste
    • 16
    Behälter, Flasche
    18
    Förderstrecke
    20
    Abfüllanlage
    22
    Reinigungsvorrichtung
    24
    Inspektionsvorrichtung
    26
    Fördervorrichtung
    28
    Abfüllvorrichtung
    30a bis 30c
    Steuereinrichtung
    40
    Auswerteeinheit

Claims (10)

  1. Prüfsystem zur Prüfung von zu befüllenden Behältern (16) und Identifizierung von instabilen Behältern (16) in einer Abfüllanlage (20), wobei die Abfüllanlage (20) zumindest eine Inspektionsvorrichtung (24) zur Inspektion der zu befüllenden Behälter (16), welche dazu eingerichtet ist, für einen jeweiligen Behälter (16) zumindest einen Behälterparameter zu ermitteln, eine der Inspektionsvorrichtung (24) nachgeordnete Fördervorrichtung (26) und eine der Fördervorrichtung (26) nachgeordnete, zum Befüllen der Behälter (16) eingerichtete Füllvorrichtung (28), wobei die Fördervorrichtung (26) dazu eingerichtet ist, die zu befüllenden Behälter (16) in einer Förderrichtung von der Inspektionsvorrichtung (24) zu der Füllvorrichtung (28) zu fördern, wobei die Inspektionsvorrichtung (24), die Fördervorrichtung (26) und die Füllvorrichtung (28) eine jeweilige zugeordnete Steuereinrichtung (30a - 30c) aufweisen,
    wobei das Prüfsystem eine Auswerteeinheit (40) aufweist, welche mit jeder der Steuereinrichtungen (30a - 30c) (30a - 30c) zumindest zum Empfang von jeweiligen Signalen koppelbar ist, wobei die empfangenen Signale zumindest Identifizierungssignale und/oder Parameter umfassen,
    wobei die Auswerteeinheit (40) dazu eingerichtet ist,
    - von der Steuereinrichtung (30a) der Inspektionsvorrichtung (24) zumindest einen Behälterparameter und von der Steuereinrichtung (30c) der Füllvorrichtung (28) zumindest einen Prozessparameter und gegebenenfalls einen Ereignisparameter, welcher ein beim Befüllen eines Behälters (16) auftretendes Schadereignis charakterisiert, zu empfangen,
    - zumindest auf der Grundlage der empfangenen Identifizierungssignale einen jeweiligen Behälter (16) unter Zuordnung zumindest des für diesen Behälter (16) ermittelten zumindest einen Behälterparameters nachzuverfolgen und/oder zu identifizieren,
    - den zu prüfenden Behälter (16) zumindest auf der Grundlage des zumindest einen zugeordneten Behälterparameters und des zumindest einen Prozessparameters unter Anwendung eines Prüfalgorithmus hinsichtlich seiner Stabilität zu charakterisieren und darauf basierend ein Behälterstabilitätssignal zu erzeugen und an die Steuereinrichtung (30c) der Füllvorrichtung (28) und/oder an eine der der Füllvorrichtung (28) vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung zu übermitteln, und
    - den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage eines empfangenen Ereignisparameters anzupassen.
  2. Prüfsystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jede Steuereinrichtung (30a - 30c) dazu eingerichtet ist, jeweilige Identifizierungssignale, bevorzugt mittels Verwendung eines Schieberegisters, zu erzeugen, welche eine Nachverfolgung und/oder Identifizierung eines Behälters (16) während seiner Verweildauer in der zugeordneten Inspektionsvorrichtung (24), Fördervorrichtung (26) beziehungsweise Füllvorrichtung (28) ermöglichen, wobei die Auswerteeinheit (40) ferner dazu eingerichtet ist, die von jeder Steuereinrichtung (30a - 30c) empfangenen Identifizierungssignale derart miteinander zu verknüpfen, dass ein jeweiliger Behälter (16) zumindest von einem Zeitpunkt seiner Inspektion bis zu einem Zeitpunkt seines Befüllens nachverfolgbar und/oder identifizierbar ist.
  3. Prüfsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Behälterstabilitätssignal bei einer erkannten Behälterinstabilität Anweisungen an die Füllvorrichtung (28), den betreffenden Behälter (16) bei einer erkannten potentiellen Behälterinstabilität in einer modifizierten Weise zu befüllen, und/oder Anweisungen an eine der Füllvorrichtung vorgeordnete Behälterausleitungsvorrichtung umfasst, den betreffenden Behälter (16) bei einer erkannten potentiellen Behälterinstabilität auszuleiten.
  4. Prüfsystem nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anweisungen an die Füllvorrichtung (28) umfassen,
    - den zu befüllenden Behälter (16) nicht oder mit einer reduzierten Füllmenge und/oder einem reduzierten Fülldruck zu befüllen,
    - ein vorgängig zum Befüllen durchgeführtes Spülen mit einem Spülgas oder Spanngas bei einem reduzierten Druck durchzuführen und/oder
    - den befüllten Behälter (16) nicht zu verschließen.
  5. Prüfsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auswerteeinheit (40) dazu eingerichtet ist, den zu prüfenden Behälter (16) zusätzlich auf der Grundlage eines Behältertypparameters zu charakterisieren, welcher von der Steuereinrichtung (30c) der Füllvorrichtung (28), und/oder einer mit dem Prüfsystem verbundenen Eingabevorrichtung empfangen wurde.
  6. Prüfsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Prüfalgorithmus für jeden der bei der Charakterisierung zu berücksichtigenden Parameter eine jeweilige Grenzwertüberprüfung durchgeführt wird, wobei jeweils geprüft wird, ob ein oder mehrere für den jeweiligen Parameter definierte Grenzwerte über- oder unterschritten wurden, und dass das Charakterisieren des zu prüfenden Behälters (16) hinsichtlich seiner Stabilität auf der Grundlage einer regelbasierten Kombination der Ergebnisse der durchgeführten Grenzwertüberprüfungen erfolgt, wobei bevorzugt ein jeweiliger Grenzwert für eine Grenzwertüberprüfung eines bestimmten Parameters auf der Grundlage eines Wertes eines anderen Parameters oder eines Ergebnisses der Grenzwertüberprüfung eines anderen Parameters definiert wird.
  7. Prüfsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auswerteeinheit (40) dazu eingerichtet ist, den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage eines einzelnen Schadereignisses, bevorzugt unter Berücksichtigung des für den von dem Schadereignis betroffenen Behälter(16) ermittelten zumindest einen Behälterparameters, oder einer Mehrzahl von Schadereignissen, bevorzugt auf der Grundlage einer aus der Mehrzahl von Schadereignissen und einer Gesamtzahl von befüllten Behältern (16) ermittelten Schadquote, derart anzupassen, dass die Erkennung von instabilen Behältern (16) verbessert ist.
  8. Prüfsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auswerteeinheit (40) dazu eingerichtet ist, den Prüfalgorithmus zumindest auf der Grundlage einer Datenbank, in welcher für eine Mehrzahl von Schadereignissen zumindest ein jeweiliger Parameter hinterlegt ist, bevorzugt unter Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens, derart anzupassen, dass die Erkennung von instabilen Behältern (16) verbessert ist.
  9. Abfüllanlage (20) zum Abfüllen von Produkten in Behältern (16) umfassend ein Prüfsystem zur Prüfung der zu befüllenden Behälter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Abfüllanlage (20) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abfüllanlage (20) zumindest eine Inspektionsvorrichtung (24) zur Inspektion der zu befüllenden Behälter (16), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Behälterparameter zu ermitteln, eine der Inspektionsvorrichtung (24) nachgeordnete Fördervorrichtung (26) und eine der Fördervorrichtung (26) nachgeordnete, zum Befüllen der Behälter (16) eingerichtete Füllvorrichtung (28) umfasst, wobei die Fördervorrichtung (26) dazu eingerichtet ist, die zu befüllenden Behälter (16) in einer Förderrichtung von der Inspektionsvorrichtung (24) zu der Füllvorrichtung (28) zu fördern, wobei die Inspektionsvorrichtung (24), die Fördervorrichtung (26) und die Füllvorrichtung (28) eine jeweilige zugeordnete Steuereinrichtung (30a - 30c) aufweisen, welche mit der Auswerteeinheit (40) des Prüfsystems verbunden sind, wobei bevorzugt die Füllvorrichtung (28) ein mit der Auswerteeinheit (40) verbundenes Schaderkennungssystem aufweist, welches dazu eingerichtet ist, einen durch ein Befüllen eines Behälters (16) verursachten Behälterschaden als Schadereignis zu erfassen und zumindest auf der Grundlage des erfassten Schadereignisses den genannten, ein Schadereignis charakterisierenden Ereignisparameter zu erzeugen.
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EP3819097A1 (de) * 2019-11-05 2021-05-12 Sick Ag Prüfsystem zur prüfung von behältern, abfüllanlage mit einem derartigen prüfsystem und verwendung eines wandstärkesensors in einer abfüllanlage

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3819097A1 (de) * 2019-11-05 2021-05-12 Sick Ag Prüfsystem zur prüfung von behältern, abfüllanlage mit einem derartigen prüfsystem und verwendung eines wandstärkesensors in einer abfüllanlage

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