WO2022184307A1 - Maschine zur behälterbehandlung, sensoranordnung einer solchen maschine sowie verfahren zur steuerung einer maschine zur behälterbehandlung - Google Patents

Maschine zur behälterbehandlung, sensoranordnung einer solchen maschine sowie verfahren zur steuerung einer maschine zur behälterbehandlung Download PDF

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WO2022184307A1
WO2022184307A1 PCT/EP2021/086977 EP2021086977W WO2022184307A1 WO 2022184307 A1 WO2022184307 A1 WO 2022184307A1 EP 2021086977 W EP2021086977 W EP 2021086977W WO 2022184307 A1 WO2022184307 A1 WO 2022184307A1
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sensor system
sensor
machine
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sensors
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PCT/EP2021/086977
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Manuel Kollmuss
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Krones Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42329—Defective measurement, sensor failure

Definitions

  • Machine for container treatment Sensor arrangement of such a machine and method for controlling a machine for container treatment
  • the present invention relates to a machine for container treatment, in particular a filling and packaging machine with the features of independent claim 1.
  • the invention also relates to a sensor arrangement for a machine environment within a processing and/or handling machine according to the features of independent claim 7.
  • the invention describes a method for controlling a machine for container treatment, in particular for controlling a filling and packaging machine, with the features of the independent method claim.
  • Each sensor that can be adjusted in terms of its alignment or in the area of its suspension can be measured separately after a successful adjustment or realignment in order to check the exactly correct sensor position.
  • optical aids of the most varied kind can additionally and if necessary be used. Nevertheless, in individual situations it can happen that a previously set and possibly also checked sensor position is lost during operation, for example due to a mechanical influence such as an unwanted impact, a collision with a vehicle or the effects of someone involved in handling the machine Person.
  • the present invention proposes a sensor arrangement for a machine environment within a processing and/or handling machine, in particular within a container treatment, filling and/or packaging machine, having the features of independent claim 7 .
  • the sensor arrangement includes a first Sensor device with a first sensor system for detecting first state parameters, which in the present context is also referred to in abbreviated form as the first sensor system and can be regarded as the first sensor system.
  • This first sensor device or first sensor system can also be regarded as the primary sensor system, since it has the task of detecting those state parameters that are related to machine functions or that are related to specific product properties to be monitored of the products conveyed through the machine.
  • the first sensor system or primary sensor system is therefore in particular or primarily such sensors that are provided, for example, for monitoring functions of the machine or individual machine modules and/or for monitoring the products handled and conveyed in the relevant machine modules.
  • sensor technology used here should also include passive sensor elements or partial elements of a more complex sensor arrangement, such as those provided by a light barrier mirror, for example.
  • a photointerrupter mirror may be located or attached to a piece of machinery and is normally intended to interact with a remote light source and receiver to detect and detect a change or interruption in the light signal reflected from the photointerrupter mirror.
  • the sensor arrangement according to the invention comprises at least one second sensor device or second sensor system for detecting second state parameters, these second state parameters being related to the first state parameters detected by the first sensor system or being at least partially or partially independent of them.
  • the secondary sensor system can in particular record those state parameters that relate to the correct functioning of the primary sensor system or that are at least in some way related to the sensor values recorded by the primary sensor system.
  • the primary sensor system can provide a detection device such as a light barrier, with this detection device having at least one additional sensor system or secondary sensor system in addition to the primary sensor system that is actually available for the intended purpose, e.g. implemented by suitable additional electronics that work in a defined way with the primary sensor system interacts, is superimposed on it or monitors it.
  • the sensor arrangement referred to here as the primary sensor system can comprise a number of sensor elements which interact in a meaningful way, with one of these elements being, for example, a light barrier mirror or the like whose inclination can influence the signals detected by a remote receiver unit.
  • the secondary sensor system can be used individually, i.e. autonomously, or in combination with the existing primary sensor system, to detect a defined state, such as a spatial position of the primary sensor system or a spatial orientation of the primary sensor system, such as an inclination or a change in a defined state of the primary sensor system to recognize and evaluate yourself or via a downstream control electronics.
  • a defined state such as a spatial position of the primary sensor system or a spatial orientation of the primary sensor system, such as an inclination or a change in a defined state of the primary sensor system to recognize and evaluate yourself or via a downstream control electronics.
  • one embodiment of the sensor arrangement according to the invention can provide for the second sensor or secondary sensor to be assigned functionally and/or spatially to the detection device equipped with the first sensor or primary sensor.
  • Such a configuration of the sensor arrangement can be realized, for example, by structurally combining the second sensor system with the detection device, which is equivalent to structurally combining the primary sensor system and the secondary sensor system.
  • this can also mean a structural combination of the secondary sensor system with a sensor element of the primary sensor system, which may be formed by several elements, which should also be included in the selected definition.
  • the secondary sensors can be structurally integrated in a light barrier mirror, which does not form the complete primary sensor system, and be provided, for example, to detect the inclination of this part of the primary sensor system and to detect changes in inclination.
  • the two sensors or a sensor element of the primary sensor system and the secondary sensor system can be combined in a common sensor module housing.
  • the two sensors can also be assembled within the detection device in a common or integrated electronic circuit, which can be implemented, for example, by integrating the sensors on a common electronic circuit board or even by integrating them in a common electronic circuit.
  • the sensors of the primary sensor system and the secondary sensor system can be combined in a common module, which under certain circumstances no longer allows a differentiation between the individual effective ranges of the sensor systems.
  • a possible application of the sensor arrangement according to the invention that is particularly useful in practice provides for the first sensor system or the primary sensor system to be monitored by the second sensor system or the secondary sensor system.
  • This also includes, for example, the variant mentioned above, in which the secondary sensor system monitors a spatial orientation or an angle of inclination of a sensor element of the primary sensor system.
  • the secondary sensor system can be formed, for example, by an electronic inclination sensor that is structurally combined with a light barrier mirror or with another sensor element of the primary sensor system, so that every change in position of this sensor element of the primary sensor system is detected directly by the structurally integrated secondary sensor and converted into a corresponding sensor signal can be converted.
  • the second sensor system in addition to monitoring the first sensor system, also performs other sensory tasks that can be related to machine functions.
  • the second state parameters detected by means of the second sensor system can be characterized, for example, by physical changes.
  • Such physical Changes can be, for example, changes in the position or position of individual modules or module elements, which can be recorded and evaluated within the machine control.
  • Such a target/actual state comparison can be used to detect and identify the most varied of deviations from target values or target ranges, which can advantageously be used to adapt control parameters of the machine controller.
  • Such deviations can be caused or represented, for example, by individual machine modules that have been displaced or brought out of their respective desired position, or by other changes in position or position within the machine.
  • sensor arrangements are also conceivable in which the second sensor system operates largely independently of the first sensor system.
  • the sensor module referred to as secondary sensor system in the present context acts as an independent sensor, as it were as a second primary sensor system, even if this is assembled with the first sensor system or structurally integrated into it.
  • the second sensor system which is also referred to here as a secondary sensor system, can detect position and/or location changes in a defined reference space, in particular in such a reference space in which the first sensor system or the primary sensor system works. If, for example, the optically working primary sensors cover a defined detection space, which also includes the installation position of the primary sensors, then this detection space, including the installation or assembly position of the primary sensors, is within the reference space defined above, which the secondary sensors cover and in which the secondary sensors position - and/or changes in position should be recorded.
  • the sensor arrangement described provides usable and valuable information particularly in such cases when the changes in position and/or location detected by the secondary sensor system are those of the first sensor system or the primary sensor system.
  • the primary sensors are installed in a particularly exposed position and are therefore sensitive to external influences that can cause unwanted changes in position or position.
  • imprecise or, in the worst case, even unusable sensor values of the primary sensor system are generated, which is caused by the Linking of the reference rooms and detection areas and the mutually related sensor values of the primary and secondary sensors can be recognized and taken into account by a downstream evaluation circuit, e.g. by assigning a correction value to the sensor values of the primary sensors or, if this is not possible or does not lead to the desired success, are not considered or discarded.
  • the sensor arrangement described can by no means only include sensors mounted in a stationary manner in the machine environment.
  • the detection device with the first sensor system or primary sensor system can also be a movable sensor that is mounted on a movable machine element, for example.
  • Such sensors can be image-processing sensors, ultrasonic sensors or simpler types of sensors, such as proximity sensors, light barriers, light-dark sensors, barcode readers, etc.
  • a movable sensor can also be a sensor that can be moved along a defined path, which can be moved approximately parallel to a conveying path and accompanies the packaged goods being conveyed and thereby processed and/or subjected to various packaging steps, typically in an oscillating movement.
  • a monitoring according to the invention by means of secondary sensors can provide usable and valuable information, for example by monitoring the position and/or orientation changes of the first sensor or the primary sensor detected by the secondary sensor.
  • the second sensor system or secondary sensor system can comprise, for example, an inclination sensor or a plurality of inclination sensors.
  • These inclination sensors can detect the alignment of the first sensor system or primary sensor system in space at any desired point in time and also changes in the alignment within defined periods of time.
  • the inclination sensors of the secondary sensor system used here can also detect the orientation of individual sensor components of the first sensor system or primary sensor system in space at any desired point in time and also changes in the orientation within defined periods of time.
  • the second sensor system or secondary sensor system can also include an acceleration sensor that links the detected changes in position and/or location with a time component.
  • the secondary sensor system can detect movements, changes in position and/or location of the primary sensor system or individual elements of the primary sensor system within defined time periods.
  • a useful area of application for the sensor arrangement according to the invention can be found in machines that process and convey articles or containers, such as, for example, in packing or palletizing machines, which can already have a wide variety of sensors installed in a conventional configuration.
  • Extensive additional functions result from a sensor arrangement which, in addition to its normal sensor functions, which in the present context is also generally referred to as primary sensors, also has supplementary functions such as inclination or position sensors.
  • these supplementary functions of an inclination or position sensor are also generally referred to as secondary sensors.
  • Such additional functions can be used, for example, to check the correctness of the position or inclination of the primary sensors.
  • the position or inclination of the primary sensors can be assigned to certain types of processed packaging goods via the machine control and checked in connection with the selected type using the secondary sensors.
  • the machine control system can conclude that there is a potential error and, if necessary, issue an error signal and/or an error message with the machine monitoring system instruct the person in charge to check the sensor position or to adjust the sensor correctly.
  • a particularly advantageous variant can consist in making the adjustment process easier for the person entrusted with monitoring the machine by having the machine control emit an optical and/or acoustic signal, for example a sequence of tones, which can accompany the correct adjustment process.
  • an optical and/or acoustic signal for example a sequence of tones, which can accompany the correct adjustment process.
  • Such an option can also be called a digital spirit level.
  • a further embodiment variant of the sensor arrangement according to the invention can be designed and configured in such a way that the respective sensor signals supplied by the first sensor system and by the second sensor system are received, processed and evaluated by a common control unit, this being in particular for the purpose of improved control of the machine or individual machine modules.
  • Said at least one control unit can be assigned to the sensor arrangement, or the sensor arrangement can comprise the at least one control unit, with the at least one control unit receiving and processing, in addition to first output signals of the at least one detection device, second output signals of the second sensor system, and information on the position and/or orientation derived therefrom of the detection device equipped with the first sensor system or of position and/or location changes of the detection device equipped with the first sensor system.
  • a variant of the sensor arrangement according to the invention that makes sense in the present context can be calibrated at any time through the interaction of the sensors, since the second output signals of the second sensor system Calibration of the detection device and / or contained in this first sensors can be evaluated.
  • the sensor arrangement according to the invention makes it possible to reduce or avoid unfavorable process states in a machine.
  • possible incorrect settings of the sensors can be largely avoided or ruled out.
  • the present invention proposes, in addition to the sensor arrangement explained above in different embodiment variants, a machine for container treatment with the features of independent claim 1, which can preferably be equipped with a sensor arrangement as explained above.
  • the machine which is preferably equipped with such a sensor arrangement or a similar one, can in particular be a filling and packaging machine that has at least one detection device with a first sensor system or—as already mentioned several times above—primary sensor system for the detection of first state parameters associated with machine functions, in particular equipped to monitor functions of the machine or individual machine modules.
  • This at least one detection device with the first sensor system or primary sensor system is assigned at least one second sensor system or--as already mentioned several times above--secondary sensor system for detecting second state parameters.
  • the second state parameters are related to the first state parameters detected by the first sensor system or primary sensor system. As an alternative to this, however, it can also be provided that the second state parameters are at least partially or in partial aspects independent of the first state parameters. In addition, it can optionally be the case that the second sensor system is assigned functionally and/or spatially to the detection device equipped with the first sensor system. Such a machine or sensor variant can be implemented, for example, in that the second sensor system is structurally combined with the detection device.
  • the machine according to the invention can, for example, be configured in such a way that the second sensor system monitors the first sensor system.
  • a further embodiment variant of the machine according to the invention can provide that the second sensor system, in addition to monitoring the first sensor system, also performs other sensory tasks that can be related to machine functions.
  • the second sensor system can, for example, detect changes in position and/or location in a defined reference space. Also conceivable are variants in which the second sensor system includes an inclination sensor. In addition, variants are possible in which the second sensor system includes an acceleration sensor that links the detected changes in position and/or location with a time component.
  • a further embodiment variant of the machine according to the invention for container treatment can also be configured in such a way that the second state parameters detected by means of the second sensor system are characterized by physical changes.
  • Such physical changes can be, for example, changes in position or attitude, which are recorded and can be evaluated within the machine control.
  • Such a target/actual state comparison allows the most varied deviations from target values or target ranges to be recorded and recognized, which can advantageously be used to adapt control parameters of the machine controller.
  • a configuration to be considered as an alternative embodiment variant of the machine according to the invention can optionally also provide for the second sensor system to work largely independently of the first sensor system.
  • the machine can be equipped and/or configured in such a way that the respective sensor signals supplied by the first sensor system and by the second sensor system are received and processed by a common control unit and evaluated, in particular for the purpose of improved or more precise control of the machine, in particular from the point of view of freedom from errors or error reduction.
  • the above-mentioned common control unit can be assigned to an embodiment variant of the machine according to the invention. It can also be said that the machine includes the at least one control unit.
  • the control unit can receive and process second output signals from the second sensor system and can derive information from them about the position and/or position of the detection device equipped with the first sensor system.
  • the second output signals of the second sensor system can advantageously be evaluated to calibrate the detection device and/or the first sensor system contained therein.
  • the present invention proposes, in addition to the sensor arrangement explained above in different embodiment variants and the machine for container treatment explained above in further different variants, also a method for controlling such a machine for container treatment with the features of the independent procedural claim.
  • This method can be used in particular to control a filling and packaging machine.
  • the method provides for the sensory detection of first state parameters associated in particular with machine functions or with functions of individual machine modules, as well as the sensory detection of second state parameters. After their respective sensory detection, both the first state parameters and the second state parameters are evaluated and made accessible or made available to a machine control device, with the particular purpose being to monitor defined machine functions and/or functions of individual machine modules and, if necessary, to intervene to control these functions .
  • the sensory detection, evaluation and further processing of the second state parameters can be carried out more or less isolated and in particular independently of the detection, evaluation and further processing of the first state parameters.
  • Also included in the invention is a variant of the method in which the second state parameters are related to the first state parameters, i.e. in which the acquisition, evaluation and/or further processing of the second state parameters is dependent on the acquisition, evaluation and/or further processing of the first State parameter takes place.
  • the sensory detection of the first state parameters can take place, for example, in a functional and/or spatial connection with the sensory detection of the second state parameters.
  • a method option can consist, for example, in the second state parameters supplying information about the proper sensory detection of the first state parameters.
  • the second state parameters in addition to the information on the functioning sensory acquisition of the first state parameters, also provide further sensory acquired information that can be related to machine functions.
  • a useful embodiment of the method can be that the second state parameters include inclination data within the defined reference space.
  • the second state parameters can also include acceleration data, in particular those acceleration data to which the first sensor system responsible for the sensory detection of the first state parameters is exposed within the or a defined reference space.
  • the method can provide that the sensor signals detected by sensors, i.e. the first and second state parameters, are received, processed and evaluated by a common control unit, in particular for the purpose of improved control of the various embodiment variants described and defined above Container treatment machine.
  • the method according to the invention can be used in a particularly advantageous manner in machines that process and convey articles or containers, for example in packing or palletizing machines, where different status parameters are already determined by sensors in conventional configurations. If additional parameters such as an inclination or a position are determined in connection with such a sensory detection of certain state parameters, interesting additional functions can result. These supplementary parameters such as an inclination or a position are also generally referred to as secondary parameters in the present context. Such additional functions can be used, for example, to check the correct function of the position or inclination of a primary sensor system that detects the primary state parameters.
  • the position or inclination of the primary sensor system can be assigned to certain types of processed packaging goods via the machine control and checked in connection with the selected type using the secondary sensor system.
  • the machine control system implementing the method according to the invention can conclude that there is a potential or impending error and, if necessary, output an error signal and/or point out to a person entrusted with machine monitoring that a specific sensor position needs to be checked and, if necessary, readjusted.
  • Such additional functions can also be used, for example, to check the correct function of the position or inclination of a sensor element of the primary sensor system that detects the primary state parameters.
  • a sensor element can, for example, also be a passive component, as is the case, for example, with a light barrier mirror.
  • the position or inclination of this sensor element can be assigned to the primary sensor system via the machine control system and checked in connection with the selected type using the secondary sensor system.
  • the machine control system implementing the method according to the invention can conclude that there is a potential or imminent error and, if necessary, an error signal output and/or point out to a person entrusted with machine monitoring that a specific sensor position or the position of an individual sensor component needs to be checked and, if necessary, readjusted.
  • a particularly advantageous variant of the method can be seen in this context as facilitating the adjustment process for a person responsible for machine monitoring in that the adjustment process can be accompanied by an optical and/or acoustic signal such as a sequence of tones.
  • a visual signal resembling an electronic spirit level may be a green Provide a signal when the adjustment process was successful, while red signals indicate that the sensor to be adjusted is not yet in the correct alignment position. Comparable effects can also be produced acoustically.
  • Other sensible fields of application for the systems or method variants according to the invention are, for example, grouping systems or grouping stations in such container treatment and/or packaging machines.
  • Other useful fields of application can be loaders, loading modules or loading stations in such container treatment and/or packaging machines.
  • All of these sensors or individual components of a more complex sensor arrangement can essentially be regarded as primary sensors or primary sensor systems, since the sensor signals supplied by such sensors are normally used to maintain the functionality of the container handling machine, whether errors in container handling or in the functioning of individual machine modules are detected or whether other control interventions should be enabled or accompanied.
  • the machine control system is partially deactivated if individual sensor functions fail or if the sensor signals are faulty is impaired, so that the processing speed of the container treatment machine is either to be throttled or even switched off in order to search for the causes of the errors or malfunctions that have been identified but may not yet have been localized.
  • failures of individual sensor functions or faulty sensor signals can even lead to malfunctions in individual machine modules, damage to the packaged goods or even damage to individual machine elements or module groups.
  • the last-mentioned case can occur in particular when the sensor signal leading to subsequent problems is not implausible but is instead being processed as a usable signal whose values are within the ranges to be expected.
  • An undetected misalignment of a sensor alignment can often lead to massive problems, with the cause of such errors being difficult to find in individual cases.
  • These include, for example, light barrier sensors, the anchoring of which can be bent due to improper contact, collisions with industrial trucks, misuse as steps, etc., which can initially lead to inconspicuous effects, which, however, accumulate over time, and the causes of which are then particularly difficult to identify localize if sensor signals are still being delivered that can be considered plausible in the broadest sense by the downstream evaluation electronics.
  • the secondary sensors used for this purpose can be formed, for example, by small electronic assemblies that are added, connected or assigned to the sensors originally used or the primary sensors, and which can ensure constant monitoring of the primary sensors, in particular with regard to the signal quality generated by them.
  • the interest of the present invention consists primarily in finding or at least making it easier to find causes of faults that are difficult to detect in the case of sensors that are basically functioning properly or in the case of sensors that are only slightly faulty.
  • the primary sensor system is monitored by means of a secondary sensor system that is structurally integrated, attached, spatially and functionally assigned to it or connected to it - realized, for example, by an inclination sensor, an acceleration sensor or the like - to determine whether the primary sensor system was exposed to an impermissibly high level of vibration or whether it was switched off was brought to its previously precisely set position, this can be detected and processed by a control center that receives the sensor signals and evaluates the sensor signals.
  • a person entrusted with monitoring and machine control is able to assign specific errors that are displayed to him or her on a screen to a specific sensor malfunction much more quickly than would be the case if the secondary sensors were not present.
  • FIG. 1A shows a schematic side view of an exemplary machine configuration for packaging and palletizing containers, the machine being equipped with multiple sensors for monitoring machine modules.
  • FIG. 1B shows a schematic plan view of the machine configuration according to FIG. 1A.
  • FIG. 2 shows in a schematic way the functional relationships of an exemplary sensor arrangement that is assigned to a machine module.
  • FIGS. 1A and 1B use an exemplary machine configuration to illustrate various possible uses of sensor arrangements according to the invention and of machines equipped in this way.
  • FIG. 1A shows a schematic side view of a packaging machine 10 which comprises a plurality of machine modules connected to one another with conveying devices and a loading station 12 connected thereto.
  • 1B shows the same packaging machine 10 in a schematic plan view. The following explanations relate equally to the side view of FIG. 1A and the top view of FIG. 1B.
  • the packaging machine 10 is intended to be used for the conveyance, handling, packaging and palletizing of piece goods (not shown) which are continuously conveyed from the left in the feed direction ZR and which are delivered, for example, from an upstream container filling system (also not shown) and conveyed to the packaging machine 10 shown.
  • the entire conveying and processing direction is from left to right in the illustrations in FIGS. 1A and 1B.
  • a layer formation module 16 is fed to a layer formation module 16 in the transport direction TR.
  • This layer formation module 16 can also be considered or referred to as a layer preparation module and/or as a layer preparation module, since its primary purpose is to regroup the piece goods transported in a row or in several parallel rows one behind the other in the transport direction TR, so that layer patterns are created that subsequent loading station 12 can be palletized and stacked one on top of the other.
  • the layer-forming module 16 which consists of several interacting individual components, comprises at least one grouping module 18, with its handling devices or manipulators 20 (cf. FIG. 1B), which are initially in a single row or piece goods transported in several rows one behind the other according to a desired and/or specified layer scheme as a layer that can be palletised.
  • the layer formation module 16 can be formed, for example, by a device for handling piece goods moving in at least one row one behind the other, as described in patent documents DE 102016206639 A1 and DE 102016213 400 A1, the content of which is hereby incorporated into this application and the content of which Readers of the present application should be considered known.
  • a device can process piece goods that are fed in a row without gaps, for example bundles that are fed in without gaps, each comprising a plurality of articles combined by an outer packaging.
  • the piece goods are fed to the grouping module 18 and the manipulator 20 of the device contained therein, for example via a transport device or feed device 14 with at least two transport sections adjoining one another in the transport direction TR shown, the first transport section being able to be formed, for example, by a roller conveyor chain, while the subsequent second transport section can be formed from a conveyor belt with an adhesive surface, for example a rubberized conveyor belt.
  • a transport device or feed device 14 is described in patent document DE 102017207353 A1, the content of which is hereby incorporated into this application and the content of which should be considered known to the reader of the present application.
  • the at least one manipulator 20 of the grouping module 18 forms the cycle of the piece goods to be processed within the packaging machine 10 by picking up the corresponding number of piece goods from the row or the several rows of the piece goods arriving without gaps.
  • the manipulator 20 can be formed, for example, by a suitable gripping robot, typically by a delta kinematic robot 22, as indicated in the drawing in the schematic top view of FIG. 1B.
  • the manipulator 20 can also be formed by a portal robot or by another handling device.
  • Such a delta kinematics robot 22 comprises a number of interacting components, so that it can pick up individual piece goods or possibly also pairs or groups of a number of piece goods, rotate, move and release again at a designated place.
  • a first drive shaft for example, can be present for rotating gripping devices, which form an essential part of the manipulator 20 and with which the piece goods are grasped, so that the manipulator can be rotated via the first shaft.
  • a second drive shaft can be present, which interacts with an actuating device, by means of which clamping jaws of the manipulator 20 can be controlled to close and open.
  • the first and second shafts can be oriented or arranged coaxially to one another, for example.
  • the first shaft can be formed by a hollow tube, while the second shaft can be arranged in the cavity of the first shaft.
  • manipulators 20 or delta kinematic robots are known and can be used within the packaging machine 10 described here for the intended purpose.
  • the conveyor components of the layer formation module 16 downstream of the grouping module 18 are used to push together the piece goods layers that have previously been brought into the intended layer pattern by the manipulator 20, since there are still distances and gaps between neighboring piece goods, which, among other things, is due to the need for collision-free rotary and shifting movements of one or more Piece goods is due when they are moved to their intended target position within the layer pattern.
  • the gaps in the transport direction TR and transversely to the transport direction TR are eliminated by the conveyor components of the layer formation module 16 that are arranged downstream of the grouping module 18, e.g. by means of push bars that can be advanced laterally and/or by means of accumulation of the piece goods layer on a movable accumulation or contact bar 24 (cf. Fig. 1B), which can be raised or lowered as required in order to be able to pass a finished piece goods layer after accumulation and to be able to convey it further in the transfer direction Ü.
  • the piece goods layer that can be palletized in this way in the layer formation module 16 and formed by reducing or eliminating gaps and distances between the piece goods is then pushed over in the transfer direction ÜR onto a loading unit 26 of the loading station 12 provided for this purpose and onto a waiting pallet or on an upper side of one on the same Pallet arranged further palletizable piece goods layer arranged.
  • the pallet (not shown) required for these stacking and palletizing processes is introduced into the loading station 12 in the pallet feed direction 28 and removed from the loading station 12 in the pallet transport direction 30 (cf. top view of FIG. 1B).
  • the pallet feed direction 28 and the pallet transport direction 30 are expediently arranged or formed in a straight line in alignment and transverse to the transfer direction ÜR of the piece goods layer that can be palletized within the loading station 12 .
  • the packaging machine 10 shown schematically in Figures 1A and 1B comprises a so-called intermediate layer pre-separator 32 assigned to the loading station 12, including a magazine 34 for the intermediate layers 36 stacked flat on top of one another and a centering unit, not specified here, for the centered alignment of individual intermediate layers with the respective palletizable ones general cargo situation
  • the loading station 12 is assigned an intermediate layer insert 38 in order to arrange a flat intermediate layer 36 provided in the magazine 34, for example made of a cardboard blank or the like, between the palletizable piece goods layers to be stacked on top of one another, to protect the respective lower palletizable piece goods layer.
  • a flat intermediate layer 36 provided in the magazine 34, for example made of a cardboard blank or the like
  • two layers of piece goods can also be stacked on top of each other before a third layer to be placed on top of it is separated from the upper side of the second layer with such an intermediate layer.
  • stacks of layers are formed in pairs, which are separated from one another by intermediate layers in pairs of successive layers of piece goods.
  • Other separation systems using such intermediate layers are also conceivable, but will not be explained in more detail here.
  • the packaging machine 10 shown as an example in Figures 1A and 1B can optionally also be replaced by a machine for container treatment that is not shown here and has a different design in numerous aspects and is equipped with interacting components other than those shown, or by a machine for bottling beverages in each case provided beverage containers be formed. All of these different machines are normally equipped with a wide variety of sensors and detection devices that allow precise monitoring and control of all processes taking place in the machine and that can help in particular to identify any faults that occur and to react to them in a suitable manner.
  • sensors 40 are indicated schematically in FIGS. 1A and 1B, the sensor arrangements and sensor positions being to be understood merely as examples. In practice, numerous other sensors can be present, but for the sake of clarity they are neither shown in the drawing nor explained in more detail here.
  • a first sensor 40a can be assigned to the feed device 14 and monitor the transport of the piece goods and/or the drive of the horizontal conveyor devices of the feed device 14 there.
  • a second sensor 40b which can also be assigned to the feed device 14 and, for example, can monitor the transfer of the piece goods to the layer formation module 16 downstream of the feed device 14 in the transport direction TR.
  • the manipulator 20 of the layer formation module 16 is expediently equipped with at least one sensor, which is illustrated schematically here as the third sensor 40c. However, it makes sense for the manipulator 20 to be equipped with a number of sensors, which, however, are not separately identified here.
  • a fourth sensor 40d can be assigned to the transport modules of the layer formation module 16 downstream of the manipulator 20, while a fifth sensor 40e can be located, for example, in the area of the loading unit 26 in order to monitor the palletizing of the piece goods layers there in particular.
  • the intermediate layer pre-separator 32 can be equipped with a sixth sensor 40f, for example to monitor the transfer of the intermediate layers from there to the loading unit 26 and/or the movement sequences of the intermediate layer inserter 38 .
  • sensors 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e and 40f indicated only schematically in FIGS. 1A and 1B, a wide variety of sensor principles can be considered. Sensors that work optically, ultrasonic sensors, sensors that work in contact, sensors that work magnetically or inductively, etc., can be used. Surveillance cameras with downstream image evaluation can also be used as sensors 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e or 40f.
  • Equipment according to the invention of at least one of the sensors 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e and 40f shown with an additional sensor system that is able to detect further state parameters that are not necessarily those State parameters, the detection of which is the primary task of the respective sensor 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e or 40f, will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • the packaging machine 10 is only indicated by a box in the schematic representation of Fig. 2, as is the layer formation module 16, which forms part of the packaging machine 10, and the loading unit 26, which is conveyably coupled to it in the transfer direction ÜR.
  • the fourth sensor 40d assigned to the layer formation module 16 can, for example be formed by a light barrier sensor or the like, which is used here to monitor the correct transport of the piece goods arranged by means of the manipulator 20 (cf. Fig. 1A and Fig. 1B) to form a piece goods layer that can be palletized in the transport direction TR and in the transfer direction ÜR (cf. 1A and 1B).
  • the fourth sensor 40d embodied here, for example, as a light barrier sensor 42
  • the first output signal 44 of the light barrier sensor 42 also referred to here as the primary sensor system, thus represents the first or primary status parameter at the respective installation location of the fourth sensor 40d.
  • the fourth sensor 40d which can be formed here by a light barrier sensor 42, is also assigned a second sensor system 46, which is also to be referred to as a secondary sensor system in the present context.
  • This second sensor system 46 which is assigned to the first sensor system formed by the fourth sensor 40d or the light barrier sensor 42, serves to detect second state parameters and generates a second output signal 48 based on these second state parameters.
  • the second sensor system 46 can optionally also be mounted on a single sensor component of the light barrier sensor 42, for example on a light barrier mirror not shown here in detail, whose position and inclination can be detected by the second sensor system 46 in the manner described.
  • Both the first output signal 44 and the second output signal 48 are transmitted to a control circuit 50 in which the signals 44 and 48 are processed along with numerous other signals in order to be able to monitor and control the packaging machine 10 in its individual functions.
  • the first state parameters detected by the first sensor system of light barrier sensor 42, which are converted into first output signal 44, can either be directly related to the second state parameters detected by second sensor system 46, which are converted into second output signal 48.
  • the second output signals 48 can be independent of the first output signals 44 or at least partially or partially independent of them.
  • An embodiment of the sensor arrangement shown that is particularly advantageous for the most reliable monitoring and trouble-free control of handling, processing or packaging machines 10, e.g. those according to FIGS second sensor system 46 or secondary sensor system, in particular those state parameters that relate to the correct functioning of the primary sensor system formed here by the light barrier sensor 42 or that are at least in some way related to the sensor values detected by the primary sensor system.
  • the light barrier sensor 42 forming the primary sensor system 41 or the first sensor system 41 can contain the secondary sensor system or the second sensor system 46 in an integrated design, with the second sensor system 46 being implemented, for example, by suitable additional electronics can, which interacts in a defined manner with the primary sensor system 41, is superimposed on it or monitors it.
  • the secondary sensor system 46 can advantageously detect, for example, a spatial position of the primary sensor system 41 or some other change in a defined state of the primary sensor system 41 in order to determine from these values Generate output signals 48 and evaluate them either yourself or via the downstream control circuit 50 .
  • a sensible configuration of the fourth sensor 40d which is formed here by the light barrier sensor 42, can be implemented in the present case by structural integration of the second sensor 46 in the housing of the light barrier sensor 42 forming the first sensor system 41, so that both sensors 41, 42 and 46 can be combined in a common sensor module housing.
  • the two sensors 41, 42 and 46 can be assembled in a common or integrated electronic circuit, which can be implemented, for example, by integrating the sensors 41, 42 and 46 on a common electronic circuit board or even by integration in a common electronic circuit.
  • the technically feasible degrees of miniaturization of sensor elements and associated electronic circuits allow the sensor systems of the primary sensor system 41 and the secondary sensor system 46 to be combined in a common module.
  • the secondary sensor system 46 can include, for example, an inclination sensor or an acceleration sensor, which can be used to detect unwanted positional deviations, vibrations, etc., in particular a misaligned and brought out of its correct setting, the light barrier sensor 42, which still delivers an output signal 44 in the event of undetected changes in position.
  • first output signals 44 no longer supply meaningful values.
  • implausible first output signals 44 can be inferred by evaluating the second output signals 48 additionally determined by the second sensor system 46, in order to be able to take suitable measures immediately.
  • Such measures can be, for example, an inspection of the light barrier sensor 42, which means that it can be checked immediately, without lengthy troubleshooting, whether the light barrier sensor 42 is installed, set, adjusted and, if necessary, calibrated in a way in order to deliver meaningful and plausible first output signals 44 that enable the control circuit 50 to control the packaging machine 10 and its piece goods transport in the intended manner.
  • the fifth sensor 40e in the area of the position unit 26 can also be equipped with a corresponding secondary sensor system (not shown in detail here), which can also supply secondary output signals and transmit them to the control circuit 50, this is only indicated in FIG is not detailed.
  • the design of the fifth sensor 40e, the physical variables it detects and also the secondary sensor system assigned to the fifth sensor 40e depend on the respective machine module and the variables to be monitored there. This can be, for example, the positioning of the layers of cargo in the loading unit and/or the positioning or alignment of the intermediate layer or the like to be placed on a layer of cargo.
  • Further machine modules of the packaging machine 10 can optionally be equipped with corresponding sensors, to which a secondary sensor system can optionally be assigned as described above, in order to additionally monitor the sensor values to be generated by the respective primary sensor systems and to check their plausibility.
  • the second sensor system in addition to monitoring the first sensor system, also performs other sensory tasks that can be related to other machine functions.
  • sensor arrangements are also conceivable in which the second sensor system operates largely independently of the first sensor system.
  • the sensor module referred to as secondary sensor system in the present context acts as an independent sensor, as it were as a second primary sensor system, even if this is assembled with the first sensor system or structurally integrated into it.
  • pallet feed direction 30 pallet removal direction 32 intermediate layer pre-separator 34 magazine, intermediate layer magazine 36 intermediate layers 38 intermediate layer depositor
  • first output signal first sensor signal 46 second sensor system, secondary sensor system 48 second output signal, second sensor signal 50 control circuit, control unit

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Abstract

Es ist eine Maschine (10) zur Behälterbehandlung offenbart, die wenigstens eine Erfassungseinrichtung mit einer ersten Sensorik (41) zur Erfassung von ersten Zustandsparametern, insbesondere zur Überwachung von Funktionen der Maschine (10) oder einzelner Maschinenmodule umfasst. Der Erfassungseinrichtung ist eine zweite Sensorik (46) zur Erfassung von zweiten Zustandsparametern zugeordnet, wobei die zweiten Zustandsparameter mit den von der ersten Sensorik (41) erfassten ersten Zustandsparametern in Zusammenhang stehen oder von diesen zumindest teilweise unabhängig sind. Es ist weiterhin eine Sensoranordnung für eine solche Maschine (10) zur Behälterbehandlung offenbart. Zudem ist mit der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Maschine (10) zur Behälterbehandlung offenbart.

Description

Maschine zur Behälterbehandlung, Sensoranordnung einer solchen Maschine sowie Verfahren zur Steuerung einer Maschine zur Behälterbehandlung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Behälterbehandlung, insbesondere eine Abfüll- und Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem eine Sensoranordnung für eine Maschinenumgebung innerhalb einer Verarbeitungs- und/oder Handhabungsmaschine gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Maschine zur Behälterbehandlung, insbesondere zur Steuerung einer Abfüll- und Verpackungsmaschine, mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
Im Bereich der Verpackungslogistik wirken die unterschiedlichsten Handhabungsmaschinen und Maschinenmodule zusammen, um Verpackungsgüter nicht nur durch die Maschinenabschnitte oder Module zu befördern, sondern sie dort den jeweils notwendigen Behandlungsprozessen zu unterziehen. Ein Ergebnis dieser aufeinanderfolgenden Handhabungs- oder Behandlungsschritte kann etwa die Herstellung größerer Verpackungseinheiten wie bspw. auf einer Palette mehrfach übereinandergestapelte und solchermaßen palettierte Produktlagen sein, wodurch die zu palettierten Verpackungseinheiten zusammengefassten Artikel oder Verpackungsgüter leichter zu lagern, zu fördern und zu transportieren sind als einzelne Verpackungsgüter oder kleinere Gebindeeinheiten.
Viele der in einer Pack- oder Palettiermaschine nacheinander angeordneten und miteinander zusammenwirkenden Maschinenmodule sind mit Sensoren ausgestattet, die jeweils mittels geeigneter Aufhängungskonstruktionen an definierten Stellen der Module montiert sind, um dort bestimmte Zustände des jeweiligen Maschinenmoduls oder bspw. bestimmte Eigenschaften oder Parameter der beförderten und gehandhabten Verpackungsgüter zu erfassen und daraus Sensorsignale zu gewinnen, die einer Maschinensteuerung und/oder einer Maschinenüberwachung zur Verfügung gestellt werden.
Je nach Art der Sensoren und je nach deren vorrangiger Aufgabe im Zusammenhang mit der Steuerung oder Überwachung der Maschine oder einzelner Maschinenmodule kann es notwendig sein, den Sensor selbst oder Teile seiner Erfassungseinrichtungen verstellbar zu gestalten, um auf diese Weise z.B. eine Anpassung an unterschiedliche Verpackungsgüter vornehmen zu können, wie dies etwa bei einem Sortenwechsel innerhalb einer Pack- oder Palettiermaschine der Fall sein kann, mit der Getränkebehälter befördert, gehandhabt, verpackt und palettiert werden.
Sofern jedoch Probleme bei der Ausrichtung oder Verstellung eines Sensors auftreten oder wenn eine angestrebte exakte Einstellung einzelner Sensoren nicht möglich ist, können unter Umständen nachteilige Folgen für die Sensorfunktionen entstehen, was oftmals auch negative Auswirkungen auf die von den Sensorwerten abhängigen Maschinenfunktionen nach sich ziehen kann.
Jeder in seiner Ausrichtung oder im Bereich seiner Aufhängung justierbare Sensor kann nach einer erfolgten Verstellung oder Neuausrichtung separat vermessen werden, um die exakt richtige Sensorposition zu überprüfen. Hierzu können zusätzlich und bedarfsweise optische Hilfsmittel der unterschiedlichsten Art zur Anwendung kommen. Dennoch kann es in einzelnen Situationen Vorkommen, dass eine zuvor eingestellte und ggf. auch überprüfte Sensorposition im laufenden Betrieb verloren geht, etwa wegen einer mechanisch wirkenden Einflussnahme wie einem ungewollten Stoß, einer Kollision mit einem Fahrzeug oder durch Einwirkung einer mit der Handhabung der Maschine befassten Person.
Angesichts dieser immer wieder auftretenden Unzulänglichkeiten herkömmlicher Sensoranordnungen kann es als vorrangiges Ziel der Erfindung betrachtet werden, die Position und/oder Ausrichtung wenigstens eines Sensors, der Teil einer Maschinenumgebung ist, im laufenden Betrieb oder zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt überprüfen und verifizieren zu können, ohne dass hierzu ein gesondertes Überprüfungsprocedere durchgeführt werden muss.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Zur Erreichung zumindest eines Teils des genannten Ziels schlägt die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung für eine Maschinenumgebung innerhalb einer Verarbeitungs- und/oder Handhabungsmaschine, insbesondere innerhalb einer Behälterbehandlungs-, Abfüll- und/oder Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 vor. Die Sensoranordnung umfasst eine erste Sensoreinrichtung mit einer ersten Sensorik zur Erfassung von ersten Zustandsparametern, was im vorliegenden Zusammenhang auch in verkürzter Form als erste Sensorik bezeichnet wird und als erste Sensorik betrachtet werden kann. Diese erste Sensoreinrichtung oder erste Sensorik kann auch als Primärsensorik betrachtet werden, da sie die Aufgabe hat, solche Zustandsparameter zu erfassen, die mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen oder die mit bestimmten zu überwachenden Produkteigenschaften der durch die Maschine beförderten Produkte Zusammenhängen.
Es handelt sich bei der ersten Sensorik oder Primärsensorik somit insbesondere oder in erster Linie um solche Sensoren, die bspw. zur Überwachung von Funktionen der Maschine oder einzelner Maschinenmodule und/oder zur Überwachung der in den betreffenden Maschinenmodulen gehandhabten und beförderten Produkten vorgesehen sind.
Es sei an dieser Stelle jedoch ausdrücklich klargestellt, dass unter den hier verwendeten Begriff der Sensorik auch passive Sensorelemente oder Teilelemente einer komplexeren Sensoranordnung fallen sollen, wie sie bspw. durch einen Lichtschrankenspiegel gegeben sind. Ein solcher Lichtschrankenspiegel kann an einem Maschinenteil angeordnet oder befestigt sein und ist normalerweise dafür vorgesehen, mit einer entfernten Lichtquelle und einem Empfänger zusammenzuwirken, um eine Veränderung oder Unterbrechung des vom Lichtschrankenspiegel reflektierten Lichtsignals zu erkennen und zu erfassen. Da jedoch bereits ein solcher Lichtschrankenspiegel oder ein anderes passives Sensorelement mit der nachfolgend näher erläuterten zweiten Sensorik gekoppelt sein kann, um bspw. mittels eines die zweite Sensorik bildenden Neigungssensors eine Neigung des ersten Sensors zu erfassen, ist es wichtig zu betonen, dass auch bereits ein solches passives Sensorelement, das Teil einer komplexeren Sensoranordnung sein kann, die erste Sensorik bilden kann.
Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Sensoranordnung mindestens eine zweite Sensoreinrichtung oder zweite Sensorik zur Erfassung von zweiten Zustandsparametern, wobei diese zweiten Zustandsparameter mit den von der ersten Sensorik erfassten ersten Zustandsparametern in Zusammenhang stehen oder von diesen zumindest teilweise oder in Teilaspekten unabhängig sein können. Wie nachfolgend noch im Detail zu erläutern sein wird, kann die Sekundärsensorik insbesondere solche Zustandsparameter erfassen, die sich auf die korrekte Funktionsweise der Primärsensorik beziehen oder die zumindest in irgendeiner Weise mit den von der Primärsensorik erfassten Sensorwerten Zusammenhängen. So kann die Primärsensorik bspw. eine Erfassungseinrichtung wie z.B. eine Lichtschranke vorsehen, wobei diese Erfassungseinrichtung zusätzlich zu ihrer für den eigentlich bestimmten Einsatzzweck vorhandenen Primärsensorik noch mindestens eine weitere Sensorik oder Sekundärsensorik aufweist, bspw. realisiert durch geeignete Zusatzelektronik, die in definierter Weise mit der Primärsensorik zusammenwirkt, dieser überlagert ist oder diese überwacht.
Wie oben erwähnt, kann die hier als Primärsensorik bezeichnete Sensoranordnung mehrere Sensorelemente umfassen, die in sinnvoller Weise Zusammenwirken, wobei eines dieser Elemente bspw. ein Lichtschrankenspiegel o. dgl. sein kann, dessen Neigung die von einer entfernten Empfängereinheit erfassten Signale beeinflussen kann.
Wahlweise kann die Sekundärsensorik einzeln, d.h. autonom, oder auch in Kombination mit der vorhandenen Primärsensorik verwendet werden, um einen definierten Zustand wie z.B. eine räumliche Position der Primärsensorik oder eine räumliche Ausrichtung der Primärsensorik wie bspw. eine Neigung oder eine Veränderung eines definierten Zustandes der Primärsensorik zu erkennen und selbst oder über eine nachgeordnete Steuerungselektronik auszuwerten.
Im Interesse einer besseren Zusammenwirkung oder Kooperation der Sensoriken kann bei einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung vorgesehen sein, dass die zweite Sensorik oder Sekundärsensorik der mit der ersten Sensorik oder Primärsensorik ausgestatteten Erfassungseinrichtung funktionell und/oder räumlich zugeordnet ist.
Eine solche Konfiguration der Sensoranordnung kann etwa dadurch realisiert sein, dass die zweite Sensorik baulich mit der Erfassungseinrichtung zusammengefasst ist, was gleichbedeutend mit einer baulichen Zusammenfassung der Primärsensorik und der Sekundärsensorik ist. Auch an dieser Stelle sei wiederum betont, dass damit auch eine bauliche Zusammenfassung der Sekundärsensorik mit einem Sensorelement der ggf. durch mehrere Elemente gebildeten Primärsensorik gemeint sein kann, was durch die gewählte Definition ebenfalls mit umfasst sein soll. So kann die Sekundärsensorik bspw. in einem Lichtschrankenspiegel, der nicht die vollständige Primärsensorik bildet, baulich integriert sein und z.B. dafür vorgesehen sein, die Neigung dieses Teils der Primärsensorik zu erfassen und Neigungsveränderungen zu erkennen.
So können die beiden Sensoriken bzw. ein Sensorelement der Primärsensorik und die Sekundärsensorik bspw. in einem gemeinsamen Sensormodulgehäuse zusammengefasst sein. Ebenso können die beiden Sensoriken innerhalb der Erfassungseinrichtung in einer gemeinsamen oder integrierten Elektronikschaltung zusammengebaut sein, was bspw. durch Integration der Sensoriken auf einer gemeinsamen Elektronikplatine oder sogar durch Integration in einem gemeinsamen elektronischen Schaltkreis realisiert sein kann.
Durch die heute möglichen Miniaturisierungsgrade von Sensorelementen und zugehörigen elektronischen Schaltungen können die Sensoriken der Primärsensorik und der Sekundärsensorik in einem gemeinsamen Modul zusammengefasst sein, das eine Unterscheidung der einzelnen Wirkbereiche der Sensoriken unter Umständen nicht mehr erlaubt.
Eine für die Praxis besonders sinnvolle Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht eine Überwachung der ersten Sensorik oder der Primärsensorik durch die zweite Sensorik oder die Sekundärsensorik vor. Dies umfasst bspw. auch die oben erwähnte Variante, bei welcher die Sekundärsensorik eine räumliche Ausrichtung oder einen Neigungswinkel eines Sensorelements der Primärsensorik überwacht. Bei einer solchen Variante kann die Sekundärsensorik bspw. durch einen elektronischen Neigungssensor gebildet sein, der baulich mit einem Lichtschrankenspiegel oder mit einem anderen Sensorelement der Primärsensorik zusammengefasst ist, so dass jede Lageveränderung dieses Sensorelements der Primärsensorik unmittelbar durch den baulich integrierten sekundären Sensor erfasst und in ein entsprechendes Sensorsignal gewandelt werden kann.
Darüber hinaus kann es für manche Anwendungen sinnvoll sein, wenn die zweite Sensorik neben der Überwachung der ersten Sensorik noch weitere sensorische Aufgaben erfüllt, die mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen können.
Bei einerweiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, die bspw. ein Bestandteil einer Maschine zur Behälterbehandlung sein kann, können die mittels der zweiten Sensorik erfassten zweiten Zustandsparameter bspw. durch physikalische Veränderungen charakterisiert sein. Solche physikalischen Veränderungen können bspw. Positions- oder Lageveränderungen von einzelnen Modulen oder Modulelementen sein, die erfasst und innerhalb der Maschinensteuerung ausgewertet werden können. Durch einen derartigen Soll-Ist-Zustandsvergleich können die unterschiedlichsten Abweichungen von Sollwerten oder Sollbereichen erfasst und erkannt werden, die sich in vorteilhafter weise zur Anpassung von Steuerparametern der Maschinensteuerung nutzen lassen.
Derartige Abweichungen können bspw. durch verschobene oder aus ihrer jeweiligen Soll-Lage gebrachte einzelne Maschinenmodule oder durch andere Positions oder Lageveränderungen innerhalb der Maschine verursacht oder repräsentiert sein.
Grundsätzlich sind auch Sensoranordnungen denkbar, bei denen die zweite Sensorik weitgehend unabhängig von der ersten Sensorik arbeitet. In diesem Fall kann auch davon gesprochen werden, dass das im vorliegenden Zusammenhang als Sekundärsensorik bezeichnete Sensormodul als unabhängiger Sensor fungiert, gleichsam als zweite Primärsensorik, auch wenn diese mit der ersten Sensorik zusammengebaut oder baulich in diese integriert ist.
Bei einerweiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann die zweite Sensorik, die hier auch als Sekundärsensorik bezeichnet wird, Positions und/oder Lageveränderungen in einem definierten Bezugsraum erfassen, und zwar insbesondere in einem solchen Bezugsraum, in dem die erste Sensorik oder die Primärsensorik arbeitet. Wenn also die z.B. optisch arbeitende Primärsensorik einen definierten Erfassungsraum abdeckt, der auch die Einbauposition der Primärsensorik mitumfasst, so befindet sich dieser Erfassungsraum inklusive der Einbau- oder Montageposition der Primärsensorik innerhalb des oben definierten Bezugsraumes, den die Sekundärsensorik abdeckt, und in dem die Sekundärsensorik Positions- und/oder Lageveränderungen erfassen soll.
Die beschriebene Sensoranordnung liefert besonders in solchen Fällen verwertbare und wertvolle Informationen, wenn die von der Sekundärsensorik erfassten Positions- und/oder Lageveränderungen solche der ersten Sensorik oder der Primärsensorik sind. So gibt es zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen die Primärsensorik besonders exponiert montiert und dadurch empfindlich gegen äußere Einwirkungen ist, die für unerwünschte Positions- oder Lageveränderungen sorgen können. In deren Folge ist es möglich, dass unpräzise oder im ungünstigsten Fall sogar unbrauchbare Sensorwerte der Primärsensorik erzeugt werden, was durch die Verknüpfung der Bezugsräume und Erfassungsbereiche und die aufeinander bezogenen Sensorwerte der Primär- und Sekundärsensorik erkannt und von einer nachgeschalteten Auswerteschaltung berücksichtigt werden kann, bspw. indem die Sensorwerte der Primärsensorik mit einem Korrekturwert belegt oder, wenn dies nicht möglich ist oder nicht zum gewünschten Erfolg führt, nicht berücksichtigt oder verworfen werden.
Es ist in diesem Zusammenhang zu betonen, dass die beschriebene Sensoranordnung keineswegs nur stationär in der Maschinenumgebung montierte Sensoren umfassen kann. Die Erfassungseinrichtung mit der ersten Sensorik oder Primärsensorik kann ebenso ein beweglicher Sensor sein, der bspw. auf einem beweglichen Maschinenelement montiert ist. Solche Sensoren können bildverarbeitende Sensoren, Ultraschallsensoren oder auch einfachere Sensorbauarten sein, so bspw. Annäherungssensoren, Lichtschranken, Hell-Dunkel-Sensoren, Barcode-Leser usw.
Darüber hinaus kann ein beweglicher Sensor auch ein entlang einer definierten Wegstrecke verfahrbarer Sensor sein, der etwa parallel zu einer Förderstrecke beweglich sein und die beförderten und dabei verarbeiteten und/oder verschiedenen Verpackungsschritten unterzogenen Verpackungsgüter begleitet, typischerweise in oszillierender Bewegung.
Auch im Zusammenhang mit der Ausstattung solcher beweglicher Primärsensoriken kann eine erfindungsgemäße Überwachung mittels Sekundärsensorik verwertbare und wertvolle Informationen liefern, etwa durch eine Überwachung der von der Sekundärsensorik erfassten Positions- und/oder Lageveränderungen der ersten Sensorik oder der Primärsensorik.
Auch bei solchen Anwendungsfällen mit beweglicher Primärsensorik ist diese oftmals in ihren Bewegungsabläufen exponiert und dadurch gefährdet, unerwünschten äußeren Einwirkungen zu unterliegen, die für unerwünschte Störungen der normalerweise vorgesehenen Bewegungsabläufen bzw. der damit verbundenen Positions- oder Lageveränderungen sorgen können. In deren Folge ist es wiederum möglich, dass unpräzise oder im ungünstigsten Fall sogar unbrauchbare Sensorwerte der Primärsensorik erzeugt werden, was durch die Verknüpfung der Bezugsräume und Erfassungsbereiche und die aufeinander bezogenen Sensorwerte der Primär- und Sekundärsensorik erkannt und von einer nachgeschalteten Auswerteschaltung berücksichtigt werden kann, bspw. indem die Sensorwerte der Primärsensorik mit einem Korrekturwert belegt oder, wenn dies nicht möglich ist oder nicht zum gewünschten Erfolg führt, nicht berücksichtigt oder verworfen werden.
Bei einer für die Praxis besonders sinnvollen Anwendungsvariante der hier beschriebenen Sensoranordnung kann die zweite Sensorik oder Sekundärsensorik bspw. einen Neigungssensor oder mehrere Neigungssensoren umfassen. Diese Neigungssensoren können die Ausrichtung der ersten Sensorik oder Primärsensorik im Raum zu jedem gewünschten Zeitpunkt erfassen und ebenso Änderungen der Ausrichtung innerhalb definierter Zeiträume. Wahlweise können die hierbei eingesetzten Neigungssensoren der Sekundärsensorik auch die Ausrichtung einzelner Sensorkomponenten der ersten Sensorik oder Primärsensorik im Raum zu jedem gewünschten Zeitpunkt erfassen und ebenso Änderungen der Ausrichtung innerhalb definierter Zeiträume.
Wahlweise kann die zweite Sensorik oder Sekundärsensorik auch einen Beschleunigungssensor umfasst, der die erfassten Positions- und/oder Lageveränderungen mit einer zeitlichen Komponente verknüpft. Insbesondere kann die Sekundärsensorik Bewegungen, Positions- und/oder Lageveränderungen der Primärsensorik oder einzelner Elemente der Primärsensorik innerhalb definierter Zeiträume erfassen.
In diesem Zusammenhang kann es darüber hinaus sinnvoll sein, der zweiten Sensorik oder Sekundärsensorik einen Fehlerspeicher zuzuordnen, so dass weitgehend alle Bewegungen, Erschütterungen, Lageveränderungen etc., die ggf. zu Signalveränderungen und/oder zu Signalverfälschungen der Ausgangssignale der Primärsensorik führen können, nicht nur erfasst, sondern auch einer späteren Auswertung zugänglich gemacht werden können, wenn nach Fehlerquellen gesucht wird.
Ein sinnvolles Einsatzgebiet für die erfindungsgemäße Sensoranordnung kann sich in Artikel oder Behälter verarbeitenden und fördernden Maschinen wie bspw. in Pack oder Palettiermaschinen finden, die bereits in einer herkömmlichen Konfiguration die unterschiedlichsten Sensoren verbaut haben können. Bei einer Sensoranordnung, die zusätzlich zu deren normalen Sensorfunktionen, die im vorliegenden Zusammenhang auch ganz allgemein als Primärsensorik bezeichnet wird, noch ergänzende Funktionen wie Neigungs- oder Positionssensoren verbaut haben, ergeben sich weitreichende Zusatzfunktionen. Diese ergänzenden Funktionen eines Neigungs- oder Positionssensors sind im vorliegenden Zusammenhang auch allgemein als Sekundärsensorik bezeichnet. Durch solche zusätzlichen Funktionen kann bspw. die Position oder Neigung der Primärsensorik auf ihre Richtigkeit überprüft werden. So kann bei bestimmten Maschinenkonfigurationen die Position oder Neigung der Primärsensorik über die Maschinensteuerung bestimmten Sorten der verarbeiteten Verpackungsgüter zugeordnet und im Zusammenhang mit der ausgewählten Sorte mittels der Sekundärsensorik überprüft werden. Für den Fall, dass der Sensor mit der hier so bezeichneten Primärsensorik nicht korrekt justiert oder im laufenden Betrieb der Maschine aus seiner vordefinierten Position gebracht wurde, kann die Maschinensteuerung auf einen potentiellen Fehler schließen und ggf. ein Fehlersignal ausgeben und/oder eine mit der Maschinenüberwachung betrauten Person darauf hinweisen, dass sie die Sensorposition überprüfen sollte oder den Sensor richtig einstellen möge.
Eine besonders vorteilhafte Variante kann in diesem Zusammenhang darin bestehen, der mit der Maschinenüberwachung betrauten Person den Einstellprozess dadurch zu erleichtern, dass die Maschinensteuerung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgibt, etwa durch eine Tonfolge, die den korrekten Justierungsvorgang begleiten kann. Eine solche Option kann auch als digitale Wasserwaage bezeichnet werden.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann in einer Weise ausgestaltet und konfiguriert sein, dass die jeweiligen von der ersten Sensorik sowie von der zweiten Sensorik gelieferten Sensorsignale von einer gemeinsamen Steuereinheit empfangen, verarbeitet und ausgewertet werden, wobei dies insbesondere dem Zwecke einer verbesserten Steuerung der Maschine oder einzelner Maschinenmodule dienen kann.
Der Sensoranordnung kann die genannte mindestens eine Steuereinheit zugeordnet sein, oder die Sensoranordnung kann die mindestens eine Steuereinheit umfassen, wobei die mindestens eine Steuereinheit neben ersten Ausgangssignalen der mindestens einen Erfassungseinrichtung zweite Ausgangssignale der zweiten Sensorik empfängt und verarbeitet und daraus Informationen zur Position und/oder Lage der mit der ersten Sensorik ausgestatteten Erfassungseinrichtung oder zu Positions- und/oder Lageveränderungen der mit der ersten Sensorik ausgestatteten Erfassungseinrichtung ableiten kann.
Eine im vorliegenden Zusammenhang sinnvoll ersetzbare Variante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann durch Zusammenwirkung der Sensoriken jederzeit kalibriert werden, da die zweiten Ausgangssignale der zweiten Sensorik zur Kalibrierung der Erfassungseinrichtung und/oder der in dieser enthaltenen ersten Sensorik ausgewertet werden können.
Als erreichbare Vorteile der erfindungsgemäßen Sensoranordnung können neben den oben bereits erläuterten verschiedenen Aspekten kann darüber hinaus genannt werden, dass Maschinenstillstände oder verlängerte Wartungsintervalle aufgrund von Fehleinstellungen von einzelnen Sensoren oder der hier so bezeichneten Primärsensoriken reduziert oder sogar vermieden werden können.
Generell ermöglicht es die erfindungsgemäße Sensoranordnung, ungünstige Prozesszustände in einer Maschine zu reduzieren oder zu vermeiden. Bei einem Sortenwechsel der in der Maschine beförderten und prozessierten Artikel oder Verpackungsgüter können mögliche Fehleinstellungen der Sensoren weitgehend vermieden oder ausgeschlossen werden.
Zur Erreichung zumindest eines Teils des genannten Ziels schlägt die vorliegende Erfindung neben der oben in verschiedenen Ausführungsvarianten erläuterten Sensoranordnung weiterhin eine Maschine zur Behälterbehandlung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vor, die vorzugsweise mit einer Sensoranordnung wie oben erläutert ausgestattet sein kann. Die vorzugsweise mit einer solchen oder einer ähnlichen Sensoranordnung ausgestattete Maschine kann insbesondere eine Abfüll- und Verpackungsmaschine sein, die wenigstens eine Erfassungseinrichtung mit einer ersten Sensorik oder - wie oben schon mehrfach so genannt - Primärsensorik zur Erfassung von mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehenden ersten Zustandsparametern, insbesondere zur Überwachung von Funktionen der Maschine oder einzelner Maschinenmodule ausgestattet ist.
Dieser mindestens einen Erfassungseinrichtung mit der ersten Sensorik oder Primärsensorik ist wenigstens eine zweite Sensorik oder - wie oben ebenfalls schon mehrfach so genannt - Sekundärsensorik zur Erfassung von zweiten Zustandsparametern zugeordnet.
Es kann wahlweise vorgesehen sein, dass die zweiten Zustandsparameter mit den von der ersten Sensorik oder Primärsensorik erfassten ersten Zustandsparametern in einem Zusammenhang stehen. Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die zweiten Zustandsparameter zumindest teilweise oder in Teilaspekten unabhängig von den ersten Zustandsparametern sind. Darüber hinaus kann wahlweise vorgehen sein, dass die zweite Sensorik der mit der ersten Sensorik ausgestatteten Erfassungseinrichtung funktionell und/oder räumlich zugeordnet ist. Eine solche Maschinen- oder Sensorvariante kann bspw. dadurch realisiert sein, dass die zweite Sensorik baulich mit der Erfassungseinrichtung zusammengefasst ist.
Die erfindungsgemäße Maschine kann bspw. in einer Weise konfiguriert sein, dass die zweite Sensorik die erste Sensorik überwacht.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Maschine kann vorsehen, dass die zweite Sensorik neben der Überwachung der ersten Sensorik noch weitere sensorische Aufgaben erfüllt, die mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen können.
Insbesondere bei der zuvor genannten Maschinenvariante kann die zweite Sensorik bspw. Positions- und/oder Lageveränderungen in einem definierten Bezugsraum erfassen. Ebenso denkbar sind Varianten, bei denen die zweite Sensorik einen Neigungssensor umfasst. Darüber hinaus sind Varianten möglich, bei denen die zweite Sensorik einen Beschleunigungssensor umfasst, der die erfassten Positions- und/oder Lageveränderungen mit einer zeitlichen Komponente verknüpft.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Maschine zur Behälterbehandlung kann jedoch auch dergestalt konfiguriert sein, dass die mittels der zweiten Sensorik erfassten zweiten Zustandsparameter durch physikalische Veränderungen charakterisiert sind. Solche physikalischen Veränderungen können bspw. Positions- oder Lageveränderungen sein, die erfasst werden und innerhalb der Maschinensteuerung ausgewertet werden können. Durch einen derartigen Soll-Ist- Zustandsvergleich können die unterschiedlichsten Abweichungen von Sollwerten oder Sollbereichen erfasst und erkannt werden, die sich in vorteilhafter weise zur Anpassung von Steuerparametern der Maschinensteuerung nutzen lassen.
Eine als alternative Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Maschine zu betrachtende Konfiguration kann jedoch wahlweise auch vorsehen, dass die zweite Sensorik weitgehend unabhängig von der ersten Sensorik arbeitet.
Weiterhin kann die Maschine in einer Weise ausgestattet und/oder konfiguriert sein, so dass die jeweiligen von der ersten Sensorik sowie von der zweiten Sensorik gelieferten Sensorsignale von einer gemeinsamen Steuereinheit empfangen, verarbeitet und ausgewertet werden, und zwar insbesondere zum Zwecke der verbesserten oder präziseren Steuerung der Maschine, insbesondere unter dem Aspekt der Fehlerfreiheit oder Fehlerreduktion.
Einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Maschine kann die oben genannte gemeinsame Steuereinheit zugeordnet sein. Es kann auch davon gesprochen werden, dass die Maschine die mindestens eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit kann neben ersten Ausgangssignalen der mindestens einen Erfassungseinrichtung zweite Ausgangssignale der zweiten Sensorik empfangen und verarbeiten und kann daraus Informationen zur Position und/oder Lage der mit der ersten Sensorik ausgestatteten Erfassungseinrichtung ableiten.
So können die zweiten Ausgangssignale der zweiten Sensorik in vorteilhafter Weise zur Kalibrierung der Erfassungseinrichtung und/oder der in dieser enthaltenen ersten Sensorik ausgewertet werden.
Sofern aus Sicht des angesprochenen Fachmannes sinnvoll miteinander kombinierbar, können einige der oder alle dieser zuvor genannten Variationen oder Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Sensoranordnung und/oder der erfindungsgemäßen Maschine zur Behälterbehandlung wahlweise auch miteinander kombiniert werden, um das/die oben formulierten Ziel(e) zumindest teilweise zu erreichen, und/oder um den gewünschten Effekt der Erfindung zu erzielen.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Maschine zur Behälterbehandlung erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der oben in verschiedenen Ausführungsvarianten erläuterten erfindungsgemäßen Sensoranordnung betreffen oder bilden können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemäßen Maschine, Abfüll- oder Verpackungsmaschine von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Sensoranordnung.
In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Maschine zur Behälterbehandlung, Abfüll- oder Verpackungsmaschine betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemäßen Sensoranordnung von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Maschine.
Zur Erreichung zumindest eines Teils des genannten Ziels oder der genannten Ziele schlägt die vorliegende Erfindung neben der oben in verschiedenen Ausführungsvarianten erläuterten Sensoranordnung sowie der oben in weiteren unterschiedlichen Varianten erläuterten Maschine zur Behälterbehandlung außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Maschine zur Behälterbehandlung mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs vor. Dieses Verfahren kann insbesondere der Steuerung einer Abfüll- und Verpackungsmaschine dienen.
Weiterhin sieht das Verfahren die sensorische Erfassung von insbesondere mit Maschinenfunktionen oder mit Funktionen einzelner Maschinenmodule im Zusammenhang stehenden ersten Zustandsparametern sowie darüber hinaus die sensorische Erfassung von zweiten Zustandsparametern vor. Nach ihrer jeweiligen sensorischen Erfassung werden sowohl die ersten Zustandsparameter sowie auch die zweiten Zustandsparameter ausgewertet und einer Maschinensteuerungseinrichtung zugänglich gemacht oder zur Verfügung gestellt, wobei insbesondere der Zweck verfolgt wird, definierte Maschinenfunktionen und/oder Funktionen einzelner Maschinenmodule zu überwachen und bedarfsweise in diese Funktionen steuernd einzugreifen.
Bei dem Verfahren kann wahlweise vorgesehen sein, dass die sensorische Erfassung, Auswertung und Weiterverarbeitung der zweiten Zustandsparameter mehr oder weniger isoliert und insbesondere unabhängig von der Erfassung, Auswertung und Weiterverarbeitung der ersten Zustandsparameter erfolgen kann.
Ebenso von der Erfindung mitumfasst ist eine Verfahrensvariante, bei der die zweiten Zustandsparameter mit den ersten Zustandsparametern in einem Zusammenhang stehen, d.h. bei der die Erfassung, Auswertung und/oder Weiterverarbeitung der zweiten Zustandsparameter in Abhängigkeit von der Erfassung, Auswertung und/oder Weiterverarbeitung der ersten Zustandsparameter erfolgt.
Hierbei kann die sensorische Erfassung der ersten Zustandsparameter bspw. in funktionellem und/oder räumlichen Zusammenhang mit der sensorischen Erfassung der zweiten Zustandsparameter erfolgen. Eine Verfahrensoption kann bspw. darin bestehen, dass die zweiten Zustandsparameter Informationen über die ordnungsgemäße sensorische Erfassung der ersten Zustandsparameter liefern.
Ebenso denkbar ist es, wenn die zweiten Zustandsparameter neben den Informationen zur funktionierenden sensorischen Erfassung der ersten Zustandsparameter noch weitere sensorisch erfasste Informationen liefern, die mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen können.
So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die sensorisch erfassten zweiten Zustandsparameter Informationen zu Positions- und/oder Lageveränderungen einer für die sensorische Erfassung der ersten Zustandsparameter verantwortlichen ersten Sensorik innerhalb eines definierten Bezugsraumes enthalten.
Eine sinnvolle Ausgestaltung des Verfahrens kann darin bestehen, dass die zweiten Zustandsparameter Neigungsdaten innerhalb des definierten Bezugsraumes umfassen.
Wahlweise können die zweiten Zustandsparameter auch Beschleunigungsdaten umfassen, insbesondere solche Beschleunigungsdaten, denen die für die sensorische Erfassung der ersten Zustandsparameter verantwortliche erste Sensorik innerhalb des oder eines definierten Bezugsraumes ausgesetzt ist.
Wie schon weiter oben angedeutet, kann das Verfahren vorsehen, dass die sensorisch erfassten Sensorsignale, d.h. die ersten und zweiten Zustandsparameter von einer gemeinsamen Steuereinheit empfangen, verarbeitet und ausgewertet werden, und zwar insbesondere zum Zwecke der verbesserten Steuerung der oben in verschiedenen Ausführungsvarianten beschriebenen und definierten Maschine zur Behälterbehandlung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in besonders vorteilhafter Weise in Artikel oder Behälter verarbeitenden und fördernden Maschinen wie bspw. in Pack- oder Palettiermaschinen eingesetzt werden, wo bereits in herkömmlichen Konfigurationen unterschiedliche Zustandsparameter auf sensorischem Wege ermittelt werden. Wenn im Zusammenhang mit einer solchen sensorischen Erfassung bestimmter Zustandsparameter ergänzende Parameter wie eine Neigung oder eine Position ermittelt werden, können sich interessante Zusatzfunktionen ergeben. Diese ergänzenden Parameter wie eine Neigung oder eine Position werden im vorliegenden Zusammenhang auch allgemein als sekundäre Parameter bezeichnet. Durch solche zusätzlichen Funktionen kann bspw. die Position oder Neigung einer die primären Zustandsparameter erfassenden Primärsensorik auf ihre richtige Funktion hin überprüft werden. So kann bei bestimmten Verfahrensvarianten und damit im Zusammenhang stehenden Maschinenkonfigurationen die Position oder Neigung der Primärsensorik über die Maschinensteuerung bestimmten Sorten der verarbeiteten Verpackungsgüter zugeordnet und im Zusammenhang mit der ausgewählten Sorte mittels der Sekundärsensorik überprüft werden. Für den Fall, dass der Sensor mit der hier so bezeichneten Primärsensorik nicht korrekt justiert oder im laufenden Betrieb der Maschine aus seiner vordefinierten Position gebracht wurde, kann die das erfindungsgemäße Verfahren umsetzende Maschinensteuerung auf einen potentiellen oder sich anbahnenden Fehler schließen und ggf. ein Fehlersignal ausgeben und/oder eine mit der Maschinenüberwachung betrauten Person darauf hinweisen, dass eine bestimmte Sensorposition einer Überprüfung und ggf. einer Nachjustierung bedarf.
Wie dies oben bereits erläutert wurde, kann durch solche zusätzlichen Funktionen bspw. auch die Position oder Neigung eines die primären Zustandsparameter erfassenden Sensorelements der Primärsensorik auf ihre richtige Funktion hin überprüft werden. Ein solches Sensorelement kann bspw. auch ein passives Bauteil sein, wie dies etwa durch einen Lichtschrankenspiegel gegeben ist. So kann bei bestimmten Verfahrensvarianten und damit im Zusammenhang stehenden Maschinenkonfigurationen die Position oder Neigung dieses Sensorelements der Primärsensorik über die Maschinensteuerung bestimmten Sorten der verarbeiteten Verpackungsgüter zugeordnet und im Zusammenhang mit der ausgewählten Sorte mittels der Sekundärsensorik überprüft werden. Für den Fall, dass das Sensorbauteil als Bestandteil der hier so bezeichneten Primärsensorik nicht korrekt justiert oder im laufenden Betrieb der Maschine aus seiner vordefinierten Position gebracht wurde, kann die das erfindungsgemäße Verfahren umsetzende Maschinensteuerung auf einen potentiellen oder sich anbahnenden Fehler schließen und ggf. ein Fehlersignal ausgeben und/oder eine mit der Maschinenüberwachung betrauten Person darauf hinweisen, dass eine bestimmte Sensorposition oder die Position eines einzelnen Sensorbauteils einer Überprüfung und ggf. einer Nachjustierung bedarf.
Eine besonders vorteilhafte Verfahrensvariante kann in diesem Zusammenhang darin gesehen werden, einer für die Maschinenüberwachung verantwortliche Person den Einstellprozess dadurch zu erleichtern, dass mittels eines optischen und/oder akustischen Signals wie bspw. einer Tonfolge der Justierungsvorgang begleitet werden kann. Ein optisches Signal, das einer elektronischen Wasserwaage ähnelt, kann bspw. ein grünes Signal liefern, wenn der Justierungsvorgang erfolgreich war, während rote Signale anzeigen, dass sich der einzustellende Sensor noch nicht in der korrekten Ausrichtungsposition befindet. Vergleichbare Effekte lassen sich auch auf akustischem Wege erzeugen.
Wie bereits oben an mehreren Stellen angedeutet, sind die praktischen Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Sensoranordnung oder für das erfindungsgemäße Verfahren zahlreich gegeben, so etwa an den unterschiedlichsten Stellen einer Behälterbehandlungsmaschine oder deren Module.
Weitere sinnvolle Anwendungsfelder für die erfindungsgemäßen Systeme oder Verfahrensvarianten sind etwa Gruppiersysteme oder Gruppierstationen in solchen Behälterbehandlungs- und/oder Verpackungsmaschinen. Andere sinnvolle Anwendungsfelder können etwa Belader, Beladungsmodule oder Beladungsstationen in solchen Behälterbehandlungs- und/oder Verpackungsmaschinen sein.
Daneben sind zahlreiche weitere Anwendungsfelder für die erfindungsgemäßen Systeme oder Verfahrensvarianten sind darüber hinaus etwa Etikettiermaschinen, Etikettierstationen oder -module, ggf. auch Direktdruckstationen oder -module in Behälterbehandlungs- und/oder Verpackungsmaschinen.
Nicht nur im Bereich der maschinellen Abfüllung von Flüssigkeiten oder Getränken in Behälter wie Dosen, Flaschen, Verbundbehälter etc., sondern auch im weiteren Transportverlauf, in der Handhabung sowie der Verpackung der zuvor befüllten Behälter (hierzu zählen auch die oben genannten Verarbeitungsschritte wie das Etikettieren oder das Aufbringen von Druckbildern auf die Behälter oder Verpackungsgüter) finden sich zahlreiche Sensorpositionen.
Alle diese Sensoren oder auch einzelne Komponenten einer komplexeren Sensoranordnung können im Wesentlichen als primäre Sensoren oder Primärsensoriken betrachtet werden, da die von solchen Sensoren gelieferten Sensorsignale normalerweise der Aufrechterhaltung der Funktionstüchtigkeit der Behälterbehandlungsmaschine dienen, ob nun Fehler im Behälterhandling oder in der Funktionsweise einzelner Maschinenmodule erkannt oder ob sonstige Steuerungseingriffe ermöglicht oder begleitet werden sollen.
Allerdings entspricht es der praktischen Erfahrung, dass die Maschinensteuerung bei Ausfall einzelner Sensorfunktionen oder bei fehlerhaften Sensorsignalen teilweise beeinträchtigt ist, so dass die Behälterbehandlungsmaschine entweder in ihrer Verarbeitungsgeschwindigkeit zu drosseln oder sogar abzuschalten ist, um nach Ursachen für die festgestellten, möglicherweise aber noch nicht lokalisierten Fehler oder Fehlfunktionen zu suchen. Im ungünstigeren Fällen können Ausfälle einzelner Sensorfunktionen oder fehlerhafte Sensorsignale sogar zu Fehlfunktionen einzelner Maschinenmodule, zu Beschädigungen der Verpackungsgüter oder teilweise sogar zu Beschädigungen einzelner Maschinenelemente oder Modulgruppen führen.
Der letztgenannte Fall kann insbesondere dann auftreten, wenn das zu Folgeproblemen führende Sensorsignal nicht unplausibel ist, sondern als brauchbares Signal verarbeitet wird, dessen Werte innerhalb zu erwartender Bandbreiten liegen.
Oftmals kann schon eine unentdeckt gebliebene Verstellung einer Sensorausrichtung zu massiven Problemen führen, wobei die Ursache solcher Fehler im Einzelfall schwer zu finden ist. Hierzu zählen bspw. Lichtschrankensensoren, deren Verankerungen durch unsachgemäße Kontaktierung, durch Kollisionen mit Flurförderfahrzeugen, durch Missbrauch als Trittstufen etc. verbogen sein können, was zunächst zu unauffälligen Effekten führen kann, die sich jedoch nach einiger Zeit häufen, und deren Ursachen insbesondere dann schwer zu lokalisieren sind, wenn immer noch Sensorsignale geliefert werden, die von der nachgeschalteten Auswerteelektronik im weitesten Sinne als plausibel betrachtet werden können.
Wenn es jedoch gelingt, die primären Sensorsignale dadurch auf ihre Plausibilität und Konsistenz zu prüfen, indem die Gewinnung der primären Sensorsignale durch Einsatz zusätzlicher Sensoren begleitet, überprüft und überwacht wird, kann das Risiko zumindest von solchen Fehlfunktionen deutlich reduziert werden, wie sie oben beschrieben wurden. Die hierfür eingesetzte Sekundärsensorik kann bspw. durch kleine elektronische Baugruppen gebildet sein, die den ursprünglich verwendeten Sensoren oder der Primärsensorik beigegeben, aufgeschaltet oder zugeordnet ist, und die für die ständige Überwachung der Primärsensorik sorgen kann, insbesondere hinsichtlich der von dieser erzeugten Signalgüte.
Es kann an dieser Stelle nochmals auf die generelle Möglichkeit des Einsatzes von Fehlerspeichern aufmerksam gemacht werden. So kann es sinnvoll sein, der zweiten Sensorik oder Sekundärsensorik einen Fehlerspeicher zuzuordnen, wobei ein solcher Fehlerspeicher entweder physisch vorhanden oder bspw. auch softwaremäßig realisiert sein kann. Ein derartiger Fehlerspeicher erfordert nur einen vergleichsweise geringen Ressourcen- und Bauaufwand, ermöglicht es jedoch auf einfache und kostengünstige Weise, weitgehend alle Bewegungen, Erschütterungen, Lageveränderungen etc., die ggf. zu Signalveränderungen und/oder zu Signalverfälschungen der Ausgangssignale der Primärsensorik führen können, nicht nur zu erfassen und unmittelbar weiterzuverarbeiten, sondern auch einer späteren Auswertung zugänglich zu machen, etwa bei einer nachträglichen Suche nach Fehlerquellen bei festgestellten Auffälligkeiten in einzelnen Maschinenfunktionen.
Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass das Interesse der vorliegenden Erfindung in erster Linie darin besteht, schwer erkennbare Fehlerursachen bei grundsätzlich einwandfrei funktionierenden oder bei nur leicht fehlerbehafteten Sensoren zu finden oder zumindest leichter auffindbar zu machen.
Wenn die Primärsensorik mittels einer baulich integrierten, einer angebauten oder ihr räumlich und funktionell zugeordneten oder aufgeschalteten Sekundärsensorik - realisiert etwa durch einen Neigungssensor, einen Beschleunigungssensor o. dgl. - dahingehend überwacht wird, ob die Primärsensorik einer unzulässig hohen Erschütterung ausgesetzt war oder ob sie aus ihrer zuvor präzise eingestellten Position gebracht wurde, so kann dies einer die Sensorsignale empfangenden und die Sensorsignale auswertenden Steuerzentrale erfasst und verarbeitet werden. Eine mit der Überwachung und Maschinensteuerung betraute Person ist hierdurch viel schneller in der Lage, bestimmte Fehler, die ihr auf einem Bildschirm angezeigt werden, einer bestimmten Sensorfehlfunktion zuzuordnen als dies ohne vorhandene Sekundärsensorik der Fall wäre.
In einen solchen Fall, d.h. ohne Sekundärsensorik und den von dieser gelieferten Hinweisen zu möglichen Sensorfehlfunktionen müsste möglicherweise zunächst eine aufwendige Fehlersuche begonnen werden, und dies oftmals erst dann, wenn nach der überraschenden Feststellung von produziertem Ausschuss ein Maschinenstopp ausgelöst wurde.
Wie schon weiter oben definiert, soll auch für die verschiedenen Verfahrensvarianten gelten, dass diese miteinander kombinierbar sind, sofern diese aus Sicht des angesprochenen Fachmannes sinnvoll miteinander kombinierbar erscheinen. So können einige der oder alle dieser zuvor genannten Varianten, Variationen oder Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wahlweise auch miteinander kombiniert werden, um das/die oben formulierten Ziel(e) zumindest teilweise zu erreichen, und/oder um den gewünschten Effekt der Erfindung zu erzielen.
Außerdem sei an dieser Stelle vorsorglich nochmals darauf hingewiesen, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Sensoranordnung oder der damit ausgestatteten Maschine betreffen oder hierfür verwendet werden können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Sensoranordnung bzw. für die erfindungsgemäße Maschine. Gleiches soll auch in umgekehrter weise gelten.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Fig. 1A zeigt eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Maschinenkonfiguration zur Verpackung und Palettierung von Behältern, wobei die Maschine mit mehreren Sensoren zur Überwachung von Maschinenmodulen ausgestattet ist.
Fig. 1B zeigt eine schematische Draufsicht auf die Maschinenkonfiguration gemäß Fig. 1A.
Fig. 2 zeigt in schematischer Weise die Wirkzusammenhänge einer beispielhaften Sensoranordnung, die einem Maschinenmodul zugeordnet ist.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Maschine zur Behälterbehandlung, die erfindungsgemäße Sensoranordnung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Die Figuren 1 A und 1 B veranschaulichen anhand einer beispielhaften Maschinenkonfiguration verschiedene Einsatzmöglichkeiten von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen sowie von solchermaßen ausgestatteten Maschinen.
So zeigt die Fig. 1A eine schematische Seitenansicht einer Verpackungsmaschine 10, die mehrere miteinander verbundene Maschinenmodule mit Fördereinrichtungen sowie einer sich daran anschließenden Beladestation 12 umfasst. Die Fig. 1B zeigt dieselbe Verpackungsmaschine 10 in einer schematischen Draufsicht. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich gleichermaßen auf die Seitenansicht der Fig. 1A sowie auf die Draufsicht der Fig. 1 B.
Die Verpackungsmaschine 10 soll der Förderung, Handhabung, Verpackung und Palettierung von ununterbrochen in Zuführrichtung ZR von links heranbeförderten Stückgütern (nicht gezeigt) dienen, die bspw. von einer vorgeordneten Behälterabfüllanlage (ebenfalls nicht gezeigt) geliefert und zur gezeigten Verpackungsmaschine 10 befördert werden. Die gesamte Förder- und Verarbeitungsrichtung erfolgt in den Darstellungen der Figuren 1A und 1B jeweils von links nach rechts.
Zuerst werden innerhalb der Verpackungsmaschine 10 mehrere Stückgüter zu einer zu palettierenden Lage zusammengestellt. So können beispielsweise Gebinde, die jeweils durch eine Mehrzahl von Getränkebehältern gebildet sind, welche innerhalb der jeweiligen Gebinde durch eine Umverpackung in Form einer Schrumpffolie oder eine Umreifung o.ä. zusammengehalten werden, über eine Zuführeinrichtung 14, die beispielsweise durch eine geeignete Fördervorrichtung gebildet ist oder eine geeignete Fördereinrichtung umfasst, in Transportrichtung TR einem Lagenbildungsmodul 16 zugeführt werden.
Dieses Lagenbildungsmodul 16 kann auch als Lagenvorbereitungsmodul und/oder als Lagenbereitstellungsmodul betrachtet oder bezeichnet werden, da es in erster Linie dazu dient, die in einer Reihe oder in mehreren parallelen Reihen hintereinander in Transportrichtung TR beförderten Stückgüter umzugruppieren, so dass Lagenbilder entstehen, die in der nachfolgenden Beladestation 12 palettiert und übereinandergestapelt werden können.
Das aus mehreren zusammenwirkenden Einzelkomponenten bestehende Lagenbildungsmodul 16 umfasst mindestens ein Gruppiermodul 18, mit dessen Handhabungseinrichtungen oder Manipulatoren 20 (vgl. Fig. 1B) die zunächst einreihig oder mehrreihig hintereinander beförderten Stückgüter gemäß einem gewünschten und/oder vorgegebenen Lagenschema als palettierfähige Lage zusammengestellt werden.
Das Lagenbildungsmodul 16 kann beispielsweise durch eine Vorrichtung zum Umgang mit in mindestens einer Reihe hintereinander bewegten Stückgütern gebildet sein, wie sie sich in den Patentdokumenten DE 102016206639 A1 und DE 102016213 400 A1 beschrieben findet, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird und deren Inhalt dem Leser der vorliegenden Anmeldung als bekannt gelten soll. Eine solche Vorrichtung kann in einer Reihe lückenlos zugeführte Stückgüter, beispielsweise lückenlos zugeführte Gebinde jeweils umfassend eine Mehrzahl von durch eine Umverpackung zusammengefassten Artikeln, bearbeiten.
Die Zuführung der Stückgüter zu dem Gruppiermodul 18 und dem darin enthaltenen Manipulator 20 der Vorrichtung erfolgt beispielsweise über eine Transporteinrichtung bzw. Zuführeinrichtung 14 mit wenigstens zwei sich in der gezeigten Transportrichtung TR aneinander anschließende Transportabschnitten, wobei der erste Transportabschnitt beispielsweise durch eine Röllchenbandkette gebildet sein kann, während der sich daran anschließende zweite Transportabschnitt aus einem Förderband mit einer haftenden Oberfläche, beispielsweise einem gummierten Förderband, gebildet sein kann. Eine vergleichbare Transporteinrichtung oder Zuführeinrichtung 14 findet sich im Patentdokument DE 102017207353 A1 beschrieben, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird und deren Inhalt dem Leser der vorliegenden Anmeldung als bekannt gelten soll.
Der mindestens eine Manipulator 20 des Gruppiermoduls 18 bildet innerhalb der Verpackungsmaschine 10 den Takt der jeweils zu bearbeitenden Stückgüter, indem er die entsprechende Anzahl an Stückgütern aus der Reihe oder den mehreren Reihen der lückenlos einlaufenden Stückgüter abgreift. Der Manipulator 20 kann beispielsweise durch einen geeigneten Greifroboter gebildet sein, typischerweise durch einen Deltakinematik- Roboter 22, wie er in der schematischen Draufsicht der Fig. 1 B zeichnerisch angedeutet ist. Wahlweise kann der Manipulator 20 auch durch einen Portalroboter oder durch eine andere Handhabungseinrichtung gebildet sein.
Ein solcher Deltakinematik-Roboter 22, wie er hier schematisch veranschaulicht ist, umfasst mehrere zusammenwirkende Komponenten, so dass er einzelne Stückgüter oder ggf. auch Paare oder Gruppen von mehreren Stückgütern greifen, aufnehmen, drehen, verschieben und an einem vorgesehenen Platz wieder freigeben kann. Zum Drehen von Greifeinrichtungen, die einen wesentlichen Teil des Manipulators 20 bilden und mit denen die Stückgüter erfasst werden, kann bspw. eine erste Antriebswelle vorhanden sein, so dass der Manipulator über die erste Welle gedreht werden kann. Außerdem kann eine zweite Antriebswelle vorhanden sein, die mit einer Betätigungseinrichtung zusammenwirkt, mittels welcher Klemmbacken des Manipulators 20 zum Schließen und Öffnen angesteuert werden können.
Die ersten und zweiten Wellen können bspw. koaxial zueinander orientiert bzw. angeordnet sein. In einem solchen Fall kann die erste Welle durch ein Hohlrohr gebildet sein, während die zweite Welle in dem Hohlraum der ersten Welle angeordnet sein kann. Jedoch sind auch verschiedene andere Ausführungsvarianten solcher Manipulatoren 20 bzw. Deltakinematik-Robotoren bekannt und innerhalb der hier beschriebenen Verpackungsmaschine 10 für den vorgesehenen Zweck einsetzbar.
Die dem Gruppiermodul 18 nachgeordneten Förderkomponenten des Lagenbildungsmoduls 16 dienen dem Zusammenschieben der zuvor vom Manipulator 20 in das vorgesehene Lagenbild gebrachten Stückgutlagen, da hierbei noch Abstände und Lücken zwischen benachbarten Stückgütern bestehen, was unter anderem auf die Notwendigkeit von kollisionsfreien Dreh- und Verschiebebewegungen einzelner oder mehrerer Stückgüter zurückzuführen ist, wenn diese in ihre jeweils vorgesehene Zielposition innerhalb des Lagenbildes bewegt werden.
Die Lücken in Transportrichtung TR sowie quer zur Transportrichtung TR werden durch die dem Gruppiermodul 18 nachgeordneten Förderkomponenten des Lagenbildungsmoduls 16 beseitigt, bspw. mittels seitlich zustellbarer Schiebebalken und/oder mittels eines Aufstauens der Stückgutlage an einem beweglichen Stau- oder Anlagebalken 24 (vgl. Fig. 1B), der bedarfsweise angehoben oder abgesenkt werden kann, um eine fertige Stückgutlage nach dem Aufstauen passieren zu lassen und in Überschubrichtung ÜR weiterbefördern zu können.
Die solchermaßen im Lagenbildungsmodul 16 zusammengestellte und unter Verringerung oder Eliminierung von zwischen den Stückgütern befindlichen Lücken und Abständen gebildete palettierfähige Stückgutlage wird sodann in Überschubrichtung ÜR auf eine hierfür vorgesehene Ladeeinheit 26 der Beladestation 12 übergeschoben und auf eine bereitstehende Palette bzw. auf eine Oberseite einer auf derselben Palette angeordneten weiteren palettierfähigen Stückgutlage angeordnet. Die für diese Stapel- und Palettiervorgänge jeweils notwendige Palette (nicht dargestellt) wird in Palettenzuführungsrichtung 28 in die Beladestation 12 eingeführt und in Palettenabtransportrichtung 30 aus der Beladestation 12 entfernt (vgl. Draufsicht der Fig. 1B). Die Palettenzuführungsrichtung 28 und die Palettenabtransportrichtung 30 sind sinnvollerweise geradlinig in einer Flucht und quer zur Überschubrichtung ÜR der palettierfähigen Stückgutlage innerhalb der Beladestation 12 angeordnet oder ausgebildet.
Weiterhin umfasst die in den Figuren 1A und 1B in schematischer Weise gezeigte Verpackungsmaschine 10 einen der Beladestation 12 zugeordneten sog. Zwischenlagen- Vorseparierer 32 inklusive Magazin 34 für die flach aufeinandergestapelten Zwischenlagen 36 und hier nicht näher bezeichneter Zentriereinheit zum zentrierten Ausrichten einzelner Zwischenlagen zu der jeweiligen palettierfähigen Stückgutlage.
Außerdem ist der Beladestation 12 ein Zwischenlagen-Einleger 38 zugeordnet, um zwischen den aufeinander zu stapelnden palettierfähigen Stückgutlagen jeweils eine im Magazin 34 bereitgestellte flache Zwischenlage 36, beispielsweise aus einem Kartonzuschnitt o.ä., zum Schutz der jeweiligen unteren palettierfähigen Stückgutlage anzuordnen. Wahlweise können auch zunächst zwei Stückgutlagen aufeinandergestapelt werden, bevor eine darauf abzulegende dritte Lage mit einer solchen Zwischenlage von der Oberseite der zweiten Lage getrennt wird. In diesem Fall werden bspw. paarweise Lagenstapel gebildet, die jeweils in Paaren aufeinander folgender Stückgutlagen durch Zwischenlagen voneinander getrennt werden. Auch andere Trennungssystematiken mittels solcher Zwischenlagen sind denkbar, sollen hier jedoch nicht näher erläutert werden.
Die in den Figuren 1A und 1B beispielhaft gezeigte Verpackungsmaschine 10 kann wahlweise auch durch eine hier nicht gezeigte und in zahlreichen Aspekten anders gestaltete und mit anderen als den gezeigten, jeweils zusammenwirkenden Komponenten ausgestattete Maschine zur Behälterbehandlung oder durch eine Maschine zur Abfüllung von Getränken in hierfür jeweils bereitgestellte Getränkebehälter gebildet sein. Alle diese unterschiedlichen Maschinen sind normalerweise mit den unterschiedlichsten Sensoren und Erfassungseinrichtungen ausgestattet, die eine exakte Überwachung und Steuerung aller in der Maschine stattfindenden Prozesse erlauben und die insbesondere mithelfen können, auftretende Störungen zu erkennen und darauf in geeigneter Weise zu reagieren. Mehrere solcher Sensoren 40 finden sich in den Figuren 1A und 1B schematisch angedeutet, wobei die Sensoranordnungen und Sensorpositionen lediglich beispielhaft zu verstehen sind. In der Praxis können zahlreiche weitere Sensoren vorhanden sein, die hier jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit weder zeichnerisch gezeigt noch näher erläutert sein sollen.
So kann bspw. ein erster Sensor 40a der Zuführeinrichtung 14 zugeordnet sein und dort etwa den Transport der Stückgüter und/oder den Antrieb der Horizontalfördereinrichtungen der Zuführeinrichtung 14 überwachen. Gleiches gilt für einen zweiten Sensor 40b, der ebenfalls der Zuführeinrichtung 14 zugeordnet sein kann und bspw. die Übergabe der Stückgüter zu dem der Zuführeinrichtung 14 in Transportrichtung TR nachgeordneten Lagenbildungsmodul 16 überwachen kann.
Der Manipulator 20 des Lagenbildungsmodul 16 ist sinnvollerweise mit mindesten einem Sensor ausgestattet, der hier als dritter Sensor 40c schematisch verdeutlicht ist. Sinnvollerweise kann der Manipulator 20 jedoch mit mehreren Sensoren ausgestattet sein, die hier jedoch nicht gesondert kenntlich gemacht sind.
Ein vierter Sensor 40d kann den dem Manipulator 20 nachgeordneten Transportmodulen des Lagenbildungsmoduls 16 zugeordnet sein, während sich ein fünfter Sensor 40e bspw. im Bereich der Ladeeinheit 26 befinden kann, um dort insbesondere die Palettierung der Stückgutlagen zu überwachen.
Darüber hinaus kann der Zwischenlagen-Vorseparierer 32 mit einem sechsten Sensor 40f ausgestattet sein, um bspw. die Überführung der Zwischenlagen von dort zur Ladeeinheit 26 und/oder die Bewegungsabläufe des Zwischenlagen-Einlegers 38 zu überwachen.
Für die in den Figuren 1A und 1B lediglich schematisch angedeuteten Sensoren 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e und 40f kommen die unterschiedlichsten Sensorprinzipien in Frage. So können optisch arbeitende Sensoren, Ultraschallsensoren, kontaktierend arbeitende Sensoren, magnetisch oder induktiv arbeitende Sensoren etc. eingesetzt werden. Auch Überwachungskameras mit nachgeschalteter Bildauswertung können als Sensoren 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e oder 40f eingesetzt werden.
Eine erfindungsgemäße Ausstattung zumindest eines der gezeigten Sensoren 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e und 40f mit einer zusätzlichen Sensorik, die in der Lage ist, weitere Zustandsparameter zu erfassen, die nicht zwingend diejenigen Zustandsparameter sind, deren Erfassung die primäre Aufgabe des jeweiligen Sensors 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e oder 40f ist, soll nachfolgend anhand der Fig. 2 näher erläutert werden.
Ergänzend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch einzelne Sensorkomponenten als Bestandteile der primären Sensoren 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e oder 40f einer zusätzlichen Überwachung zugänglich gemacht werden können, was nachfolgend anhand der Fig. 2 näher erläutert werden soll.
Die Verpackungsmaschine 10 ist in der schematischen Darstellung der Fig. 2 lediglich durch einen Kasten angedeutet, ebenso das einen Teil der Verpackungsmaschine 10 bildende Lagenbildungsmodul 16 sowie die mit diesem in Überschubrichtung ÜR fördertechnisch gekoppelte Ladeeinheit 26. Der dem Lagenbildungsmodul 16 zugeordnete vierte Sensor 40d kann bspw. durch einen Lichtschrankensensor o. dgl. gebildet sein, der hier zur Überwachung des ordnungsgemäßen Transports der mittels des Manipulators 20 (vgl. Fig. 1A und Fig. 1B) zu einer palettierfähigen Stückgutlage angeordneten Stückgüter in Transportrichtung TR sowie in Überschubrichtung ÜR (vgl. Fig. 1A und Fig. 1B) dienen kann.
Der hier bspw. als Lichtschrankensensor 42 ausgebildete vierte Sensor 40d kann in dieser Ausstattung als erste oder primäre Zustandsparameter die wiederholte Verdeckung eines quer zur Transportrichtung TR verlaufenden Lichtstrahls beim Passieren einzelner Stückgüter erfassen, während Lücken zwischen aufeinanderfolgenden Stückgütern, die jeweils den Lichtstrahl des Lichtschrankensensors 42 passieren, ein durch den erfassten Lichtstrahl generiertes erstes Ausgangssignal 44 erzeugen. Das erste Ausgangssignal 44 des hier auch als Primärsensorik bezeichneten Lichtschrankensensors 42 repräsentiert somit den ersten oder primären Zustandsparameter am jeweiligen Einbauort des vierten Sensors 40d.
Dem vierten Sensor 40d, der hier durch einen Lichtschrankensensor 42 gebildet sein kann, ist außerdem eine zweite Sensorik 46 zugeordnet, die im vorliegenden Zusammenhang auch als sekundäre Sensorik bezeichnet werden soll. Diese der durch den vierten Sensor 40d bzw. den Lichtschrankensensor 42 gebildeten ersten Sensorik zugeordnete zweite Sensorik 46 dient der Erfassung von zweiten Zustandsparametern und generiert ein auf diesen zweiten Zustandsparametern basierendes zweites Ausgangssignal 48. Die zweite Sensorik 46 kann wahlweise auch an einem einzelnen Sensorbauteil des Lichtschrankensensors 42 angebaut sein, bspw. an einem hier nicht näher dargestellten Lichtschrankenspiegel, dessen Position und Neigung in der beschriebenen Weise mittels der zweiten Sensorik 46 erfasst werden können.
Sowohl das erste Ausgangssignal 44 als auch das zweite Ausgangssignal 48 werden an eine Steuerschaltung 50 übermittelt, in der die Signale 44 und 48 neben zahlreichen weiteren Signalen verarbeitet werden, um die Verpackungsmaschine 10 in ihren einzelnen Funktionen überwachen und steuern zu können.
Die von der ersten Sensorik des Lichtschrankensensors 42 erfassten ersten Zustandsparameter, die in das erste Ausgangssignal 44 umgesetzt werden, können dabei entweder in einem direkten Zusammenhang mit den von der zweiten Sensorik 46 erfassten zweiten Zustandsparametern, die in das zweite Ausgangssignal 48 umgesetzt werden. Ebenso denkbar ist es jedoch, dass die zweiten Ausgangssignale 48 unabhängig von den ersten Ausgangssignalen 44 oder zumindest teilweise oder in Teilaspekten unabhängig von diesen sein können.
Eine für die möglichst zuverlässige Überwachung und störungsfreie Steuerung von Handhabungs-, Verarbeitungs- oder Verpackungsmaschinen 10, bspw. solchen gemäß Fig. 1A und Fig. 1B besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der gezeigten Sensoranordnung kann eine Koppelung der Sensoriken 42 und 46 insofern vorsehen, dass mit der zweiten Sensorik 46 oder Sekundärsensorik insbesondere solche Zustandsparameter erfasst werden, die sich auf die korrekte Funktionsweise der hier durch den Lichtschrankensensor 42 gebildeten Primärsensorik beziehen oder die zumindest in irgendeiner Weise mit den von der Primärsensorik erfassten Sensorwerten Zusammenhängen.
Wie es durch die Fig. 2 beispielhaft verdeutlicht ist, kann der die Primärsensorik 41 oder der die erste Sensorik 41 bildende Lichtschrankensensor 42 die Sekundärsensorik oder die zweite Sensorik 46 in integrierter Bauweise enthalten, wobei die zweite Sensorik 46 bspw. durch eine geeignete Zusatzelektronik realisiert sein kann, die in definierter Weise mit der Primärsensorik 41 zusammenwirkt, dieser überlagert ist oder diese überwacht. Hierbei kann die Sekundärsensorik 46 in vorteilhafter weise z.B. eine räumliche Position der Primärsensorik 41 oder eine sonstige Veränderung eines definierten Zustandes der Primärsensorik 41 erfassen, um aus diesen Werten Ausgangssignale 48 zu generieren und diese entweder selbst oder über die nachgeordnete Steuerschaltung 50 auszuwerten.
Eine sinnvolle Konfiguration des vierten Sensors 40d, der hier durch den Lichtschrankensensor 42 gebildet ist, kann im vorliegenden Fall durch eine bauliche Integration des zweiten Sensors 46 im Gehäuse des die erste Sensorik 41 bildenden Lichtschrankensensors 42 realisiert sein, so dass beide Sensoren 41, 42 und 46 in einem gemeinsamen Sensormodulgehäuse zusammengefasst sein können.
Ebenso können die beiden Sensoriken 41, 42 und 46 in einer gemeinsamen oder integrierten Elektronikschaltung zusammengebaut sein, was bspw. durch Integration der Sensoriken 41 , 42 und 46 auf einer gemeinsamen Elektronikplatine oder sogar durch Integration in einem gemeinsamen elektronischen Schaltkreis realisiert sein kann. Die technisch realisierbaren Miniaturisierungsgrade von Sensorelementen und zugehörigen elektronischen Schaltungen erlauben eine Zusammenfassung der Sensoriken der Primärsensorik 41 und der Sekundärsensorik 46 in einem gemeinsamen Modul.
Da es in der Praxis besonders sinnvoll ist, den Lichtschrankensensor 42 in seiner ordnungsgemäßen Funktionsweise durch die zweite Sensorik 46 zu überwachen, kann die Sekundärsensorik 46 bspw. einen Neigungssensor oder einen Beschleunigungssensor umfassen, wodurch unerwünschte Lageabweichungen, Erschütterungen etc. erkannt werden können, insbesondere ein verstellter und aus seiner korrekten Einstellung gebrachter Lichtschrankensensor 42, der bei unerkannten Lageveränderungen zwar noch immer ein Ausgangssignal 44 liefert.
Je nach Einstellung der Primärsensorik 41 oder des Lichtschrankensensors 42 und je nach Abweichung der Einstellung von einer Soll-Lage kann es jedoch sein, dass die ersten Ausgangssignale 44 keine sinnvollen Werte mehr liefern. In diesem Fall kann durch Auswertung der von der zweiten Sensorik 46 ergänzend ermittelten zweiten Ausgangssignale 48 auf unplausible erste Ausgangssignale 44 geschlossen werden, um unmittelbar geeignete Maßnahmen treffen zu können.
Solche Maßnahmen können bspw. eine Inaugenscheinnahme des Lichtschrankensensors 42 sein, wodurch ohne langwierige Fehlersuche unmittelbar überprüft werden kann, ob der Lichtschrankensensor 42 in einer Weise montiert, eingestellt, justiert und ggf. kalibriert ist, um sinnvolle und plausible erste Ausgangssingale 44 zu liefern, die die Steuerschaltung 50 in die Lage versetzen, die Verpackungsmaschine 10 und deren Stückguttransport in der vorgesehenen Weise zu steuern. ln vergleichbarer Weise kann auch der fünfte Sensor 40e im Bereich der Lageeinheit 26 mit einer entsprechenden Sekundärsensorik (hier nicht näher gezeigt) ausgestattet sein, die ebenso sekundäre Ausgangssignale liefern und an die Steuerschaltung 50 übermitteln kann, dies durch die Fig. 2 lediglich angedeutet, jedoch nicht im Detail ausgeführt ist.
Die Bauart des fünften Sensors 40e, die von ihm erfassten physikalischen Größen und auch die dem fünften Sensor 40e zugeordnete Sekundärsensorik richten sich nach dem jeweiligen Maschinenmodul und den dort zu überwachenden Größen. Dies kann bspw. in der Ladeeinheit die Positionierung der Stückgutlagen und/oder die Positionierung oder Ausrichtung der auf einer Stückgutlage abzulegenden Zwischenlage o. dgl. sein.
Weitere Maschinenmodule der Verpackungsmaschine 10 können wahlweise mit entsprechenden Sensoren ausgestattet sein, denen wahlweise eine Sekundärsensorik wie oben beschrieben zugeordnet sein kann, um die von den jeweiligen Primärsensoriken zu erzeugenden Sensorwerte zusätzlich zu überwachen und auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen.
Generell kann es darüber hinaus es für manche Anwendungen sinnvoll sein, wenn die zweite Sensorik neben der Überwachung der ersten Sensorik noch weitere sensorische Aufgaben erfüllt, die mit weiteren Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen können.
Grundsätzlich sind auch Sensoranordnungen denkbar, bei denen die zweite Sensorik weitgehend unabhängig von der ersten Sensorik arbeitet. In diesem Fall kann auch davon gesprochen werden, dass das im vorliegenden Zusammenhang als Sekundärsensorik bezeichnete Sensormodul als unabhängiger Sensor fungiert, gleichsam als zweite Primärsensorik, auch wenn diese mit der ersten Sensorik zusammengebaut oder baulich in diese integriert ist.
Folgendes sei als ergänzender Hinweis zu den vorstehenden Ausführungen gegeben. Wenn auch im Zusammenhang mit den in den Figuren gezeigten Ausführungsvarianten und deren vorstehenden Beschreibungen oftmals oder auch generell von „schematischen“ Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt maßstabsgerechten Größenverhältnissen von Teilen der Sensoranordnung, der Verpackungsmaschine, deren Einzelheiten oder anderer gezeichneter Elemente in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser vielmehr, anhand der konkreter erläuterten Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des konkreter erläuterten Aufbaus der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine bzw. der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung zumindest hinsichtlich einiger Aspekte allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste
10 Verpackungsmaschine, Maschine 12 Beladestation 14 Zuführeinrichtung 16 Lagenbildungsmodul 18 Gruppiermodul 20 Manipulator 22 Deltakinematik-Roboter 24 Staubalken, Anlagebalken 26 Ladeeinheit
28 Palettenzuführungsrichtung 30 Palettenabtransportrichtung 32 Zwischenlagen-Vorseparierer 34 Magazin, Zwischenlagen-Magazin 36 Zwischenlagen 38 Zwischenlagen-Einleger
40 Sensor
40a erster Sensor 40b zweiter Sensor 40c dritter Sensor 40d vierter Sensor 40e fünfter Sensor 40f sechster Sensor
41 erste Sensorik, Primärsensorik
42 Lichtschrankensensor
44 erstes Ausgangssignal, erstes Sensorsignal 46 zweite Sensorik, Sekundärsensorik 48 zweites Ausgangssignal, zweites Sensorsignal 50 Steuerschaltung, Steuereinheit
ZR Zuführrichtung TR Transportrichtung ÜR Überschubrichtung

Claims

Ansprüche
1. Maschine zur Behälterbehandlung, insbesondere Abfüll- und Verpackungsmaschine (10), die wenigstens eine Erfassungseinrichtung mit einer ersten Sensorik (41) zur Erfassung von ersten Zustandsparametern, insbesondere zur Überwachung von Funktionen der Maschine (10) oder einzelner Maschinenmodule umfasst, welcher mindestens einen Erfassungseinrichtung zumindest eine zweite Sensorik (46) zur Erfassung von zweiten Zustandsparametern zugeordnet ist, wobei die zweiten Zustandsparameter mit den von der ersten Sensorik (41) erfassten ersten Zustandsparametern in Zusammenhang stehen oder von diesen zumindest teilweise unabhängig sind.
2. Maschine nach Anspruch 1 , bei welcher die zweite Sensorik (46) der mit der ersten Sensorik (41) ausgestatteten Erfassungseinrichtung funktionell und/oder räumlich zugeordnet ist, wobei die zweite Sensorik (46) insbesondere baulich mit der Erfassungseinrichtung zusammengefasst ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die zweite Sensorik (46) Positions und/oder Lageveränderungen in einem definierten Bezugsraum erfassen kann.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die jeweiligen von der ersten Sensorik (41) sowie von der zweiten Sensorik (46) gelieferten Sensorsignale (44, 48) von einer gemeinsamen Steuereinheit (50) empfangen, verarbeitet und ausgewertet werden.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der die mindestens eine Steuereinheit (50) zugeordnet ist oder welche die mindestens eine Steuereinheit (50) umfasst, welche neben ersten Ausgangssignalen (44) der ersten Sensorik (41) der mindestens einen Erfassungseinrichtung zweite Ausgangssignale (48) der zweiten Sensorik (46) empfängt und verarbeitet und daraus Informationen zur Position und/oder Lage der mit der ersten Sensorik (41) ausgestatteten Erfassungseinrichtung ableiten kann.
6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, bei der die zweiten Ausgangssignale (48) der zweiten Sensorik (46) zur Kalibrierung der Erfassungseinrichtung und/oder der in dieser enthaltenen ersten Sensorik (41) ausgewertet werden können.
7. Sensoranordnung für eine Maschinenumgebung innerhalb einer Verarbeitungs und/oder Handhabungsmaschine, insbesondere innerhalb einer Maschine (10) zur Behälterbehandlung, Behälterabfüllung und/oder Verpackung von Behältern, welche Sensoranordnung eine erste Sensorik (41) zur Erfassung von ersten Zustandsparametern, insbesondere zur Überwachung von Funktionen der Maschine (10) oder einzelner Maschinenmodule, sowie eine zweite Sensorik (46) zur Erfassung von zweiten Zustandsparametern umfasst, wobei die zweiten Zustandsparameter mit den von der ersten Sensorik (41) erfassten ersten Zustandsparametern in Zusammenhang stehen oder von diesen zumindest teilweise unabhängig sind.
8. Sensoranordnung nach Anspruch 7, bei welcher die zweite Sensorik (46) der mit der ersten Sensorik (41) ausgestatteten Erfassungseinrichtung funktionell und/oder räumlich zugeordnet ist.
9. Sensoranordnung nach Anspruch 8, bei welcher die zweite Sensorik (46) baulich mit der Erfassungseinrichtung und/oder mit der ersten Sensorik (41) zusammengefasst ist.
10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welcher die zweite Sensorik (46) die erste Sensorik (41) überwacht.
11. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei welcher die zweite Sensorik (46) neben der Überwachung der ersten Sensorik (41) noch weitere sensorische Aufgaben erfüllt, die mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen.
12. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei welcher die zweite Sensorik (46) weitgehend unabhängig von der ersten Sensorik (41) arbeitet.
13. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei welcher die zweite Sensorik (46) Positions- und/oder Lageveränderungen in einem definierten Bezugsraum erfassen kann.
14. Sensoranordnung nach Anspruch 13, bei welcher die zweite Sensorik (46) einen Neigungssensor umfasst.
15. Sensoranordnung nach Anspruch 13 oder 14, bei welcher die zweite Sensorik (46) einen Beschleunigungssensor umfasst, der die erfassten Positions- und/oder Lageveränderungen mit einer zeitlichen Komponente verknüpft.
16. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, bei welcher die jeweiligen von der ersten Sensorik (41) sowie von der zweiten Sensorik (46) gelieferten Sensorsignale (44, 48) von einer gemeinsamen Steuereinheit (50) empfangen, verarbeitet und ausgewertet werden, wobei die zweiten Ausgangssignale (48) der zweiten Sensorik (46) insbesondere zur Kalibrierung der Erfassungseinrichtung und/oder der in dieser enthaltenen ersten Sensorik (41) ausgewertet werden können.
17. Verfahren zur Steuerung einer Maschine (10) zur Behälterbehandlung, insbesondere zur Steuerung einer Abfüll- und Verpackungsmaschine (10), welches Verfahren die sensorische Erfassung von ersten Zustandsparametern sowie die sensorische Erfassung von zweiten Zustandsparametern vorsieht,
- wobei die sensorisch erfassten ersten Zustandsparameter und die sensorisch erfassten zweiten Zustandsparameter ausgewertet und einer Maschinensteuerungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, insbesondere mit dem Zweck, definierte Maschinenfunktionen und/oder Funktionen einzelner Maschinenmodule zu überwachen und in diese Funktionen steuernd einzugreifen,
- und wobei die zweiten Zustandsparameter mit den ersten Zustandsparametern in einem Zusammenhang stehen oder von diesen zumindest teilweise unabhängig sind.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die zweiten Zustandsparameter Informationen über die ordnungsgemäße sensorische Erfassung der ersten Zustandsparameter liefern.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die zweiten Zustandsparameter neben den Informationen zur funktionierenden sensorischen Erfassung der ersten Zustandsparameter noch weitere sensorisch erfasste Informationen liefern, die mit Maschinenfunktionen im Zusammenhang stehen.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die sensorisch erfassten zweiten Zustandsparameter Informationen zu Positions- und/oder Lageveränderungen einer für die sensorische Erfassung der ersten Zustandsparameter verantwortlichen ersten Sensorik (41) innerhalb eines definierten Bezugsraumes enthalten.
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