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EP2714575B1 - Inspektions- und füllverfahren - Google Patents

Inspektions- und füllverfahren Download PDF

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Publication number
EP2714575B1
EP2714575B1 EP12711779.4A EP12711779A EP2714575B1 EP 2714575 B1 EP2714575 B1 EP 2714575B1 EP 12711779 A EP12711779 A EP 12711779A EP 2714575 B1 EP2714575 B1 EP 2714575B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
filling
detection element
volume
inspection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12711779.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2714575A1 (de
Inventor
Jürgen Herrmann
Wolfgang Schom
Marius Michael Herrmann
Raik ROSE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to PL12711779T priority Critical patent/PL2714575T3/pl
Publication of EP2714575A1 publication Critical patent/EP2714575A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2714575B1 publication Critical patent/EP2714575B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/007—Applications of control, warning or safety devices in filling machinery

Definitions

  • the invention relates to an inspection and filling method with a filling machine for filling containers, wherein the filling machine of a filling height control unit is connected downstream.
  • Containers can be used, for example, as bottles for liquids, for example for drinks.
  • the containers e.g. Bottles may be made of a transparent or translucent material, for example of glass or of a translucent plastic, e.g. Consist of PET. It is also conceivable that the containers are made of other materials and can be filled with other filling goods.
  • Known container treatment devices are, for example, rinsers, fillers, labeling machines, and the like, wherein transport devices may be rotating or linear type, wherein Belde types preferably have circumferential holding devices.
  • a labeling machine has an infeed star, a transport star, on which different units can be arranged, and an outlet star, which is known per se, which is why it will not be discussed in detail thereon.
  • the respective containers are held on the holding devices along the transporting direction.
  • the containers e.g. the bottles are held in the mouth area by means of the holding devices, the containers, e.g. the bottles on stand devices such.
  • Turntables can get up, or can be transported floating.
  • the containers can of course be kept in the abdominal area.
  • the DE 10 2004 011 101 A1 deals with a filling element for non-contact filling of containers with a liquid product.
  • a probe is movable into a measuring position, in which the probe extends into the container.
  • Control is a probe movable into a measuring position in which the probe extends into the container.
  • the DE 10 2004 038 323 B4 discloses a method for the bottom layer filling of bottles, wherein the filling tube is held only slightly below the liquid level, in which a relative movement between the filling tube and container is controlled.
  • the DE 10 2005 058 616 A1 discloses a level control in which a measuring probe is used.
  • the DE 10 2008 029 208 A1 relates to a free-jet filling system eg for contactless filling of bottles.
  • the system has a level probe which is arranged on a centering device.
  • the DE 10 2008 030 948 A1 discloses a level probe, wherein also the DE 10 2008 032 370 A1 discloses an electrical probe for determining the level.
  • the DE 10 2009 009 339 A1 deals mainly with a filling system for filling containers
  • the DE 10 2009 009 340 A1 discloses a method for pressure filling of containers.
  • the DE 10 2009 016 322 A ! also discloses a filling system.
  • a block-type container treatment apparatus comprising a combination of a stretch blower, a labeling apparatus, and a filling apparatus.
  • the DE 196 02 655 A1 discloses that a test bottle can be used to check the level control.
  • a displacement body is arranged in the test bottle.
  • the walls of the containers during filling can stretch through the filled beverage.
  • This elongation may vary from container to container as the value of elongation may be dependent upon various factors such as different manufacturers of preforms, age of the preforms, variations in the stretch blow process, or the time between the stretch blow process and the fill operation.
  • This elongation occurs especially when filling gas-containing, such as CO2-containing drinks, and in addition to the above factors may still vary depending on the gas content.
  • gas-containing such as CO2-containing drinks
  • the beats DE 10 2009 035 605 A1 To measure the filling volume so that regardless of the strain state to determine whether each of the filled containers have the same level.
  • the volume measurement is followed by a level control, which should only determine if the bottle has a leak.
  • the volumetric meter is according to the proposal of DE 10 2009 035 605 A1 a flow meter.
  • containers can have different contours, with different contours, that is to say with different outer shapes, despite the same filling volume, nevertheless different fill level levels can be generated.
  • liquid levels should not be arranged below the level control element, as this suggests to the consumer a less filled bottle, although the required volume is filled.
  • Containers thus have certain tolerances, so that the inspection result with respect to the filling level varies even with correct filling and the situation must be averaged.
  • a certain compensation by observing the real container contour is from the DE 10 2006 047 566 A1 known.
  • an optical device is provided, which transilluminates the transparent bottle and detected with a camera, wherein the outer shape of the container is simultaneously measured together with the filling level in order to determine the filling volume of the bottle so calculated.
  • an inspection and filling method according to the preamble of claim 1 is known in which the container geometry of an empty container is detected before the filling machine with a first measuring device as a reference image, and downstream of the filling machine at least partially the geometry of the container is detected with another measuring unit.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an inspection and filling method of the type mentioned above, with which detached from the volume filled in the container a meaningful inspection result with respect to the filled volume can only be achieved due to the container contour, and / or a safe statement the volume to be filled can be taken.
  • the object is achieved by an inspection and filling method having the features of claim 1.
  • a container treatment apparatus is further disclosed which is particularly embodied as a filling machine for filling containers, wherein the filling machine has a filling height control downstream, and wherein the container processing apparatus comprises a container detecting element separated from the filling height controller disposed upstream thereof, both the filling height control and the container detecting member lead respective inspection data of the independently inspected container to a control and regulating device, wherein the at least one container detection element detects and forwards at least a partial contour of the container in question as inspection data.
  • a container treatment apparatus in which a container volume scanner, so the container detection element As seen in the conveying direction of the container upstream of a filling height control is arranged.
  • the container volume scanner or with the container detection element the real outer configuration of the container to be inspected is at least partially detected, from which it is possible to conclude directly on the container internal volume, wherein, in addition, the wall thickness can be known.
  • the container internal volume can be determined, for example, in the control and regulating device.
  • the data of the container volume scanner can be wired or wirelessly transmitted to the control and regulating device.
  • An at least partial contour detection results from the fact that only an outer portion of the container is detectable when the container does not rotate past with its entire circumference of the container volume scanner.
  • the overall contour can be determined from the partial contour. It is of course possible to perform an overall contour recording, wherein the container to be inspected rotates completely past a container detection element, or wherein a plurality of container detection elements each receive a partial circumferential contour, which can be brought together to form an overall peripheral contour. This can be carried out, for example, in the control and regulating device.
  • the term container detection element may refer to a single in the context of the invention or refer to a plurality of elements, each partial circumference sections can be combined to form an overall circumference.
  • the fill level control Downstream of the container volume scanner, ie downstream of the actual container contour detection, the fill level control is arranged. This is also connected to a data transmission wirelessly or wired to the control and regulation device. Thus, a data adjustment of the container internal volume to the level can be performed. It is advantageous that both inspections, ie the real contour detection of the container and the level control are decoupled from each other.
  • the container detection element is arranged upstream of the filling height control.
  • a container detection element downstream of the filling elements of the filling machine or even downstream of the filling machine can in any case be arranged upstream of the filling height control. It is also possible to arrange the container detection element upstream of the filling elements or upstream of the filling machine. Conceivable here is an arrangement in an inlet to the filling machine.
  • a first container detection element upstream of the filling elements or upstream of the filling machine, wherein a second container detection element can be arranged downstream of the filling elements or downstream of the filling machine.
  • the container contour is received upstream of the filling element (s) of the filling machine so as to generate a corresponding signal to the filling elements or to the filling valves by means of the detectable data.
  • the volume to be filled can be adapted dynamically to the respective container.
  • the control and regulating device is designed as a central control and regulating device of the container treatment device, in which relevant data can be merged, processed, evaluated, and stored, with corresponding decision signals are sent to the appropriate aggregates. Decision signals may e.g. not filling the empty container, overfilling beyond a target volume, sorting out, not closing (in a capper), and / or label labeling (in a labeller), to name but a few examples.
  • a desired volume should be fillable.
  • this target volume namely with a lower and an upper limit. If the container detection element detects an actual volume that can be filled within the limits, a signal for filling can be generated.
  • a container should be filled, which seen from its container volume can accommodate less than a lower limit amount of a required target volume. If such a container is detected with the container detection element, a corresponding signal for non-filling or for later sorting out can be generated directly. For this purpose, corresponding decision criteria are stored in the control and regulating device, so that an adjustment can be carried out easily and quickly.
  • a container which has a too large internal volume, which could therefore be filled with a product amount which is above the upper limit amount. In this case, too much product volume should be filled in as intended, or the product level indicates an apparent underfilling. It is therefore possible not to fill the defective containers, to sort them out later.
  • the filling level control is thus independent of the container volume scanner, which nevertheless always leads to the same data with respect to the container internal volume in different types of Gulednkontrolle.
  • a further decision value is generated with the container internal volume, which can be advantageously used as a signal for the filling elements or filling valves and / or even for the filling height control.
  • the container detection element can be arranged upstream of the filling level control and / or even upstream of the filling elements or the filling valves, easy data handling can still be achieved since a large amount of process time is available.
  • the container treatment device is of course applicable to devices of rotating or linear design.
  • the objective is that a pre-identification is made possible, which determines relevant data with respect to the volume of the container in question, this information can be retrieved at any point within the transport line and can be passed to subsequent inspection facilities.
  • the information may then be e.g. be correlated with the subsequent level control of any kind accordingly.
  • the volume determination could be used to calculate fill level control correction values.
  • the information of the volume determination of the possible, downstream Artn- controls for correlation and correction of the current Grenmesshongs retrievable for example, a Brownnmesswertkorrektur according to the determined specific volume value and correlation to a trend between the Arteuxnwert and the volume value is approachable, the Grenchnmesswert can be determined in advance depending on the determined volume.
  • the level control can, as already mentioned, in all possible embodiments, e.g. by means of radio frequency, and / or X-rays and / or infrared methods and / or simply with a camera and, if necessary, respectively associated processing unit are executed. Volume determination may also be performed in a variety of suitable ways, e.g. by means of HF, X-ray, IR, camera, etc.
  • the volume not only due to the outer contour, but also by the inner contour of the container is determined, from which it is possible to deduce the volume directly.
  • different procedures for determining the inner contour or the volume are also possible.
  • the inner contour or the volume could be detected or determined by means of a magnifying glass effect lighting.
  • it is also possible to directly determine the inner contour by means of a simple image processing measurement of inside and outside, which can be carried out, for example, by means of image processing aids such as lines, blob, contour, matching, color measurement of the container and / or diameter.
  • FIG. 1 shows a container treatment device 1 in the embodiment as a filling machine 1 in an exemplary circumferential design
  • the invention should not be limited to rotating designs, but of course can also be provided in linear container treatment machines and / or along linear conveyor lines.
  • the filling machine 1 has an inlet star 2, a main star 3 and an outlet star 4.
  • the size ratios or dimensions of the starter 2 and the Ausleitsterns 4 to the main star 3 in the FIG. 1 not to scale.
  • the main star 3 has a larger diameter (eg 6 m) in reality than the star 2 and the discharge star 4 (eg 1.5 m).
  • a filling height control is arranged, from the in FIG. 1 only a camera 11 can be seen, which communicates with a control and regulating device 6, which is indicated by means of the line 7.
  • an image processing device 12 is integrated, which receives signals from the camera 11.
  • the filling machine 1 corresponds to known filling machines.
  • the conveying direction is shown by the arrows 8.
  • the image processing device 12 of the filling level control unit 16 may also be separated from the control and regulating device 6, however but communicate with this.
  • any other suitable signal transmitter / receiver and evaluation unit can also be used, in particular other sound or radiation emitters and the respectively suitable receivers and evaluation units.
  • the filling machine 1 advantageously has at least one container detection element 9, which in FIG. 1 exemplified as a camera 9 is shown.
  • the container sensing element 9 captures at least a partial circumference of the container 5, and passes this data to the control device 6, which is represented by the line 10, which is not drawn to the at least one container detection element 9 for reasons of clarity.
  • the container detection element 9 detects a real container contour independently of the fill height control or spatially separated from the at least one fill level control unit 16.
  • the aim is that the at least one container detection element 9 seen upstream in the conveying direction 8 and separated to the filling height control or a Greetrolliser (16) is arranged, in particular in front of one of the main stars 2, 3 or 4, being particularly advantageous, the container detection element 9 before To arrange filler.
  • the at least one container detection element 9 may be provided at different locations.
  • a container detection element 9 could be arranged on the inlet star 2, and / or in a transfer region from the inlet star 2 to the main star 3, and / or in a transfer area from the main star 3 to the discharge star 4 and / or to the discharge star 4.
  • the arrangement of the container detection elements 9 should be understood only as an example, and is not limited to the aforementioned arrangement examples. It is essential that the at least one container detection element 9 is arranged upstream of the filling height control. Of course, it is sufficient to provide only a single container detection element 9, wherein said arrangement locations are to be understood only by way of example and not by way of limitation.
  • the exemplified variety of container detection elements 9 is merely intended to show possible locations for the arrangement of the at least one container detection element 9.
  • a container detecting element 9 is arranged upstream of the filling element or valve, not shown, and a downstream thereof. Suitable locations may be the transfer areas to and from the main star 3.
  • the container detection element 9 is exemplified with the symbol of a single camera.
  • a single camera can be placed at the appropriate and suggested location to capture a subset of the container 5 and pass the recorded data.
  • the single camera can also capture a plurality of images of the container 5 when it rotates past the container detection element 9. The several images are then combined to form an overall contour.
  • the container detection element 9 is shown by way of example only as a camera, wherein the container detection element 9 may be a gate in a preferred embodiment, through which the container 5 can be guided along the transport direction to detect their real contour.
  • the outer contour of the container 5 is determined independently of the filled volume and independently of the result of the filling height control.
  • the filling height control is provided in the transport direction of the container 5, for example with the at least one camera 11, which is aligned so that with this in each case the downstream of the Ausleitsterns 4th
  • a conveyor past moving container 5 for example, in the region of its neck 13 and the bottle mouth 14 are imagewise detected, as in FIG. 2 is shown by way of example, wherein the bottle neck 13 is of course shown conical only by way of example, wherein the bottle mouth 14 may be surrounded by a cylindrically executed threaded portion and / or closure receiving area.
  • the at least one camera 11 is part of a monitoring system, ie the filling height control, with the image processing unit 12, which is integrated into the control and regulating device 6, in which the images or image data supplied by the camera 11 are evaluated, with respect to the height of Filling material mirror 15.
  • the processing of the images or image data supplied by the camera 11 takes place, for example, by comparison with setpoint data stored in the image processing unit.
  • the image processing unit can be for example a computer or a computer-aided unit with corresponding inputs for analog or digital image data supplied by the camera 11.
  • a discharge takes place on the basis of a signal generated by the image processing unit at a discharge station with the aid of a device there Such container 5, in which one, the target criteria not corresponding Artgutador 15 is detected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Inspektions- und Füllverfahren mit einer Füllmaschine zum Füllen von Behältern, wobei der Füllmaschine eines Füllhöhenkontrolleinheit nachgeschaltet ist.
  • Behälter können beispielsweise als Flaschen für Flüssigkeiten, beispielsweise für Getränke verwendet werden. Die Behälter z.B. Flaschen können aus einem transparenten oder transluzenten Material, beispielsweise aus Glas oder aus einem transluzenten Kunststoff, z.B. PET bestehen. Denkbar ist aber auch, dass die Behälter aus anderen Materialien bestehen und mit anderen Füllgütern befüllbar sind.
  • Bekannte Behälterbehandlungsvorrichtungen sind zum Beispiel Rinser, Füller, Etikettiermaschinen, und dergleichen, wobei Transportvorrichtungen rotierende oder linearer Bauart sein können, wobei belde Bauarten bevorzugt umlaufende Haltevorrichtungen aufweisen. Beispielsweise eine Etikettiermaschine weist einen Einlaufstern, einen Transportstern, an welchen unterschiedliche Aggregate angeordnet sein können, und einen Auslaufstern auf, was an sich bekannt Ist, weswegen hierauf auch nicht näher darauf eingegangen wird.
  • An den Behälterbehandlungsvorrichtungen werden die jeweiligen Behälter an den Haltevorrichtungen entlang der Transportrichtung gehalten. Dazu werden die Behälter, also z.B. die Flaschen im Mündungsbereich mittels der Haltevorrichtungen gehalten, wobei die Behälter, also z.B. die Flaschen auf Standvorrichtungen wie z.B. Drehtellern aufstehen können, oder aber auch schwebend transportiert werden können. Die Behälter können natürlich auch im Bauchbereich gehalten sein.
  • Die DE 10 2004 011 101 A1 beschäftigt sich mit einem Füllelement zum berührungslosen Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut. Zur Füllhöhenkontrolle ist eine Sonde in eine Messposition bewegbar, in welcher die Sonde in den Behälter hineinreicht.
    kontrolle ist eine Sonde in eine Messposition bewegbar, in welcher die Sonde in den Behälter hineinreicht.
  • Die DE 10 2004 038 323 B4 dagegen offenbart ein Verfahren für das unterschichtige Füllen von Flaschen, wobei das Füllrohr nur etwas unterhalb des Flüssigkeitsspiegels gehalten wird, in dem eine Relativbewegung zwischen Füllrohr und Behälter gesteuert wird.
  • Die DE 10 2005 058 616 A1 offenbart eine Füllhöhenkontrolle, bei welchem eine Messsonde verwendet wird.
  • In der DE 10 2007 041 684 A1 beschäftigt sich ebenfalls mit einer Füllvorrichtung, insbesondere mit einer Medienverteilvorrichtung.
  • Die DE 10 2008 029 208 A1 betrifft ein Freistrahlfüllsystem z.B. zum kontaktlosen Befüllen von Flaschen. Das System weist eine Füllstandssonde auf, die an einer Zentriervorrichtung angeordnet ist. Auch in der DE 10 2008 030 948 A1 wird eine Füllstandssonde offenbart, wobei ebenfalls die DE 10 2008 032 370 A1 eine elektrische Sonde zum Bestimmen der Füllhöhe offenbart. Die DE 10 2009 009 339 A1 beschäftigt sich hauptsächlich mit einem Füllsystem zum Füllen von Behältern, wobei die DE 10 2009 009 340 A1 ein Verfahren zum Druckfüllen von Behältern offenbart. Die DE 10 2009 016 322 A ! offenbart ebenfalls ein Füllsystem.
  • In der DE 10 2009 040 346 A1 ist eine Behälterbehandlungsvorrichtung in Blockbauweise offenbart, welche eine Kombination aus einer Streck-Blasvorrichtung, einer Etikettiervorrichtung und eine Füllvorrichtung umfasst.
  • Die DE 196 02 655 A1 offenbart, dass eine Testflasche zur Überprüfung der Füllstandskontrolle verwendet werden kann. In der Testflasche ist eine Verdrängungskörper angeordnet.
  • In der DE 10 2009 035 605 A1 ist offenbart, dass sich die Wände der Behälter beim Befüllen, wie beispielsweise die bekannten PET-Flaschen durch das eingefüllte Getränk dehnen können. Diese Dehnung könne von Behälter zu Behälter unterschiedlich sein, da der Wert der Dehnung abhängig von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise unterschiedlichen Herstellern der Preforms, dem Alter der Preforms, Variationen im Streckblasprozess oder der Zeitdauer zwischen dem Streckblasprozess und dem Füllvorgang sein könne. Diese Dehnung trete insbesondere beim Abfüllen von gashaltigen, wie z.B. CO2-haltigen Getränken auf, und könne zusätzlich zu den obigen Faktoren noch in Abhängigkeit vom Gasgehalt variieren. Je nach Dehnungsgrad schwanke so auch die Füllhöhe bei gleicher Volumenmenge, so dass auch eine korrekte Volumenmenge eine fehlerhafte Füllhöhe bewirken könne. Von daher schlägt die DE 10 2009 035 605 A1 vor, dass Füllvolumen zu messen, um so unabhängig vom Dehnungszustand feststellen zu können, ob jeder der befüllten Behälter den gleichen Füllstand aufweist. Der Volumenmessung ist eine Füllstandskontrolle nachgeschaltet, welche aber nur feststellen soll, ob die Flasche ein Leck hat. Das Volumenmessgerät ist nach dem Vorschlag der DE 10 2009 035 605 A1 ein Durchflussmesser.
  • Bekannt ist, dass Behälter unterschiedliche Konturen aufweisen können, wobei bei unterschiedlichen Konturen, also bei unterschiedlichen Außenformen trotz gleichen Füllvolumens dennoch unterschiedliche Füllstandspegel erzeugbar sind. Grundsätzlich sollten aber Flüssigkeitsspiegel nicht unterhalb des Füllstandkontrollelementes angeordnet sein, da dies dem Verbraucher eine minder gefüllte Flasche suggeriert, obwohl das erforderliche Volumen eingefüllt ist. Behälter weisen also gewisse Toleranzen auf, so dass das Inspektionsergebnis bezüglich des Füllpegels auch bei korrekter Füllmenge schwankt und die Lage gemittelt werden muss.
  • Eine gewisse Kompensation durch Beachtung der realen Behälterkontur ist aus der DE 10 2006 047 566 A1 bekannt. Dabei ist eine optische Vorrichtung vorgesehen, welche die transparente Flasche durchleuchtet und mit einer Kamera erfasst, wobei die äußere Form des Behälters gleichzeitig zusammen mit dem Füllspiegel vermessen wird um das Füllvolumen der Flasche so rechnerisch ermitteln zu können.
  • Dieses von der DE 10 2006 047 566 A1 vorgeschlagene Vorgehen beinhaltet den Nachteil, dass die Volumenbestimmung auf jeden Fall abhängig vom eingefüllten Füllgut durchgeführt wird.
  • Aus der DE 10 2006 062 536 A1 ist ein Inspektions- und Füllverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welchem die Behältergeometrie eines leeren Behälters vor der Füllmaschine mit einer ersten Messeinrichtung als Referenzbild erfasst wird, und stromabwärts der Füllmaschine mindestens bereichsweise die Geometrie des Behälters mit einer weiteren Messeinheit erfasst wird. Dabei wir die Abweichung der Behältergeometrie ermittelt und als Steuersignal für den Füllprozess oder die Ausschleusung eines fehlgefüllten Behälters verwendet.
  • Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Inspektions- und Füllverfahren der Eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem losgelöst vom in dem Behälter eingefüllten Volumen ein aussagekräftiges Inspektionsergebnis hinsichtlich des eingefüllten Volumens nur aufgrund der Behälterkontur erreichbar ist, und/oder eine sichere Aussage hinsichtlich des einzufüllenden Volumens getroffen werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Inspektions- und Füllverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Eine Behälterbehandlungsvorrichtung wird weiterhin offenbart, welche insbesondere als Füllmaschine zum Füllen von Behältern ausgeführt ist, wobei der Füllmaschine eine Füllhöhenkontrolle nachgeschaltet, und wobei die Behälterbehandlungsvorrichtung ein Behältererfassungselement aufweist, welches von der Füllhöhenkontrolle separiert stromauf derselben angeordnet ist, wobei sowohl die Füllhöhenkontrolle als auch das Behältererfassungselement jeweilige Inspektionsdaten des unabhängig voneinander inspizierten Behälters zu einer Steuer- und Regeleinrichtung leiten, wobei das zumindest eine Behältererfassungselement zumindest eine Teilkontur des betreffenden Behälters als Inspektionsdaten erfasst und weiterleitet.
  • So wird eine Behälterbehandlungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, bei welcher ein Behältervolumenscanner, also das Behältererfassungselement in Förderrichtung der Behälter gesehen stromauf einer Füllhöhenkontrolle angeordnet ist. Mit dem Behältervolumenscanner bzw. mit dem Behältererfassungselement wird die reale äußere Ausgestaltung des zu inspizierenden Behälters zumindest teilweise erfasst, woraus sich unmittelbar auf das Behälterinnenvolumen schließen lässt, wobei zudem noch die Wandstärke bekannt sein kann. Das Behälterinnenvolumen kann zum Beispiel in der Steuer- und Regeleinrichtung bestimmt werden. Die Daten des Behältervolumenscanners können dazu kabelgebunden oder kabellos an die Steuer- und Regeleinrichtung übermittelt werden. Eine zumindest teilweise Konturerfassung ergibt sich dadurch, dass lediglich ein Außenabschnitt des Behälters erfassbar ist, wenn sich der Behälter nicht mit seinem gesamten Umfang an dem Behältervolumenscanner vorbeidreht. Gleichwohl kann aus der Teilkontur die Gesamtkontur ermittelt werden. Möglich ist natürlich, eine Gesamtkonturaufnahme durchzuführen, wobei sich der zu inspizierende Behälter an einem Behältererfassungselement vollumfänglich vorbeidreht, oder wobei mehrere Behältererfassungselemente jeweils eine Teilumfangskontur aufnimmt, welche zu einer Gesamtumfangskontur zusammenführbar sind. Dies ist z.B. in der Steuer- und Regeleinrichtung durchführbar. Der Begriff Behältererfassungselement kann sich im Sinne der Erfindung auf jeweils ein einzelnes beziehen oder auf mehrere Elemente beziehen, wobei jeweils Teilumfangsabschnitte zu einem Gesamtumfang zusammen geführt werden können.
  • Stromab des Behältervolumenscanners, also stromab der realen Behälterkonturerfassung ist die Füllstandskontrolle angeordnet. Auch diese ist zu einer Datenübermittlung kabellos oder kabelgebunden mit der Steuer- und Regeleinrichtung verbunden. So kann ein Datenabgleich des Behälterinnenvolumens zum Füllstand durchgeführt werden. Günstig ist dabei, dass beide Inspektionen, also die reale Konturerfassung des Behälters und die Füllstandskontrolle voneinander entkoppelt sind.
  • Wesentlich ist, dass das Behältererfassungselement stromauf der Füllhöhenkontrolle angeordnet ist. In einer ersten Ausgestaltung kann ein Behältererfassungselement stromab der Füllelemente der Füllmaschine oder gar stromab der Füllmaschine aber auf jeden Fall stromauf der Füllhöhenkontrolle angeordnet sein. Möglich ist auch, das Behältererfassungselement stromauf der Füllelemente bzw. stromauf der Füllmaschine anzuordnen. Denkbar ist hier eine Anordnung in einem Zulauf zur Füllmaschine.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen, ein erstes Behältererfassungselement stromauf der Füllelemente bzw. stromauf der Füllmaschine anzuordnen, wobei ein zweites Behältererfassungselement stromab der Füllelemente bzw. stromab der Füllmaschine angeordnet werden kann. Dies kann z.B. bei einer Heißabfüllung vorteilhaft sein, um eine dehnungsbedingte Konturveränderung und somit eine dehnungsbedingte Behälterinnenvolumenveränderung erfassen und auswerten zu können.
  • Zweckmäßig kann sein, wenn die Behälterkontur stromauf des bzw. der Füllelemente bzw. der Füllmaschine aufgenommen wird, um so mittels der erfassbaren Daten ein entsprechendes Signal an die Füllelemente bzw. an die Füllventile zu generieren. Somit kann das einzufüllende Volumen dynamisch an den jeweiligen Behälter angepasst werden. Zweckmäßig ist dabei, wenn die Steuer- und Regeleinrichtung als zentrale Steuer- und Regeleinrichtung der Behälterbehandlungsvorrichtung ausgeführt ist, in welcher relevante Daten zusammengeführt, verarbeitet, ausgewertet, und gespeichert werden können, wobei entsprechende Entscheidungssignale an die entsprechenden Aggregate gesendet werden. Entscheidungssignale können z.B. ein Nicht-Befüllen des leeren Behälters, ein Überfüllen, über ein Sollvolumen hinaus, ein Aussortieren, ein Nichtverschließen (in einem Verschließer) und/oder ein Nichtetikettieren (in einer Etikettiermaschine) sein, um nur einige beispiele zu nennen.
  • In den Behälter sollte eine Sollvolumenmenge einfüllbar sein. Natürlich ist es sinnvoll diese Sollvolumenmenge mit Grenzwerten, und zwar mit einem unteren und einem oberen Grenzwert zu belegen. Erkennt das Behältererfassungselement ein tatsächlich einfüllbares Volumen innerhalb der Grenzwerte, kann ein Signal zum Befüllen generiert werden.
  • Möglich ist aber auch, dass ein Behälter gefüllt werden soll, welcher von seinem Behältervolumen gesehen weniger als einen unteren Grenzwertbetrag einer geforderte Sollvolumenmenge aufnehmen kann. Wird ein solcher Behälter mit dem Behältererfassungselement erkannt, kann unmittelbar ein entsprechendes Signal zum Nichtbefüllen bzw. zum späteren Aussortieren generiert werden. Hierzu sind in der Steuer- und Regeleinrichtung entsprechende Entscheidungskriterien hinterlegt, so dass ein Abgleich leicht und schnell durchführbar ist. Gleiches gilt für einen Behälter, welcher ein zu großes Innenvolumen hat, welcher also mit einer Produktmenge gefüllt werden könnte, welche oberhalb des oberen Grenzwertbetrages liegt. In diesem müsste zuviel Produktvolumen eingefüllt werden als vorgesehen, oder der Produktspiegel zeigt eine scheinbare Unterfüllung an. Möglich ist also, die fehlerhaften Behälter nicht zu füllen, um diese später auszusortieren. Dadurch könnte aber eine Behälterlücke entstehen, welche die Kapazität der Füllmaschine und/oder nach geordnete Behälterbehandlungsmaschinen negativ beeinflussen könnte. Vorteilhaft kann daher vorgesehen werden die Behälter dennoch in der Produktionslinie zu belassen, um die Behälterlücke zu vermeiden. Auch könnte trotz der Fehlermeldung Produkt eingefüllt werden, wobei bei vom Innenvolumen gesehen zu großen Behältern das Füllvolumen erhöht werden könnte, um die maximale Kapazität aufrechterhalten zu können. Analoges kann für vom Innenvolumen gesehen zu kleine Behälter vorgesehen werden.
  • Vorteilhaft ist die Füllhöhenkontrolle also unabhängig von dem Behältervolumenscanner, was bei unterschiedlichen Arten der Füllhöhenkontrolle gleichwohl stets zu denselben Daten hinsichtlich des Behälterinnenvolumens führt. Zudem wird mit dem Behälterinnenvolumen ein weiterer Entscheidungswert generiert, welcher vorteilhaft als Signal für die Füllelemente bzw. Füllventile und/oder sogar für die Füllhöhenkontrolle genutzt werden kann. Da das Behältererfassungselement stromauf der Füllhöhenkontrolle und/oder sogar stromauf der Füllelemente bzw. der Füllventile angeordnet sein kann ist zudem noch ein leichtes Datenhandling erreichbar, da sehr viel Prozesszeit zur Verfügung steht.
  • Die Behälterbehandlungsvorrichtung ist selbstverständlich an Vorrichtungen rotierender oder linearer Bauart einsetzbar. Zielführend ist, dass eine Voraberkennung ermöglicht wird, welche relevante Daten bezüglich des Volumens des betreffenden Behälters ermittelt, wobei diese Information an jeder Stelle innerhalb der Transportlinie abrufbar und an nachfolgende Inspektionseinrichtungen leitbar ist. Die Information kann dann z.B. mit der nachfolgenden Füllhöhenkontrolle jeglicher Art entsprechend korriliert werden. Beispielsweise könnte die Volumenermittlung zur Berechnung von Korrekturwerten der Füllhöhenkontrolle herangezogen werden. Gegebenenfalls sind die Informationen der Volumenermittlung von den möglichen, nachgeschalteten Füllhöhenkontrollen zur Korrelation und Korrektur des aktuellen Füllhöhenmesswertes abrufbar. Beispielsweise könnte eine Füllhöhenmesswertkorrektur nach ermitteltem spezifischen Volumenwert und Korrelation zu einem Trend zwischen dem Füllhöhenwert und dem Volumenwert heranziehbar ist, wobei der Füllhöhenmesswert vorab in Abhängigkeit des ermittelten Volumens ermittelbar ist.
  • Die Füllhöhenkontrolle kann, wie bereits erwähnt, in allen möglichen Ausführungen, z.B. mittels Hochfrequenz, und/oder Röntgenstrahlen und/oder Infrarotverfahren und/oder einfach mit einer Kamera und, sofern erforderlich, jeweils zugehöriger Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Auch die Volumenermittlung kann in unterschiedlicher, geeigneter Weise z.B. mittels HF, Röntgen, IR, Kamera usw. ausgeführt werden.
  • Es liegt im Sinne der Erfindung, das Volumen nicht nur aufgrund der äußeren Kontur zu ermitteln, sondern auch indem die innere Kontur des Behälters ermittelt wird, woraus sich unmittelbar auf das Volumen schließen lässt. Auch hierzu sind ebenfalls unterschiedliche Vorgehensweisen zur Ermittlung der inneren Kontur bzw. des Volumens möglich. Beispielsweise könnte die innere Kontur, bzw. das Volumen mittels einer Lupeneffektbeleuchtung erfasst bzw. ermittelt werden. Möglich ist aber auch eine direkte Ermittlung der inneren Kontur durch eine einfache Bildverarbeitungsvermessung von Innen und Außen, was z.B. mittels Bildverarbeitungshilfsmitteln wie Linien, Blob, Kontur, Matching, Farbmessung des Behälters und/oder Durchmesser ausführbar ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
    • Fig.1
    eine Behälterbehandlungsvorrichtung in prinzipieller Aufsicht, und
    Fig. 2
    eine zu einer Bildverarbeitungseinheit geleitete, beispielhafte Bildaufnahme zur Füllhöhenkontrolle, in einer Füllhöhenkontrollekontrolleinheit (16)
  • Figur 1 zeigt eine Behälterbehandlungsvorrichtung 1 in der Ausgestaltung als Füllmaschine 1 in beispielhafter umlaufender Bauart, wobei die Erfindung nicht auf umlaufende Bauarten beschränkt sein soll, sondern natürlich ebenfalls bei linearen Behälterbehandlungsmaschinen und/oder entlang von linearen Förderstrecken vorgesehen werden kann.
  • Die Füllmaschine 1 weist einen Einleitstern 2, einen Hauptstern 3 und einen Ausleitstern 4 auf. Selbstverständlich sind die Größenverhältnisse bzw. Dimensionen des Einleitsterns 2 und des Ausleitsterns 4 zum Hauptstern 3 in der Figur 1 nicht maßstabsgerecht. Der Hauptstern 3 weist in der Realität natürlich einen größeren Durchmesser (z.B. 6 m) auf als der Einleitstern 2 und der Ausleitstern 4 (z.B. 1,5 m).
  • An dem Hauptstern 3 sind Füllelemente angeordnet, welche Behälter 5 mit einem Produkt befüllen. Stromab des Ausleitsterns 4 ist eine Füllhöhenkontrolle angeordnet, von der in Figur 1 lediglich eine Kamera 11 erkennbar ist, welche mit einer Steuer- und Regeleinrichtung 6 in Verbindung steht, was mittels der Linie 7 angedeutet ist. In der Steuer- und Regeleinrichtung 6 ist eine Bildverarbeitungseinrichtung 12 integriert, welche Signale der Kamera 11 empfängt. Insofern entspricht die Füllmaschine 1 bekannten Füllmaschinen. Die Förderrichtung ist mittels der Pfeile 8 dargestellt. Die Bildverarbeitungseinrichtung 12 der Füllhöhenkontrolleinheit 16 kann von der Steuer- und Regeleinrichtung 6 auch separiert sein, gleichwohl aber mit dieser in Verbindung stehen. Natürlich kann statt Kamera und Bildverarbeitungseinrichtung auch jeder andere geeignete Signalgeber/-empfänger und Auswerteeinheit angewendet werden, insbesondere andere Schall- oder Strahlungsemitter und die jeweils geeigneten Empfänger und Auswerteeinheiten.
  • Der Füllmaschine 1 weist vorteilhaft zumindest ein Behältererfassungselement 9 auf, welches in Figur 1 beispielhaft als Kamera 9 dargestellt ist. Das Behälterfassungselement 9 erfasst zumindest einen Teilumfang des Behälters 5, und leitet diese Daten an die Steuer- und Regeleinrichtung 6, was mittels der Linie 10 dargestellt ist, welche aus Übersichtsgründen nicht zu dem wenigstens einem Behältererfassungselement 9 gezogen ist. Insofern erfasst das Behältererfassungselement 9 eine reale Behälterkontur unabhängig von der Füllhöhenkontrolle bzw. räumlich von der mindestens einen Füllhöhenkontrolleinheit 16 getrennt.
  • Zielführend ist, dass das zumindest eine Behältererfassungselement 9 in Förderrichtung 8 gesehen stromauf und separiert zu der Füllhöhenkontrolle bzw. eine Füllhöhenkontrolleinheit (16) angeordnet ist, insbesondere vor einem der Hauptsterne 2, 3 oder 4, wobei besonders vorteilhaft ist, das Behältererfassungselement 9 vor dem Füller anzuordnen.
  • Beispielhaft kann das zumindest eine Behältererfassungselement 9 an unterschiedlichen Orten vorgesehen sein. So könnte ein Behältererfassungselement 9 an dem Einleitstern 2, und/oder in einem Übergabebereich vom Einleitstern 2 zum Hauptstern 3, und/oder in einem Übergabebereich vom Hauptstern 3 zum Ausleitstern 4 und/oder an dem Ausleitstern 4 angeordnet sein. Grundsätzlich soll die Anordnung der Behältererfassungselemente 9 nur beispielhaft zu verstehen sein, und ist auf die genannten Anordnungsbeispiele nicht beschränkt. Wesentlich ist, dass das zumindest eine Behältererfassungselement 9 stromauf der Füllhöhenkontrolle angeordnet ist. Natürlich ist es ausreichend lediglich ein einziges Behältererfassungselement 9 vorzusehen, wobei die genannten Anordnungsorte nur beispielhaft und keineswegs beschränkend zu verstehen sind. Die beispielhaft genannte Vielzahl von Behältererfassungselementen 9 soll lediglich dazu dienen mögliche Orte zur Anordnung des zumindest einen Behältererfassungselementes 9 aufzuzeigen.
  • Zielführend ist auch, wenn ein Behältererfassungselement 9 stromauf des nicht dargestellten Füllelementes bzw. -ventils und eines stromab desselben angeordnet ist. Geeignete Orte können die Übergabebereiche zum und vom Hauptstern 3 sein.
  • In der Figur 1 ist das Behältererfassungselement 9 mit dem Symbol einer einzigen Kamera beispielhaft dargestellt. Tatsächlich kann eine einzige Kamera an dem jeweils geeigneten und vorgeschlagenen Ort angeordnet werden, um einen Teilumfang des Behälters 5 zu erfassen und die aufgenommenen Daten weiterzuleiten. Die einzige Kamera kann aber auch mehrere Aufnahmen von dem Behälter 5 erfassen, wenn dieser sich rotierend an dem Behältererfassungselement 9 vorbeibewegt. Die mehreren Aufnahmen werden dann zu einer Gesamtkontur zusammengeführt. Möglich ist aber auch mehrere Behältererfassungselemente 9, also mehrere Kameras an dem jeweils geeigneten und vorgeschlagenen Ort vorzusehen, wobei aus Übersichtsgründen nur eine einzige Kamera dargestellt ist. Mit mehreren Kameras könnte aus den aufgenommenen Teilkonturen die Gesamtkontur des Behälters 5 zusammengeführt werden. In Figur 1 ist das Behältererfassungselement 9 lediglich beispielhaft als Kamera dargestellt, wobei das Behältererfassungselement 9 in bevorzugter Ausführung ein Gate sein kann, durch welches die Behälter 5 entlang der Transportrichtung geführt werden können, um deren reale Kontur erfassen zu können.
  • Vorteilhaft wird mit dem Behältererfassungselement 9 die Außenkontur des Behälters 5 unabhängig von dem eingefüllten Volumen und unabhängig von dem Ergebnis der Füllhöhenkontrolle bestimmt.
  • Zur Überwachung der Füllhöhe ist in Transportrichtung der Behälter 5 die Füllhöhenkontrolle beispielsweise mit der wenigstens einen Kamera 11 vorgesehen, welche so ausgerichtet ist, dass mit dieser jeweils die stromab des Ausleitsterns 4 mit einem Transporteur vorbei bewegten Behälter 5 z.B. im Bereich ihres Flaschenhalses 13 und der Flaschenmündung 14 bildmäßig erfasst werden, wie dies in Figur 2 beispielhaft dargestellt ist, wobei der Flaschenhals 13 natürlich lediglich beispielhaft konisch verlaufend dargestellt ist, wobei die Flaschenmündung 14 von einem zylindrisch ausgeführten Gewindeabschnitt und/oder Verschlussaufnahmebereich umgeben sein kann. Die wenigstens eine Kamera 11 ist Bestandteil eines Überwachungssystems, also der Füllhöhenkontrolle, mit der Bildverarbeitungseinheit 12, welche in die Steuer- und Regeleinrichtung 6 integriert ist, in der die von der Kamera 11 gelieferten Bilder oder Bilddaten ausgewertet werden, und zwar hinsichtlich der Höhe des Füllgutspiegels 15. Die Verarbeitung der von der Kamera 11 gelieferten Bilder oder Bilddaten erfolgt beispielsweise durch Vergleich mit in der Bildverarbeitungseinheit abgespeicherten Solldaten. Die Bildverarbeitungseinheit kann beispielsweise ein Rechner oder eine rechnergestützte Einheit mit entsprechenden Eingängen für analoge oder digitale von der Kamera 11 gelieferte Bilddaten sein.
  • Liegt der Füllgutspiegel 15 außerhalb eines beispielsweise durch einen oder mehrere Soll-Kriterien oder -Parameter definierten Bereichs, was in der Bildverarbeitungseinheit anhand der hinterlegten Solldaten festgestellt wird, so erfolgt aufgrund eines von der Bildverarbeitungseinheit erzeugten Signals an einer Ausschleusstation mit Hilfe einer dortigen Einrichtung ein Ausschleusen solcher Behälter 5, bei denen ein, den Soll-Kriterien nicht entsprechender Füllgutspiegel 15 festgestellt wird.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Behälterbehandlungsvorrichtung/Füllmaschine
    2
    Einleitstern
    3
    Hauptstern
    4
    Ausleitstern
    5
    Behälter
    6
    Steuer- und Regeleinrichtung
    7
    Verbindung von 6 mit 11
    8
    Förderichtung
    9
    Behältererfassungselement
    10
    Verbindung von 6 mit 9
    11
    Kamera
    12
    Bildverarbeitungseinheit
    13
    Flaschenhals
    14
    Flaschenmündung
    15
    Füllgutspiegel
    16
    Füllhöhenkontrolleinheit

Claims (5)

  1. Inspektions- und Füllverfahren an einer Füllmaschine (1) zum Füllen von Behältern (5), wobei der Füllmaschine (1) eine Füllhöhenkontrolleinheit (16) nachgeschaltet ist, und zumindest ein Behältererfassungselement (9), welches zumindest eine Teilkontur des betreffenden Behälters (5) als Inspektionsdaten erfasst und weiterleitet, und welches von der eigentlichen Füllhöhenkontrolle in der eine Füllhöhenkontrolleinheit (16) separiert stromauf derselben angeordnet ist, wobei sowohl die Füllhöhenkontrolleinheit (16) als auch das zumindest eine Behältererfassungselement (9) jeweilige Inspektionsdaten des unabhängig voneinander inspizierten Behälters (5) zu einer Steuer- und Regeleinrichtung (6) leiten, und wobei die zur Füllhöhenkontrolle separierte Anordnung des zumindest einen Behältererfassungselementes (9) zumindest die Teilkontur des Behälters (5) aufnimmt und als Inspektionsdatensatz zu der Steuer- und Regeleinrichtung (6) unabhängig von einem Inspektionsergebnis der Füllhöhenkontrolleinheit (16) übermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Behältererfassungselement (9) die äußere und innere Kontur des Behälters (5) erfasst.
  2. Behälterbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Behältererfassungselement (9) stromauf von Füllelementen der Füllmaschine (1) und/oder der Füllmaschine (1) angeordnet ist.
  3. Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Behältererfassungselemente (9) vorgesehen sind, wobei mindestens eines stromauf und eines stromab von Füllelementen der Füllmaschine (1) und/oder der Füllmaschine (1) angeordnet ist.
  4. Inspektions- und Füllverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung (6) ein Signal zum Nichtbefüllen des Behälters (5) generiert, wenn das Behältererfassungselement (9) eine Behälter (5) erkennt, welcher weniger als einen unteren Grenzwertbetrag einer Sollvolumenmenge aufnehmen kann.
  5. Inspektions- und Füllverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung (6) ein Signal zum Nichtbefüllen des Behälters (5) generiert, wenn das Behältererfassungselement (9) einen Behälter (5) erkennt, welcher mehr als einen oberen Grenzwertbetrag einer Sollvolumenmenge aufnehmen kann.
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