用于识别待封闭的容器的结构完整性的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于识别待封闭的容器的结构完整性的方法和设备，例如用于识别饮料灌装设施中的瓶破裂的方法和设备。

背景技术

在将灌装产品灌装到为此而设有的容器中时，例如在将碳酸饮料灌装到玻璃瓶中时，容器，尤其玻璃瓶的加压经常引起各个容器炸裂或破裂。这例如能够因瓶的预损伤引起。出于该原因，已知的是，使用用于识别具有降低的、有缺陷的结构完整性的受损的容器的设备和方法。因此，尤其在灌装玻璃瓶时能够识别瓶破裂。

为了识别瓶破裂，尤其已知的是，连续地检查在灌装机中所产生的声音，其中瓶的炸裂会产生特征性的声脉冲，例如从DE 2634637 A1中所得知。这样的设备强制性地具有耗费的构造，这是必需的，以便能够以足够高的分辨率检测和评估声脉冲。

容器中的另一类损伤识别是在用灌装产品灌装容器时监视灌装压力，例如在WO19048051 A1或EP 2832681 B1中所得知。这些方法隐藏着无法识别到每个破裂的风险。受灌装过程所决定，气阀大多在实际的灌装过程之后保持打开状态，直到在封闭后对腔进行释压为止。由此，根据瓶的破裂图会引起：站中的压力不会决定性地受破裂影响。

US 4511044 A示出一种设备，其中测量在封闭期间沿纵向方向施加的用于封闭容器的力，并且与预设的标准比较。如果所测量到的力沿着纵向方向位于预设的标准之外，那么推断出容器有缺陷。为了测量沿着纵向方向的力，在高度可移动的封盖机构和固定的引导装置之间设有呈压电晶体形式的测量变量传感器。

发明内容

基于已知的现有技术，本发明的目的是，提供一种改进的方法，所述方法用于识别待封闭的容器的结构完整性，优选用于识别饮料灌装设施中的瓶破裂，以及提供一种相应的设备。

所述目的通过一种用于识别待封闭的容器的结构完整性，优选用于识别在饮料灌装设施中的瓶破裂的方法来实现。有利的改进形式从本文中得出。

相应地，提出一种用于识别待封闭的容器的结构完整性的方法，优选用于识别在饮料灌装设施中的瓶破裂的方法，所述方法包括以下步骤：将待施加到待封闭的容器上的封盖容纳在封盖机构的封盖容纳装置中；使封盖机构沿着纵向方向运动到初始高度位置上；并且确定沿着纵向方向在初始高度位置中作用到封盖容纳装置上的力。所述方法的特征在于，通过检测提供封盖机构沿着纵向方向的移动的电驱动器的开环/闭环控制电流来确定在纵向方向上起作用的力。

沿着纵向方向起作用的力通过检测提供封盖机构沿着纵向方向的移动的电驱动器的开环/闭环控制电流来确定，由此能够弃用用于识别具有降低的和/或有缺陷的结构完整性的容器，尤其瓶破裂的附加的部件和方法步骤。因此，与传统设备相比，可减少执行所述方法的设备的制造成本、维护成本和运行成本。此外，由此可行的是，相对早地识别出有缺陷的和/或降低的结构完整性，尤其瓶破裂，由此，尚在在新的容器行进到容器容纳装置中之前，就能够开始采取喷冲措施以冲走被检测为有缺陷的容器，这简化了例如碎片的冲掉。

此外可行的是，与在灌装过程期间使用压力测量的方法相反，识别在容器的灌装过程、压缩过程和封闭过程期间出现的或由上述过程产生的结构完整性中的错误，尤其瓶破裂。

术语“高度位置”对应于关于纵向方向的位置。换言之，能够通过封盖机构沿着纵向方向的移动来改变封盖机构的高度位置。

封盖机构优选构成用于将冠状软木封盖施加在待封闭的容器上。然而，封盖机构能够替选地根据需要并且根据所需的容器封盖来构成，并且除了构成为冠状软木封盖机之外，尤其还能够构成为：螺旋封盖机，所述螺旋封盖机用于施加作为模制件提供的螺旋封盖；卷绕或滚压封盖机，所述卷绕或滚压封盖机用于将容器封盖套卷绕或滚压到已灌装的容器的外螺纹上；封盖机构，所述封盖机构用于施加瓶塞、软木塞或以其他任何方式方法封闭已灌装的容器。

如果根据一个改进形式关于封盖机构的位置调控连续地和/或周期性地检测电驱动器的开环/闭环控制电流，那么无需用于检测另一测量值的附加耗费就能够识别具有有缺陷的结构完整性的容器，尤其破裂的瓶。

为了确定沿着纵向方向的力，根据一个实施方式，能够将所检测到的开环/闭环控制电流与参考表中的值进行比较。

替选地和/或附加地，能够从与所测定的开环/闭环控制电流相关的预设的函数的结果中确定沿着纵向方向的力。优选地，在这种情况下，将所测定的开环/闭环控制电流与预设的常数相乘。

此外能够提出，在在将开环/闭环控制电流考虑在内的情况下通过算法或人工智能确定沿着纵向方向的力。

已经证实为有利的是，将所测定的沿着纵向方向的力与极限值进行比较，其中通过未超出极限值来识别出容器的有缺陷的结构完整性。在结构完整性降低的情况下，尤其在瓶破裂的情况下，封盖容纳装置由于容器口仅经受减小的反作用力或者甚至基本上不经受反作用力。因此，在与具有符合规定的结构完整性的容器相比具有降低的和/或有缺陷的结构完整性的容器中，由电驱动器在纵向方向上待施加的力减小，所述力对于到达初始高度位置是必需的，使得在未超过一定值时能够推断出瓶破裂，所述值例如已经预先通过试验测定。

根据一个优选的改进方案，封盖机构的运动以位置受控的方式进行，其中位置调控优选是外部的调控回路，并且此外设有从属于外部的调控回路的内部的调控回路，其中内部的调控回路于是优选具有电驱动器的开环/闭环控制电流的调控回路。

优选地，当封盖机构保持在初始高度位置中时，封盖容纳装置通过与待封闭的容器的接触克服设置在封盖机构和封盖容纳装置之间的弹簧的弹簧力被压向封盖机构。由此能够实现，在容器借助于容纳在封盖容纳装置中的封盖封闭的过程期间，通过封盖机构在纵向方向上作用到容器上的力基本上通过弹簧或通过其弹簧力提供。由此，例如能够相对粗略地掌握设备的形状和位置公差和/或方法参数的公差，而不会在封闭过程期间引起容器的过度装载的危险。

根据一个优选的实施方案，响应于容器的被识别为不符合规定的结构完整性，产生输出信号，其中优选响应于输出信号触发对容器的移除，尤其冲走容器或容器残余物。

上述目的还通过一种用于识别待封闭的容器的结构完整性，优选用于识别饮料灌装设施中的瓶破裂的设备来实现。所述设备的有利的改进方案从本文中得出。

相应地，提出一种用于识别待封闭的容器的结构完整性的设备，优选用于识别在饮料灌装厂中的瓶破裂的设备，所述设备包括：封盖机构，所述封盖机构具有用于容纳待施加到待封闭的容器上的封盖的封盖容纳装置；电驱动器，所述电驱动器使封盖机构沿着纵向方向移动；以及测定设备，所述测定设备用于测定至少在初始高度位置中沿着纵向方向作用到封盖容纳装置上的力。所述设备的特征还在于，测定设备设立和构成用于，通过检测提供封盖机构沿着纵向方向的移动的电驱动器的开环/闭环控制电流来测定在纵向方向上起作用的力。

测定设备设立和构成用于，通过检测提供封盖机构沿着纵向方向的移动的电驱动器的开环/闭环控制电流来测定在纵向方向上起作用的力，由此能够以类似的方式实现之前关于所述方法的描述的优点和作用。

优选地，电驱动器以步进马达或伺服马达的形式构成，优选以线性马达或电动缸的形式构成。

封盖机构优选构成用于将冠状软木封盖施加到待封闭的容器上。然而，封盖机构能够替选地根据需要并且根据所需的容器封盖构成，并且除了构成为冠状软木封盖机之外，尤其还能够构成为：螺旋封盖机，所述螺旋封盖机用于施加作为模制件提供的螺旋封盖；卷绕或滚压封盖机，所述卷绕或滚压封盖机用于将容器封盖套卷绕或滚压到外螺纹上，或者说已灌装的容器的槽口区域的外螺纹上；封盖机构，所述封盖机构用于施加瓶塞、软木塞或以其他任何方式方法封闭已灌装的容器。

根据一个优选的实施方式，测定设备设立和构成用于，将所测定的沿着纵向方向的力与极限值进行比较，并且此外设立和构成用于，在未超过极限值时识别容器的有缺陷的结构完整性。

根据另一个优选的实施方式，封盖容纳装置沿着纵向方向相对于封盖机构可移动地设置，其中在封盖机构与封盖容纳装置之间设置有弹簧，用于将弹簧力沿着纵向方向施加到封盖容纳装置上。

优选地，当封盖机构处于初始高度位置中并且封盖容纳装置通过与待封闭的容器的接触克服弹簧的弹簧力被压向封盖机构时，弹簧的弹簧长度比所述弹簧的在封盖机构和封盖容纳装置之间的安装长度大预设的量值。

根据另一优选的实施方式，测定设备设立和构成用于，将所检测到的开环/闭环控制电流与参考表的值进行比较，以确定沿着纵向方向的力。

替选地或附加地，测定设备能够设立和构成用于，从与所测定的开环/闭环控制电流相关的预设的函数的结果中确定沿着纵向方向的力。

此外，测定设备能够设立和构成用于，在将开环/闭环控制电流考虑在内的情况下通过算法或人工智能来测定沿着纵向方向的力。

根据另一优选的实施方式，设有用于封盖机构的运动的开环/闭环控制装置，所述开环/闭环控制装置构成为，使得封盖机构的运动以位置受控的方式进行。

根据一个优选的改进方案，位置调控能够是外部的调控回路，并且还能够设有从属于外部的调控回路的内部的调控回路，其中内部的调控回路优选具有电驱动器的开环/闭环控制电流的调控回路。换言之，能够设有级联调控装置。

根据另一优选的实施方式，所述设备还包括用于将灌装产品引入待灌装的容器中的灌装机构，其中优选设有处理腔，所述处理腔用于密封地容纳待灌装的容器，其中封盖机构和灌装机构分别能够相对于处理腔密封地运动。

换言之，提出一种用于组合地灌装和封闭容器的设备，其中，在所述设备上设置有灌装机构和封盖机构，所述灌装机构和封盖机构能够相继施加到容器上或从该容器上再次移除，以便首先灌装容器并且优选在容器不相对于设备运动的情况下紧接着将其封闭，其中用于识别待封闭的容器的结构完整性的设备，优选用于识别饮料灌装设施中的瓶破裂的设备根据上述实施方式之一构成。特别地，如果附加地设有处理腔，那么为了灌装和紧接着的封闭，仅所述一个处理腔室需加载一次负压和/或超压，所述负压和/或超压能够在灌装期间也能够在封闭期间存在或保持。

附图说明

通过下面对附图的描述详细阐述本发明的优选的另外的实施方式。在此示出：

图1示意性地示出用于识别待封闭的容器的结构完整性的设备的侧视图；

图2示意性地示出图1中的设备的细节视图；

图3示意性地示出图2中的具有损伤的容器的设备；

图4示意性地示出用于识别待封闭的容器的结构完整性的方法的流程图；

图5示意性地示出用于识别待封闭的容器的结构完整性的另一方法的流程图；以及

图6示意性地示出图表，所述图表示出随着时间图1中的设备的封盖机构随着时间的高度位置以及图1中的设备随着时间的所测定的沿着纵向方向的力。

具体实施方式

在下文中根据附图描述优选的实施例。在此，在不同的附图中，相同、相似或作用相同的元件设有相同的附图标记，并且为了避免冗余而部分地省略对这些元件的重复描述。

图1示意性地示出用于识别待封闭的容器8的结构完整性的设备1的侧视图，其中当前容器8以瓶的形式存在，并且相应地，设备1当前构成用于识别饮料灌装设施中的瓶破裂。设备1包括：封盖机构2，所述封盖机构具有用于容纳待施加到待封闭的容器8上的封盖(未示出)的封盖容纳装置20；用于使封盖机构2沿着纵向方向4移动的电驱动器3；以及测定设备50，所述测定设备用于测定至少在初始高度位置H0中沿着纵向方向4作用到封盖容纳装置20上的力。

当前，测定设备50构成为设备1的开环/闭环控制装置5的整体的组成部分。替选地，测定设备50也能够与开环/闭环控制装置5分开地提供。

测定设备50设立和构成为，通过检测提供封盖机构2沿着纵向方向4的移动的电驱动器3的开环/闭环控制电流来测定在纵向方向上起作用的力。为此目的，测定设备50设立和构成用于，从与所测定的开环/闭环控制电流相关的预设的函数的结果中来确定沿着纵向方向的力，其中所测定的开环/闭环控制电流乘以预设的常数，以便因此获得沿着纵向方向的力。

替选地，为了确定沿着纵向方向的力，能够将所检测到的开环/闭环控制电流与参考表中的值进行比较，或者在将开环/闭环控制电流考虑在内的情况下通过算法或人工智能来测定沿着纵向方向的力。此外，替选地，也能够组合上述类型的力测定。

测定设备50此外设立和构成用于，将所测定的沿着纵向方向4的力与极限值进行比较，并且此外设立和构成用于，在未超过极限值时识别容器的有缺陷的结构完整性。

用于使封盖机构2沿着纵向方向4运动的开环/闭环控制装置5构成为，使得封盖机构2沿着纵向方向4的运动以位置受控的方式进行，其中当前可选地，位置调控是外部的调控回路，并且此外设有从属于外部的调控回路的内部的调控回路，其中，内部的调控回路可选地具有电驱动器的开环/闭环控制电流的调控回路。

设备1此外还具有：可选的灌装机构6，所述灌装机构用于在封闭之前将灌装产品引入待灌装的容器8中；以及可选的处理腔7，所述处理腔用于密封地容纳待灌装的容器8的入口区域，其中封盖机构2和灌装机构6分别可相对于可选的处理腔7密封地运动。

在当前的实施方式中，封盖机构2构成用于，将冠状软木封盖施加到待封闭的容器8上。然而，封盖机构2能够根据需要并根据所需的封盖构成，并且除了构成为冠状软木封盖机之外，尤其还能够构成为：螺旋封盖机，所述螺旋封盖机用于施加作为模制件提供的螺旋封盖；卷绕或滚压封盖机，所述卷绕或滚压封盖机用于将容器封盖套卷绕或滚压到外螺纹上，或者说已灌装的容器的槽口区域的外螺纹上；封盖机构，所述封盖机构用于施加瓶塞、软木塞或以其他任何方式方法封闭已灌装的容器8。

当前，封盖容纳装置20沿着纵向方向4相对于封盖机构2可移动地设置，其中在封盖机构2和封盖容纳装置20之间设有用于将弹簧力沿着纵向方向4施加到封盖容纳装置20上的弹簧22。为此，弹簧22在一侧支撑在封盖机构2上，并且在其相对置的侧支撑在封盖容纳装置20上。

从图2中示意性地得出图1中的设备1的细节视图。如在图2中所示，弹簧22在封盖机构2和封盖容纳装置20之间的安装长度24小于弹簧22在无负载的状态中的弹簧长度，其中封盖机构2处于初始高度位置H0中，并且封盖容纳装置20通过与待封闭的容器8的接触克服弹簧22的弹簧力被压向封盖机构2。由此，弹簧22以力FF将封盖容纳装置20压向容器8，所述力根据在如图2中所示的安装长度24和无负载的状态下的弹簧长度之间的差以及弹簧22的弹簧常数构成。因为弹簧22相对于封盖容纳装置2在纵向方向4上支撑在封盖机构2上，所以电驱动器3必须在纵向方向4上施加相应的力FL，以便将封盖机构2保持在初始高度位置H0的高度上。

在图3中，示意性地示出中图2的设备1与有损伤的容器8'，其中有损伤的部位以破裂的形式通过附图标记80表示。由于容器8'带有呈破裂80的形式的缺陷，容器8'具有降低的结构整体性，使得与图2相比，在容器8'的封盖机构2的初始高度位置H0相同时，仅提供减小的反作用力。相应地，由弹簧22施加的弹簧力FF'小于图2中的弹簧力FF。据此，电驱动器3也仅需提供减小的沿着纵向方向4的力FL'，以便将封盖机构2保持在初始高度位置H0上。

瓶或容器8'的完全破裂可能导致由于容器口基本上没有反作用力抵抗封盖机构2或封盖容纳装置20。

图4示意性地示出用于识别待封闭的容器8的结构完整性的方法的流程图，所述方法例如可在图1-3中的设备1上执行。

用于识别待封闭的容器8的结构完整性的方法当前构成为用于识别饮料灌装设施中的瓶破裂，所述方法基本上包括以下步骤：

将待施加到待封闭的容器8上的封盖容纳在封盖机构2的封盖容纳装置20中(S10)，使封盖机构2在纵向方向4上运动到初始高度位置H0上(S11)，并且确定沿着纵向方向4在初始高度位置H0中作用到封盖容纳装置20上的力，其中通过如上所述检测提供封盖机构2沿着纵向方向4的移动的电驱动器3的开环/闭环控制电流来确定沿着纵向方向4起作用的力。

为了能够推断出容器8是有缺陷或者是否具有符合规定的结构完整性的结论，将所测定的力FL与极限值F、G进行比较(S13)。如果所测定的沿着纵向方向4的力FL大于极限值F、G，那么将容器8的结构完整性视为符合规定(S13)。如果所测定的力FL未超过极限值F、G，那么这通过测定设备50视为不足的结构完整性，这对应于受损的容器8'。

在图5中示意性地示出用于识别待封闭的容器8的结构完整性的另一方法的流程图。所述方法基本上对应于在图4中示出的方法。相应地，所述方法具有方法步骤S10至S14。附加地，在方法步骤S14之后，所述方法包括输出输出信号(S15)，在此之后开环/闭环控制装置5使封盖机构2从容器8'处抬起(S16)，并且在封盖机构2到达另一预设高度位置之后(S17)，触发冲掉有缺陷的容器8'(S18)。

图6示意性地示出图表，从所述图表中上下示出图1中的设备1的封盖机构2随着时间t的高度位置H和图1中的设备1随着时间t的所测定的沿着纵向方向4上的力FL。

在这种情况下，示出两个封闭过程V1，V2，期中第一封闭过程V1是在容器8符合规定的情况下的封闭过程，而第二封闭过程V2是在有缺陷的容器8'的情况下的封闭过程。

在封盖机构2处于初始高度位置H0上期间，电驱动器3的保持力FL随着时间t的变化曲线用附图标记FL，H0(t)表示。在符合规定的容器8的对应于第一封闭过程V1的封闭过程中，出现高达约3000N的力。在有缺陷的容器8'的封闭过程中，当前在对应于第二封闭过程V2的完全的瓶破裂的情况下，基本上不产生反作用力，使得待由电驱动器3施加的保持力FL小得可忽略不计。如果所测定的力FL在任何时间点均不超过预设的极限值，当前可选地例如为600N，800N，1000N，1500N或2000N，那么可由此推断出瓶破裂。

替选地，能够在封盖机构2处于初始高度位置H0中期间形成所测定的力FL，H0(t)的平均值，并且该值能够用作相对于预设的极限值的比较值。此外，也能够形成所测定的力FL，H0(t)的积分，以便将其用作为与相应预设的极限值的比较值。

只要是可应用的是，在实施例中示出的所有单个特征能够彼此组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表

1 设备

2 封盖机构

20 封盖容纳装置

22 弹簧

24 安装长度

3 电驱动器

4 纵向方向

5 开环/闭环控制装置

50 测定设备

6 灌装机构

7 处理腔

8 容器

80 破裂

H0 初始高度位置

FL 力，在纵向方向上作用到封盖容纳装置上

FF 弹簧力

F、G 极限值

V1 第一封闭过程

V2 第二封闭过程

S10-18 方法步骤