Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Behandeln von Behältnissen sowie eine Anlage zum Behandeln von Behältnissen.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anlagen und Verfahren zum Behandeln von Behältnissen bekannt. So sind unter anderem Füllanlagen bekannt, welche Behältnisse, wie beispielsweise Kunststoff- oder Glasflaschen, mit Flüssigkeiten befüllen und etikettieren. Eine typische Füllanlage zum Befüllen eines Behältnisses mit einem Produkt ist z.B. in der EP1959228A1 beschrieben. In der Regel können solche Anlagen verschiedene Produkte und Behältnisse verarbeiten. Beim Umrüsten von Abfüllanlagen von einer Produkt- bzw. Behältnissorte zu anderen sind allerdings oft zahlreiche Umstellungen und Umbauten an der Anlage erforderlich. Da dieser Produktsortenwechsel aufwändig ist und nicht im laufenden Betrieb erfolgt, kostet jeder solcher Wechsel wertvolle Produktionszeit.

An den jeweiligen Einzelmaschinen und Modulen der Anlage erfolgt die Umrüstung auf ein anderes Produkt oder Behältnis z.B. durch die Anwahl eines bereits hinterlegten Programms, den Einbau der richtigen Formatteile oder die Einstellung von Versteileinrichtungen auf meist an einer Bedienkonsole angezeigter Werte für z.B. Höheneinstellungen, Weiteneinstellungen etc. Diese Einstellwerte wurden bei der Inbetriebnahme der Anlage ermittelt und im Programm hinterlegt. Nach dem Stand der Technik werden diese produkt- bzw. behältnisspezifischen Einstellwerte und Parameter, wie beschrieben in der DE102009040977A1 , teilweise über eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Eigenschaften eines der zu behandelnden Behältnisse ermittelt. Die Erfassungseinrichtung ist dabei Behandlungselementen vorgeschaltet.

Die standardmäßigen Einstellwerte passen in der Praxis nur als Näherungswerte. Eine Feineinstellung ist nach aller Erfahrung immer noch erforderlich.

Der Anlauf der Anlage läuft demzufolge so ab, dass die ersten produzierten Behältnisse beispielsweise vom Füller zur Etikettiermaschine transportiert werden. Mit diesen Behältnissen erfolgt in einem Testlauf die Etikettierung in der Etikettiermaschine. Ggf. müssen dabei bereits Einstellungen verändert werden, die Zeit kosten und zu einem Rückstau am Füller und dessen Stopp führen können. Die Beurteilung der etikettierten Behältnisse kann ebenfalls zu erforderlichen Korrekturen führen und kann wiederum Zeitverlust und ggf. Produktionsverlust am Füller bedeuten.

Dieser Ablauf der Feineinstellung setzt sich über alle Maschinen bis zur Palettierung fort mit dem Ergebnis, dass erhebliche Einbu ßen an Produktion entstehen. Die Dauer bis zum Zeitpunkt einer gleichmäßigen Produktion am Füller beträgt, je nach Erfahrung des Personals, in der Praxis bis zu 2 Stunden und mehr.

Grund für die erforderliche Feineinstellung sind -insbesondere bei Behältnissen wie z.B. Kunststoff (PET) -Flaschen- schwankende Parameter, die zur Änderung der Geometrie der Behältnisse führen. Insbesondere der Innendruck des Behältnisses führt zu Änderungen im Durchmesser, in der Höhe und Kontur des Behältnisses.

Der Druck im Behältnis wird durch viele Faktoren bestimmt, unter anderem durch eine Stickstoffeinspritzung oder dem C0 ₂ -Gehalt im Produkt.

Verstärkt werden kann der Effekt durch Schwankungen bei der Wanddicke der PET-Flasche- z.B. bei der Verwendung von Preformen verschiedener Lieferanten, Chargen usw. Ein weiterer wichtige Grund für erforderliche Nachjustierungen ist Verschleiß an Maschinenelementen, z.B. der Verschleiß an Förderketten und deren Gleitleisten.

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Behandeln von Behältnissen zur Verfügung zu stellen, welches die Umrüstung der Anlage bei einem Produktsortenwechsel vereinfacht und beschleunigt, also zu einer Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität (GAE) / Overall Equipment Effectiveness (OEE) führt.

Lösung

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 7 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Messeinrichtung ermittelt dabei nach oder bei der Behandlung der Behältnisse wenigstens eine für die geometrische Form der Behältnisse charakteristische Kenngröße. Dadurch können Formänderungen, die erst durch eine Behandlung auftreten, erfasst werden und darauf reagiert werden. Dabei kann durch eine oder mehrere Messeinrichtungen die tatsächliche Geometrie des Behältnisses, beispielsweise durch geeignete Kameras, Scanner oder andere Sensoren bestimmt werden. Die Messeinrichtung kann dabei auf Grundlage eines optischen, magnetischen, mechanischen oder anderem physikalischen Prinzip beruhen. Die durch die Messvorrichtungen bestimmten Messwerte und daraus abgeleiteten charakteristischen Kenngrößen können dann an alle, mehrere, oder wenigstens einer weiteren Behandlungseinheiten der Anlage übertragen werden, und zu deren Steuerung, Anpassung, sowie zur Festlegung und/oder Korrektur der Einstellwerte an Behandlungseinheiten berücksichtigt werden. Unter einer Behandlungseinheit soll ein Element/Modul der Anlage verstanden werden, welches zur Behandlung von Behältnissen dient. Die Anlage kann aus einer Mehrzahl von Behältnisbehandlungseinheiten bestehen. Als übliche Behandlungseinheiten sind dabei Streck-/Blasmodule, Füll- und/oder Verschließmodule, Etikettiermodule, Bedruckungs- module, Prüfmodule, Packmodule, usw. möglich. Darüber hinaus ist der Einsatz einer Mehrzahl von Messeinrichtungen denkbar, die verteilt an allen oder mehreren Behandlungseinheiten, bzw. Stationen innerhalb der Behältnisbehandlungsanlage, Eigenschaften der Behältnisse und/oder Eigenschaften der Maschinenelementen messen. Auf diese Weise kann die Evolution der Einstellwerte in Abhängigkeit der Position innerhalb der Anlage und anderen Variablen (wie z.B. Zeit, Temperatur, etc.) gemessen werden.

Die Messung und ggf. anschließende Korrektur der Einstellwerte kann beispielweise nur bei einem Testlauf/Testanlauf der Anlage mit einigen ersten Behältnissen einer bestimmten Sorte erfolgen, oder aber auch im laufenden Betrieb in einer ständigen Mess-Korrektur- Schleife der Behandlungseinheiteneinstellungen für eine bestimmte Behältnissorte. Neben der geometrischen Form des Behältnisses, kann auch die Abnutzung/der Verschleiß von Maschinenelementen von einer Messeinrichtung erfasst werden und die daraus ableitbaren charakteristischen Kenngrößen zur Korrektur der Einstellwerte und zur Steuerung der Behandlungseinheiten verwendet werden.

Weitere Vorteile und ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus folgenden beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 : Höhenvergleich zweier Behältnisse

Fig. 2: Durchmesservergleich im Etikettenbereich zweier Behältnisse Fig. 3: Schematischer Überblick über eine mögliche logische Konfiguration der Behältnisbehandlungsanlage.

In Fig. 1 sind zwei Behältnisse 1 a, 1 b mit verschiedener Geometrie dargestellt. In diesem Fall unterscheiden sich die Geometrie der Behältnisse in verschiedenen Behältnishöhen h1 a und h1 b. Behältnis 1 a befindet sich auf Maschinenelement 3a, welches über Maschinenelement 4a liegt. Besagte Maschinenelemente 3a und 3b seien neu, bzw. nicht abgenutzt und weisen eine Höhe von h3a bzw. h4a auf. Als Beispiel für entsprechende Maschinenelemente seien Förderketten und Gleitleisten genannt, die zum Transport von Behältnissen dienen können. Eine Messvorrichtung erfasst sowohl ganz oder teilweise die Geometrie des Behältnisses (einschließlich Höhe des Behältnisses, Durchmesser des Behältnisses im Etikettierbereich oder im Druckbereich, Kontur, etc.), seine dreidimensionale Position auf einem Maschinenelement, sowie ganz oder teilweise die Geometrie der Maschinenelemente, die mit der Position des Behältnisses in Beziehung stehen. Bei einem Produktsortenwechsel von Behältnis 1 a auf Behältnis 1 b können die von der Messeinrichtung gewonnen Werte, bzw. abgeleitete charakteristische Größen verwendet werden, um die Maschinen der Anlage zum Behandeln von Behältnissen auf die neue ProdukWBehältnissorte umzustellen, bzw. um die Standardvoreinstellungen für die neue ProdukWBehältnissorte zu korrigieren und zu verfeinern. So stellt beim Wechsel von Behältnis 1 a auf Behältnis 1 b die Messeinrichtung beispielsweise nicht nur fest, dass die neue Behältnishöhe 1 b kleiner ist als die Behältnishöhe 1 a des vorherigen Behältnisses 1 a, sondern beispielsweise auch, dass sich in der Zwischenzeit Maschinenelemente abgenutzt und/oder verändert haben (durch den Gebrauch und/oder Änderungen in den Betriebsumweltbedingungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, etc.). Im in Fig. 1 abgebildeten Fall stellt die Messeinrichtung z.B. fest, dass sich die Höhe der Maschinenelementen durch Gebrauch/Verschleiß verändert hat von h3a auf h3b und von h4a auf h4b und somit die Verschlussoberkante 2b um dh tiefer liegt als Verschlussoberkante 2a. Diese Information kann zusammen mit weiteren Messwerten (absolute Position des Behältnisses in Bezug auf die Anlage, Geometrie des Behältnisses etc) und/oder anderen abgeleitete charakteristische Kenngrößen an die Behandlungseinheiten der Anlage zum Behandeln von Behältnissen weitergegeben werden, wo sie zur Korrektur der Einstellwerte und/oder zur deren Steuerung verwendet werden können.

Die Standardvoreinstellungen der Einstellwerte der Anlage zum Behandeln von Behältnissen können Veränderungen, die während oder nach der Behandlung der Behälter und/oder die auf Verschleiß/Gebrauch oder veränderten Umweltbedingungen ruhen, nicht, oder nur unzureichend berücksichtigen. Fig. 2 veranschaulicht das Erfassen einer weiteren geometrischen Kenngröße der zu behandelnden Behältnisse, nämlich den Durchmesser der Behältnisse im Etikettierbereich. Wie Fig. 2 verdeutlicht, ist der von der Messeinrichtung gemessene Durchmesser 0D1 von Behältnis 5a kleiner als der Durchmesser 0D2 von Behältnis 5b. Abgesehen davon, dass verschiedene Behältnissorten verschiedene Geometrien haben können, kann der Unterschied der Durchmesser selbst bei gleicher Behältnissorte unter anderem daherrühren, dass sich z.B. der Druck in den Behältnissen unterscheidet, falls die Behältnisse vor der Messung bereits befüllt und verschlossen wurden oder durch Herstellungsschwankungen in der Wanddicke und Form der Behältnisse. Die von einer Messeinrichtung erfassten Messwerte und abgeleiteten Kenngrößen können an einer Bedienkonsole (an einer Messeinrichtung und/oder an einer Behandlungseinheit) angezeigt werden, um vom Anlagenpersonal abgelesen, kontrolliert und bearbeitet werden. Die Informationsübertragung zwischen Messeinrichtung und Behältnisbehandlungseinheiten kann dabei sowohl über Kabel als auch kabellos erfolgen. Die Messeinrichtung kann in die erste Behandlungseinheit integriert sein, oder sich nach der ersten Behandlungseinheit, vor oder in einer weiteren Behandlungseinheit befinden. Ebenso ist möglich, dass eine Mehrzahl von Messeinrichtungen an einer Mehrzahl von Behandlungseinheiten betrieben werden. Zusätzliche oder andere Messungen von anderen/einer anderen Messeinrichtung(en) können auch vor der ersten Behält- nisbehandlung durchgeführt werden, falls sich die andere(n) Messeinrichtung(en) vor oder bei der ersten Behandlungseinheit befindet/n, oder die Messungen können nach der ersten Behältnisbehandlung durchgeführt werden. Im Fall einer Messeinrichtung, die in eine Behandlungseinheit integriert ist, können die Messungen während oder nach der Behandlung durchgeführt werden. In Fig. 3a, Fig. 3b sind schematisch beispielhaft zwei verschiedene Anlagen A1 und A2 zum Behandeln von Behältnissen dargestellt. Beide Anlagen verfügen über wenigstens zwei Behandlungseinheiten B1 und B2, können aber beliebig viele weitere, also insgesamt, B1 , B2, BN Behandlungseinheiten aufweisen. In dargestellter Konfiguration für Anlage A1 (Fig. 3a), ist eine Messeinrichtung M1 an/bei einer ersten Behandlungseinheit B1 vorgesehen, wobei die Messeinrichtung M1 auch in Behandlungseinheit B1 integriert sein kann. Die Messeinrichtung M1 kann Messungen an den Behältnissen und an Maschinenelementen durchführen, bei oder nach der Behandlung durch B1 . Dabei ermittelte Messwerte und abgeleitete charakteristische Kenngrößen (z.B. zur Geometrie des Behältnisses, Abnutzung und Verschleiß von Maschinenelementen) können von der Messeinrichtung analysiert und verarbeitet und die sich daraus ergebenden Werte für die Einstellung, Korrektur der Einstellung, Anpassung und Steuerungsparameter oder Befehle zur Einstellung und Steuerung für B1 und wenigstens einer weiteren Behandlungseinheit (z.B. B2) berücksichtigt werden. Dazu steht M1 wenigstens zeitweise in Kommunikationsverbindung über einen Kommunikationskanal K2 mit B1 selbst und/oder mit wenigstens einer weiteren Behandlungseinheit (z.B. B2) in Verbindung. Alternativ können die von M1 gesammelten und bestimmten Daten an eine zentrale Anlagesteuereinheit ZS über einen weiteren Kommunikationskanal K1 übermittelt werden. Die ZS steht dabei wenigstens zeitweise mit M1 und wenigstens einer Behandlungseinheit in Verbindung. Der Transport von Behältnissen innerhalb der Anlage erfolgt durch Transport-Maschinenelemente, wie z.B. Förderketten und Gleitleisten. Maschinenelement T12 ist beispielsweise verantwortlich dafür, Behältnisse von B1 nach B2 zu befördern und Tij befördert Behältnisse von i-ter Behandlungseinheit zu einer weiteren j-ten Behandlungseinheit, wobei i,j ganze Zahlen zwischen 2 und N sind.

In Anlage 2 (Fig. 3b), die wie Anlage 1 eine Anzahl von N Behandlungseinheiten aufweist, befindet sich die Messeinrichtung M1 nach der ersten Behandlungseinheit, d.h. in diesem Fall führt M1 Messungen an den Behältnissen nur nach einer ersten Behandlung durch B1 aus. Die Datenkommunikation zwischen M1 , ZS und den Behandlungseinheiten verläuft allerdings wie in Anlage 1 beschrieben.

Vorteilhaft ist die erste Behandlungseinheit eine Füll- und/oder Verschließeinrichtung, also eine Behandlungseinheit zum Befüllen und/oder Verschließen von Behältnissen. Bei nachfolgenden Maschinen und Behandlungseinheiten kann es vorteilhaft sein, dass diese nicht geblockt, d.h. durch Transporteure oder Puffersysteme von der Füll- und/oder Verschließeinrichtung entkoppelt sind.

Vorteilhaft dient mindestens eine weitere Behandlungseinheit zum Etikettieren oder Bedrucken der Behältnisse.

Die Verwendung der Messwerte und der daraus abgeleiteten charakteristischen Kenngrößen, die aus einer Messeinrichtung gewonnen werden, um zur Steuerung, Anpassung und Einstellwertkorrektur von Behandlungseinheiten benutzt werden zu können, kann automatisch oder manuell erfolgen. Die manuelle Verwendung der Messwerte vom Anlagenpersonal kann z.B. über Bedienkonsolen und den entsprechenden Behandlungseinheiten geschehen, oder über eine zentrale Bedienkonsole. Ebenso kann die automatische Verwendung über eine zentrale Rechen/Steuereinheit, welche in zumindest zeitweiliger Kommunikationsverbindung mit der/den Messeinrichtung/en steht und alle von der/den Messeinrichtung/en bestimmten Messwerte und abgeleiteten charakteristischen Kenngrößen, Korrekturen, Steuerbefehle etc., sammelt und ggf. weiterverarbeitet und zur Steuerung, Anpassung und Einstellwertkorrektur der Behandlungseinheiten verwendet. Eine automatische Verwendung der Messeinrichtungsdaten (einschließlich Messwerte, abgeleiteter charakteristischen Kenngrößen, Steuer- und Anpassungsbefehle) ist aber auch möglich über einen direkten Kommunikationsweg zwischen Messeinrichtung/en und Behandlungseinheit/en.

Nachfolgende Beispiele zur Verwendung von durch die Messeinrichtung erfassten Messwerten dienen zur Veranschaulichung vorteilhafter Ausführungen der Erfindung.

Die Erfassung der Behältnishöhe kann zur Einstellung der Stauerkennungssensoren im Transport und in Maschineneinläufen, sowie der Höheneinstellung der Sensorik verwendet werden.

Die Erfassung des Behältnisdurchmessers kann zur Einstellung der Behältniseinläufe an Etikettiermaschinen und Packer benützt werden.

Die Messung des Behältnisdurchmessers im Etikettenbereich eines Behältnisses kann zur Einstellung der Etikettiermaschinen verwendet werden. Die Messung der Kontur des Behältnisses im Druckbereich für das

Mindesthaltbarkeitsdatum kann zur Einstellung des Druckers benützt werden.

Die Anzahl erfindungsgemäß erfassbarer Messwerte, abgeleiteter charakteristischer Kenngrößen (d.h. Parameter die Eigenschaften der Behältnisse, Anlage, bzw. Teile der Anlage beschreiben) und daraus folgende Steuer-, Einstell-, Anpassungsbefehle für Behandlungseinheiten (d.h.. Parameter die die Behandlung der Behältnisse beschreiben) lässt sich fortsetzen und beschränkt sich nicht auf die hier angeführten.

Es folgen 2 Blatt mit 3 Abbildungen, in denen folgende Bezugszeichen verwendet werden.

1 a, 1 b, 5a, 5b Behältnisse verschiedener Geometrie

2a, 2b Verschlussoberkante der Behältnisse 1 a, 1 b 3a, 4a Neue/nicht abgenutzte Maschinenelemente h3a, h4a Höhe der Maschinenelemente 3a und 4a

3b, 4b abgenutzte/verschlissene oder durch Änderungen in den Betriebsumweltbedingungen veränderte Maschinenelemente h3b, h4b Höhe der Maschinenelemente 3b und 4b h1 a, h1 b Höhe von Behältnis 1 a, bzw. 1 b (wobei Behältnishöhe=Distanz zwischen Behältnisboden und Verschlussoberkante des Behältnisses)

dh Differenz der Summe von (h1 a + h3a + h3a) und Summe von (h1 b + h3b + h3b)

0D1 , 0D2 Durchmesser im Etikettenbereich der Behältnisse 5a und 5b

6a, 6b Etikettenbereich der Behältnisse 5a und 5b

A1 , A2 Anlagen A1 , A2 zur Behandlung von Behältnissen

B1 , B2, BN Erste, zweite und N-te Behandlungseinheit zur Behandlung von Behältnissen

K1 Kommunikationskanal zur Übermittlung von Daten, Befehlen und anderen Informationen zwischen den Behandlungseinheiten und der zentralen Anlagesteuerungseinheit

K2 Kommunikationskanal zur Übermittlung von Daten, Befehlen und anderen Informationen zwischen einer Messeinrichtung und Behandlungseinheiten

T12 Maschinenelement zum Transport von Behältnissen zwischen erster und zweiter Behandlungseinheit

Tij Maschinenelement zum Transport von Behältnissen zwischen i-ter und j-ter

Behandlungseinheit, wobei i,j ganze Zahlen zwischen 2 und N sind.

ZS Zentrale Anlagesteuerungseinheit

M1 Messeinrichtung