用于在容器处理系统中移动传输元件的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制用于在容器处理系统中传输容器(特别地，瓶或罐)的能够被单独控制的传输元件的移动的装置和方法。
【背景技术】
[0002]在容器处理系统中，在一个或多个连续的加工步骤中处理诸如瓶、罐等的容器。通常，在能够例如配置成共用系统概念的模块的分离处理单元中执行加工步骤或作业步骤。为了降低系统的采购成本和运行成本，用于控制系统、用于介质供给等的接口通常是标准化的，以简化不同类型的处理单元和/或生产能力的组合。用于例如由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PEP)等制成的塑料瓶的容器处理系统可以例如包括作为分离的模块型处理单元的如下装置:用于加热预制件的加热装置、用于使预制件膨胀并将预制件拉伸成塑料瓶的拉伸吹塑成型装置、清洁装置、贴标装置、灌装装置、分选装置、包装装置、灭菌装置、检查装置、控温装置、冷却装置、涂覆装置、缓冲装置等。在现有技术中，执行连续加工步骤的单个处理单元通常顺序地逐个连接，其中一个或多个传输装置操控容器从处理单元至对应的下游处理单元的传输。
[0003]因而，通过系统的分离处理单元所进行的连续加工步骤以及在处理单元之间的传输遵从已知的组装线加工原则，在该原则中，借助于关于单个加工步骤的加工持续时间和/或每单位时间从一个处理单元向下一个处理单元传输的容器的数量的适当的控制加工来完成待被处理的容器通过顺序配置的处理单元的连续流。在从现有技术已知的系统中，经常借助于承载件形式的多个分开的传输元件来执行容器在处理单元之间的传输，其中传输元件借助于适当的保持装置(例如，特定形状的抓持元件)在接收点处接收容器或预制件，将容器或预制件传输通过顺序的连续处理单元，并且最终在排放点处排放这些容器或预制件。这里，通常通过被适当设计的进给输送器在接收点处将容器传送至多个传输元件，并且在排放点处，通过被适当设计的移除输送器以相应的方式接管来自多个传输元件的容器。进给输送器和移除输送器以及单个容器处理单元在每单位时间容器速率下传输或处理容器，其中每单位时间容器速率由操作人员或控制装置响应于待被处理的容器、加工步骤和/或操作处理单元来预定。换言之，为了不中断生产和有效生产，容器必须以预定的恒定时间间隔或在处于预定的恒定空间距离(所谓的(产品)流的间距)的传输元件的恒定的预定速度下到达对应的处理单元或输送装置。尽管单个处理单元的加工速率和/或输送装置的输送速率通常能够在特定的限制内被控制或调节，但是因为单个处理单元的加工速率仅能够适应时间延迟，所以两个连续传输元件之间的偏离预定速率、即偏离预定的时间间隔或偏离预定的空间距离通常会导致生产延迟。
[0004]特别地，因为在产生间隙时必须临时延迟传输元件的运行，随后再以正常速度行进，所以容器的否则正常的产品流中的间隙会给对处理单元的控制和调节带来大的困难。通常损失了宝贵的生产时间。然而，在容器处理系统的产品流中形成间隙是日常现象，间隙的成因例如是因为将容器的处理状态识别为故障和因为排出容器。
[0005]因此，本发明的目的是提供一种用于单独控制容器处理系统中的传输装置的传输元件的改进方法，该方法克服了上述缺点，并且特别地，该方法允许有效地处理容器处理系统的间隙。
[0006]在包括用于执行连续加工步骤的多个顺序配置的容器处理单元的容器处理系统中，单个处理单元发生故障可能会导致整条加工线停工，因而可能会造成相当大的生产损失，为了减少生产损失，现有技术中通常对传输元件及由其承载的容器提供中间缓冲区，而这在一定程度上需要相当大地增加处理系统的结构尺寸。另一方面，通常加工线中的加工步骤的顺序不是强制的。例如，能够在贴标步骤之前或之后将控制标记胶接至容器。因此，期望能够在特定的处理单元发生故障时独立执行的优选加工步骤，使得加工线中的发生故障的处理单元之后的至少一部分还能够运行。这里，故障不一定指处理单元的完全停工，而是可以因容器吞吐量的临时降低而发生。
[0007]因此，本发明的另一目的是提供一种用于单个控制容器处理系统中的传输装置的传输元件的改进方法，该方法克服了上述缺点，并且特别地，该方法允许加工线的多个部分在处理单元发生故障的情况下连续地运行。
[0008]用于单独控制多个能够被单独控制的传输元件的传输装置通常包括传输路径，借助于机械和/或电磁相互作用，该传输路径借助于沿着其安装的相互作用元件对安装于传输元件的反应元件施加力。通过选择性地控制特定传输元件的反应元件和/或传输路径的限定区域内的一个或多个相互作用元件，该施加力能够限制于特定的传输元件，由此能够使该传输元件被沿着传输路径单独且独立于其它传输元件地被引导。这里，借助于相互作用，能够沿着传输路径加速、减速或以恒定速度引导传输元件。通常，特别是在电磁相互作用的情况下，能够被单独控制的传输元件的反应元件被设计成使得在沿着传输路径相邻的两个传输元件之间获得排斥相互作用，从而避免发生碰撞或至少使碰撞减弱。因此，只能抵抗该排斥力使该相邻传输元件的距离减小。
[0009]然而，在特定情形下，在生产加工过程中(例如，当将多个容器加工成单元或包装体时)，在沿着相当长的传输路线并在单个容器单元或输送器的高加工或进给速率的情况下同步传输多个传输元件时，可以期望在相邻传输元件不存在间隙的情况下(即，以取决于传输元件和/或被传输的容器的形状的最小距离)共同地引导(即，以恒定间隔引导)该相邻传输元件。然而，归因于相邻传输元件的反应元件之间的排斥力，这需要额外的用于无间隙行进的能量。
[0010]因此，本发明的又一目的是允许相邻传输元件以节能的方式同步行进。
【发明内容】
[0011 ]利用用于自动地适配能够被单独控制的多个传输元件的运动曲线的方法来实现上述目的，其中所述多个传输元件用于在容器处理系统中沿着传输路径传输容器，所述多个传输元件以能够移动的方式沿着所述传输路径配置，所述方法包括如下步骤:
[0012]确定由所述多个传输元件中的第一传输元件承载的至少一个容器的处理状态；和/或
[0013]确定沿着所述传输路径配置在所述第一传输元件的位置的下游的至少一个第一容器处理单元的运行状态，
[0014]其中，借助于所述容器处理系统的开环和/或闭环控制单元使所述第一传输元件作为传输元件的流的一部分而移动，并且
[0015]其中，响应于所确定的处理状态和/或所确定的运行状态，借助于所述开环和/或闭环控制单元来适配所述第一传输元件的运动曲线。
[0016]传输路径以及可动地配置于传输路径的多个能够被单独控制的传输元件可以为传输装置的一部分，该传输装置将容器从接收点或容器处理单元传输至在加工中配置在下游的容器处理单元或排出点。这里和以下，将传输装置理解为包括被以闭合回路的方式输送的用于容器的传输元件的输送器。然而，这不排除如下情形:传输装置的至少子部不形成闭合回路。
[0017]这里和以下，多个传输元件的位置应被看作多个传输元件相对于供传输元件配置的传输路径的位置。这里，将第一传输元件与第二传输元件的距离限定为两个传输元件的沿着传输路径(例如，沿着传输路径的导轨)的距离。特别地，第一传输元件与第二传输元件的距离可以表示沿着传输路径的相对于传输路径的潜在支路和/或传输路径的闭合部分的最短连接长度。根据本发明，用于传输容器的传输元件以能够被单独控制的方式沿着传输路径引导。具体地，能够通过传输元件与传输路径的相互作用实现传输元件的该单独控制和相互独立移动(参见下文)。
[0018]根据本发明，所述多个能够被单独控制的传输元件包括至少两个传输元件，该至少两个传输元件用于对应地传输一个或多个容器且可动地配置于传输路径。具体地，所述多个传输元件可以包括能够沿着传输路径彼此单独且独立地移动的多个被相同设计的传输元件。然而，这不排除传输元件在一个或多个特征方面彼此不同。具体地，所述多个传输元件可以包括彼此间至少一个特征不同的至少两组被分别相同设计的传输元件，例如诸如抓持元件等的功能元件和/或稍后进一步说明的反应元件的构造。这里，传输路径上的传输元件的数量原则上是任意的且仅受传输路径长度的限制，只要存在至少两个传输元件即可。为了在接收点处接收至少一个容器并向排放点排放该容器，传输元件可以配备有例如抓持元件形式的适当的保持装置。这里，可以将抓持元件构造成可被无源或有源地控制。具体地，能够想到抓持元件用于形状配合(form-fitting)或力配合地抓持容器的颈部，例如，所谓的塑料瓶的颈把持，其中在形状配合地抓持的情况下，被保持的容器能够绕着其长度方向轴线转动地支撑在抓持元件中。另外，可以将抓持元件构造成能枢转和/或高度可调。
[0019]特别地，在本发明的含义中，容器为饮料瓶，并还可以为诸如罐、玻璃瓶或具有盖的其它玻璃容器、基于纸板或复合材料的包装、利乐包(tetra pack)等的用于食品、药品、卫生用品、清洁剂等的其它容器。在容器由塑料构成的情况下，这还包括中间产品、特别是用于拉伸吹塑成型容器的预制件。此外，在本发明的含义中，容器还包括被组装成具有多个容器的包装或单元。
[0020]可以将传输元件设计为滑道、盘(puck)、滑件、往复件(shuttle)等，传输元件通过与传输路径相互作用而移动。这里，根据不同需求，各传输元件均可以在传输路径上加速、减速、匀速移动或甚至临时地完全停止。通过单独地控制传输元件，能够获得各单独传输元件的可变的位移-时间曲线。这里和以下，可以将该单独的位移-时间曲线称作对应传输元件的运动曲线。这里，运动曲线可以包括传输元件在传输路径上的响应于时间的位置，以及传输元件的响应于时间的速度。特别地，对于所述多个传输元件中的各传输元件，分离的、单独的运动曲线能够存储在容器处理系统的开环和/或闭环控制单元中，例如存储在存储单元中。
[0021]对于个体的区别，所述多个传输元件中的至少一个传输元件可以包括例如条形码、可读取的存储芯片或者印刷、粘贴和/或雕刻上的字母数字编码形式的明确的识别单元，其中借助于传输路径上的一个或多个适当的识别检测装置允许对通过相应的识别检测装置的传输元件的识别。特别地，传输元件的识别单元能够用于根据预定运动曲线将传输元件选择性地引导至例如特定的排放点或特定的容器处理单元。
[0022]除了用于控制传输路径的相互作用元件和/或传输元件的反应元件(参见下文)的数据以外，预定运动曲线还可以包括用于切换传输路径的切换点的控制参数。响应于预定运动曲线，开环和/或闭环控制单元以如下方式控制和/或调节传输路径的相互作用元件和/或传输元件的反应元件和/或传输路径的切换点:对应的传输元件按照对应的预定运动曲线沿着传输路径移动。
[0023]这里，响应于待被处理的容器和/或产品和/或响应于容器处理单元的运行状态(特别地，响应于每单位时间容器吞吐量)，能够自动地预定传输元件的运动曲线。对于处理系统的开始，可以执行例如确定传输元件的位置的初始化。另外，操作者能够将运动曲线与期望的生产目标/条件适配。
[0024]传输路径的形状原则上是任意的。具体地，传输路径可以实质上是闭合的，其中实质上闭合是指传输路径允许用于传输元件的至少一条闭合路线。在一个实施方式中，这能够通过提供作为传输路径的一部分的返回部来实现，其中该返回部允许传输元件从排放点返回至接收点。然而，还可以将传输路径设计为以如下方向至少部分地打开:将传输路径的至少一部分设计为用于传输元件的死端，其中能够通过移动方向反向来使传输元件返回。特别地，这种死端在排放点中的一个排放点处终止。
[0025]为了在传输元件沿着传输路径移动期间引导传输元件，传输路径可以包括导轨和/或引导通道。因而，传输元件可以包括互补引导通道、互补引导元件:例如引导销和/或例如借助于凸缘在传输路径的导轨上行进的一个或多个被适当配置的引导辊。这里，能够想到例如借助于滑动轴承的多个可选的实施方式。在传输路径上设置导轨允许传输元件沿着传输路径低摩擦地滑动。另外，传输路径可以具有能够供诸如支撑辊等的相应的支撑元件滚动或滑动的行进表面(running surface)。
[0026]根据本发明，用于自动地适配所述多个传输元件的运动曲线的方法包括确定由第一传输元件承载的至少一个容器的处理状态，和/或确定沿着传输路径配置在第一传输元件的位置的下游的至少一个第一容器处理单元的运行状态。
[0027]这里和以下，特别地，容器的处理状态是指容器相对于对容器执行的或仍待对容器执行的加工步骤的状态。具体地，处理状态能够表示是否无误地或以完成的方式执行了诸如容器的灌装、贴标等的特定加工步骤，以便能够在进一步的加工步骤中对容器进行处理。同样地，处理状态可以指有缺陷和/或损坏的容器。这里，损坏的容器还可以与已经执行过的加工步骤无关地存在，例如作为爆裂瓶存在，并且还可以由容器自身的传输导致。
[0028]这里，优选地，可以在被处理单元处理之前，特别是借助于配置在处理单元上游的检查单元来执行对由传输元件承载的容器的处理状态的确定。例如，该检查单元可以以例如用于检测容器的灌装高度的挡光板的形式设计。同样地，检查单元可以包括用于确定所传送的容器的重量，由此能够检测灌装高度和总体损坏两者。此外，能够想到例如作为利用下游的图像加工的光学扫描仪或照相机的光学控制单元，以便检测例如容器或所贴标签的损坏或者印刷的打印图像的误差。现有技术中已知多种另外的检查单元。例如，这些检查单元为高温计、热感照相机(thermo camera)、金属检测器、颜色传感器、杂质检查器、嗅探器，或者还为用于灌装高度、关闭或密封控制的检查器。能够在传输元件通过检查单元时确定所传送的容器的处理状态，另外，能够将该处理状态作为编码信号经由线缆连接装置或无线地发送至开环和/或闭环控制单元。具体地，因而能够在被供给的容器到达用于处理的处理单元之前在入口处以如下方式测试该容器:能够在处理单元中成功地执行待被执行的加工步骤。具体地，能够及时地识别并相应地处理有缺陷的容器(参见下文)。
[0029]这里和以下，容器处理单元的运行状态是指用于对容器执行特定加工步骤的处理单元的能力。这里，处理状态可以包含处理单元的例如因失灵或未被供给材料(诸如打印墨、标签等)而完全故障，并还可以包含受限的每单位时间容器吞吐量。为了自动地确定处理单元的运行状态，处理单元可以包括适当的测试装置，该测试装置可以根据待被分别执行的加工步骤而定。另外，处理单元可以包括信号装置，该信号装置将所确定的运行状态经由线缆连接装置或无线地发送至开环和/或闭环控制单元。这里，能够连续或以预定的时间间隔周期地确定处理单元的运行状态。
[0030]因而，在容器处理单元发生故障或吞吐量降低的情况下，开环和/或闭环控制单元能够以如下方式自动地适配位于该处理单元上游的传输元件的运动曲线:每单位时间不向该处理单元供给或较少地供给传输元件。这能够防止堵塞处理单元，和/或进一步损坏容器和/或处理单元。在发生故障的情况下，能够从容器处理系统的其余部分移除分离该发生故障的处理单元，从而随后能够由操作人员进行维修。适配传输元件的运动曲线可以包括适配传输元件的速度和/或例如通过切换相应的切换点来适配传输元件的路线。根据需求，在处理单元的故障延长的情况下，能够将处理单元的入口处的多个或所有传输元件的运动曲线适配成所改变的处理情形，并且还能够将剩余传输元件的运动曲线适配成所改变的处理情形。另外，通过在处理单元下游缓冲具有被处理过的容器的传输元件，能够临时地补偿临时故障的处理单元。
[0031]根据本发明，借助于开环和/或闭环控制单元来移动作为传输元件的流的一部分的第一传输元件。换言之，借助于开环和/或闭环控制单元而根据预定的运动曲线沿着传输路径移动的多个传输元件形成如下传输元件的流:该传输元件承载用于被沿着传输路径的加工部配置的一个或多个容器处理单元处理的容器。例如，该传输元件的流能够使对所传输的容器执行第一加工步骤的第一容器处理单元与对容器执行的随后的下一加工步骤的第二容器处理单元连接。同样地，该流能够使上述进给输送器中的一者与容器处理单元连接，和/或能够使容器处理单元与上述移除输送器中的一者连接。这里，能够响应于所承载的容器的处理状态和/或容器处理单元的运行状态来自动地适配单个或所有传输元件的