EP4348228A1 - Dichtheitsprüfung von vakuumverpackungen - Google Patents

Dichtheitsprüfung von vakuumverpackungen

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Publication number
EP4348228A1
EP4348228A1 EP22728780.2A EP22728780A EP4348228A1 EP 4348228 A1 EP4348228 A1 EP 4348228A1 EP 22728780 A EP22728780 A EP 22728780A EP 4348228 A1 EP4348228 A1 EP 4348228A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum
test
pressure
station
packages
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.)
Pending
Application number
EP22728780.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter BORKUS
Martin Bergmann
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.)
Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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 Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG filed Critical Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Publication of EP4348228A1 publication Critical patent/EP4348228A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/36—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting change in dimensions of the structure being tested
    • G01M3/363—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting change in dimensions of the structure being tested the structure being removably mounted in a test cell
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
    • G01N21/9009—Non-optical constructional details affecting optical inspection, e.g. cleaning mechanisms for optical parts, vibration reduction

Definitions

  • the present invention relates to a device and method for leak testing of vacuum packages, in particular an "in-line" leak test of vacuum packages.
  • Vacuum packaging is used, for example, in the food industry.
  • the state of the art does not yet have sufficiently reliable and efficiently implementable methods or systems that check the tightness of the vacuum packaging produced during the ongoing production process (“in-line”).
  • in-line the ongoing production process
  • undetected leaks in the vacuum packs have catastrophic consequences for the product quality, since the packaged food can spoil, for example.
  • the tightness of the vacuum packaging also serves as a guarantee of product quality, for example the guarantee that the sealed contents are intact or sterile.
  • vacuum packaging is used, for example, to protect the packaged products against oxidation, corrosion, mechanical damage (e.g. scratches), electrostatic discharge (use of ESD film), moisture absorption, contamination (e.g. with sterile products).
  • Vacuum packaging is also used to fix components in loose assemblies (e.g. separable roller bearings).
  • the vacuum packs are generally checked manually by means of a manual check, in particular scanning, of each individual vacuum pack and a visual inspection of the weld seam of the vacuum packs by the employees.
  • the control often takes place in the so-called "black area" of the production process.
  • Another serious disadvantage is that the manual verification process is time-consuming and labor-intensive. Vacuum package manufacturing and inspection is often integrated into a large production line, where manual vacuum package inspection cannot keep up with the manufacturing tact.
  • An object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art. It is in particular the object of the invention to provide a test station and a test method for testing the tightness of vacuum packaging which no longer requires employees to manually check the tightness of the vacuum packaging. A further object is to provide a test station and a test method for testing the tightness of vacuum packaging, which enables the tightness of the vacuum packaging in a running production process (“in-line”) and is or can be adapted preferably to the production cycle.
  • in-line running production process
  • the invention is particularly suitable for use in the food industry, for example for checking the tightness of vacuum packaging for sausage or meat products.
  • the invention can be used both in the white area and in the black area of production. In principle, however, the invention can be used to check the tightness of vacuum packaging in areas other than the food industry, i.e. the vacuum-packed products are not restricted to food.
  • the basic idea of the present invention consists in the use of sensors, in particular in the substitution of the manual, manual check by an intelligent, sensor-supported and/or automated check of the tightness of the vacuum packaging.
  • the invention makes use of the physical principle that when a vacuum pack is exposed to a test pressure that is reduced compared to a reference pressure, eg atmospheric pressure, the spatial dimensioning of the vacuum pack changes. If the vacuum pack is leaky, it will inflate, while if the pack is sealed and/or undamaged, the spatial dimensions of the pack will (essentially) not change. This change in the spatial dimensioning of the packaging can be detected and evaluated in a simple manner using a sensor system. From the sensor data obtained in this way, conclusions can be drawn about the tightness of the vacuum packaging. The result of the leak test can be used, for example, to take further measures such as rejecting and/or ejecting the inspected vacuum packaging and packaging found to be leaking from the production line.
  • a reference pressure eg atmospheric pressure
  • a test station for checking the tightness of one or more vacuum packages.
  • the test station can be set up to test several vacuum packages simultaneously or at the same time, i. H. in a test process or test cycle.
  • the one or more vacuum packages to be tested have an initial spatial dimension at a reference pressure.
  • the reference pressure is basically a pressure that is higher than the test pressure.
  • the reference pressure is atmospheric pressure that prevails at the location of the test station.
  • the test station includes a vacuum generating device that is set up to expose the one or more vacuum packages from the outside to a test pressure that is reduced compared to the reference pressure by lowering the pressure in the test chamber from the reference pressure to the test pressure.
  • the test pressure in the test chamber can be reduced, for example, in the range from 0.03 MPa to 0.08 MPa compared to the reference pressure.
  • the evacuation time of the test room can be adapted to the production cycle of the production line.
  • the test space can be evacuated in less than 5 s, for example within 0.5 s to 1.0 s, in order to set the test pressure.
  • the test station also includes a sensor system that is set up to determine, based on a change in the spatial dimensions of at least one of the one or more vacuum packages during the application of test pressure relative to the respective initial spatial dimensions of the one or more vacuum packages, whether at least one of the one or more vacuum packages or the multiple vacuum packs is leaking.
  • the sensor system can be able to detect a change in the spatial dimensions either in one spatial axis, in two spatial axes or in all three spatial axes. A change in the spatial dimensioning in one of the spatial axes can indicate a leaky vacuum packaging.
  • the test station includes a housing that defines a test space in which the one or more vacuum packages with the test pressure be applied.
  • the vacuum generating device can be set up to generate the test pressure in the test chamber.
  • the vacuum generating device lowers the reference pressure to the test pressure.
  • the housing can be part of the vacuum generating device. Alternatively, the housing can be made separately for the vacuum generating device, wherein the
  • Negative pressure generating device is assigned to the housing so that it can create the test pressure in the test chamber.
  • the test space can be a space that is closed in particular gas-tight and/or fluid-tight and/or is separated from the environment and is delimited at least in sections, in particular for the most part, by the housing.
  • the test space can also be referred to as an evacuation chamber, which is evacuated when the negative pressure is applied.
  • the design and shape of the evacuation chamber can depend on the nature, size and quantity of the vacuum packaging to be tested. In principle, the volume of the evacuation chamber can be selected as small as possible in order to leave as little dead space as possible around the vacuum packaging(s) to be tested. As a result, the evacuation time of the evacuation chamber can be reduced.
  • Another approach is to provide a large volume universal chamber to be used regardless of the nature and/or size of the vacuum package(s) to be inspected.
  • One or more filling pieces adapted to the vacuum packaging to be checked can be inserted into the universal chamber to limit the dead space.
  • the filling pieces can be exchanged in the form of interchangeable parts when the product is changed.
  • the housing of the evacuation chamber should be designed to be as light as possible and as stable as necessary.
  • the materials used for the housing of the evacuation chamber are, in particular, the materials PC, acrylic, GRP and/or carbon, optionally with a suitable coating, especially for food processing.
  • a suitable coating especially for food processing.
  • curvatures, edge and corner radii as well as rib structures are preferable to reinforcement of wall thicknesses. Supporting elements in the form of columns, ledges etc. may be required for evacuation chambers with a large floor area.
  • the vacuum generating device has a first working state, also referred to below as a test process, in which it applies the test pressure in the test chamber.
  • the pressure in the test chamber can be reduced from the reference pressure to the test pressure.
  • the vacuum generating device also has a second working state, referred to below as the initialization state, in which it applies the reference pressure in the test chamber.
  • the vacuum generating device does not necessarily have to directly generate or apply the reference pressure itself.
  • the negative pressure generating device can also ensure that in the initialization state the reference pressure in the test room builds up or is applied. For example, the vacuum generating device can ensure that the ambient pressure or atmospheric pressure is set in the test chamber in the initialization state.
  • the test station comprises a support for the one or more vacuum packages that interacts with the housing to delimit the test space in a fluid-tight, in particular gas-tight manner.
  • the vacuum packages can be provided on the support.
  • the edition can be flexible.
  • the support can be formed from a material that is transparent to the sensor system, i.e. that can be penetrated.
  • the plurality of vacuum packs can be positioned relative to one another on the support in an in particular predetermined arrangement.
  • two adjacent vacuum packs can be offset from one another in a conveying device for the vacuum packs through the test station and/or transversely to the conveying device.
  • the support can be formed by a conveyor system.
  • Conveyor systems also known as conveyors, are generally machines and systems that are used to convey goods, in this case the vacuum packaging to be checked.
  • the conveyor system can cyclically, according to a particular predetermined timing, which is adapted to a manufacturing cycle for producing vacuum packaging, the vacuum packs to be checked cyclically, or continuously, d. H. in particular without interruption and/or at a constant conveying speed.
  • the test cycle of the test station as a whole, as well as the evacuation time of the test chamber can be selected based on the specified production cycle in order to enable in-line testing of the vacuum packaging that keeps pace with the production cycle.
  • the conveyor system can be assigned to the vacuum generating device in such a way that it transfers the individual vacuum packages to the vacuum generating device or is part of the vacuum generating device.
  • the conveyor system has a conveyor belt, a rotary indexing table, a sliding table or the like.
  • the surface and structure of the support, in particular of the conveyor belt, can be selected depending on the nature of the conveyed goods.
  • the conveyor belt must be sufficiently rigid and gas-tight or fluid-tight.
  • the surface of the conveyor belt should be smooth or finely structured and low-reflection.
  • the negative pressure can be generated from below the conveyor belt.
  • a perforated conveyor belt with an appropriate substructure can be used.
  • the conveyor system can continuously or cyclically promote the vacuum packaging to be checked along a conveying direction and the Vacuum generating device can be movably mounted in such a way that the vacuum generating device can move along with the vacuum packaging promotion.
  • the promotion via the conveyor system and the checking of the vacuum packaging for leaks can take place without the conveyor system setting or stopping the promotion of the vacuum packaging to be checked.
  • the vacuum generating device it is possible for the vacuum generating device to be arranged in a fixed or stationary manner and for the conveyor system to be clocked and/or matched to the duration of the inspection of an individual vacuum pack and to stop during each inspection process.
  • the test station includes a portal robot that is set up to move the vacuum generating device in accordance with the vacuum packaging conveyance.
  • the gantry robot can be a line/linear gantry, in particular with two axes.
  • the vacuum generating device travels with the conveyor system and in particular with the vacuum packaging that is arranged on it and is to be checked.
  • the tightness of the vacuum packaging(s) can thus be checked "in-line” during the ongoing production process.
  • the gantry robot travels through a movement cycle that is in particular predetermined, which depicts a checking process (test cycle) of the at least one vacuum packaging. After a verification process has taken place, the movement cycle starts from the beginning and at least one further vacuum pack is checked.
  • the housing can have a seal associated with the support for gas-tight and/or fluid-tight sealing of the test chamber during the testing process.
  • the seal can be a profile lip seal, for example.
  • the seal can be made of an elastic and/or elastomeric material. The degree of hardness of the seal can depend on the surface finish of the contact surfaces (support, housing). Other sealing options are round cord seals (O-rings), for example in a housing groove, injected silicone seals or flat seals which are glued to the housing.
  • the housing can be at least partially transparent or microwave-permeable.
  • transparent vacuum packs are common in the food industry so that the contents can be seen.
  • the transparency of the housing can therefore be greater than the transparency of the vacuum packaging.
  • the housing can also be made of a non-transparent material.
  • the housing can also have one or more transparent sections for the Sensor technology is/are penetrable in order to detect one or more vacuum packages located in the interior.
  • the housing can have transparent windows for an optical sensor, so that, for example, an optical sensor arranged outside of the housing can detect the vacuum packaging inside the housing (at least partially) through the window or windows.
  • the sensors can be provided outside the housing.
  • the separate arrangement of the sensors from the housing can make sense, for example, in order to be able to clean the test station better. It can thus be possible to cover the sensor system (or the sensitive parts thereof) with simple means during cleaning and thus prevent damage to the sensor system. Furthermore, the separate arrangement of the sensor system outside of the housing can make it possible to reduce the soiling of the sensor system during operation.
  • the sensor system works by means of microwaves and/or on the basis of the Doppler effect, transparency of the housing (or parts thereof) may not be necessary. In this case, however, it must be ensured that the housing is made of a microwave-permeable material, with the degree of microwave transparency being selected in any case such that the sensor system can detect a change in a dimension of the vacuum packaging to be checked.
  • the change in shape of the film can be detected by means of an optoelectronic sensor system, for example a light curtain or the like, or by means of electronic image processing.
  • the sensor system can be arranged transversely to the conveying direction of the vacuum packs.
  • transmitters and receivers can be provided on both sides of the conveyor system.
  • the sensors can detect a change in the vertical dimensions, i.e. here the height, of the vacuum packaging(s) to be checked.
  • a (at least in part) mechanical sensor system for example by scanning the vacuum packaging(s), can also be used. Scanning, equipped with a simple sensor unit such as a proximity switch, can also be implemented.
  • the vacuum packaging could be scanned, for example, with guided feeler tappets with a switching lug for contacting proximity switches (switching output: digital or analogue).
  • the test station comprises a control unit which is set up to control the operation of the vacuum generating device according to the respective working state.
  • the test station can be operated automatically, in particular fully automatically.
  • the control unit can be assigned to the vacuum generating device in such a way that the control unit activates a compressor or a pump for applying the test pressure in the housing in order to assume the first working state.
  • the control unit can be assigned to the vacuum generating device in such a way that, in order to assume the initialization state, the control unit deactivates the vacuum generating device, the compressor or the pump for applying a reference pressure in the housing.
  • a vacuum connection in the form of a hose nozzle with flange attachment can be provided between the compressor or the pump.
  • the vacuum connection can be positioned anywhere on the housing.
  • the hose nozzle diameter can be adapted to the volume of the evacuation chamber.
  • the vacuum generating device, in particular its pump, can for example have a delivery rate of more than 500 m 3 /h, in particular more than 550 m 3 /h, 600 m 3 /h, 650 m 3 /h or more than 700 m 3 /h exhibit.
  • the vacuum generating device can have a pneumatic and/or electromechanical drive for setting the test and initialization states.
  • the drive can be coupled to the control unit.
  • the control unit can, for example, control, in particular regulate, the operation of the drive.
  • the housing can be movably mounted relative to the vacuum packaging, with the control unit being set up to move the housing towards the vacuum packaging in order to take up the testing process in such a way that it surrounds the one or more vacuum packaging, and to take up a third working state, in Next passive state to move away from the vacuum pack.
  • the housing can also be immovable relative to the vacuum packaging, for example when the testing station is integrated into a vacuum packaging system whose evacuation chamber can be used both for vacuum packaging the products and for the testing process for the tightness of the packaging.
  • the sensor system can include a sensor unit and an evaluation unit.
  • the sensor unit records sensor data of the vacuum packaging(s) to be checked, which can then be evaluated by the evaluation unit in order to conclude the tightness of the vacuum packaging(s).
  • the sensor unit and/or the evaluation unit can be arranged outside the test room, in particular outside the housing. Alternatively, the sensor unit and/or the evaluation unit can also be arranged within the test space, in particular within the housing.
  • the sensor unit can be set up to, in the initialization state, first sensor data that contains the initial spatial dimension(s) of the one or more Vacuum packages in the initialization state represent capture.
  • the sensor unit can also be set up to record second sensor data at least once during the testing process, which data represents the spatial dimension(s) of the one or more vacuum packs during the testing process.
  • the evaluation unit can be set up to detect a leak in at least one of the one or more vacuum packs based on a comparison of the first sensor data and second sensor data. For example, a limit value or threshold value for a permissible change in the spatial dimensioning can be stored in the evaluation unit, and the evaluation unit can be set up to determine whether there is a leak based on a comparison of the change in the spatial dimensioning with the limit value.
  • the evaluation unit can also be set up to output a control signal, upon detection of a leak in at least one of the one or more vacuum packs, which indicates the detection of a leak in at least one of the one or more vacuum packs.
  • the sensor system can detect which of the vacuum packs is/are leaking.
  • the sensor system can also only be able to recognize that one or more of the vacuum packages tested at the same time is/are leaking, without being able to distinguish which of the vacuum packages is involved.
  • the evaluation unit can be set up to output a control signal upon detection of a leak in at least one of the one or more vacuum packs, which signal identifies one, in particular each, leaking pack among the multiple vacuum packs.
  • the control signal can be used to initiate corrective measures if at least one leaking vacuum pack has been detected.
  • a corrective measure for example, the ejection of the leaky vacuum packaging from the multiple vacuum packaging can be considered.
  • the control signal can be used to control a switch in the production plant, so that the tested vacuum packaging(s) are ejected as a whole or individually leaking from them.
  • the control signal can also be an alarm signal, in particular a visual display or an acoustic signal, which indicates a leaking packaging. In this case, employees could initiate the corrective measures manually in response to the alarm signal.
  • the multiple vacuum packs can each be associated with a test position or a test area in the detection field of the sensor system, and the control signal can identify the corresponding test position or the corresponding test area of the leaky packaging for each leaky pack.
  • the sensor unit of the sensor system comprises one or more optical sensor(s), one or more optoelectronic(s) sensor(s), one or more electronic image acquisition unit(s), one or a plurality of mechanical sensor(s), and/or one or more sensor(s) working according to the Doppler principle, which is/are set up to acquire the first and second sensor data.
  • the sensor unit can also consist of a combination of the different sensor types mentioned.
  • the sensor system can include one or more image acquisition units, with the sensor system also having one or more projection devices that project an optical pattern, in particular a grid, onto the one or more vacuum packages to be checked.
  • the sensor system comprises one or more optical sensor(s).
  • Each optical sensor can, for example, emit several light beams arranged in a line (line of rays) and detectors corresponding to the light beams can detect the presence or the interruption of the individual light beams.
  • the optical sensor thus forms a light curtain from a number of parallel light beams which are aligned to a respective detector and corresponds functionally to a number of parallel light barriers which are evaluated together.
  • the one or more optical sensor(s) can be transverse to the conveying direction of the vacuum packages and parallel to the normal of the plane of the support on which the vacuum packages are located.
  • the components of the one or more optical sensors can be provided on both sides of the conveyor system to detect a change in the vertical dimension, i.e. here the height, of the vacuum package(s) to be checked and/or the horizontal dimension, i.e. here the width, of the to determine the vacuum packaging(s) to be tested.
  • the individual elements of the sensor that emit light beams can generate a (one-dimensional) line of rays with a plurality of light beams arranged at a predetermined distance, with which the one or more vacuum packs are exposed.
  • Light detectors assigned to the individual light beams can detect an interruption of the individual light beams.
  • the sensors can detect a change in the dimensioning of the vacuum packaging(s).
  • the test station can include a sensor with a light curtain and detectors, which detect the individual or multiple vacuum packs in the initialization state and during the test process. If the line of rays of the sensor is arranged vertically to the plane on which the vacuum packs lie, the sensor can thus detect a change in the height of the vacuum packaging(s) (when the test pressure is applied compared to the reference pressure).
  • several optical sensors can be provided which detect the individual vacuum packs or subgroups individually and detect a change in the dimensioning of the vacuum pack or subgroups.
  • the sensor system can include at least one image acquisition unit.
  • the image detection unit can be aligned in almost any way relative to the vacuum packaging to be detected, as long as changes in the spatial dimensioning of the vacuum packaging to be checked can be reliably detected.
  • an image acquisition unit can be aligned transversely to the conveying direction of the vacuum packs, so that the normal of the image plane is aligned transversely to the normal of the support plane (e.g. formed by the conveyor belt). It is also possible that the normal of the image plane is aligned parallel to the normal of the bearing plane. If multiple image capture units are used, the vacuum packs can be captured from different directions.
  • Each image capture unit can be set up to capture at least one image of the one or more vacuum packs in the initialization state and at least one image of the one or more vacuum packs during the testing process and to feed them to the evaluation unit.
  • the evaluation unit can be set up to detect a leak in at least one of the one or more vacuum packs based on a comparison of the images recorded in the initialization state and during the testing process.
  • the sensor system can include one or more optical projectors, which together generate a light pattern, e.g. a light grid, or a light pattern each, e.g. light grid.
  • each of the projectors can be set up to generate a light pattern or light grid with a predetermined grid and to apply the light pattern or the light grid to at least one of a plurality of vacuum packs.
  • Each optical sensor can be associated with a test position or a test area.
  • the one or more image acquisition units captures a light pattern or light grid applied to the one or more vacuum packs with a predetermined grid.
  • the evaluation unit can use a change in the pattern or the grid of the light grid in the images in the initialization state and during the testing process to infer the tightness of the one or more vacuum packs.
  • the leak test in a test area can be based on a comparison of the image data of the images in the initialization state and during the test process in the test area.
  • the differences in the image data can be determined, for example, using a differential image between corresponding image data in the initialization state and during the testing process.
  • the evaluation unit can conclude that at least one vacuum package is leaky if the entropy of the image data in the difference image is greater than a corresponding threshold value, which indicates a leaky vacuum package.
  • the evaluation unit is set up to subject the image data of the images in the initialization state and during the testing process to filtering and/or image processing, which amplifies the differences between the images captured in the initialization state and during the testing process.
  • This can also include the formation of differential images from corresponding image data in the initialization state and during the testing process.
  • the evaluation unit can subdivide the images captured by the camera into test areas, with each test area being assigned to a packaging or a group of packaging. Furthermore, the evaluation unit can be set up to check the at least one packaging in the test area for leaks for each test area. For this purpose, for example, difference images for the individual test areas can be formed from the corresponding image data in the initialization state and during the test process for the respective test reports.
  • the evaluation unit is set up to identify the vacuum packages in at least one of the images in the initialization state and/or during the inspection process and to define the inspection areas based on the identified vacuum packages.
  • the test station can be set up to test several vacuum packs at the same time. This means that the test station is set up to subject several vacuum packs to the test pressure in one test process. It can be provided that the multiple vacuum packs are arranged simultaneously within the housing delimiting the evacuation chamber, the evacuation chamber is evacuated and all of the multiple vacuum packs are detected by the sensor system to determine a change in the respective spatial dimensions.
  • the sensor system of the test station can also be able to individually detect different test positions or test areas, each of which is assigned to at least one of the vacuum packs.
  • the evaluation unit can be set up to individually test the tightness of the at least one vacuum packaging at each test position or in each test area based on the sensor data of the sensor system. To that extent several vacuum packages can be checked for leaks at the same time in a single test process and it is possible, if present, to identify the vacuum package or vacuum packages of the several vacuum packages checked that are leaking. It is therefore not necessary to declare all of the several vacuum packs that were checked in one checking process as rejects, but rather the one or more leaky vacuum packs can be specifically differentiated from the others.
  • the test station also comprises a counter-vacuum generation device assigned to the support, which is set up to apply a counter-vacuum to an underside of the support facing away from the test space.
  • the amount of counter-vacuum applied by the counter-vacuum generating device can be greater than the test pressure.
  • the counter-vacuum can be used to prevent the flexible support, such as the conveyor belt, from bulging and deforming when the test pressure is applied, which can affect the leak test.
  • control unit is also set up to time before the counter-vacuum generation device
  • the negative counter pressure can build up before the test pressure, so that it is ensured in any case that there is also a negative counter pressure during the entire leak test, ie during the entire time in which the test pressure prevails.
  • the control unit can operate the counter-vacuum generating device and the
  • Control vacuum generating device such that the counter-vacuum is only fully applied before the test pressure is applied.
  • the counter-vacuum generation device has a multiplicity of separate, in particular identically designed, evacuation chambers.
  • the evacuation chambers can be oriented transversely to and/or in the direction of the longitudinal direction of the support and/or in particular can be evenly distributed.
  • at least one stiffening strip can be provided, which is designed in such a way that the supports can rest flat on it.
  • a method for checking the tightness of one or more vacuum packs, each of which has an initial spatial dimension at a reference pressure.
  • the method according to the invention comprises the following method steps: exposing the one or more vacuum packs to a test pressure that is reduced compared to a reference pressure; Detect a change in spatial dimension of at least one of the one or more vacuum packages during the test pressurization relative to the respective initial spatial dimensions of the one or more vacuum packages; and determining whether at least one of the one or more vacuum packages is leaking based on the sensed spatial dimension change.
  • a change in the spatial dimensions can be detected either in one spatial axis, in two spatial axes or in all three spatial axes, it being possible for a change in the spatial dimension in one of the three spatial axes to indicate a leaky vacuum packaging.
  • detecting a change in the spatial dimensioning of at least one of the one or more vacuum packages during the application of test pressure relative to the respective initial spatial dimensioning of the one or more vacuum packages includes the following method steps: detecting first sensor data from a sensor system that the initial spatial dimensioning of the one or more vacuum packages in an initialization state when the reference pressure is applied; Acquisition of second sensor data of a sensor system, which represent the spatial dimensioning of the one or more vacuum packages in a test process that follows the initialization state in terms of time, the reference pressure being lowered to the test pressure during the test process; and detecting a change in the spatial dimension of at least one of the one or more vacuum packages by comparing the detected first sensor data and second sensor data.
  • second sensor data can be recorded multiple times (e.g. at time intervals) or continuously during the testing process and compared with the first sensor data in each case in order to detect a change in the spatial dimensioning of at least one of the one or more vacuum packs.
  • the method according to the invention determines whether at least one of the one or more vacuum packages is leaking if the comparison of the sensor data indicates that the amount of change in the spatial extent exceeds a limit value or threshold value.
  • the limit value or threshold value can, for example, be specified in advance, queried or derived from a database with empirical values for limit values or threshold values specific to vacuum packaging and/or specified via a user input.
  • the method according to the invention also includes that when a leak is detected in at least one of the one or more vacuum packs, a control signal is output that indicates the detection of a leak in at least one of the one or more vacuum packs. In a further exemplary development, the method according to the invention also includes that when a leak is detected in at least one of the one or more vacuum packs, a control signal is output that identifies each leaky pack among the multiple vacuum packs.
  • several vacuum packs can each be associated with a test position or a test area in the detection field of the sensor system and the control signal can identify the corresponding test position or the corresponding test area of the leaky packaging for each leaky pack.
  • the method comprises the following method steps: subjecting the one or more vacuum packs to a light curtain made up of a plurality of light beams arranged at a predetermined distance and generating a predetermined grid in an initialization state when the reference pressure is applied; and subjecting the one or more vacuum packages to the light curtain during the testing process while the test pressure is applied; and detecting a change in the dimension of at least one of the one or more vacuum packages based on a change in the number of interrupted light beams in the initialization state and during the testing process.
  • the method comprises the following method steps: capturing at least one image of the one or more vacuum packages in the initialization state and during the testing process, and detecting a leak in at least one of the one or more vacuum packages based on a comparison in the initialization state and images captured during the inspection process.
  • the method according to the invention also includes that the one or more vacuum packs is/are exposed to a light pattern or a light grid with a predetermined grid in an initialization state when the reference pressure is applied and during the testing process when the test pressure is applied.
  • the captured images can capture a light grid applied to the one or more vacuum packs with a predetermined grid and, based on a change in the grid of the light grid in the images in the initialization state and during the testing process, conclude the tightness of the one or more vacuum packs.
  • image data of the images in the initialization state and during the testing process can be subjected to filtering and/or image processing in order to amplify the differences between the images captured in the initialization state and during the testing process (e.g. by means of an edge filter or by forming difference images ).
  • the images captured by a camera or another image acquisition unit can be divided into test areas, with each test area being able to be assigned to at least one packaging, and for each test area the at least one packaging in the test area can be checked for leaks.
  • the leak test in a test area can be based on a comparison of the image data of the images in the initialization state and during the test process in the test area.
  • the method comprises the following method steps: identifying the vacuum packs in at least one of the images in the initialization state and/or during the checking process; and defining inspection areas or inspection positions based on the identified vacuum packages.
  • a computer-readable medium storing instructions which, when executed by a processing unit (e.g. a processor unit), cause the processing unit to do so to carry out a method according to one of the aspects described above or exemplary embodiments of the test method according to the invention. If a method step requires a unit or a component outside of the processing unit, then the processing unit is set up to cause this unit or component to carry out the corresponding method step.
  • a processing unit e.g. a processor unit
  • a test station which includes means that are set up to carry out the method according to one of the previously described aspects or exemplary embodiments of the test method according to the invention.
  • a vacuum packaging station which comprises a test station according to one of the aspects or exemplary embodiments described above.
  • the vacuum packaging station according to the invention also includes means for producing the one or more vacuum packages, in particular those vacuum packages that are then checked for leaks using a test station according to the invention and/or using a test method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic outline sketch of a test station according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic basic sketch of a section of a production line for producing a vacuum pack with an integrated leak test according to the present invention
  • FIG. 3 is a front view of an exemplary embodiment of a test station according to the invention.
  • FIG. 4 shows a side view of the test station from FIG. 3;
  • Figure 5 is a plan view of the inspection station of Figures 3 and 4;
  • FIGS. 3 to 5 schematic outlines of the sequence of a leak test using the test station according to FIGS. 3 to 5 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 23 shows a detailed section of the flowchart from FIG. 22 according to an exemplary development of the test method according to the invention
  • 24 is a top view of an inspection station according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 25 is a sectional side view of the inspection station of Figure 24 along line X-X;
  • FIGS. 24 and 25 shows a perspective view of a counter-vacuum generation device of the test station from FIGS. 24 and 25.
  • FIG. 1 shows a schematic principle sketch of a test station according to the invention, which is generally given the reference number 1, for checking the tightness of one or more vacuum packs, which are given the reference number 3.
  • the following description of the exemplary embodiments based on the accompanying figures generally speaks of a vacuum pack 3, with several vacuum packs 3 being able to be checked in an analogous manner using the test station 1 according to the invention or the test method according to the invention.
  • the test station 1 from Figure 1 comprises the following main components: a vacuum generating device 5, which is set up to press the vacuum packaging 3 (or several of them) to be checked and fed to the test station 1 (arrow with reference number 10) from the outside to a reference pressure which, for example, .atmospheric pressure, subject to reduced test pressure; and a sensor system 7 which is set up to determine sensor data in relation to the vacuum packaging(s) 3 and to determine based on the sensor data whether the checked vacuum packaging(s) 3 is/are leaking.
  • a vacuum generating device 5 which is set up to press the vacuum packaging 3 (or several of them) to be checked and fed to the test station 1 (arrow with reference number 10) from the outside to a reference pressure which, for example, .atmospheric pressure, subject to reduced test pressure
  • a sensor system 7 which is set up to determine sensor data in relation to the vacuum packaging(s) 3 and to determine based on the sensor data whether the checked vacuum packaging(s) 3 is/are leaking.
  • Vacuum packages 3 are generally gas-tight and/or fluid-tight vacuum packages for objects that are snugly wrapped within the vacuum packages.
  • Vacuum packaging can be, for example, plastic and aluminum composite films in the form of a deep-drawn film, tubular bags, flat bags, sealed-edge bags or hard shells with a cover film.
  • the vacuum packages 3 to be checked have an initial spatial dimensioning at a reference pressure (eg atmospheric pressure).
  • the spatial dimensioning is the size or volume of the vacuum packaging 3 in relation to two of the three spatial axes or alternatively to be understood in relation to all three spatial axes.
  • the initial spatial dimensioning is the spatial dimensioning at reference pressure (eg atmospheric pressure).
  • the spatial dimensioning is detected, for example, by means of the sensor system 7.
  • the initial spatial dimensioning is determined by the sensor system 7 when the reference pressure (eg atmospheric pressure) is present.
  • the initial spatial measurement can be taken from a database with empirical values for specific vacuum packs 3 or can also be transferred to the test station 1 via a user input 100 . If the spatial dimensioning of the vacuum packaging of the products is (essentially) the same, a corresponding initialization value can also be stored in a memory of the test station 1 and read out. It is also possible for the test station to continuously or periodically adjust the initial spatial measurement using machine learning based on the sensor data from the tested vacuum packs. In these alternative examples, the detection of the initial spatial dimensioning of the one or more vacuum packages 3 to be checked can be omitted when the reference pressure is applied.
  • the sensor system 7 is set up to determine whether a checked vacuum packaging 3 is leaking based on a change in the spatial dimensioning of the vacuum packaging(s) 3 during the application of test pressure relative to the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging 3(s). .
  • the invention makes use of the fact that when a leaky vacuum pack 3 is exposed from the outside to a test pressure that is reduced compared to a reference pressure, the spatial dimensioning of the leaky vacuum pack 3 changes. If there is a leak in the vacuum packaging 3, it will inflate strongly in a short time. The inflation of the vacuum pack 3 can be detected by the sensor 7 and can be used to determine whether the vacuum pack 3 is leaking.
  • the initial spatial measurement can relate to all vacuum packaging 3 to be tested simultaneously, to individual initial spatial measurements of the vacuum packaging 3 to be tested (e.g. at different test positions or in different test areas) or to individual initial spatial measurements refer to subgroups of the vacuum packages 3 to be tested (eg at different test positions or in different test areas). If the test of a vacuum pack 3 is referred to below in the singular, this obviously also means the test of a plurality of vacuum packs 3 simultaneously or in subgroups.
  • the vacuum packaging 3 can be checked, for example, by the sensor system 7 capturing first sensor data in a so-called initialization state, which the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 (or several
  • second sensor data are recorded by means of the sensors 7, which represent the spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 (or several vacuum packagings 3) during the testing process.
  • the recorded second sensor data can be recorded several times (e.g. at predetermined time intervals) or continuously by the sensor system 7 during the test process, i.e. while the reference pressure is lowered to the test pressure.
  • a checked vacuum packaging 3 changes its spatial dimensioning if it is leaking.
  • the change in the spatial dimensioning manifests itself in particular in such a way that the tested vacuum packaging 3 inflates while the pressure is being reduced from the reference pressure to the test pressure.
  • the inflation of the vacuum pack 3 can be detected via the sensors 7 .
  • a leak in the vacuum packaging 3 can be detected via an evaluation unit 9 based on a comparison of the first sensor data recorded in the initialization state and (one of the plurality of) second sensor data recorded in the testing process.
  • the evaluation unit 9 could detect inflation of the vacuum packaging 3 and thus a leak in the vacuum packaging 3 based on a comparison of the (multiple) second sensor data recorded during the testing process.
  • a volume flow that is sufficiently high in relation to the volume of the test space when the test space is evacuated is required compared to the possible volume flow from the interior of the leaky vacuum packaging during the test process decide.
  • This evacuation volume flow of the test space should be sufficiently higher than the volume flow from inside the defective vacuum packaging so that the leaky vacuum packaging inflates while the reference pressure p R is lowering to the test pressure p P .
  • the lowering should of the reference pressure p R to the test pressure p P advantageously take place relatively quickly, for example in a few or less than one second, for example within 0.5 s to 1.0 s, in order to ensure a corresponding difference in the volume flows.
  • the negative pressure Ap p R - p P to be generated in the test room does not usually have to be particularly high (e.g. in the range of the (slight) rough vacuum), which in turn is advantageous, since this prevents damage to leak-proof vacuum packaging Applying too high a negative pressure with respect to the internal pressure of the vacuum packaging can be avoided. As mentioned, this is in the range of 0.06 MPa in the food industry.
  • a rough vacuum is generated in the test chamber in the test state within a specified evacuation time of the test chamber.
  • the reference pressure can, for example, correspond to the atmospheric pressure p R at the respective sea level of the place of use of the test station 1 .
  • Further exemplary ranges for the difference Ap between reference pressure p R and test pressure are:
  • the pressure difference Ap to be set should be selected just high enough that the spatial dimensioning of a leaky vacuum packaging 3 for the sensors 7 in a test process (ie within the evacuation time) noticeably changes.
  • the pressure difference Dr can also depend on the material of the packaging (eg foil), so that the pressure difference Dr to be set can be selected based on the material of the vacuum packaging. For example, packages with thicker films may require a higher test pressure than thinner films or resealable vacuum packs. It can also be taken into account that the pressure difference Dr is not so large (i.e. in the range of the rough vacuum or in the lower range of the fine vacuum) that a tight vacuum packaging 3 is damaged by the application of the test pressure and thus leaks (e.g.
  • test space is formed in the respective realization of the test station 1 .
  • the test space can be partially delimited by a flexible support surface (e.g. a conveyor belt), so that, for example, the pressure difference Dr to be set should not be so high that it does not deform the support surface in such a way that the measurement of the sensor system 7 is influenced and incorrect leak test results are obtained.
  • a flexible support surface e.g. a conveyor belt
  • FIG. 24 is a plan view of the sectional view of FIG. 25 taken along line X-X of FIG.
  • the counter-vacuum generation device 53 basically serves to apply a counter-vacuum to an underside 59 of the conveyor belt 23 facing away from the test space 57 or the vacuum packaging 3 , the amount of which can be greater than the test pressure to be applied in the test space 57 .
  • a bulging or excessive deformation of the conveyor belt 23 when the test pressure is applied by means of the vacuum generating device 5 is avoided by means of the counter-vacuum generating device 53 .
  • Vacuum generating device 53 ensures that the conveyor belt 23 remains essentially undeformed and in particular flat, as indicated in FIG. In this way, the leak test is ensured as reliably as possible.
  • the conveyor system 19 comprises the flexible, pliable conveyor belt 23, which is flat on its upper side 61, opposite the underside 59, in order to form a flat support for the vacuum packs 3 and a flat support for the housing 31 of the To create negative pressure generating device 5, so that a tight test chamber 57 can be reliably formed.
  • the conveyor belt is guided over a plurality of deflection rollers 63, at least one of which is combined by means of a tensioning device 65 in order to pretension the conveyor belt as desired.
  • the conveyor belt 23 is driven by a motor, here a drum motor 67.
  • FIGS. 25 and 26 the structure of an exemplary embodiment of the counter-vacuum generation device 53 is illustrated. As can be seen in FIG.
  • the counter vacuum generating device 53 has three vacuum panels 55 which are arranged one behind the other in the conveying direction F and which can each be of the same design.
  • all of the vacuum panels 55 are connected to the same vacuum source, such as a vacuum pump.
  • each of the vacuum panels 55 can also be assigned a separate vacuum source.
  • FIG. 26 shows a perspective view of an exemplary embodiment of such a vacuum panel 55, which has a plate-like structure 69 as its base, which has a connection 71 for connection to a vacuum source (not shown).
  • the upper side 73 of the vacuum panel 55 facing the underside 59 of the conveyor belt 23 is formed on the one hand by a large number of evacuation chambers open at the top, indicated by the reference number 79m, which are separate from one another and are each subjected to the counter-vacuum, and on the other hand by stiffening strips 75, which enable the conveyor belt 23 to lie flat on the vacuum panels 55 .
  • the plurality of evacuation chambers 79 can be formed, for example, by sheet metal inserts 77 that are placed on the plate structure 69. The provision of a plurality of separate evacuation chambers 79 which are separate from one another has proven to be advantageous in that the power of the vacuum source can be reduced, so that the system can be implemented in a cost-effective manner.
  • the vacuum generating device 5 can, for example, have a delivery rate of more than 500 m 3 /h, in particular more than 550 m 3 /h, 600 m 3 /h, 650 m 3 / h or more than 700 m 3 /h.
  • the required volume flow of the vacuum generating device 5 can be determined based on the desired vacuum Dr, the volume of the test chamber and the desired evacuation time.
  • the evaluation unit 9 can be a computer unit, for example, which can be embodied in particular as a processor or as a system-on-chip (SoC).
  • the evaluation unit 9 can also be referred to as a processing unit.
  • the evaluation unit 9 can also include a volatile (e.g. DRAM) and/or a non-volatile memory (e.g. flash memory, SSD, etc.) in which the recorded measurement data of the sensor unit of the sensor system 7 are temporarily stored for evaluation and/or the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 to be checked can be stored.
  • a volatile e.g. DRAM
  • non-volatile memory e.g. flash memory, SSD, etc.
  • the processing unit can be an ordinary CPU, but also as a digital signal processor (DSP), as a programmable logic Device (DSP), Field Programmable Gate Array (FPGA) or Application Specific Integrated Circuit (ASIC) can be implemented.
  • DSP digital signal processor
  • DSP programmable logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the evaluation unit 9 can execute commands in order to cause the test station 1 to carry out the various embodiments of a test method for leaks described herein.
  • the commands can be stored in a memory of the evaluation unit 9 or in another memory (eg non-volatile memory (eg flash memory, SSD, etc.) which the evaluation unit 9 can access.
  • non-volatile memory eg flash memory, SSD, etc.
  • the evaluation unit 9 can also generate a control signal that indicates when a leaking vacuum pack 3 has been detected.
  • the control signal can be an acoustic or optical alarm signal that is output in order to prompt manual sorting out of the leaky vacuum packaging 3, for example.
  • the test station 1 can also have a control unit 11 which is set up to control the operation of the vacuum generating device 5 and/or the sensor system 7 according to the respective working state, i.e. the initialization state or the test process.
  • a dashed line with the reference number 13 in FIG. 1 represents an electronic component 13 which, in particular, combines the complete electronics of the test station 1 structurally and/or locally.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a production or conveyor line 15, in which a test station 1 according to the invention is integrated.
  • a vacuum pack producing device 17, such as a deep-drawing device, is arranged at the beginning in the conveying direction F, and transfers the finished vacuum packs 3 to a conveying device 19, such as a conveyor belt.
  • the test station 1 forms its own station in the production line 15 .
  • the inspection space of the inspection station 1 can be identical to the space in which the products are vacuum-packed in the vacuum-packaging device.
  • An optional preparation station 21 can be connected to the vacuum packaging production device 17 .
  • the vacuum packs 3 to be checked can be prepared for efficient and effective operation of the checking station 1, which is connected in the conveying direction F.
  • a desired, predetermined position of the incoming vacuum packs 3 to be checked can be set via the preparation station 21 .
  • test station 1 the test method according to the invention for checking the tightness of the vacuum packs 3 takes place.
  • the functioning of the Test station 1 and the course of the test method according to the invention is referred to the previous and following descriptions.
  • the checked vacuum packs 3 are arranged offset to one another in the conveying direction F and transversely thereto.
  • the conveying of the checked vacuum packs 3 can in turn take place via a conveyor system, such as a conveyor belt 23 .
  • a lock 25 can be arranged downstream of the test station 1 , which is set up to eject the vacuum packs 3 identified as leaking from the production line 15 in response to a control signal generated by the sensor system 7 or by the test station 1 . In this way, it is ensured that only the vacuum packs 3 recognized as leakproof are transferred to the downstream processing station 27 .
  • the targeted and centered transfer of the checked vacuum packs 3 to the processing station 27 takes place, for example, via funnel-like tapering deflection plates, which are indicated by the reference number 29 .
  • FIGS. 3-5 A first exemplary embodiment of a test station 1 according to the invention is shown in FIGS. 3-5 in a front view (FIG. 3), side view (FIG. 4) and top view (FIG. 5).
  • the testing station 1 forms a separate station in the production line 15 .
  • the vacuum packages 3 to be checked are conveyed in the conveying direction F by means of a conveyor belt 23 into the checking station 1, through it and away from it.
  • the negative pressure generation device 5 is formed by a housing 31 that is transparent at least in sections, for example provided with a viewing window, which delimits an evacuation chamber 35 in its interior, which forms the test space.
  • the test station 1 can have a pneumatic and/or electromechanical drive in order to raise and lower the housing 31 .
  • the drive can be coupled to the control unit 11 .
  • the control unit 11 can, for example, control, in particular regulate, the operation of the drive.
  • the housing 31 could also be immovable relative to the vacuum packaging 3, for example if the test station 1 is integrated into a vacuum packaging system whose evacuation chamber 35 can be used both for the vacuum packaging of the products and for the testing process for the tightness of the packaging.
  • the housing 31 is preferably designed to be as light as possible and as strong as necessary. PC, acrylic, GRP, carbon or the like can be used as materials, for example.
  • the housing 31 has a dome or bell-like structure.
  • the housing 3i may be formed substantially rectangular in cross section.
  • the testing station 1 is located during the testing process. This means that the housing 31 is in gas-tight and/or fluid-tight contact with the conveyor belt 23 .
  • the housing can have a seal on a ring bearing surface 37 facing the conveyor belt 23, which can be, for example, a profile lip seal, a round cord seal such as an O-ring, a silicone seal or a flat seal.
  • the housing 31 can be moved perpendicularly to the direction of extension of the conveyor belt 23, in particular vertically up and down, to assume the various working states of the vacuum generating device 5 according to FIGS. 3-5.
  • connection 43 for a vacuum source is provided on an upper side 41 of the housing 31 .
  • the connection 43 can, for example, be a vacuum connection in the form of a hose nozzle. It is clear that the connection 43 can be positioned anywhere on the housing 31 as long as the operation of the vacuum generating device 5 and a sufficiently high volume flow through the connection 43 can be ensured.
  • the test pressure, a reference pressure or an initialization pressure, such as atmospheric pressure can be set via the connection 43 by means of the vacuum source and associated components in the test chamber depending on the working state of the vacuum generating device 5 .
  • the negative pressure generating device 5 can, for example, comprise a compressor or a pump (not shown in FIGS.
  • the pump or the compressor can, for example, have a capacity of more than 500 m 3 /h, in particular more than 550 m 3 /h, 600 m 3 /h, 650 m 3 /h or more than 700 m 3 /h to lower the reference pressure to the test pressure during the test process.
  • the vacuum generating device 5 can also have one or more valves (not shown in FIGS. 3-5) in order to produce the reference pressure inside the evacuation chamber 35.
  • the compressor/pump or the valve can be controlled by a control unit 11 .
  • the sensor system 7 for acquiring sensor data from the vacuum packaging 3, by means of which it can be determined whether the vacuum packaging 3 being checked is leaking, is arranged approximately centrally with respect to a longitudinal extension of the housing 31 in the example shown.
  • the sensor system includes an optical sensor unit 45 which is set up to generate a light curtain 47 .
  • the light curtain 47 has a plurality of parallel light beams and extends transversely to the conveying direction F, in particular over the entire width of the conveyor belt 23.
  • the light curtain 47 of the sensor unit 45 is controlled by corresponding Light sources of the sensor unit 45 formed on one side of the conveyor belt 23, which are emitted transversely to the conveying direction F and light detectors of the sensor unit 45 on the other side of the conveyor belt 23 are directed.
  • the light beams can be aligned parallel to one another (viewed in the conveying direction F) at a predetermined distance.
  • the light sources of the sensor unit 45 can be arranged in one line or essentially in one line (eg slightly offset from one another).
  • the distance between the light beams (or the distance between the light sources) can be 1 mm to 10 mm, preferably 3 to 8 mm, and particularly preferably 5 mm. In principle, however, larger or smaller distances are also conceivable.
  • the light detectors of the sensor unit 45 detect whether the assigned light beam hits the respective light detector or is interrupted by an object.
  • the light detectors of the sensor unit 45 each output a corresponding detection signal to the evaluation unit 9 in the initialization state and during the testing process.
  • the vacuum packaging 3 to be checked is subjected to the light curtain 47 in order to use the light detectors of the sensor unit 45 to generate sensor data in the initial state and during the checking process, which are fed to the evaluation unit 9 and used to check whether the checked vacuum packaging 3 is leaking is.
  • the sensor data fed to the evaluation unit 9 represent the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 to be checked in the initialization state (first sensor data) and the (possibly changed) spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 to be checked during the testing process (second sensor data). If the first and second sensor data indicate a changed spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 to be checked, then the vacuum packaging 3 is leaking.
  • the sensor data can indicate the number of interrupted or uninterrupted light beams in the initial state (N inmai ) and during the testing process (N pr f Ung ). If the difference between these numbers (or their amount) exceeds a threshold value S > 0 > S or ⁇ N initial - N test ⁇ > 5)), the evaluation unit 9 detects a leaky vacuum packaging 3 and outputs a corresponding control signal.
  • the threshold S e is [1, 2, 3, 4, ...].
  • the control signal can, for example, control the downstream lock 25 so that the vacuum pack 3 identified as leaking is ejected from the production line 15 .
  • Light sources of the sensor unit 45 can be arranged in a line or essentially in a line (eg slightly offset from one another).
  • a threshold value of S 2 and the condition
  • N inmai - N test Ung ⁇ > S) mean that the spatial dimensioning would have to change by at least 10 mm so that the evaluation unit 9 a Vacuum packaging 3 detected as leaking.
  • the “sensitivity” of the evaluation unit 9 when detecting leaking vacuum packages 3 can be controlled via the selection of the threshold value S, in order to avoid incorrect detection of vacuum packages, for example.
  • the sensor unit 45 comprises only one light detector, onto which all light beams impinge (provided they are not interrupted).
  • the light detector measures the light intensity (which correlates with the number of incident light rays) and the sensor signals output by the sensor unit 45 represent the measured light intensity in the initial state and during the inspection process.
  • a change in the external dimensions of the vacuum packaging 3 can be detected by the evaluation unit 9 based on a change (in particular, reduction) in the measured light intensity between the initial state and a measurement during the testing process.
  • the optical sensor unit 45 is associated with a downstream light barrier 49 or a similar optoelectronic system.
  • the vacuum packaging 3 to be checked is positioned relative to the sensor unit 45 by means of the light barrier 49 or the similar optoelectronic system.
  • the distance between the light barrier 49 and the sensor unit 45 is selected, for example based on the size of the vacuum packaging 3 in the conveying direction F, so that the light curtain 47 of the sensor unit 45 (approximately) detects the center (in particular the centroid) of the vacuum packaging 3 when the end of the vacuum packaging 3 in the conveying direction F interrupts the light barrier 49. It can thereby be ensured that the sensor system 7 (sensor unit 45) has a suitable position relative to the vacuum packaging 3 to be checked in order to check the tightness of the vacuum packaging 3.
  • the light barrier 49 or a similar optoelectronic system is connected to the control unit 11 so that the control unit 11 can initiate a test process depending on an output signal from the light barrier 49 or a similar optoelectronic system. If the light barrier 49 of a Vacuum package 3 on the conveyor belt 23 is interrupted, the control unit 11 can stop the conveyor belt 23 and the test cycle starts.
  • the test cycle includes lowering the housing 31 (creating the initialization state at the reference pressure), determining the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 to be tested (detection of the first sensor data in the initialization state), lowering the reference pressure to the test pressure in the Evacuation chamber 35 (testing process), the one-off, multiple or continuous determination of the spatial dimensions of the vacuum package 3 to be tested during the testing process (single, multiple or continuous acquisition of the second sensor data during the testing process), an evaluation of the first and second sensor data and the output of a control signal by the evaluation unit 9, and the production of the reference pressure in the evacuation chamber 35 before or by raising the housing 31.
  • test station After such a test cycle, for example in response to a control signal from the evaluation unit 9, the control unit 11 start the conveyor belt 23 again and use the light barrier 49 to position the next vacuum pack 3 for the next test cycle, as will be explained in more detail below.
  • the duration of a test cycle of the test station can be adapted to the cycle time of the upstream vacuum packaging production device 17 .
  • FIGS. 6-11 and 12-21 Two further exemplary embodiments for testing vacuum packs 3 for leaks are explained with reference to FIGS. 6-11 and 12-21.
  • the vacuum packs 3 to be checked are first brought into the checking position by means of the conveyor belt 23 .
  • the positioning is carried out by the light barrier 49, as has already been explained in relation to FIGS. 3-5.
  • the vacuum generating device 5 is in a passive state away from the conveyor belt 3 ( Figures 6 and 7) and the later test chamber is subjected to the reference pressure at this point in time, which can be atmospheric pressure, for example.
  • the housing 31 of the vacuum generating device 5 can be moved or moved by means of suitable mechanics and/or electronics.
  • the vacuum generating device 5 can be activated and the housing 31 can be brought into sealing contact with the conveyor belt 23 in order to seal off the test space in a fluid-tight manner and create a closed evacuation chamber 35 to build.
  • the conveyor belt 23 is stopped ( Figures 8 and 9).
  • the reference pressure is still applied and it is using the sensors 7, in the example of Figures 6-11 using the optoelectronic sensor unit 45, the one Can generate light curtain 47, the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging to be checked determined (initialization state) to generate first sensor data.
  • the vacuum generating device 5 lowers the pressure to the test pressure during the test process within a given evacuation time by applying a test pressure that is reduced compared to the reference pressure to the test space delimited by the housing 31 via the connection 43.
  • the test chamber is sealed off in a fluid-tight manner by means of the seal on the annular sealing surface 37 facing the conveyor belt 23 .
  • the sensor system 7 e.g. sensor unit 45
  • FIGS. 12-21 show a further exemplary embodiment of a test station 1 according to the invention.
  • the main difference between the test station 1 in FIGS. 12-21 and the test station 1 in FIGS. 6-11 is that the conveyor belt 3 and thus the conveyance of other vacuum packs 3 to be checked do not have to be stopped during a test process (test cycle).
  • the conveyance by means of the conveyor belt 23 can take place continuously.
  • the vacuum generating device 5 is set up and designed in such a way that, in order to carry out a test process, it moves with the moving conveyor belt 23 (see in particular the comparison of FIGS. 16 and 18).
  • a gantry robot 51 is provided for moving the vacuum generating device 5, which is set up to move the vacuum generating device 5, in particular its housing 31, in accordance with the vacuum packaging conveyance.
  • the gantry robot 51 which can be a 2-axis line gantry, for example, is illustrated using the movement scheme shown in FIG.
  • the housing 31 of the vacuum generating device 5 is in the starting position a (FIGS. 12 and 13).
  • the housing 3 is lowered according to a particularly vertical travel path e and into a tight contact position with the continuously moving conveyor belt spent.
  • the first sensor data can be generated by means of the sensors 7 (e.g. sensor unit 45) in the test space delimited by the housing 31 and the conveyor belt 23, in which the reference pressure prevails represent spatial measurement of the vacuum package to be checked 3.
  • the conveyor belt 23 continues to convey and the gantry robot 51 moves the housing 31 along in the conveying direction F according to the conveying speed of the conveyor belt 23 .
  • the pressure in the test chamber can be lowered to the test pressure by means of the vacuum generating device 5 .
  • the second sensor data is recorded at least once by means of the sensor system 7 (e.g. sensor unit 45) during the lowering of the pressure.
  • Each such second sensor data represents the spatial dimensions of the vacuum packaging at the time of measurement in the testing process.
  • the evaluation unit 9 As soon as the (respective) second sensor data has been recorded, it can be evaluated by the evaluation unit 9 .
  • the housing 31 has covered the test path d, which is in particular horizontal (compare FIGS. 15 and 20).
  • the housing 31 can then be raised again by means of the portal robot 51 to assume a passive state or a positioning state (cf. FIGS. 20 and 21) and a new test cycle can begin.
  • the housing 31 is returned to the starting position a ( Figure 12).
  • the duration of a test cycle, the speed of movement of the portal robot and the clocking of the vacuum packaging to be checked can be coordinated in such a way that as soon as the housing 31 has moved from its end point c back to the starting point a after a test process, there is already another one to be checked Vacuum packaging 3 was conveyed by means of the conveyor belt 23, so that a new test cycle can be started immediately, in which the housing 31 is lowered onto the continuously moving conveyor belt 23 by means of the portal robot 51.
  • the control unit 11 and the Sensors 7 can be matched to one another and communicate with one another.
  • the sensor system 7 includes an optical sensor unit 45 which can detect the change in the spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 to be checked by means of a light curtain 47.
  • the sensor system 7 can also be implemented by means of one or more optoelectronic sensors, by means of one or more electronic image acquisition unit(s) and/or by means of one or more sensors working according to the Doppler principle.
  • the sensor system 7 can also contain a combination of the different sensor types mentioned.
  • 2-dimensional as well as 3-dimensional image acquisition units can be used as the image acquisition unit.
  • An example of two-dimensional image acquisition is a charge-coupled device (CCD) image sensor, which is also used in conventional digital cameras.
  • a 3-dimensional image acquisition could be implemented, for example, using a depth camera that can measure distances relative to the image plane.
  • a so-called TOF (Time of Flight) camera comes into question, which can measure distances using a transit time method.
  • the image sensors do not have to have a particularly high resolution; it is sufficient if the image data obtained make changes in the dimensioning of the vacuum packaging 3 to be checked recognizable.
  • the image sensors can work in the optical range but also in the infrared range.
  • a suitable selection of threshold values can also ensure that leakproof vacuum packaging is not incorrectly identified as leaky packaging.
  • the sensor system 7 comprises at least one image acquisition unit.
  • Each image capturing unit captures an image of the one or more vacuum packs 3 to be tested in the initialization state and during the testing process.
  • the images obtained in this way are fed to the evaluation unit 9, which detects a leak in at least one of the one or more vacuum packs based on a comparison of the images recorded in the initialization state and during the testing process.
  • the image data of the images in the initialization state and during the testing process can optionally be subjected to filtering and/or image processing in the evaluation unit 9, which amplifies the differences between the images captured in the initialization state and during the testing process.
  • the filtering can be an edge filter, for example, which makes the contours of the vacuum pack 3 easier to see in the images.
  • Image processing can, for example, include the formation of difference images from corresponding image data in the initialization state and during the include testing process.
  • the image acquisition unit can realize a 2-dimensional or 3-dimensional image acquisition.
  • the image plane can be set, for example, from above and essentially perpendicular to the plane of the conveyor belt 23 .
  • a plurality of image sensors can also capture the one or more vacuum packs 3 to be checked from different viewing angles.
  • the distances determined in the images in the initialization state and during the testing process can be compared with one another and the evaluation unit 9 can detect a leaking vacuum package 3 if the deviations in the distances in the images in the initialization state and during the testing process exceed a specified one exceed threshold.
  • the sensor system 7 can also include a projection unit, which generates a light grid with a predetermined grid, with which the one or more vacuum packs 3 are applied.
  • the image acquisition unit acquires this light grid.
  • the evaluation unit 9 can use a change in the grid of the light grid in the images in the initialization state and during the testing process to infer the tightness of the one or more vacuum packs.
  • the leak test in a test area can be based on a comparison of the image data of the images in the initialization state and during the test process in the test area.
  • the differences in the image data can be determined, for example, using a difference image between corresponding image data in the initialization state and during the testing process.
  • the evaluation unit 9 can conclude that at least one vacuum package is leaky if the entropy of the image data in the difference image is greater than a corresponding threshold value, which indicates a leaky vacuum package.
  • the sensor system 7, in particular the sensor unit 45 is arranged outside the housing 31.
  • the housing is designed to be transparent or partially transparent, so that the vacuum packaging 3 can be exposed to the light curtain 47 inside the test chamber.
  • parts of the sensor system 7, in particular the sensor unit with one or more sensors it is also conceivable for parts of the sensor system 7, in particular the sensor unit with one or more sensors, to be fitted inside the housing 31 and for the at least one vacuum packaging 3 to be checked to be detected.
  • the housing 31 does not have to be made transparent, at least in parts.
  • this configuration is also relevant for implementations in which the test space does not have to be enclosed by a separate housing 31, for example if the test station 1 is integrated in a vacuum packaging system (eg deep-drawing device).
  • the sensor unit of the sensor system 7 also works reliably when the test pressure is applied.
  • the sensor type of the sensor unit is selected and matched to the material of the housing 31 such that the sensor unit can also detect the vacuum packaging 3 inside the housing 31 even if the sensor unit is arranged outside the housing 31.
  • the sensor unit can comprise one or more sensors operating according to the Doppler principle, such as microwave sensors.
  • the sensor unit of the sensor system 7 does not necessarily have to be aligned transversely to the conveying capacity 23 of the vacuum packs 3 . Basically, it is only necessary to ensure that the sensor unit can detect the vacuum packs 3 in the initialization state and during the testing process, so that a change in the spatial dimensions of the vacuum packs 3 can be identified based on the recorded sensor data.
  • the sensor unit could, for example, also be aligned perpendicularly to the plane of the conveying device 23, or several sensors of the sensor unit could detect the vacuum packaging 3 in the test room from different viewing angles.
  • the test station 1 can also be set up to check several vacuum packs 3 for leaks at the same time in a test cycle.
  • the multiple vacuum packages 3 are arranged simultaneously within the housing 31 delimiting the evacuation chamber 35, the evacuation chamber 35 is evacuated and all of the multiple vacuum packages 3 are checked simultaneously by means of the sensors 7.
  • a plurality of vacuum packs 3 could be checked simultaneously by means of the sensor unit 45 if they were positioned on the conveyor belt 23 transversely to the conveying direction F, for example. In such a case, however, the sensor unit 45 could only detect whether one of the plurality of vacuum packs 3 is leaking, but without being able to distinguish which of the packs 3 is not tight.
  • a plurality of sensor units 45 could also be used in the test station 1, which could be arranged at predetermined intervals counter to the conveying direction F.
  • the vacuum packs 3 would have to be positioned on the conveyor belt 23 according to these distances so that each of the sensor units 45 can detect an individual vacuum pack 3 .
  • the sensor system 7 could distinguish which of the vacuum packs 3 is leaking and thus selectively initiate the ejection of individual leaky vacuum packs 3 by means of corresponding control signals.
  • several vacuum packs 3 could also be arranged transversely to the conveying direction F and--in the conveying direction F--in several rows in this exemplary embodiment, with each row being able to be checked by means of a sensor unit 45.
  • the sensors 7 of the test station 1 can be put in a position to different Test positions or test areas, each of which is assigned to at least one of the vacuum packages 3, to be recorded individually.
  • test positions or test areas could be assigned to different areas in the image data.
  • the evaluation unit 9 could compare the corresponding areas in the image data in the initialization state and during the testing process in order to determine for each image area and thus for each test position or test area whether there is a leaky vacuum packaging 3 in the respective area. If each test position or each test area corresponds to an individual vacuum packaging 3, sensors 7 can determine which of the vacuum packaging 3 tested at the same time is or are leaking and use the control signals to initiate appropriate measures, such as ejecting the leaking vacuum packaging 3.
  • the individual steps of the flow charts can be implemented, for example, as program code consisting of commands.
  • the commands implementing the individual method steps can be stored, for example, on a non-volatile storage medium (e.g. a read-only memory (ROM), a flash memory module, a solid-state drive (SSD) or the like).
  • ROM read-only memory
  • SSD solid-state drive
  • the execution of the commands by an arithmetic unit or a processor unit results in the individual steps of the method being executed by the corresponding units of the test station 1 .
  • the evaluation unit 9 can form such a computing unit.
  • step 101 the vacuum packaging 3 to be checked, which has an initial spatial dimension at a reference pressure, is exposed to a test pressure that is reduced compared to the reference pressure. Then, in step 103, a change in the spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 during the lowering of the pressure from the reference pressure to the test pressure relative to the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging 3 is detected.
  • Steps 101 and 103 can include a sensor system 7 in the test station 1 detecting the spatial dimensions of one or more vacuum packages 3 in a test room at reference pressure and while the pressure is being lowered to the test pressure, as described in detail above.
  • step 105 it is determined whether the checked vacuum package 3 is leaking.
  • This determination in step 105 is based on the detected change in the spatial dimension of the one or more vacuum packages 3 that are tested.
  • the change in the spatial dimensions can be detected in different ways and with different sensors 7 .
  • the detection of the change in the spatial dimensioning of the one or more vacuum packages 3 to be checked at the same time can include the following steps: First, first sensor data are recorded by means of a sensor system 7 . This first sensor data represents the initial spatial dimensioning of the vacuum packaging(s) 3 to be checked in an initialization state when a reference pressure is applied (step 107).
  • Step 102 can also be omitted if the initial spatial dimensioning of the one or more vacuum packs 3 is known, for example can be read from a memory or is specified by the operating personnel.
  • Second sensor data are then recorded by the sensors 7, which represent the spatial dimensions of the vacuum packaging(s) 3 to be tested during a testing process (following the initialization state in time) in which the pressure in the test chamber is lowered to the test pressure (step 109).
  • step 111 the recorded first sensor data (or the corresponding known data representing the initial spatial measurement) and the second sensor data recorded during the lowering of the pressure from the reference pressure to the test pressure are compared with one another in order to determine a change in the spatial measurement of the Vacuum packaging 3 to capture.
  • Steps 109 and 111 can also be repeated several times within the period of time in which the reference pressure is reduced to the test pressure. This can be done, for example, by performing steps 109 and 111 at predetermined intervals or continuously while the reference pressure is reduced to the test pressure. If, in an iteration of steps 109 and 111, a change in the spatial dimensions of the one or more vacuum packs 3 that indicates a leaky vacuum pack is detected, a control signal can be output that indicates the presence of a leaky pack.
  • control signal can only be output when a threshold value greater than zero exceeds the number of (immediately consecutive or non-immediately consecutive) comparisons of the data in the iterations of step 111, in each case a change in the spatial dimensioning of the one or more vacuum packs 3 points.
  • a test cycle can be ended or aborted if leaky packaging is detected and the control signal has been issued.
  • a control signal can be output which indicates that no leaking vacuum packaging was detected if no leaking vacuum packaging was detected in step 103 or steps 109 and 111.
  • this comparison of the sensor data can include the formation of differential data from the first and second sensor data, the differential data being evaluated by an evaluation unit 9 in order to detect a leaking vacuum pack 3 .
  • the evaluation unit 9 can compare the differential data with a threshold value or check for deviations from reference data that indicate a leak in a tested vacuum package 3 . If a leaking vacuum pack 3 has been detected by the evaluation unit 9, this can be indicated or output by the evaluation unit 9 by outputting an alarm signal and/or control signal, in order to take further (automatic or manual) measures.
  • control unit 13 electronics 15 conveyor line 17 vacuum packaging production device 19 conveyor system 21 preparation station 23 conveyor belt 25 lock

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfstation zum Überprüfen der Dichtheit einer oder mehrerer Vakuumverpackungen, wobei jede der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen bei einem Referenzdruck eine initiale räumliche Bemessung aufweist, umfassend eine Unterdruckerzeugungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen von außen einem gegenüber dem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck auszusetzen, und eine Sensorik, die dazu eingerichtet ist, basierend auf einer Änderung der räumlichen Bemessung mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen während der Prüfdruckbeaufschlagung relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung zu bestimmen, ob mindestens eine der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen undicht ist.

Description

Dichtheitsprüfung von Vakuumverpackungen
TECHNISCHES FELD
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Vakuumverpackungen, insbesondere eine „in-line“-Dichtigkeitsprüfung von Vakuumverpackungen. Vakuumverpackungen werden beispielsweise in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Im Stand der Technik existieren bislang keine ausreichend zuverlässigen und effizient umsetzbaren Verfahren bzw. Anlagen, die die Dichtheit der produzierten Vakuumverpackungen im laufenden Produktionsprozess („in-line“) überprüfen. Insbesondere in der Lebensmittelindustrie haben nicht erkannte Leckagen in den Vakuumverpackungen katastrophale Folgen für die Produktqualität, da beispielsweise die verpackten Lebensmittel verderben können. Die Dichtheit der Vakuumverpackung dient auch als Garantie der Produkt qualität, zum Beispiel der Garantie der Unversehrtheit oder Keimfreiheit des eingeschweißten Inhalts.
Ferner kann die Dichtheit der Vakuumverpackung auch in anderen Bereichen als der Lebensmittelindustrie von Bedeutung sein. Außerhalb der Lebensmittelindustrie werden Vakuumverpackungen beispielsweise zum Schutz vor Oxidation, Korrosion, mechanischer Beschädigung (z.B. Verkratzten), elektrostatischer Entladung (Verwendung von ESD-Folie), Feuchtigkeitsaufnahme, Kontamination (z.B. bei sterilen Produkten), etc. der verpackten Produkte eingesetzt. Auch zur Fixierung von Bauteilen in losen Baugruppen (z.B. trennbare Wälzlager) werden Vakuumverpackungen verwendet.
In der Lebensmittelindustrie erfolgt die Kontrolle der Vakuumverpackungen in aller Regel manuell durch händische Überprüfung, insbesondere Abtasten, jeder einzelnen Vakuumverpackung und durch eine Sichtkontrolle der Schweißnaht der Vakuumverpackungen durch die Mitarbeiter. Die Kontrolle findet oftmals im sogenannten „Schwarzbereich“ des Produktionsablaufs statt. Dies bedeutet, dass Produkte mit undichter Verpackung werden als Konfiskat eingestuft und entsorgt werden müssen - im Gegensatz zum „Weißbereich“, in dem Produkte mit undichter Verpackung erneut der Verpackungsanlage zugeführt werden können. Einerseits kann auf diese Weise nicht zuverlässig genug sichergestellt werden, dass Leckagen aufweisende Vakuumverpackungen aussortiert werden. Ein weiterer gravierender Nachteil besteht darin, dass das manuelle Überprüfungsverfahren zeitintensiv und personalintensiv ist. Die Vakuumverpackungsherstellung und -Überprüfung ist häufig in eine große Fertigungslinie integriert, bei der die manuelle Überprüfung der Vakuumverpackung nicht mit dem Herstellungstakt Schritt halten kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine Prüfstation und ein Prüfverfahren zur Prüfung der Dichtheit von Vakuumverpackungen bereitzustellen, die eine manuelle Überprüfung der Dichtheit der Vakuumverpackungen durch Mitarbeiter nicht mehr erfordert. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Prüfstation und ein Prüfverfahren zur Prüfung der Dichtheit von Vakuumverpackungen bereitzustellen, die die Dichtheit der Vakuumverpackungen in einem laufenden Produktionsprozess („in-line“) ermöglicht, und vorzugsweise an den Produktionstakt angepasst ist oder werden kann.
Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie geeignet, beispielsweise für die Überprüfung der Dichtheit einer Vakuumverpackung von Wurst- oder Fleischwaren. Die Erfindung kann dabei sowohl im Weißbereich als auch im Schwarzbereich der Produktion eingesetzt werden. Grundsätzlich kann die Erfindung aber zur Überprüfung der Dichtheit von Vakuumverpackungen in anderen Bereichen als der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, d.h. die vakuumverpackten Produkte sind nicht auf Lebensmittel eingeschränkt.
Der Grundsatzgedanke der vorliegenden Erfindung besteht im Einsatz von Sensorik, insbesondere in der Substitution der manuellen, händischen Überprüfung durch eine intelligente, sensorunterstützte und/oder automatisierte Überprüfung der Dichtheit der Vakuumverpackungen.
Die Erfindung macht sich das physikalische Prinzip zu Nutze, dass beim Aussetzen einer Vakuumverpackung mit einem gegenüber einem Referenzdruck, z.B. dem Atmosphärendruck, reduzierten Prüfdruck sich die räumliche Bemessung der Vakuumverpackung ändert. Ist die Vakuumverpackung undicht, bläht sie sich auf, während sich bei einer dichten und/oder unbeschädigten Verpackung die räumliche Bemessung der Verpackung (im Wesentlichen) nicht ändert. Diese Änderung der räumlichen Bemessung der Verpackung kann auf einfache Art und Weise mittels einer Sensorik erfasst und ausgewertet werden. Aus den so gewonnen Sensordaten kann auf die Dichtheit der Vakuumverpackung geschlossen werden. Das Ergebnis der Dichtheitsprüfung kann beispielsweise dazu verwendet werden, weitere Maßnahmen einzuleiten, wie beispielsweise die geprüfte Vakuumverpackung und für undicht befundene Verpackung als Ausschuss zu deklarieren und/oder aus der Fertigungsstraße auszuschleusen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Prüfstation zum Überprüfen der Dichtheit einer oder mehrerer Vakuumverpackungen bereitgestellt. Die Prüfstation kann dazu eingerichtet sein, mehrere Vakuumverpackungen simultan bzw. gleichzeitig, d. h. in einem Prüfvorgang bzw. Prüfzyklus, zu überprüfen. Die eine oder der mehreren zu prüfenden Vakuumverpackungen weisen bei einem Referenzdruck eine initiale räumliche Bemessung auf. Als Referenzdruck ist grundsätzlich ein Druck zu verstehen, der höher ist als der Prüfdruck ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Referenzdruck um Atmosphärendruck, der am Ort der Prüfstation herrscht.
Die initiale räumliche Bemessung der einen oder mehreren Vakuumverpackungen kann beispielsweise durch Messung ermittelt. Alternativ ist es auch möglich, die initiale räumliche Bemessung der Vakuumverpackung(en) aus einer Datenbank auszulesen oder durch eine Bedienperson mittels einer Benutzerschnittstelle zu hinterlegen. Der Prüfdruck wird vorzugsweise so gewählt, dass eine detektierbare Ausdehnung der Vakuumverpackung bei Prüfdruck erfolgen kann.
Die Prüfstation umfasst eine Unterdruckerzeugungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen von außen einem gegenüber dem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck auszusetzen, indem sie den Druck im Prüfraum vom Referenzdruck auf den Prüfdruck absenkt. Der Prüfdruck im Prüfraum kann beispielsweise im Bereich von 0,03 MPa bis 0,08 MPa gegenüber dem Referenzdruck reduziert sein. Die Evakuierungszeit des Prüfraums kann dabei dem Produktionszyklus der Fertigungsstraße angepasst sein. Beispielsweise kann der Prüfraum in weniger 5 s, beispielsweise innerhalb von 0,5 s bis 1,0 s evakuiert werden, um den Prüfdruck einzustellen.
Die Prüfstation umfasst ferner eine Sensorik, die dazu eingerichtet ist, basierend auf einer Änderung der räumlichen Bemessung mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen während der Prüfdruckbeaufschlagung relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung zu bestimmen, ob mindestens eine der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen undicht ist. Die Sensorik kann dazu in der Lage sein, eine Änderung der räumlichen Bemessung entweder in einer Raumachse, in zwei Raumachsen oder in allen drei Raumachsen zu detektieren. Eine Änderung der räumlichen Bemessung in einer der Raumachsen kann auf eine undichte Vakuumverpackung hindeuten.
In einer beispielhaften Ausführung umfasst die Prüfstation ein Gehäuse, das einen Prüfraum begrenzt, in dem die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen mit dem Prüfdruck beaufschlagt werden. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung kann eingerichtet sein, den Prüfdruck im Prüfraum zu erzeugen. Dabei senkt die Unterdruckerzeugungsvorrichtung den Referenzdruck auf den Prüfdruck ab. Das Gehäuse kann Teil der Unterdruckerzeugungsvorrichtung sein. Alternativ kann das Gehäuse separat zur Unterdruckerzeugungsvorrichtung hergestellt sein, wobei die
Unterdruckerzeugungsvorrichtung dem Gehäuse so zugeordnet ist, dass sie den Prüfdruck im Prüfraum anlegen kann.
Der Prüfraum kann in struktureller Hinsicht ein insbesondere gasdicht und/oder fluiddicht geschlossener und/oder von der Umgebung abgetrennter Raum sein, der zumindest abschnittsweise, insbesondere größtenteils, von dem Gehäuse begrenzt ist. Der Prüfraum kann auch als Evakuierungskammer bezeichnet werden, die bei der Unterdruckbeaufschlagung evakuiert wird. Die Ausführung und Form der Evakuierungskammer kann abhängig von der Beschaffenheit, Größe und Menge der zu prüfenden Vakuumverpackungen sein. Grundsätzlich kann das Volumen der Evakuierungskammer so gering wie möglich gewählt werden, um möglichst wenig Totraum um die die zu prüfenden Vakuumverpackung(en) zu belassen. Dadurch kann die Evakuierungszeit der Evakuierungskammer reduziert werden. Ein weiterer Ansatz besteht darin, eine großvolumige Universalkammer vorzusehen, um unabhängig von der Beschaffenheit und/oder Größe der zu überprüfenden Vakuumverpackung(en) einsetzbar zu sein. Dabei können in die Universalkammer eine oder mehrere, an die zu überprüfende Vakuumverpackung angepassten Füllstücke zur Totraumbegrenzung eingesetzt werden. Die Füllstücke können bei Produktwechsel in Form von Wechselteilen ausgetauscht werden.
Das Gehäuse der Evakuierungskammer ist so leicht wie möglich und so stabil wie nötig zu gestalten. Als Werkstoffe für das Gehäuse der Evakuierungskammer kommen insbesondere die Materialien PC, Acryl, GFK und/oder Carbon, gegebenenfalls mit einer geeigneten Beschichtung insbesondere bei Lebensmittelverarbeitung, infrage. Für eine ausreichende Steifigkeit sind Wölbungen, Kanten- und Eckradien sowie Rippenstrukturen an Stehe einer Verstärkung von Wandstärken vorzuziehen. Stützelemente in Form von Säulen, Leisten etc. können bei Evakuierungskammern mit großer Grundfläche erforderlich sein.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung weist die Unterdruckerzeugungsvorrichtung einen ersten Arbeitszustand, im Folgenden auch mit Prüfvorgang bezeichnet, in dem sie im Prüfraum den Prüfdruck anlegt. Dabei kann der Druck im Prüfraum vom Referenzdruck auf den Prüfdruck abgesenkt werden. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung weist ferner einen zweiten Arbeitszustand, im Folgenden Initialisierungszustand genannt, auf, in dem sie im Prüfraum den Referenzdruck anlegt. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung muss nicht notwendigerweise unmittelbar selbst den Referenzdruck erzeugen bzw. anlegen. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung kann auch im Initialisierungszustand sicherstehen, dass der Referenzdruck in dem Prüfraum sich aufbaut bzw. angelegt wird. Beispielsweise kann die Unterdruckerzeugungsvorrichtung sicherstellen, dass sich in dem Prüfraum im Initialisierungszustand der Umgebungsdruck bzw. Atmosphärendruck einstellt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung umfasst die Prüfstation eine mit dem Gehäuse zum fluiddichten, insbesondere gasdichten, Begrenzen des Prüfraums zusammenwirkende Auflage für die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen. Die Vakuumverpackungen können auf der Auflage bereitgestellt sein. Die Auflage kann flexibel sein. Ferner kann die Auflage aus einem für die Sensorik transparenten, d.h. durchdringbaren, Material gebildet werden. Beispielsweise können die mehreren Vakuumverpackungen in einer insbesondere vorbestimmten Anordnung zueinander auf der Auflage positioniert sein. Beispielsweise können je zwei benachbarte Vakuumverpackungen in einer Fördereinrichtung der Vakuumverpackungen durch die Prüfstation und/ oder quer zur Fördereinrichtung versetzt zueinander angeordnet sein.
Die Auflage kann durch eine Förderanlage gebildet sein. Förderanlagen, auch Fördermittel genannt, sind im Allgemeinen Maschinen und Anlagen, die zum Fördern von Fördergütern, hier den zu überprüfenden Vakuumverpackungen, verwendet werden. Die Förderanlage kann die zu überprüfenden Vakuumverpackungen zyklisch, entsprechend einer insbesondere vorgegebenen Taktung, die beispielsweise an eine Herstellungstaktung zum Herstellen von Vakuumverpackungen angepasst ist, oder kontinuierlich, d. h. insbesondere unterbrechungsfreie und/oder mit einer konstanten Fördergeschwindigkeit, fördern. Der Prüfzyklus der Prüfstation insgesamt, als auch die Evakuierungszeit der Prüfkammer kann basierend auf dem vorgegebenen Herstellungstakt der gewählt werden, um eine mit dem Herstellungstakt Schritt haltende („inline“-)Prüfung der Vakuumverpackungen zu ermöglichen.
Die Förderanlage kann der Unterdruckerzeugungsvorrichtung so zugeordnet sein, dass sie die einzelnen Vakuumverpackungen an die Unterdruckerzeugungsvorrichtung übergibt oder aber Teil der Unterdruckerzeugungsvorrichtung ist. Beispielsweise weist die Förderanlage ein Transportband, einen Rundschalttisch, einen Schiebetisch oder dergleichen auf. Die Oberfläche und Struktur der Auflage, insbesondere des Transportbands, kann abhängig von der Beschaffenheit des Förderguts gewählt sein. Das Transportband ist ausreichend steif und gasdicht bzw. fluiddicht auszubilden. Die Beschaffenheit der Transportbandoberfläche soll glatt oder feinstrukturiert und reflexionsarm sein. In einer beispielhaften Weiterbildung kann die Unterdruckerzeugung von unterhalb des Transportbands erfolgen. Dabei kann ein perforierter Fördergurt mit entsprechender Unterkonstruktion eingesetzt werden.
Ferner kann die Förderanlage die zu überprüfende Vakuumverpackung entlang einer Förderrichtung kontinuierlich oder zyklisch fördern und die Unterdruckerzeugungsvorrichtung kann derart bewegbar gelagert sein, dass die Unterdruckerzeugungsvorrichtung sich entsprechend der Vakuumverpackungsförderung mit bewegen kann. Die Förderung über die Förderanlage und das Überprüfen der Vakuumverpackungen auf Dichtheit kann erfolgen, ohne dass die Förderanlage die Förderung der zu überprüfenden Vakuumverpackungen einstellt bzw. anhält. Alternativ ist es möglich, dass die Unterdruckerzeugungsvorrichtung ortsfest bzw. stationär angeordnet ist und die Förderanlage getaktet ist und/oder abgestimmt ist auf eine Dauer der Überprüfung einer einzelnen Vakuumverpackung und während jedes Überprüfungsvorgangs anhält.
In einer beispielhaften Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Prüfstation einen Portalroboter, der dazu eingerichtet ist, die Unterdruckerzeugungsvorrichtung entsprechend der Vakuumverpackungsförderung zu verfahren. Beispielsweise kann es sich bei dem Portalroboter um ein Linien- /Linearportal insbesondere mit zwei Achsen handeln. Dadurch ist es nicht wortwendig, die Förderung über die Förderanlage zu unterbrechen. Mit anderen Worten fährt die Unterdruckerzeugungsvorrichtung mit der Förderanlage und insbesondere den darauf angeordneten und zu überprüfenden Vakuumverpackungen mit. Die Prüfung der Dichtigkeit der Vakuumverpackung(en) kann somit „in-line“ im laufenden Produktionsprozess erfolgen. Beispielsweise fährt der Portalroboter einen insbesondere vorbestimmten Bewegungszyklus ab, der einen Überprüfungsvorgang (Prüfzyklus) der wenigstens einen Vakuumverpackung abbildet. Nach einem erfolgten Überprüfungsvorgang startet der Bewegungszyklus von vorne und es wird wenigstens eine weitere Vakuumverpackung überprüft.
Beispielsweise kann das Gehäuse eine der Auflage zugeordnete Dichtung zum gasdichten und/ oder fluiddichten Abschließen des Prüfraums während des Prüfvorgangs aufweist. Bei der Dichtung kann es sich beispielsweise um eine Profillippendichtung handeln. Die Dichtung kann aus einem elastischen und/oder elastomeren Material hergestellt sein. Der Härtegrad der Dichtung kann abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktflächen (Auflage, Gehäuse) sein. Weitere Möglichkeiten der Abdichtung sind Rundschnurdichtungen (O-Ring) beispielsweise in einer Gehäusenut, gespritzte Silikondichtungen oder Flachdichtungen, welche mit dem Gehäuse verklebt sind.
Ferner kann das Gehäuse zumindest teilweise transparent oder mikrowellendurchlässig sein. Beispielsweise sind in der Lebensmittelindustrie transparente Vakuumverpackungen üblich, damit deren Inhalt ersichtlich ist. Die Transparenz des Gehäuses kann daher größer als die Transparenz der Vakuumverpackung sein. Das Gehäuse kann aber auch aus einem nicht transparenten Material hergestellt sein. Wenn das Gehäuse beispielsweise nicht (vollständig) aus einem Material besteht, dass von der Sensorik von außerhalb durchdrungen werden kann, kann das Gehäuse auch einen oder mehrere transparente Abschnitte aufweisen, die für die Sensorik durchdringbar ist/sind, um eine oder mehrere im Innenraum befindliche Vakuumverpackungen zu erfassen. So kann das Gehäuse beispielsweise für einen optischen Sensor transparente Fenster aufweisen, so dass beispielsweise ein außerhalb des Gehäuses angeordneter optischer Sensoren durch das bzw. die Fenster die Vakuumverpackungen im Inneren des Gehäuses (zumindest teilweise) erfassen kann. In diesem Fall kann die Sensorik (oder zumindest Teile davon) außerhalb des Gehäuses vorgesehen sein. Die separate Anordnung der Sensorik vom Gehäuse kann beispielsweise sinnvoll sein, um die Prüfstation besser reinigen zu können. Es kann so möglich sein, die Sensorik (bzw. die empfindlichen Teile davon) mit einfachen Mitteln bei der Reinigung abzudecken und so eine Beschädigung der Sensorik zu verhindern. Ferner kann die separate Anordnung der Sensorik außerhalb des Gehäuses ermöglichen, die Verschmutzung der Sensorik im Betrieb zu reduzieren.
Für den Fall, dass die Sensorik mittels Mikrowellen und/oder auf Basis des Doppler-Effekts arbeitet, kann eine Transparenz des Gehäuses (bzw. von Teilen davon) nicht erforderlich sein. In diesem Fall ist jedoch sicherzustellen, dass das Gehäuse aus einem mikrowellendurchlässigen Material hergestellt ist, wobei der Grad der Mikrowellendurchlässigkeit jedenfalls so zu wählen ist, dass die Sensorik eine Änderung einer Abmessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung detektieren kann. Die Formänderung der Folie kann mittels einer optoelektronischen Sensorik, beispielsweise einem Lichtvorhang oder dergleichen, oder mittels einer elektronischen Bildverarbeitung detektiert werden. Bei der Verwendung einer auf dem Sender-Empfänger-Prinzip basierenden Sensorik, wie zum Beispiel einem Lichtvorhang, kann die Sensorik quer zur Förderrichtung der Vakuumverpackungen angeordnet sein. Dazu können Sender und Empfänger auf den beiden Seiten der Förderanlage vorgesehen werden. Dabei kann die Sensorik eine Änderung der vertikalen Bemessung, d.h. hier Höhe, der zu prüfenden Vakuumverpackung(en) erkennen. Es ist aber auch möglich, alternativ dazu oder zusätzlich die horizontale Bemessung, d.h. hier Breite, der zu prüfenden Vakuumverpackung(en) zu ermitteln und auszuwerten.
Eine (zumindest in Teilen) mechanische Sensorik, beispielsweise mittels Abtastung der Vakuumverpackung(en), kann ebenfalls verwendet werden. Eine Abtastung, ausgestattet mit einer einfacher Sensoreinheit, wie einem Näherungsschalter, ist ebenfalls realisierbar. Eine Abtastung der Vakuumverpackung könnte beispielswiese mit geführten Taststößeln mit Schaltfahne zur Kontaktierung von Näherungsschaltern (Schaltausgang: digital oder analog) realisiert werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Prüfstation umfasst diese eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, gemäß dem jeweiligen Arbeitszustand den Betrieb der Unterdruckerzeugungsvorrichtung zu steuern. Der Betrieb der Prüfstation kann automatisch, insbesondere voll automatisiert, ablaufen. Die Steuerungseinheit kann der Unterdruckerzeugungsvorrichtung derart zugeordnet sein, dass die Steuerungseinheit zum Einnehmen ersten Arbeitszustands einen Verdichter oder eine Pumpe zum Anlegen des Prüfdrucks in dem Gehäuse aktiviert. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinheit der Unterdruckerzeugungsvorrichtung derart zugeordnet sein, dass zum Einnehmen des Initialisierungszustands die Steuerungseinheit die Unterdruckerzeugungsvorrichtung den Verdichter oder die Pumpe zum Anlegen von Referenzdruck in dem Gehäuse deaktiviert. Beispielsweise kann zwischen Verdichter oder Pumpe ein Vakuumanschluss in Form einer Schlauchtülle mit Flanschbefestigung vorgesehen sein. Die Positionierung des Vakuumanschlusses an dem Gehäuse kann beliebig erfolgen. Der Schlauchtüllendurchmesser kann an das Evakuierungskammervolumen angepasst sein. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung, insbesondere deren Pumpe, kann beispielsweise eine Förderleistung von mehr als 500 m3/h, insbesondere von mehr als 550 m3/h, 600 m3/h, 650 m3/h oder von mehr als 700 m3/h aufweisen.
Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung kann einen pneumatischen und/oder elektromechanischen Antrieb zum Einstellen des Prüf- und des Initialisierungszustands aufweisen. Beispielsweise kann der Antrieb an die Steuereinheit gekoppelt sein. Die Steuereinheit kann, beispielsweise den Betrieb des Antriebs steuern, insbesondere regeln.
Das Gehäuse kann relativ zu der Vakuumverpackung beweglich gelagert sein, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zum Einnehmen des Prüfvorgangs das Gehäuse so zu der Vakuumverpackung hin zu bewegen, dass es die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen umgibt, und zum Einnehmen eines dritten Arbeitszustands, im Folgenden Passivzustand, von der Vakuumverpackung weg zu bewegen.
Das Gehäuse kann relativ zu der Vakuumverpackung auch unbeweglich sein, beispielsweise, wenn die Prüfstation in eine Vakuumverpackungsanlage integriert wird, deren Evakuierungskammer sowohl für das Vakuumverpacken der Produkte und für den Prüfprozess auf die Dichtheit der Verpackung verwendet werden kann.
Ferner kann die Sensorik eine Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit umfassen. Die Sensoreinheit erfasst Sensordaten der zu prüfenden Vakuumverpackung(en), die von der Auswerteeinheit anschließend ausgewertet werden können, um auf die Dichtheit der Vakuumverpackung(en) zu schließen. Die Sensoreinheit und/oder die Auswerteeinheit kann außerhalb des Prüfraums, insbesondere außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ kann die Sensoreinheit und/oder die Auswerteeinheit auch innerhalb des Prüfraums, insbesondere innerhalb des Gehäuses, angeordnet sein.
Die Sensoreinheit kann dazu eingerichtet sein, im Initialisierungszustand erste Sensordaten, die die initiale(n) räumliche(n) Bemessung(en) der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen im Initialisierungszustand repräsentieren zu erfassen. Die Sensoreinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, während des Prüfvorgangs mindestens einmal zweite Sensordaten, die die räumliche(n) Bemessung(en) der der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen während des Prüfvorgangs repräsentieren, zu erfassen. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, basierend auf einem Vergleich der ersten Sensordaten und zweiten Sensordaten eine Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen zu erkennen. Beispielsweise kann in der Auswerteeinheit ein Grenzwert oder Schwellenwert für eine zulässige Änderung der räumlichen Bemessung hinterlegt sein und die Auswerteinheit kann dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit eines Vergleichs der Änderung der räumlichen Bemessung mit dem Grenzwert zu bestimmen, ob eine Undichtheit vorliegt.
Die Auswerteeinheit kann außerdem dazu eingerichtet sein, bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen, ein Steuersignal auszugeben, das das Erkennen einer Undichtheit mindestens einer der der einen oder mehreren Vakuumverpackungen anzeigt. Je nachdem, wie die Sensorik ausgebildet wird, kann die Sensorik erkennen, welche der Vakuumverpackungen undicht ist/sind. Alternativ kann die Sensorik aber auch nur in der Lage sein, zu erkennen, dass eine oder mehrere der gleichzeitig geprüften Vakuumverpackungen undicht ist/sind, ohne jedoch unterscheiden zu können, um welche der Vakuumverpackungen es sich handelt. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen, ein Steuersignal auszugeben, das eine, insbesondere jede, undichte Verpackung unter den mehreren Vakuumverpackungen identifiziert.
Das Steuersignal kann dazu verwendet werden, Korrektivmaßnahmen einzuleiten, wenn mindestens eine undichte Vakuumverpackung erkannt wurde. Als Korrektivmaßnahme kommt beispielsweise das Ausschleusen der undichten Vakuumverpackung von den mehreren Vakuumverpackungen in Betracht. Das Steuersignal kann in diesem Fall dazu verwendet werden, eine Weiche der Produktionsanlage zu steuern, so dass die geprüfte(n) Vakuumverpackung(en) allesamt oder einzelne undichte davon ausgeschleust werden. Das Steuersignal kann aber auch ein Alarmsignal sein, insbesondere eine optische Anzeige oder ein akustisches Signal, welches eine undichte Verpackung anzeigt. In diesem Fall könnten Mitarbeiter die in Reaktion auf das Alarmsignal die Korrektivmaßnahmen manuell einleiten.
Die mehreren Vakuumverpackungen können jeweils mit einer Prüfposition oder einem Prüfbereich im Erfassungsfeld der Sensorik assoziiert sein und das Steuersignal kann für jede undichte Verpackung die entsprechende Prüfposition bzw. den entsprechenden Prüfbereich der undichten Verpackung identifizieren. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung und wie bereits erwähnt, umfasst die Sensoreinheit der Sensorik einen oder mehrere optische(n) Sensor(en), einen oder mehrere optoelektronische(n) Sensor(en), eine oder mehrere elektronische Bilderfassungseinheit(en), einen oder mehrere mechanische Sensor(en), und/oder einen oder mehrere nach dem Doppler-Prinzip arbeitende(n) Sensor(en), der bzw. die eingerichtet ist/sind, die ersten und zweiten Sensordaten zu erfassen. Die Sensoreinheit kann auch aus einer Kombination der genannten unterschiedlichen Sensorarten bestehen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Sensorik eine oder mehrere Bilderfassungseinheiten umfassen, wobei die Sensorik weiter eine oder mehrere Projektionsvorrichtungen aufweist, die ein optisches Muster, insbesondere ein Gitter, auf die eine oder mehreren zu prüfenden Vakuumverpackungen projiziert.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Sensorik einen oder mehrere optische(n) Sensor(en). Jeder optische Sensor kann beispielsweise mehrere in einer Zeile angeordnete Lichtstrahlen (Strahlenzeile) aussenden und den Lichtstrahlen entspreche Detektoren können das Vorhandensein bzw. die Unterbrechung der einzelnen Lichtstrahlen erkennen. Der optische Sensor bildet so einen Lichtvorhang aus mehreren parallelen Lichtstrahlen, die auf einen jeweiligen Detektor ausgerichtet sind und entspricht funktional mehreren parallel angeordneten Lichtschranken, die gemeinsam ausgewertet werden. Die einen oder mehrere optische(n) Sensor(en) können quer zur Förderrichtung der Vakuumverpackungen und parallel zur Normalen der Ebene der Auflage, auf der sich die Vakuumverpackungen beünden. Dazu können die Bestandteile des einen oder der mehreren optischen Sensoren auf beiden Seiten der Förderanlage vorgesehen werden, um eine Änderung der vertikalen Bemessung, d.h. hier Höhe, der zu prüfenden Vakuumverpackung(en) und/oder der horizontalen Bemessung, d.h. hier Breite, der zu prüfenden Vakuumverpackung(en) zu ermitteln.
Die einzelnen, Lichtstrahlen aussendenden Elemente des Sensors können dabei eine (eindimensionale) Stahlenzeile mit mehreren in einem vorbestimmten Abstand angeordneten Lichtstrahlen erzeugen mit denen die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen beaufschlagt werden. Den einzelnen Lichtstrahlen zugeordnete Lichtdetektor können eine Unterbrechung der einzelnen Lichtstrahlen erkennen. Durch die Änderung der Anzahl der unterbrochenen Lichtstrahlen zwischen Initialisierungszustand und währende des Prüfvorgangs kann die Sensorik eine Änderung der Bemessung der Vakuumverpackung(en) erkennen. Wenn beispielsweise Vakuumverpackungen einzeln auf Dichtigkeit geprüft werden sollen oder mehrere in Strahlrichtung parallel angeordnete Vakuumverpackungen gleichzeitig, so kann die Prüfstation beispielsweise einen Sensor mit Lichtvorhang und Detektoren umfassen, der die einzelnen oder die mehreren Vakuumverpackungen im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassen. Ist die Strahlenzeile des Sensors vertikal zur Ebene angeordnet, auf der die Vakuumverpackungen hegen angeordnet, kann der Sensor somit eine Änderung der Höhe der Vakuumverpackung(en) (bei Anlegen des Prüfdrucks im Vergleich zum Referenzdruck) erfassen.
Sollen mehrere Vakuumverpackungen gleichzeitig einzeln oder in Untergruppen auf Dichtigkeit geprüft werden, so können mehrere optische Sensoren vorgesehen werden, die die einzelnen Vakuumverpackungen bzw. die Untergruppen individuell erfassen und eine Änderung der Bemessung der Vakuumverpackung bzw. Untergruppen erkennen.
Die Sensorik kann wenigstens eine Bilderfassungseinheit umfassen. Die Bilderfassungseinheit kann im Grunde fast beliebig relativ zu den zu erfassenden Vakuumverpackungen ausgerichtet werden, solange Änderungen der räumlichen Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackungen zuverlässig erkannt werden können. Beispielsweise kann eine Bilderfassungseinheit quer zur Förderrichtung der Vakuumverpackungen ausgerichtet werden, so dass die Normale der Bildebene quer zur Normalen der Auflageebene (z.B. gebildet durch das Förderband) ausgerichtet ist. Es ist ebenfalls möglich, dass die Normale der Bildebene parallel zur Normalen der Auflageebene ausgerichtet ist. Werden mehrere Bilderfassungseinheiten verwendet, können die Vakuumverpackungen aus unterschiedlichen Richtungen erfasst werden. Jede Bilderfassungseinheit kann dazu eingerichtet sein, mindestens ein Bild der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen im Initialisierungszustand und mindestens ein Bild der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen während des Prüfvorgangs zu erfassen und der Auswerteeinheit zuzuführen. Ferner kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, basierend auf einem Vergleich der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder eine Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen zu erkennen.
Es ist möglich, dass die Sensorik einen oder mehrere optische Projektoren umfasst, die zusammen ein Lichtmuster, z.B. ein Lichtgitter, oder jeweils ein Lichtmuster, z.B. Lichtgitter, erzeugen. Dabei kann jeder der Projektoren dazu eingerichtet sein, ein Lichtmuster oder Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster zu erzeugen und mindestens eine von mehreren Vakuumverpackungen mit dem Lichtmuster bzw. dem Lichtgitter zu beaufschlagen. Jeder optische Sensor kann dabei mit einer Prüfposition oder einem Prüfbereich assoziiert sein.
In einer beispielhaften Weiterbildung erfasst die eine oder die mehreren Bilderfassungseinheiten ein auf die einen oder mehreren Vakuumverpackungen beaufschlagtes Lichtmuster bzw. Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster. Die Auswerteeinheit kann anhand einer Änderung des Musters bzw. des Rasters des Lichtgitters in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs auf die Dichtheit der einen oder mehreren Vakuumverpackungen schließen. Die Prüfung auf Dichtheit in einem Prüfbereich kann auf einem Vergleich der Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs in dem Prüfbereich basieren. Die Unterschiede in den Bilddaten können beispielsweise anhand eines Differenzbilds zwischen einander entsprechender Bilddaten im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs ermittelt werden. In einer beispielhaften Implementierung kann die Auswerteeinheit schließen, dass zumindest eine Vakuumverpackung undicht ist, wenn die Entropie der Bilddaten im Differenzbild größer als ein entsprechender Schwellenwert ist, der eine auf eine undichte Vakuumverpackung hindeutet.
In einer beispielhaften Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs einer Filterung und/oder Bildverarbeitung zu unterziehen, die Unterschiede der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder verstärkt. Dies kann auch die Bildung von Differenzbildern aus miteinander korrespondierender Bilddaten im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs beinhalten.
Die Auswerteeinheit kann die erfassten Bilder der Kamera in Prüfbereiche unterteilen, wobei jeder Prüfbereich jeweils einer Verpackung oder einer Gruppe von Verpackungen zugeordnet ist. Ferner kann die Auswerteeinheit dazu eigerichtet sein, für jeden Prüfbereich die mindestens eine Verpackung im Prüfbereich auf Dichtheit zu prüfen. Dazu können beispielsweise Differenzbilder für die einzelnen Prüfbereiche aus den aus miteinander korrespondierender Bilddaten im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs für die jeweiligen Prüfberichte gebildet werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Vakuumverpackungen in mindestens einem der Bilder im Initialisierungszustand und/oder während des Prüfvorgangs zu identifizieren und anhand der identifizierten Vakuumverpackungen die Prüfbereiche zu definieren.
Die Prüfstation kann dazu eingerichtet sein, mehrere Vakuumverpackungen gleichzeitig zu überprüfen. Dies bedeutet, dass die Prüfstation dazu eingerichtet ist, mehrere Vakuumverpackungen in einem Prüfvorgang dem Prüfdruck auszusetzen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die mehreren Vakuumverpackungen gleichzeitig innerhalb des die Evakuierungskammer begrenzenden Gehäuses angeordnet werden, die Evakuierungskammer evakuiert wird und mittels der Sensorik sämtliche der mehreren Vakuumverpackungen zur Bestimmung einer Änderung der jeweiligen räumlichen Bemessungen detektiert werden.
Die Sensorik der Prüfstation kann ferner dazu in der Lage sein, unterschiedliche Prüfpositionen oder Prüfbereiche, die jeweils mindestens einer der Vakuumverpackungen zugeordnet sind, individual zu erfassen. Ferner kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die Dichtheit der mindestens einen Vakuumverpackung an jeder Prüfposition bzw. in jedem Prüfbereich basierend auf den Sensordaten der Sensorik individuell zu prüfen. Insofern können in einem einzigen Prüfvorgang mehrere Vakuumverpackungen gleichzeitig auf Undichtheit überprüft werden und es ist möglich, wenn vorhanden, diejenige Vakuumverpackung oder diejenigen Vakuumverpackungen der mehreren überprüften Vakuumverpackungen zu erkennen, die undicht sind. Daher ist es nicht notwendig, sämtliche der mehreren Vakuumverpackungen, welche in dem einen Überprüfungsvorgang überprüft worden, als Ausschussware zu deklarieren, sondern es kann gezielt die eine bzw. die mehreren undichten Vakuumverpackungen gezielt von den anderen unterschieden werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung umfasst die Prüfstation ferner eine der Auflage zugeordnete Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, an einer dem Prüfraum abgewandten Unterseite der Auflage einen Konter-Unterdruck anzulegen. Der von der Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung angelegte Konter-Unterdruck kann betragsmäßig größer als der Prüfdruck sein. Mittels des Konter-Unterdrucks kann vermieden werden, dass sich die biegsame Auflage, wie das Förderband, beim Anlegen des Prüfdrucks aufwölbt und deformiert, was die Dichtheitsprüfung beeinträchtigen kann.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist die Steuerungseinheit ferner dazu eingerichtet, die Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung zeitlich vor der
Unterdruckerzeugungsvorrichtung zu aktivieren. Beispielsweise kann sich der Konter- Unterdruck zeitlich vor dem Prüfdruck aufbauen, sodass jedenfalls sichergestellt ist, dass während der gesamten Dichtheitsprüfung, also während der gesamten Zeit, in der der Prüfdruck vorherrscht, auch ein Konter-Unterdruck vorliegt. Die Steuerungseinheit kann den Betrieb der Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung und der
Unterdruckerzeugungsvorrichtung derart steuern, dass der Konter-Unterdruck erst vollständig angelegt wird, bevor der Prüfdruck angelegt wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung weist die Konter- Unterdruckerzeugungsvorrichtung eine Vielzahl von separaten insbesondere gleich ausgebildeten Evakuierungskammern auf. Die Evakuierungskammern können quer zur und/oder in Richtung der Auflagenlängsrichtung orientiert und/oder insbesondere gleichmäßig verteilt sein. Ferner kann wenigstens eine Versteifungsleiste vorgesehen sein, die so ausgebildet ist, dass die Aufläge flächig darauf aufliegen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit von einer oder mehreren Vakuumverpackungen, die jeweils bei einem Referenzdruck eine initiale räumliche Bemessung aufweisen, bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Aussetzen der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen mit einem gegenüber einem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck; Erfassen einer Änderung der räumlichen Bemessung von mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen während der Prüfdruckbeaufschlagung relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung; und Bestimmen, ob mindestens eine der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen undicht ist basierend auf der erfassten Änderung der räumlichen Bemessung. Eine Änderung der räumlichen Bemessung kann in entweder in einer Raumachse, in zwei Raumachsen oder in allen drei Raumachsen detektiert werden, wobei eine Änderung der räumlichen Bemessung in einer der drei Raumachsen auf eine undichte Vakuumverpackung hindeuten kann.
Bei einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erfassen einer Änderung der räumlichen Bemessung von mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen während der Prüfdruckbeaufschlagung relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung die folgenden Verfahrensschritte: Erfassen von ersten Sensordaten einer Sensorik die die initiale räumliche Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen in einem Initialisierungszustand bei Anliegen des Referenzdrucks; Erfassen von zweiten Sensordaten einer Sensorik, die die räumliche Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen in einem dem Initialisierungszustand zeitlich folgenden Prüfvorgang repräsentieren, wobei während des Prüfvorgangs der Referenzdruck auf den Prüfdruck abgesenkt wird; und Erfassen einer Änderung der räumlichen Bemessung mindestens eines der einen oder mehreren Vakuumverpackungen durch Vergleichen der erfassten ersten Sensordaten und zweiten Sensordaten. Optional können zweite Sensordaten während des Prüfvorgangs mehrfach (z.B. in Zeitintervallen) oder kontinuierlich erfasst und jeweils mit den ersten Sensordaten verglichen werden, um eine Änderung der räumlichen Bemessung mindestens eines der einen oder mehreren Vakuumverpackungen zu erkennen.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt, ob mindestens eine der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen undicht ist, wenn der Vergleich der Sensordaten anzeigt, dass der Betrag der Änderung der räumlichen Ausdehnung einen Grenzwert oder Schwellenwert überschreitet. Der Grenzwert oder Schwellenwert kann beispielsweise vorab festgelegt sein, aus einer Datenbank mit Erfahrungswerten zu vakuumverpackungsspezifischen Grenzwerten bzw. Schwellenwerten abgefragt oder abgeleitet und/oder über eine Nutzereingabe vorgegeben werden.
In einer beispielhaften Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner, dass bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen ein Steuersignal ausgegeben wird, das das Erkennen einer Undichtheit mindestens einer der der einen oder mehreren Vakuumverpackungen anzeigt. In einer weiteren beispielhaften Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner, dass bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen, ein Steuersignal ausgegeben wird, das jede undichte Verpackung unter den mehreren Vakuumverpackungen identifiziert.
Bei dem Verfahren können mehreren Vakuumverpackungen jeweils mit einer Prüfposition oder einem Prüfbereich im Erfassungsfeld der Sensorik assoziiert werden und das Steuersignal kann für jede undichte Verpackung die entsprechende Prüfposition bzw. den entsprechenden Prüfbereich der undichten Verpackung identifizieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte: Beaufschlagung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen mit einem Lichtvorhang aus mehreren in einem vorbestimmten Abstand angeordneten Lichtstrahlen erzeugen mit einem vorbestimmten Raster in einem Initialisierungszustand bei Anliegen des Referenzdrucks; und Beaufschlagung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen mit dem Lichtvorhang während des Prüfvorgangs bei Anliegen des Prüfdrucks; und Erkennen einer Änderung der Bemessung mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen basierend auf einer die Änderung der Anzahl der unterbrochenen Lichtstrahlen im Initialisierungszustand und während es Prüfvorgangs.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte: Erfassen mindestens eines Bilds der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs, und Erkennen einer Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen basierend auf einem Vergleich der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder.
In einer beispielhaften Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner, dass die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen mit einem Lichtmuster oder mit einem Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster in einem Initialisierungszustand bei Anliegen des Referenzdrucks und während des Prüfvorgangs bei Anliegen des Prüfdrucks beaufschlagt wird/werden.
Des Weiteren können die erfassten Bilder ein auf die einen oder mehreren Vakuumverpackungen beaufschlagtes Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster erfassen und anhand einer Änderung des Rasters des Lichtgitters in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs auf die Dichtheit der einen oder mehreren Vakuumverpackungen schließen. Des Weiteren können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs einer Filterung und/oder Bildverarbeitung unterzogen werden, um die Unterschiede der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder zu verstärken (z.B. durch einen Kantenfilter oder durch die Bildung von Differenzbildern).
Ferner können die mittels einer Kamera oder einer anderen Bilderfassungseinheit erfassten Bilder in Prüfbereiche unterteilt werden, wobei jeder Prüfbereich jeweils mindestens einer Verpackung zugeordnet werden kann, und für jeden Prüfbereich die mindestens eine Verpackung im Prüfbereich auf Dichtheit geprüft werden kann. Dabei kann die Prüfung auf Dichtheit in einem Prüfbereich auf einem Vergleich der Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs in dem Prüfbereich basieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte: Identifizieren der Vakuumverpackungen in mindestens einem der Bilder im Initialisierungszustand und/oder während des Prüfvorgangs; und Definieren von Prüfbereichen oder Prüfpositionen anhand der identifizierten Vakuumverpackungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Computer-lesbares Medium bereitgestellt, das Befehle speichert, die, wenn sie von einer Verarbeitungseinheit (z.B. einer Prozessoreinheit) ausgeführt werden, die Verarbeitungseinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens durchzuführen. Sofern ein Verfahrensschritt eine Einheit bzw. eine Komponente außerhalb der Verarbeitungseinheit erfordert, dann ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, diese Einheit oder Komponente zu veranlassen, den entsprechenden Verfahrensschritt durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Prüfstation bereitgestellt, die Mittel umfasst, die eingerichtet sind, das Verfahren nach einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Vakuumverpackungsstation bereitgestellt, die eine Prüfstation nach einem der der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen umfasst. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Vakuumverpackungsstation ferner Mittel zum Herstellen der einen oder mehreren Vakuumverpackungen, insbesondere derjenigen Vakuumverpackungen, die im Anschluss mittels einer erfindungsgemäßen Prüfstation und/oder mittels eines erfindungsgemäßen Prüfverfahrens auf und Dichtheit überprüft werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren so definiert werden kann, dass es die Prüfstation gemäß den beschriebenen Aspekten der Erfindung realisiert, und umgekehrt.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
Fig. l eine schematische Prinzipskizze einer Prüfstation gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Prinzipskizze eines Ausschnitts einer Fertigungslinie zur Herstellung einer Vakuumverpackung mit integrierter Dichtheitsprüfung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Vorderansicht einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Prüfstation;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Prüfstation aus Fig. 3;
Fig. 5 eine Draufsicht der Prüfstation aus Fig. 3 und 4;
Fig. 6 - 11 schematische Prinzipskizzen zum Ablauf einer Dichtheitsprüfung mittels der Prüfstation gemäß der Figuren 3 bis 5 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführung;
Fig. 12 - 21 schematische Prinzipskizzen zum Ablauf einer Dichtheitsprüfung mittels einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Prüfstation gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung;
Fig. 22 eine Fließdiagramm einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Prüfverfahrens; und
Fig. 23 ein Detailausschnitt des Fließdiagramms aus Fig. 22 gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens; Fig. 24 eine Draufsicht auf eine Prüfstation gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der Prüfstation gemäß Fig. 24 entlang der Linie X-X; und
Fig. 26 eine perspektivische Ansicht einer Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung der Prüfstation aus den Figuren 24 und 25.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In Figur 1 ist eine schematische Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Prüfstation, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen ist, zum Überprüfen der Dichtheit einer oder mehrerer Vakuumverpackungen, die mit dem Bezugszeichen 3 versehen sind, abgebildet. Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungen anhand der beiliegenden Figuren in der Regel von einer Vakuumverpackung 3 gesprochen, wobei in analoger Weise mehrere Vakuumverpackungen 3 mittels der erfindungsgemäßen Prüfstation 1 bzw. des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens überprüft werden können.
Die Prüfstation 1 aus Figur 1 umfasst die folgenden Hauptkomponenten: eine Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5, die dazu eingerichtet ist, die zu überprüfende, der Prüfstation 1 zuzuführende (Pfeil mit Bezugszeichen 10) Vakuumverpackung 3 (oder mehrere davon) von außen einem gegenüber einem Referenzdruck, der bspw. Atmosphärendruck sein kann, reduziertem Prüfdruck auszusetzen; und eine Sensorik 7, die dazu eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Vakuumverpackung(en) 3 zu ermitteln und basierend auf den Sensordaten zu bestimmen, ob die überprüfte(n) Vakuumverpackung(en) 3 undicht ist/sind.
Vakuumverpackungen 3 sind im Allgemeinen gasdichte und/oder fluiddichte Vakuumverpackungen für Gegenstände, die innerhalb der Vakuumverpackungen eng anliegend von dieser umhüllt sind. Vakuumverpackung können beispielsweise Kunststoff- und Aluminiumverbundfolien in Form einer Tiefziehfolie, Schlauchbeutel, Flachbeutel, Siegelrandbeutel oder Hartschalen mit Deckfolie sein. Bei derartigen Vakuumverpackungen liegt im Allgemeinen ein Innendruck vor, der kleiner als der Atmosphärendruck bei Normalbedingungen ist. In der Lebensmittelindustrie liegt beispielsweise ein Grobvakuum mit einer Druckdifferenz von Innendruck zu Atmosphärendruck von nicht unter 0,06 MPa vor. Es sei klar, dass abhängig von dem zu verpackenden Gegenstand auch eine andere Vakuumqualität, wie beispielsweise ein Feinvakuum, eingestellt werden kann.
Die zu überprüfenden Vakuumverpackungen 3 weisen bei einem Referenzdruck (z.B. Atmosphärendruck), eine initiale räumliche Bemessung auf. Die räumliche Bemessung ist als Größe bzw. Volumen der Vakuumverpackung 3 in Bezug auf zwei der drei Raumachsen oder alternativ in Bezug auf alle drei Raumachsen zu verstehen. Die initiale räumliche Bemessung ist die räumliche Bemessung bei Referenzdruck (z.B. Atmosphärendruck). Die Erfassung der räumlichen Bemessung erfolgt beispielsweise mittels der Sensorik 7. Die initiale räumliche Bemessung wird durch die Sensorik 7 bei Anliegen des Referenzdrucks (z.B. Atmosphärendrucks) ermittelt.
Alternativ kann die initiale räumliche Bemessung einer Datenbank mit Erfahrungswerten zu spezifischen Vakuumverpackungen 3 entnommen werden oder auch über eine Benutzereingabe 100 an die Prüfstation 1 übergeben werden. Sofern die räumliche Bemessung der Vakuumverpackungen der Produkte (im Wesentlichen) gleichbleibend ist, kann ein entsprechender Initialisierungswert auch in einem Speicher der Prüfstation 1 abgelegt sein und ausgelesen werden. Es ist auch möglich, dass die Prüfstation die initiale räumliche Bemessung mittels maschinellem Lernen basierend auf den Sensordaten der geprüften Vakuumverpackungen kontinuierlich oder periodisch anpasst. In diesen alternativen Beispielen kann die Erfassung der initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 bei Anliegen des Referenzdrucks entfallen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Sensorik 7 dazu eingerichtet, basierend auf einer Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung(en) 3 während der Prüfdruckbeaufschlagung relativ zur initialen räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung 3(en) zu bestimmen, ob eine überprüfte Vakuumverpackung 3 undicht ist. Die Erfindung macht sich dabei zunutze, dass beim Aussetzen einer undichten Vakuumverpackung 3 von außen mit einem gegenüber einem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck sich die räumliche Bemessung der undichten Vakuumverpackung 3 ändert. Bei einer Undichtigkeit in der Vakuumverpackung 3 bläht sich diese in kurzer Zeit stark auf. Das Aufblähen der Vakuumverpackung 3 kann mittels der Sensorik 7 detektiert werden und für die Bestimmung, ob die Vakuumverpackung 3 undicht ist, verwendet werden.
Grundsätzlich können auch mehrere Vakuumverpackungen 3 in einem Prüfprozess gleichzeitig geprüft werden. Je nach Ausgestaltung der Sensorik kann sich in einem solchen Fall die initiale räumliche Bemessung auf alle gleichzeitig zu prüfenden Vakuumverpackungen 3, auf einzelne initiale räumliche Bemessungen der zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 (z.B. an unterschiedlichen Prüfpositionen bzw. in unterschiedlichen Prüfbereichen) oder auf einzelne initiale räumliche Bemessungen von Untergruppen der zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 (z.B. an unterschiedlichen Prüfpositionen bzw. in unterschiedlichen Prüfbereichen) beziehen. Sofern nachstehend von der Prüfung einer Vakuumverpackung 3 im Singular gesprochen wird, ist damit selbstverständlich auch die Prüfung mehrerer Vakuumverpackungen 3 gleichzeitig bzw. in Untergruppen gemeint. Die Überprüfung der Vakuumverpackung 3 kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Sensorik 7 in einem sogenannten Initialisierungszustand erste Sensordaten erfasst, welche die initiale räumliche Bemessung der Vakuumverpackung 3 (oder mehrerer
Vakuumverpackungen 3) im Initialisierungszustand repräsentieren. Dieser Schritt kann aber auch entfallen, sofern die initiale räumliche Bemessung der Vakuumverpackung 3 (oder mehrerer Vakuumverpackungen 3) anderweitig zur Verfügung steht, wie bereits ausgeführt wurde. In einem sogenannten Prüfvorgang, in welchem der Druck, dem die
Vakuumverpackung 3 ausgesetzt ist, mittels der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 vom im Initialzustand herrschenden Referenzdruck auf den Prüfdruck abgesenkt wird, werden zweite Sensordaten mittels der Sensorik 7 erfasst, welche die räumliche Bemessung der Vakuumverpackung 3 (oder mehrerer Vakuumverpackungen 3) während des Prüfvorgangs repräsentieren. Die erfassten zweiten Sensordaten können dabei mehrfach (z.B. in vorgegeben Zeitabständen) oder kontinuierlich von der Sensorik 7 während des Prüfvorgangs, d.h. während der Referenzdruck auf den Prüfdruck abgesenkt wird, erfasst werden.
Infolge der Prüfdruckbeaufschlagung, d.h. der Absenkung des Drucks vom Referenzdruck auf den Prüfdruck, ändert eine überprüfte Vakuumverpackung 3 ihre räumliche Bemessung dann, wenn sie undicht ist. Die Änderung der räumlichen Bemessung äußert sich insbesondere derart, dass sich die geprüfte Vakuumverpackung 3 während der Absenkung des Drucks vom Referenzdruck auf den Prüfdruck aufbläht. Das Aufblähen der Vakuumverpackung 3 kann über die Sensorik 7 erfasst werden. Über eine Auswerteeinheit 9 kann basierend auf einem Vergleich der ersten im Initialisierungszustand erfassen Sensordaten und (einer der mehreren) im Prüfvorgang erfassten zweiten Sensordaten eine Undichtigkeit der Vakuumverpackung 3 erkannt werden.
Alternativ wäre es auch denkbar, zu unterschiedlichen Zeiten im Prüfvorgang erfasste zweite Sensordaten miteinander zu vergleichen. Die Auswerteeinheit 9 könnte in diesem Fall basierend auf einem Vergleich der im Prüfvorgang erfassten (mehreren) zweiten Sensordaten Aufblähen der Vakuumverpackung 3 und somit eine Undichtigkeit der Vakuumverpackung 3 erkennen.
Um eine von der Sensorik 7 erfassbare Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung 3 erkennen zu können, ist ein in Bezug auf das Volumen des Prüfraums ausreichend hoher Volumenstrom bei der Evakuierung des Prüfraums, im Vergleich zum möglichen Volumenstrom aus dem Inneren der undichten Vakuumverpackung während des Prüfvorgangs entscheiden. Dieser Evakuierungs-Volumenstrom des Prüfraums sollte ausreichend höher sein, als der Volumenstrom aus dem Inneren der defekten Vakuumverpackung, damit sich während des Absenkens des Referenzdrucks pR auf den Prüfdruck pP die undichte Vakuumverpackung aufbläht. Entsprechend sollte das Absenken des Referenzdrucks pR auf den PrüfdruckpP (d.h. die Evakuierung des Prüfraums) vorteilhafterweise relativ schnell erfolgen, beispielsweise in wenigen oder weniger als einer Sekunde, beispielsweise innerhalb von 0,5 s bis 1,0 s, um eine entsprechende Differenz der Volumenströme sicherzustellen. Dies bedeutet auch, dass der im Prüfraum zu erzeugende Unterdrück Ap = pR — pP in aller Regel nicht besonders hoch sein muss (beispielsweise im Bereich des (leichten) Grobvakuums), was wiederum vorteilhaft ist, da so eine Beschädigung von dichten Vakuumverpackungen durch Anlegen eines zu hohen Unterdrucks bezüglich des Innendrucks der Vakuumverpackungen vermieden werden kann. Wie erwähnt liegt dieser in der Lebensmittelindustrie im Bereich 0,06 MPa.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird im Prüfraum im Prüfungszustand innerhalb einer vorgegeben Evakuierungszeit der Prüfkammer ein Grob vakuum erzeugt. Unter Grobvakuum wird hier ein absoluter Druck im Bereich zwischen dem Referenzdruck pR (z.B. Normatmosphäre oder Atmosphärendruck auf Meereshöhe ( pR = 0,101325 MPa)) und einem gegenüber dem Referenzdruck bis zu 0,09 MPa reduzierter Prüfdruck pP verstanden (d.h. pR — 0,09 MPa < pP < pR). Der Referenzdruck kann beispielsweise dem Atmosphärendruck pR auf der jeweiligen Meereshöhe des Einsatzorts der Prüfstation 1 entsprechen. Es ist grundsätzlich aber auch möglich bzw. denkbar einen noch größeren, in das Feinvakuum (pP < pR — 0,09 MPa, z.B. pP < 0,011325 MPa bei pR = 0,101325 MPa) reichenden Unterdrück im Prüfraum im Prüfvorgang zu erzeugen.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Differenz Ap zwischen Referenzdruck pR und Prüfdruck im Bereich 0,03 MPa bis 0,08 MPa (d.h. Ap = pR — pP e [0,03 MPa; 0,08 MPa]) liegen. Weitere beispielhafte Bereiche für die Differenz Ap zwischen Referenzdruck pR und Prüfdruck sind:
- 0,03 MPa bis 0,12 MPa (d.h. Ap e [0,03 MPa; 0,12 MPa]),
- 0,03 MPa bis 0,l MPa (d.h. Ap e [0,03 MPa; 0,10 MPa]),
- 0,03 MPa bis 0,08 MPa (d.h. Ap e [0,03 MPa; 0,08 MPa]),
- 0,03 MPa bis 0,06 MPa (d.h. Ap e [0,03 MPa; 0,06 MPa]),
- 0,01 MPa bis 0,08 MPa (d.h. Ap e [0,01 MPa; 0,08 MPa]),
- 0,01 MPa bis 0,06 MPa (d.h. Ap e [0,01 MPa; 0,06 MPa]),
- 0,01 MPa bis 0,04 MPa (d.h. Ap e [0,01 MPa; 0,04 MPa]).
Wie erwähnt, sollte die die einzustellende Druckdifferenz Ap gerade so hoch gewählt werden, dass sich die räumliche Bemessung einer undichten Vakuumverpackung 3 für die Sensorik 7 in einem Prüfvorgang (d.h. innerhalb der Evakuierungszeit) erkennbar ändert. Die Druckdifferenz Dr kann auch vom Material der Verpackung (z.B. Folie) abhängen, so dass die einzustellende Druckdifferenz Dr basierend auf dem Material der Vakuumverpackung gewählt werden kann. Verpackungen mit stärkeren Folien können beispielsweise ein höherer Prüfdruck erfordern, als dünnere Folien oder wiederverschließbare Vakuumverpackungen. Ferner kann zu berücksichtigen sein, dass die Druckdifferenz Dr nicht so groß ist (also im Bereich des Grobvakuums bzw. im unteren Bereich des Feinvakuums liegt), dass eine dichte Vakuumverpackung 3 durch das Anlegen des Prüfdrucks beschädigt und damit undicht wird (z.B. auch bei wiederverschließbaren Vakuumverpackungen). Ferner kann zu beachten sein, wie der Prüfraum in der jeweiligen Realisierung der Prüfstation 1 gebildet wird. Beispielsweise kann der Prüfraum teilweise von einer flexiblen Auflagefläche (z.B. ein Förderband) begrenzt sein, so dass beispielsweise die einzustellende Druckdifferenz Dr nicht so hoch sein sollte, dass sie die Auflagefläche nicht derart verformt, dass dadurch die eine die Messung der Sensorik 7 beeinflusst wird und falsche Ergebnisse bei der Dichtigkeitsprüfung erhalten werden.
Insbesondere für den Fall, dass es sich bei der Auflage um ein flexibles, biegsames Transportband 23 handelt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Prüfstation 1 eine Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung 53 aufweist, wie es gern den Figuren 24-26 abgebildet ist. Die Figur 24 stellt eine Draufsicht zu der Schnittansicht aus Figur 25 dar, die entlang der Linie X-X aus Figur 24 gebildet ist. Die Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung 53 dient grundsätzlich dazu, an einer dem Prüfraum 57 bzw. den Vakuumverpackungen 3 abgewandten Unterseite 59 des Transportbands 23 einen Konter-Unterdruck anzulegen, der betragsmäßig größer sein kann als der im Prüfraum 57 anzulegende Prüfdruck. Mittels der Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung 53 wird eine Aufwölbung oder zu starke Deformation des Transportbands 23 beim Anlegen des Prüfdrucks mittels der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 vermieden. Die Konter-
Unterdruckerzeugungsvorrichtung 53 stellt sicher, dass das Transportband 23 im Wesentlichen undeformiert und insbesondere eben verbleibt, so wie es in Figur 25 angedeutet ist. Auf dieser Weise ist die Dichtheitsprüfung möglichst zuverlässig sichergestellt.
Die Förderanlage 19 umfasst gemäß der beispielhaften Ausführung in Figur 25 das flexible, biegsame Transportband 23, welches an seiner der Unterseite 59 gegenüberliegenden Oberseite 61 eben ausgeführt ist, um eine ebene Auflage für die Vakuumverpackungen 3 zu bilden und eine flächige Auflage für das Gehäuse 31 der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 zu schaffen, sodass zuverlässig ein dichter Prüfraum 57 gebildet werden kann. Das Transportband ist über mehrere Umlenkrollen 63 geführt, von denen wenigstens eine mittels einer Spannvorrichtung 65 kombiniert ist, um das Transportband wie gewünscht vorzuspannen. Angetrieben ist das Transportband 23 über einen Motor, hier einen Trommelmotor 67. Unter einer Zusammenschau der Figuren 25 und 26 wird der Aufbau einer beispielhaften Ausführung der Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung 53 verdeutlicht. Wie in Figur 25 zu sehen ist, weist die Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung 53 drei in Förderrichtung F hintereinander angeordnete Vakuumpaneele 55 auf, die jeweils gleich ausgebildet sein können. Beispielsweise sind sämtliche der Vakuumpaneele 55 mit derselben Unterdruckquelle, wie einer Vakuumpumpe, verbunden. Alternativ kann jedem der Vakuumpaneele 55 auch eine separate Unterdruckquelle zugeordnet sein.
Die Figur 26 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung eines derartigen Vakuumpaneels 55, welches als Basis eine plattenartige Struktur 69 aufweist, die einen Anschluss 71 zum Verbinden mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle aufweist. Die der Unterseite 59 des Transportbands 23 zuzuwendende Oberseite 73 des Vakuumpaneels 55 ist gebildet durch einerseits eine Vielzahl an nach oben offenen Evakuierungskammern, angedeutet durch das Bezugszeichen 79m die voneinander getrennt sind und jeweils mit dem Konter-Unterdruck beaufschlagt werden, sowie andererseits durch Versteifungsleisten 75, die eine ebene Auflage des Transportbands 23 auf den Vakuumpaneelen 55 ermöglichen. Die Vielzahl der Evakuierungskammern 79 kann beispielsweise durch Blecheinlagen 77 gebildet sein, die auf der Plattenstruktur 69 aufgelegt sind. Das Vorsehen einer Vielzahl von separaten, voneinander getrennten Evakuierungskammern 79 hat sich insofern als vorteilhaft erwiesen, als die Leistung der Unterdruckquelle verringert werden kann, sodass das System kostengünstig realisierbar ist.
Um einen ausreichenden Volumenstrom zur Evakuierung der Prüfkammer innerhalb der Evakuierungszeit zu gewährleisten, kann die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 beispielsweise eine Förderleistung von mehr als 500 m3/h, insbesondere von mehr als 550 m3/h, 600 m3/h, 650 m3/h oder von mehr als 700 m3/h aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung ermöglich die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 einen Volumenstrom von 720 m3/h (= 0,2 m3/s). Grundsätzlich kann der notwendige Volumenstrom der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 basierend auf dem gewünschten Unterdrück Dr, dem Volumen der Prüfkammer und der gewünschten Evakuierungszeit ermittelt werden.
Die Auswerteeinheit 9 kann beispielsweise eine Rechnereinheit sein, die insbesondere als ein Prozessor oder als System-on-Chip (SoC) ausgeführt sein kann. Die Auswerteeinheit 9 kann auch als Verarbeitungseinheit bezeichnet werden. Die Auswerteeinheit 9 kann ferner auch einen flüchtigen (z.B. DRAM) und/oder einen nicht-flüchtigen Speicher (z.B. Flash-Speicher, SSD, etc.) umfassen, in dem die erfassten Messdaten der Sensoreinheit der Sensorik 7 zur Auswertung zwischengespeichert werden und/oder die initiale räumliche Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 abgelegt sein kann. Die Recheneinheit kann eine gewöhnliche CPU sein, aber auch als digitaler Signalprozessors (DSP), als Programmable Logic Device (DSP), Field Programmable Gate Array (FPGA) oder Applicaiton Specific Integrated Circuit (ASIC) implementiert werden. Die Auswerteeinheit 9 kann Befehle ausführen, um die Prüfstation 1 zu veranlassen, die hierin beschrieben verschiedenen Ausführungsformen eines Prüfverfahrens auf Dichtigkeit auszuführen. Die Befehle können dabei in einem Speicher der Auswerteeinheit 9 oder einem anderen Speicher (z.B. nicht-flüchtigen Speicher (z.B. Flash- Speicher, SSD, etc.) gespeichert sein, auf den die Auswerteeinheit 9 zugreifen kann.
Die Auswerteeinheit 9 kann ferner ein Steuersignal erzeugen, dass anzeigt, wenn eine undichte Vakuumverpackung 3 erkannt wurde. Das Steuersignal kann alternativ oder zusätzlich ein akustisches oder optisches Alarmsignal sein, dass ausgegeben wird, um beispielsweise eine manuelle Aussortierung der undichten Vakuumverpackung 3 zu veranlassen.
Die Prüfstation 1 kann ferner Steuerungseinheit 11 aufweisen, die dazu eingerichtet ist, gemäß dem jeweiligen Arbeitszustand, d.h. dem Initialisierungszustand oder dem Prüfvorgang, den Betrieb der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 und/oder der Sensorik 7 zu steuern. Über eine gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 13 in Figur 1 ist repräsentativ eine Elektronikkomponente 13 darsteht, die insbesondere die vollständige Elektronik der Prüfstation 1 strukturell und/oder örtlich zusammenfasst.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer Fertigungs- oder Förderlinie 15, in die eine erfindungsgemäße Prüfstation 1 integriert ist. In Förderrichtung F ist eingangs eine Vakuumverpackungserzeugungsvorrichtung 17, wie eine Tiefzieheinrichtung, angeordnet, die die fertiggestellten Vakuumverpackungen 3 an eine Fördereinrichtung 19, wie ein Transportband, übergibt. In diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Prüfstation 1 eine eigene Station in der Fertigungslinie 15 bildet. Es ist grundsätzlich jedoch auch möglich, die Prüfstation 1 in die Vakuumverpackungserzeugungsvorrichtung 17 zu integrieren. In diesem Fall kann der Prüfraum der Prüfstation 1 mit dem Raum identisch sein, in dem die Produkte in der Vakuumverpackungserzeugungsvorrichtung vakuumverpackt werden.
An die Vakuumverpackungserzeugungsvorrichtung 17 kann eine optionale Vorbereitungsstation 21 anschließen. In der Vorbereitungsstation 21 können die zu überprüfenden Vakuumverpackungen 3 für einen effizienten und effektiven Betrieb der Prüfstation 1, die in Förderrichtung F anschließt, vorbereitet werden. Beispielsweise kann über die Vorbereitungsstation 21 eine gewünschte, vorbestimmte Position der ankommenden und zu überprüfenden Vakuumverpackungen 3 eingestellt werden.
In der darauffolgenden Prüfstation 1 läuft das erfindungsgemäße Prüfverfahren zum Überprüfen der Dichtheit der Vakuumverpackungen 3 ab. In Bezug auf die Funktionsweise der Prüfstation 1 und den Ablauf des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens sei auf die vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibungen verwiesen.
Im Anschluss an die Prüfstation l sind die überprüften Vakuumverpackungen 3 in Förderrichtung F und quer dazu jeweils versetzt zueinander angeordnet. Das Fördern der überprüften Vakuumverpackungen 3 kann wiederum über eine Förderanlage, wie bspw. ein Transportband 23, erfolgen. Im Anschluss an die Prüfstation 1 kann eine Schleuse 25 angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, die als undicht erkannten Vakuumverpackungen 3 aus der Fertigungslinie 15 in Reaktion auf ein von der Sensorik 7 bzw. von der Prüfstation 1 erzeugtes Steuersignal auszuschleusen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass lediglich die als dicht erkannten Vakuumverpackungen 3 in die nachgelagerte Bearbeitungsstation 27 übergeben werden. Das zielgerichtete und zentrierte Übergeben der überprüften Vakuumverpackungen 3 in die Bearbeitungsstation 27 erfolgt bspw. über sich trichterartig verjüngende Umlenkbleche, die mittels des Bezugszeichens 29 angedeutet sind.
In den Figuren 3-5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer eründungsgemäßen Prüfstation 1 in Vorderansicht (Fig. 3) Seitenansicht (Fig. 4) und Draufsicht (Fig. 5) abgebildet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich beispielhaft angenommen, dass die Prüfstation 1 eine eigene Station in der Fertigungslinie 15 bildet. Entsprechend der Fertigungslinie 15 aus Figur 2 werden die zu überprüfenden Vakuumverpackungen 3 in Förderrichtung F mittels eines Transportbands 23 in die Prüfstation 1, durch diese hindurch und von ihr weg gefördert. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 ist gemäß der beispielhaften Ausführung der Figuren 3-5 durch ein wenigstens abschnittsweise transparentes, beispielsweise mit einem Sichtfenster versehenes, Gehäuse 31 gebildet, welches in seinem Inneren eine Evakuierungskammer 35 begrenzt, welche den Prüfraum bildet. Die Prüfstation 1 kann einen pneumatischen und/ oder elektromechanischen Antrieb aufweisen, um das Gehäuse 31 anzuheben und abzusenken. Beispielsweise kann der Antrieb an die Steuereinheit 11 gekoppelt sein. Die Steuereinheit 11 kann, beispielsweise den Betrieb des Antriebs steuern, insbesondere regeln. Grundsätzlich könnte das Gehäuse 31 relativ zur Vakuumverpackung 3 aber auch unbeweglich sein, beispielsweise, wenn die Prüfstation 1 in eine Vakuumverpackungsanlage integriert wird, deren Evakuierungskammer 35 sowohl für das Vakuumverpacken der Produkte und für den Prüfprozess auf die Dichtheit der Verpackung verwendet werden kann.
Das Gehäuse 31 ist vorzugsweise so leicht wie möglich und so stabil wie nötig zu gestalten. Als Werkstoffe bieten sich beispielsweise PC, Acryl, GFK, Carbon oder dergleichen an. Das Gehäuse 31 weist eine hauben- oder glockenartige Struktur auf. Das Gehäuse 3ikann im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmig gebildet sein. Bodenseitig wird der Prüfraum und damit die Evakuierungskammer 35 durch das die Auflage für die Vakuumverpackung 3 bildende Transportband 23 gebildet. In den Figuren 3- 5 befindet sich die Prüfstation 1 während des Prüfvorgangs. Das bedeutet, dass das Gehäuse 31 in einem gasdichten und/oder fluiddichten Kontakt mit dem Förderband 23 steht. Zur Verstärkung der Abdichtung zwischen Gehäuseunterseite 31 und Transportband 23 kann das Gehäuse an einer dem Transportband 23 zugewandten Ringauflagefläche 37 eine Dichtung aufweisen, die beispielsweise eine Profillippendichtung, eine Rundschnurdichtung, wie ein O-Ring, eine Silikondichtung oder eine Flachdichtung sein kann.
Wie in Figur 4 durch den Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 39 angedeutet, kann das Gehäuse 31 zum Einnehmen der verschiedenen Arbeitszustände der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 gemäß den Figuren 3-5 senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Transportbands 23, insbesondere vertikal auf und ab, bewegt werden.
An einer Oberseite 41 des Gehäuses 31 ist ein Anschluss 43 für eine nicht dargestellte Unterdruckquelle vorgesehen. Der Anschluss 43 kann beispielsweise ein Vakuumanschluss in Form einer Schlauchtülle sein. Es sei klar, dass der Anschluss 43 beliebig an dem Gehäuse 31 positionierbar ist, solange der Betrieb der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 und ein ausreichend hoher Volumenstrom durch den Anschluss 43 sichergestellt werden kann. Über den Anschluss 43 kann mittels der Unterdruckquelle und zugehörigen Komponenten in dem Prüfraum abhängig vom Arbeitszustand der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 der Prüfdruck, ein Referenzdruck oder ein Initialisierungsdruck, wie ein Atmosphärendruck, eingestellt werden. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 kann beispielsweise einen Verdichter oder eine Pumpe (in Figuren 3-5 nicht gezeigt) umfassen, der/ die an den Anschluss 43 angeschlossen ist, um den Prüfdruck im inneren des Gehäuses 31 anzulegen. Die Pumpe bzw. der Verdichter kann beispielsweise eine Förderleistung von mehr als 500 m3/h, insbesondere von mehr als 550 m3/h, 600 m3/h, 650 m3/h oder von mehr als 700 m3/h aufweisen, um den Referenzdruck auf den Prüfdruck während des Prüfvorgangs abzusenken. Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 kann auch ein oder mehrere Ventile (in Figuren 3-5 nicht gezeigt) aufweisen, um den Referenzdruck im Inneren der Evakuierungskammer 35 herzustellen. Verdichter/Pumpe bzw. das Ventil können von einer Steuerungseinheit 11 gesteuert werden.
Die Sensorik 7 zum Erfassen von Sensordaten der Vakuumverpackung 3, mittels denen bestimmt werden kann, ob die überprüfte Vakuumverpackung 3 undicht ist, ist in dem gezeigten Beispiel etwa mittig in Bezug auf eine Längserstreckung des Gehäuses 31 angeordnet. In der beispielhaften Ausführung der Figuren 3-5 umfasst die Sensorik einen optischen Sensoreinheit 45, die dazu eingerichtet ist, ein Lichtvorhang 47 zu erzeugen. Wie es schematisch in Figur 3 zu sehen ist, weist der Lichtvorhang 47 mehrere parallele Lichtstrahlen auf und erstreckt sich quer zur Förderrichtung F insbesondere über die gesamte Breite des Transportbands 23. Der Lichtvorhang 47 der Sensoreinheit 45 wird durch entsprechende Lichtquellen der Sensoreinheit 45 auf einer Seite des Förderbands 23 gebildet, die quer zur Förderrichtung F ausgestrahlt werden und auf Licht detektoren der Sensoreinheit 45 der anderen Seite des Förderbands 23 gerichtet sind. Die Lichtstrahlen können dabei (in Förderrichtung F betrachtet) in einem vorgegebenen Abstand parallel zueinander ausgerichtet sein. Die Lichtquellen der Sensoreinheit 45 können dabei auf einer Linie oder im Wesentlichen in einer Linie (z.B. zueinander leicht versetzt) angeordnet sein. Beispielsweise kann der Abstand der Lichtstrahlen (bzw. der Abstand der Lichtquellen) 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 bis 8 mm, und besonderes bevorzugt 5 mm betragen. Grundsätzlich sind jedoch auch größere oder kleiner Abstände denkbar.
Die Lichtdetektoren der Sensoreinheit 45 erkennen, ob der zugeordnete Lichtstrahl auf den jeweiligen Lichtdetektor trifft oder durch ein Objekt unterbrochen wird. Die Lichtdetektoren der Sensoreinheit 45 geben dabei im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs jeweils ein entsprechendes Detektionssignal an die Auswerteeinheit 9 aus.
Die zu überprüfende Vakuumverpackung 3 wird mit dem Lichtvorhang 47 beaufschlagt, um mittels der Lichtdetektoren der Sensoreinheit 45 im Initialzustand und während des Prüfvorgangs jeweils Sensordaten zu generieren, die der Auswerteeinheit 9 zugeführt werden und dazu verwendet werden, zu überprüfen, ob die überprüfte Vakuumverpackung 3 undicht ist. Die der Auswerteeinheit 9 zugeführten Sensordaten repräsentieren die initiale räumliche Bemessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 im Initialisierungszustand (erste Sensordaten) und die (eventuell veränderte) räumliche Bemessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 während des Prüfvorgangs (zweite Sensordaten). Zeigen die ersten und zweiten Sensordaten eine veränderte räumliche Bemessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 an, so ist die Vakuumverpackung 3 undicht. Die Sensordaten können in der gezeigten Ausführungsform die Anzahl der unterbrochenen bzw. nicht unterbrochenen Lichtstrahlen im Initialzustand (Ninmai) und während des Prüfvorgangs (NprüfUng) anzeigen. Sofern die Differenz dieser Zahlen (bzw. deren Betrag) einen Schwellenwert S > 0 überschreitet > S oder \Ninitial - Nprüfung\ > 5)), erkennt die Auswerteeinheit 9 eine undichte Vakuumverpackung 3 und gibt ein entsprechendes Steuersignal aus. In einem Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert S e [1, 2, 3, 4, ...]. Das Steuersignal kann beispielweise die nachfolgende Schleuse 25 steuern, so dass die als undicht erkannte Vakuumverpackung 3 aus der Fertigungslinie 15 ausgeschleust wird. Lichtquellen der Sensoreinheit 45 können dabei auf einer Linie oder im Wesentlichen in einer Linie (z.B. zueinander leicht versetzt) angeordnet sein. Beträgt der Abstand Lichtstrahlen (bzw. der Abstand der Lichtquellen) der Sensoreinheit 45 beispielsweise 5 mm, so würde eine Schwellenwert von S=2 und die Bedingung | Ninmai - NprüfUng\ > S ) bedeuten, dass sich die räumliche Bemessung um mindestens 10 mm ändern müsste, damit die Auswerteeinheit 9 eine Vakuumverpackung 3 als undicht erkennt. Über die Wahl des Schwellenwerts S kann die „Empfindlichkeit“ der Auswerteeinheit 9 bei der Erkennung von undichten Vakuumverpackungen 3 gesteuert werden, um beispielsweise fehlerhaftes Erkennen von Vakuumverpackungen zu vermeiden. Beispielsweise könnte sich aufgrund des Unterdrucks im Prüfungsvorgang bei einer dichten Vakuumverpackung von Fleisch, Fleischsaft an einer Stelle der Vakuumverpackung sammeln und lokal zu einer Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung führen, die dann von der der Auswerteeinheit 9 falsch als Undichtheit erkannt werden könnte. Da solche potentiell auftretenden Änderungen der räumlichen Bemessung bei dichten Vakuumverpackungen im Vergleich zu Änderungen der räumlichen Bemessung von tatsächlich undichten Vakuumverpackungen in der Praxis kleiner ausfallen, kann der Schwellenwert S daher zur Vermeidung von „False Positives“ dienen.
Es ist auch möglich, dass die Sensoreinheit 45 nur ein Lichtdetektor umfasst, auf den alle Lichtstrahlen treffen (sofern sie nicht unterbrochen werden). In diesem Fall misst der Lichtdetektor die Lichtintensität (die mit der Anzahl der auftreffenden Lichtstrahlen korreliert) und die von der Sensoreinheit 45 ausgegebenen Sensorsignale repräsentieren die gemessene Lichtintensität im Initialzustand und während des Prüfvorgangs. Eine Änderung der äußeren Bemessung der Vakuumverpackung 3 kann in diesem Falle von der Auswerteeinheit 9 anhand einer Änderung (insbesondere, Verringerung) der gemessenen Lichtintensität zwischen Initialzustand und einer Messung während des Prüfvorgangs erkannt werden.
Der optischen Sensoreinheit 45 ist eine nachgelagerte Lichtschranke 49 oder ein ähnliches optoelektronisches System zugeordnet. Die Positionierung der zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 relativ zur Sensoreinheit 45 erfolgt in diesem Beispiel mittels der Lichtschranke 49 oder dem ähnlichen optoelektronischen System. Der Abstand der Lichtschranke 49 und der Sensoreinheit 45 ist beispielsweise basierend auf der Größe der Vakuumverpackung 3 in Förderrichtung F so gewählt, dass der Lichtvorhang 47 der Sensoreinheit 45 (in etwa) die Mitte (insbesondere den Flächenschwerpunkt) der Vakuumverpackung 3 erfasst, wenn das Ende der Vakuumverpackung 3 in Förderrichtung F die Lichtschranke 49 unterbricht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Sensorik 7 (Sensoreinheit 45) eine geeignete Position relativ zu der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 aufweist, um die Dichtheit der Vakuumverpackung 3 zu prüfen.
Die Lichtschranke 49 oder ein ähnliches optoelektronisches System ist mit der Steuerungseinheit 11 verbunden, so dass die Steuerungseinheit 11 einen Prüfungsvorgang in Abhängigkeit eines Ausgangssignals der Lichtschranke 49 oder einem ähnlichen optoelektronischen System initiieren kann. Wenn die Lichtschranke 49 von einer Vakuumverpackung 3 auf dem Förderband 23 unterbrochen wird, kann die Steuerungseinheit 11 das Förderband 23 stoppen und der Prüfzyklusbeginnt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Prüfzyklus, das Absenken des Gehäuses 31 (Herstellen des Initialisierungszustands bei Referenzdruck), die Bestimmung der initialen räumlichen Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackung 3 (Erfassung der ersten Sensordaten im Initialisierungszustands), das Absenken des Referenzdrucks auf den Prüfdruck in der Evakuierungskammer 35 (Prüfvorgang), die einmalige, mehrmalige oder kontinuierliche Bestimmung der räumlichen Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackung 3 während des Prüfvorgangs (einmalige, mehrmalige oder kontinuierliche Erfassung der zweiten Sensordaten während des Prüfvorgangs), eine Auswertung der ersten und zweiten Sensordaten und Ausgabe eines Steuersignals durch die Auswerteeinheit 9, sowie das Herstellen des Referenzdrucks in der Evakuierungskammer 35 vor den oder mittels Anheben des Gehäuses 31. Nach einem solchen Prüfzyklus, beispielsweise in Reaktion auf ein Steuersignal der Auswerteeinheit 9, kann die Steuerungseinheit 11 das Förderband 23 wieder starten und mittels der Lichtschranke 49 die nächste Vakuumverpackung 3 für den nächsten Prüfzyklus positionieren, wie nachstehend noch näher erläutert wird. Die Dauer eines Prüfzyklus der Prüfstation kann dabei an den Takt der vorgeschalteten Vakuumverpackungserzeugungsvorrichtung 17 angepasst sein.
Anhand der Figuren 6-11 beziehungsweise 12-21 werden zwei weitere Ausführungsbeispiele zur Dichtheitsprüfung von Vakuumverpackungen 3 erläutert. Die zu überprüfenden Vakuumverpackungen 3 werden zunächst mittels des Transportbands 23 in Prüfposition gebracht. Die Positionierung erfolgt durch die Lichtschranke 49, wie bereits in Bezug auf Figuren 3-5 ausgeführt wurde. Während der Positionierungsphase der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 befindet sich die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 in einem von dem Transportband 3 entfernten Passivzustand (Figuren 6 und 7) und der spätere Prüfraum ist zu diesem Zeitpunkt mit dem Referenzdruck beaufschlagt, der beispielsweise Atmosphärendruck sein kann. Das Verfahren bzw. Bewegen des Gehäuses 31 der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 kann mittels einer geeigneten Mechanik und/oder Elektronik erfolgen.
Sobald die zu überprüfende Vakuumverpackung 3 in der richtigen Position ist, was mittels der Lichtschranke 49 erkannt wird, kann die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 aktiviert werden und das Gehäuse 31 in einen Dichtkontakt mit dem Transportband 23 gebracht werden, um den Prüfraum fluiddicht abzuschließen und eine geschlossene Evakuierungskammer 35 zu bilden. Gleichzeitig wird das Transportband 23 angehalten (Figuren 8 und 9). In dem Prüfraum wird weiterhin der Referenzdruck angelegt und es wird mittels der Sensorik 7, im Beispiel der Figuren 6-11 mittels der optoelektronischen Sensoreinheit 45, die einen Lichtvorhang 47 erzeugen kann, die initiale räumliche Bemessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung ermittelt (Initialisierungszustand), um erste Sensordaten zu generieren.
Nach dem die ersten Sensordaten generiert wurden, senkt die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 während des Prüfvorgangs innerhalb einer gegebenen Evakuierungszeit den Druck auf den Prüfdruck ab, in dem über den Anschluss 43 der von dem Gehäuse 31 begrenzte Prüfraum mit einem gegenüber dem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck beaufschlagt wird. Der Prüfraum ist mittels der Abdichtung an der dem Transportband 23 zugewandten Ringdichtfläche 37 fluiddicht abgeschlossen. Während der Absenkung des Drucks im Prüfraum erfasst die Sensorik 7 (z.B. Sensoreinheit 45) mindestens einmal zweite Sensordaten, die die räumliche Bemessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 während des Absenkens des Referenzdrucks auf den Prüfdruck repräsentieren.
Bei einer undichten Vakuumverpackung 4, wie sie schematisch in Figur 11 abgebildet ist, geht eine Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung 4 einher, die durch die zweiten Sensordaten repräsentiert werden. In Figur 11 ist schematisch zu sehen, dass sich die Vakuumverpackung 4 gegenüber der Initial-Vakuumverpackung 3 aufgebläht hat, sodass sich dessen Volumen und damit dessen räumliche Bemessung ändert, was durch die erfassten zweiten Sensordaten erkannt werden kann. Durch einen Vergleich der initialen, ersten Sensordaten mit den zweiten, bei Unterdruckbeaufschlagung gewonnenen Sensordaten kann auf einfache Weise und unter Nutzung kostengünstiger Elektronik 13, insbesondere Sensorik 7 (z.B. Sensoreinheit 45 und Auswerteinheit 9), auf eine Undichtigkeit der überprüften Vakuumverpackung 3 bzw. 4 geschlossen werden.
Figuren 12-21 zeigen eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfstation 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Wesentlichen auf die in Bezug auf die vorhergehenden Ausführungsformen sich ergebenden Unterschiede sicher eingegangen. Der wesentliche Unterschied der Prüfstation 1 der Figuren 12-21 gegenüber der Prüfstation 1 der Figuren 6-11 besteht darin, dass das Transportband 3 und damit die Förderung von weiteren, zu überprüfenden Vakuumverpackungen 3 während eines Prüfvorgangs (Prüfzyklus) nicht angehalten werden muss. Die Förderung mittels des Transportbands 23 kann kontinuierlich erfolgen.
Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 ist dazu eingerichtet und derart ausgebildet, dass sie, um einen Prüfvorgang durchzuführen, sich mit dem fahrenden Transportband 23 mitbewegt (siehe insbesondere der Vergleich der Figuren 16 und 18). Zum Verfahren der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 ist ein Portalroboter 51 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5, insbesondere dessen Gehäuse 31, entsprechend der Vakuumverpackungsförderung zu verfahren. Der Portalroboter 51, derbeispielsweise ein 2-Achsen- Linienportal sein kann, ist anhand des in Figur 15 abgebildeten Bewegungsschemas verdeutlicht. Zu Beginn eines Überprüfungsvorgangs befindet sich das Gehäuse 31 der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 in der Startposition a (Figuren 12 und 13). Sobald eine zu überprüfende Vakuumverpackung 3 sich in der richtigen Position befindet, was beispielsweise mittels der Lichtschranke 49 oder eines ähnliches optoelektronischen Systems erkannt und bestätigt wird, wird das Gehäuse 3 entsprechend eines insbesondere vertikalen Verfahrwegs e abgesenkt und in eine Dichtkontaktposition mit dem sich kontinuierlich bewegenden Transportbands verbracht.
Sobald der Dichtkontakt mit dem Transportband 23 mittels des Gehäuses 31 hergesteht ist, kann in dem vom Gehäuse 31 und dem Transortband 23 begrenzten Prüfraum, in dem der Referenzdruck herrscht, ersten Sensordaten mittels der Sensorik 7 (z.B. Sensoreinheit 45) generiert werden, welche die initiale räumliche Vermessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung 3 repräsentieren. Währenddessen fördert das Transportband 23 kontinuierlich weiter und der Portalroboter 51 bewegt das Gehäuse 31 entsprechend der Fördergeschwindigkeit des Transportbands 23 in Förderrichtung F mit.
Nachdem die ersten Sensordaten erfasst wurden, kann mittels der Unterdruckerzeugungsvorrichtung 5 der Druck im Prüfraum auf den Prüfdruck abgesenkt werden. Mittels der Sensorik 7 (z.B. Sensoreinheit 45) werden während der Absenkung des Drucks mindestens einmal die zweiten Sensordaten erfasst werden. Jede solchen zweiten Sensordaten repräsentieren die räumliche Bemessung der Vakuumverpackung zum Zeitpunkt der Messung im Prüfvorgang. Sobald die (jeweiligen) zweiten Sensordaten erfasst wurden können diese von der Auswerteeinheit 9 ausgewertet werden. Während des Prüfvorgangs hat das Gehäuse 31 die insbesondere horizontale Prüfstrecke d zurückgelegt (vergleiche Figur 15 und 20).
Das Gehäuse 31 kann anschließend wieder angehoben werden mittels des Portalroboters 51 zum Einnehmen eines Passivzustands bzw. eines Positionierungszustands (vgl. Figuren 20 und 21) und es kann ein neuer Prüfzyklus beginnen. Das Gehäuse 31 wird zurück in die Startposition a (Figur 12) verbracht. Die Dauer eines Prüfzyklus, die Bewegungsgeschwindigkeit des Portalroboters und die Taktung der zu überprüfenden Vakuumverpackungen können derart aufeinander abgestimmt sein, dass, sobald das Gehäuse 31 sich nach einem Prüfvorgang aus dessen Endpunkt c wieder zurück zum Startpunkt a bewegt hat, bereits eine weitere, zu überprüfende Vakuumverpackung 3 mittels des Transportbands 23 zugefördert wurde, sodass unmittelbar ein neuer Prüfzyklus gestartet werden kann, in dem das Gehäuse 31 mittels des Portalroboters 51 auf das sich kontinuierlich bewegende Transportband 23 abgesenkt wird. Dazu können die Steuerungseinheit 11 und die Sensorik 7 (insbesondere Auswerteeinheit 9) aufeinander abgestimmt sein und miteinander kommunizieren.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 21 umfasst die Sensorik 7 eine optische Sensoreinheit 45, die die Änderung der räumlichen Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackung 3 mittels eines Lichtvorhangs 47 erkennen kann. Die Sensorik 7 grundsätzlich jedoch auch mittels eines oder mehrerer optoelektronischer Sensoren, mittels einer oder mehrerer elektronischer Bilde rfassungseinheit(en) und/oder mittels einer oder mehrerer nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden/e Sensor(en) realisiert werden. Die Sensorik 7 kann auch eine Kombination der genannten unterschiedlichen Sensorarten enthalten.
Als Bilderfassungseinheit kommt grundsätzlich 2-dimensionale als auch 3-dimensionale Bilderfassungseinheiten infrage. Ein Beispiel für eine zweidimensionale Bilderfassung ist ein Charge Coupled Device (CCD)-Bildsensor, wie sie auch in herkömmlichen digitalen Kameras eingesetzt werden. Eine 3-dimensionale Bilderfassung könnte beispielsweise mittels einer Tiefenkamera realisiert werden, die Distanzen relativ zur Bildebene messen kann. Hierbei kommt beispielsweise eine sogenannte TOF (Time of Flight) Kamera infrage, die mittels eines Laufzeitverfahrens Distanzen messen kann. Die Bildsensoren müssen nicht besonders hochauflösend sein, es reicht aus, wenn die gewonnenen Bilddaten Änderungen in der Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 erkennbar machen. Die Bildsensoren können im optischen Bereich aber auch im Infrarotbereich arbeiten. Ferner kann auch bei der Verwendung von Bildsensoren durch geeignete Wahl von Schwellenwerten sichergestellt werden, dass dichte Vakuumverpackungen nicht falsch als undichte Verpackungen erkannt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorik 7 mindestens eine Bilderfassungseinheit. Jede Bilderfassungseinheit erfasst dabei ein Bild der einen oder der mehreren prüfenden Vakuumverpackungen 3 im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs. Die so gewonnenen Bilder werden der Auswerteeinheit 9 zugeführt, die basierend auf einem Vergleich der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder eine Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen erkennt. Die Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs können in der Auswerteeinheit9 optional einer Filterung und/ oder Bildverarbeitung unterzogen werden, die Unterschiede der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder verstärkt. Die Filterung kann beispielsweise ein Kantenfilter sein, der die Konturen der Vakuumverpackung 3 in den Bildern besser erkennbar macht. Eine Bildverarbeitung kann beispielsweise die Bildung von Differenzbildern aus miteinander korrespondierender Bilddaten im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs beinhalten. Die Bilderfassungseinheit kann dabei eine 2-dimensionale oder 3- dimensionale Bilderfassung realisieren. Die Bildebene kann dabei beispielsweise von oben und im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Förderband 23 eingestellt werden. Jedoch ist auch denkbar, wie auch in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2-21, die Bildebene quer zur Förderrichtung F einzurichten, sowie es bei der Sensoreinheit 45 der Fall ist. Auch können mehrere Bildsensoren die zu prüfende eine oder mehreren Vakuumverpackungen 3 in unterschiedlichen Blickwinkeln erfassen. Wird beispielsweise eine TOF-Kamera verwendet, können die ermittelten Distanzen in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs miteinander verglichen werden und die Auswerteeinheit9 kann eine undichte Vakuumverpackung 3 erkennen, wenn die Abweichungen der Distanzen in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.
Optional kann die Sensorik 7 ferner eine Projektionseinheit umfassen, die ein Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster erzeugt, mit dem die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen 3 beaufschlagt werden. In einer beispielhaften Weiterbildung erfasst die Bilderfassungseinheit dieses Lichtgitter. Die Auswerteeinheit 9 kann anhand einer Änderung des Rasters des Lichtgitters in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs auf die Dichtheit der einen oder mehreren Vakuumverpackungen schließen. Die Prüfung auf Dichtheit in einem Prüfbereich kann auf einem Vergleich der Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs in dem Prüfbereich basieren. Die Unterschiede in den Bilddaten können beispielsweise anhand eines Differenzbilds zwischen einander entsprechender Bilddaten im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs ermittelt werden. In einer beispielhaften Implementierung kann die Auswerteeinheit 9 schließen, dass zumindest eine Vakuumverpackung undicht ist, wenn die Entropie der Bilddaten im Differenzbild größer als ein entsprechender Schwellenwert ist, der eine auf eine undichte Vakuumverpackung hindeutet.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 21 ist die Sensorik 7, insbesondere die Sensoreinheit 45, außerhalb des Gehäuses 31 angeordnet. Entsprechend ist das Gehäuse transparent, bzw. in Teilen transparent ausgestaltet, so dass die Vakuumverpackung 3 im Inneren des Prüfraums mit dem Lichtvorhang 47 beaufschlagt werden kann. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass Teile der Sensorik 7, insbesondere die Sensoreinheit mit einem oder mehreren Sensoren im Inneren des Gehäuses 31 angebracht ist und die zu prüfende mindestens eine Vakuumverpackung 3 erfasst. In diesem Fall muss das Gehäuse 31 auch nicht zumindest in Teilen transparent ausgeführt werden. Insbesondere ist diese Ausgestaltung auch für Implementierungen relevant, in denen der Prüfraum nicht durch ein gesondertes Gehäuse 31 umschlossen werden muss, beispielsweise, wenn die Prüfstation 1 in einer Vakuumverpackungsanlage (z.B. Tiefzieheinrichtung) integriert ist. In einem solchen Fall ist sicherzustellen, dass die Sensoreinheit der Sensorik 7 auch bei Anlegen des Prüfdrucks zuverlässig arbeitet. Eine weitere Alternative ist, dass der Sensortyp der Sensoreinheit so gewählt und auf das Material des Gehäuses 31 abgestimmt ist, dass die Sensoreinheit die Vakuumverpackung 3 auch im Inneren des Gehäuses 31 erfassen kann, selbst wenn die Sensoreinheit außerhalb des Gehäuses 31 angeordnet ist. Dabei kann beispielsweise die Sensoreinheit einen oder mehrere nach dem Doppler-Prinzip arbeitende Sensoren, wie zum Beispiel Mikrowellen-Sensoren, umfassen.
Wie bereits angedeutet, muss die Sensoreinheit der Sensorik 7 nicht zwingend quer zur Förderleistung 23 der Vakuumverpackungen 3 ausgerichtet werden. Im Grunde ist lediglich sicherzustellen, dass die Sensoreinheit die Vakuumverpackungen 3 im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassen kann, sodass anhand der erfassten Sensordaten eine Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackungen 3 erkennbar ist. Die Sensoreinheit könnte beispielsweise auch senkrecht zur Ebene der Fördereinrichtung 23 ausgerichtet sein, bzw. könnten mehrere Sensoren der Sensoreinheit aus unterschiedlichen Blickwinkeln die Vakuumverpackungen 3 im Prüfraum erfassen.
Die Prüfstation 1 kann, wie mehrfach erwähnt, auch eingerichtet sein, mehrere Vakuumverpackungen 3 gleichzeitig in einem Prüfzyklus auf Dichtheit zu überprüfen. Die mehreren Vakuumverpackungen 3 werden in einem solchen Fall gleichzeitig innerhalb des die Evakuierungskammer 35 begrenzenden Gehäuses 31 angeordnet, die Evakuierungskammer 35 evakuiert und mittels der Sensorik 7 werden sämtliche der mehreren Vakuumverpackungen 3 gleichzeitig geprüft. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 2-21 könnten beispielsweise mehrere Vakuumverpackungen 3 gleichzeitig mittels der Sensoreinheit 45 geprüft werden, wenn diese beispielsweise quer zur Förderrichtung F auf dem Förderband 23 positioniert wären. In einem solchen Fall könnte die Sensoreinheit 45 jedoch nur erkennen, ob eine der mehreren Vakuumverpackungen 3 undicht ist, ohne jedoch unterscheiden zu können, welche der Verpackungen 3 nicht dicht ist. Grundsätzlich könnten zur Erhöhung der Anzahl der gleichzeitig geprüften Vakuumverpackungen 3 auch mehrere Sensoreinheiten 45 in der Prüfstation 1 eingesetzt werden, die entgegen der Förderrichtung F in vorbestimmten Abständen angeordnet werden könnten. Die Vakuumverpackungen 3 müssten entsprechend dieser Abstände auf dem Förderband 23 positioniert werden, dass jede der Sensoreinheit 45 eine einzelne Vakuumverpackungen 3 erfassen kann. In diesem Fall könnte die Sensorik 7 unterscheiden, welche der Vakuumverpackungen 3 undicht ist und so gezielt das Ausschleusen einzelner undichter Vakuumverpackungen 3 mittels entsprechender Steuersignale veranlassen. Alternativ dazu könnten auch in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Vakuumverpackungen 3 quer zur Förderrichtung F und - in Förderrichtung F - in mehreren Reihen angeordnet werden, wobei jede Reihe mittels einer Sensoreinheit 45 überprüft werden könnte. Die Sensorik 7 der Prüfstation 1 kann so in die Lage versetzt werden, unterschiedliche Prüfpositionen oder Prüfbereiche, die jeweils mindestens einer der Vakuumverpackungen 3 zugeordnet sind, individual zu erfassen.
Bei der Verwendung einer Bilderfassungseinheit als Sensoreinheit der Sensorik 7 könnten unterschiedliche Prüfpositionen bzw. Prüfbereiche unterschiedlichen Bereichen in den Bilddaten zugeordnet werden. Die Auswerteeinheit 9 könnte in einem solchen Fall die korrespondierenden Bereiche in den Bilddaten im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs miteinander vergleichen, um pro Bildbereich und somit pro Prüfposition bzw. Prüfbereich zu ermitteln, ob in dem jeweiligen Bereich eine undichte Vakuumverpackung 3 existiert. Sofern jede Prüfposition bzw. jeder Prüfbereich einer einzelnen Vakuumverpackung 3 entspricht, kann mir Sensorik 7 bestimmen, welche der gleichzeitig geprüften Vakuumverpackungen 3 undicht ist oder sind und mittels der Steuersignale entsprechende Maßnahmen, wie das Ausschleusen der undichten Vakuumverpackungen 3, veranlassen.
In den Figuren 22 und 23 sind schematische Flussdiagramme zur Darstellung beispielhafter Ausführungen erfindungsgemäßer Überprüfungsverfahren 100 abgebildet. Die einzelnen Schritte der Flussdiagramme können beispielsweise als Programcode realisiert werden, der aus Befehlen besteht. Die die einzelnen Verfahrensschritte realisierenden Befehle können beispielsweise auf einem nicht-flüchtigen Speichermedium (z.B. ein Read-only Memory (ROM), ein Flash-Speichermodul, ein Solid-State Drive (SSD) oder dergleichen) gespeichert sein. Die Ausführung der Befehle durch eine Recheneinheit bzw. eine Prozessoreinheit führt dazu, dass die einzelnen Schritte des Verfahrens von den entsprechenden Einheiten der Prüfstation 1 ausgeführt werden. Die Auswerteeinheit 9 kann eine solche Recheneinheit bilden.
Im Schritt 101 wird die zu überprüfende Vakuumverpackung 3, die eine initiale räumliche Bemessung bei einem Referenzdruck aufweist, mit einem gegenüber dem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck ausgesetzt. Anschließend wird im Schritt 103 eine Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung 3 während der Absenkung des Drucks vom Referenzdruck auf den Prüfdruck relativ zur initialen räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung 3 erfasst. Schritte 101 und 103 können beinhalten, dass eine Sensorik 7 in der Prüfstation 1 die räumliche Bemessung von einer oder mehrerer Vakuumverpackungen 3 in einem Prüfraum bei Referenzdruck und während der Absenkung des Drucks auf den Prüfdruck erfasst, wie zuvor ausführlich beschrieben wurde.
Anschließend wird in Schritt 105 bestimmt, ob die überprüfte Vakuumverpackung 3 undicht ist. Dieses Bestimmen im Schritt 105 basiert auf der erfassten Änderung der räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen 3, die geprüft werden. Die Änderung der räumlichen Bemessung kann dabei auf unterschiedliche Arten und Weisen und mit unterschiedlicher Sensorik 7 erkannt werden. Beispielsweise kann das Erkennen der Änderung der räumlichen Bemessung der einen oder mehreren gleichzeitig zu prüfenden Vakuumverpackungen 3 die folgenden Schritte umfassen: Zunächst werden erste Sensordaten mittels einer Sensorik 7 erfasst. Diese ersten Sensordaten repräsentieren die initiale räumliche Bemessung der zu überprüfenden Vakuumverpackung(en) 3 in einem Initialisierungszustand bei Anliegen eines Referenzdrucks erfasst (Schritt 107). Schritt 102 kann auch entfallen, wenn die initiale räumliche Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen 3 bekannt ist, beispielsweise, aus einem Speicher ausgelesen werden kann oder vom Bedienpersonal vorgegeben wird. Anschließend werden zweite Sensordaten mittels der Sensorik 7 erfasst, die die räumliche Bemessung der zu prüfenden Vakuumverpackung(en) 3 während eines (dem Initialisierungszustand zeitlich folgenden) Prüfvorgangs repräsentieren, in dem der Druck im Prüfraum auf den Prüfdruck abgesenkt wird (Schritt 109). Schließlich werden (Schritt 111) die erfassten ersten Sensordaten (bzw. die entsprechenden bekannten Daten, die die initiale räumliche Bemessung repräsentieren) und die während der Absenkung des Drucks vom Referenzdruck auf den Prüfdruck erfassten zweiten Sensordaten miteinander verglichen, um eine Änderung der räumlichen Bemessung der Vakuumverpackung 3 zu erfassen.
Die Schritte 109 und 111 können auch mehrfach innerhalb der Zeitspanne wiederholt werden, in der der Referenzdruck auf den Prüfdruck reduziert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Schritte 109 und 111 in vorgegeben Intervallen oder kontinuierlich ausgeführt werden, während der Referenzdruck auf den Prüfdruck reduziert wird. Wird in einer Iteration der Schritte 109 und 111 eine auf eine undichte Vakuumverpackung hinweisende Veränderung der räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen 3 erkannt, so kann ein Steuersignal ausgegeben werden, dass das Vorhandensein einer undichten Verpackung anzeigt. Alternativ kann das Steuersignal erst dann ausgegeben werden, wenn eine einen Schwellenwert größer null übersteigende Anzahl von (unmittelbar aufeinander folgenden oder auch nicht unmittelbar aufeinander folgenden) Vergleichen der Daten in den Iterationen des Schritts 111 jeweils eine auf eine undichte Vakuumverpackung hinweisende Veränderung der räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen 3 hinweist. Optional kann ein Prüfzyklus beendet bzw. abgebrochen werden, wenn eine undichte Verpackung erkannt und das Steuersignal ausgegeben wurde. Ferner kann im Schritt 105 ein Steuersignal ausgegeben werden, das anzeigt, dass keine Undichtheit einer Vakuumverpackung erkannt wurde, wenn keine undichte Vakuumverpackung im Schritt 103, bzw. den Schritten 109 und 111 erkannt wurde.
Wie bereits ausgeführt, kann dieser Vergleich der Sensordaten das Bilden von Differenzdaten aus den ersten und zweiten Sensordaten umfassen, wobei die Differenzdaten von einer Auswerteeinheit 9 ausgewertet werden, um eine undichte Vakuumverpackung 3 zu erkennen. Dabei kann die Auswerteeinheit 9 die Differenzdaten mit einem Schwellenwert vergleichen oder auf Abweichungen gegenüber Referenzdaten prüfen, die auf eine Undichtheit einer geprüften Vakuumverpackung 3 hinweisen. Wenn eine undichte Vakuumverpackung 3 von der Auswerteeinheit 9 erkannt worden ist, so kann dies durch Ausgabe eines Alarmsignals und/oder Steuersignals durch die Auswerteeinheit 9 angezeigt bzw. ausgegeben werden, um so weitere (automatisch erfolgende oder manuell vorzunehmende) Maßnahmen zu ergreifen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Prüfstation
3 Vakuumverpackung
4 undichte Vakuumverpackung
5 Unterdruckerzeugungsvorrichtung 7 Sensorik
9 Auswerteeinheit
10 Pfeil
11 Steuereinheit 13 Elektronik 15 Förderlinie 17 Vakuumverpackungserzeugungsvorrichtung 19 Förderanlage 21 Vorbereitungsstation 23 Transportband 25 Schleuse
27 Bearbeitungsstation
29 Umlenkblech
31 Gehäuse
35 Evakuierungskammer
37 Ringdichtfläche
39 Doppelpfeil
41 Oberseite
43 Anschluss
45 Sensor
47 Lichtvorhang
49 Lichtschranke
51 Portalroboter
53 Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung
55 Vakuumpaneele
57 Prüfraum
59 Unterseite
6i Oberseite
63 Umlenkrolle
65 Spannvorrichtung
67 Motor
69 Plattenstruktur 71 Anschluss
73 Oberseite
75 Versteifungsleiste
77 Blecheinlage79 Evakuierungskammer
F Förderrichtung
100 Überprüfungsverfahren für Vakuumverpackungen
101 -111 Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
1. Prüfstation (l) zum Überprüfen der Dichtheit einer oder mehrerer Vakuumverpackungen (3), wobei jede der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) bei einem Referenzdruck eine initiale räumliche Bemessung aufweist, umfassend: eine Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen (3) von außen einem gegenüber dem Referenzdruck reduzierten Prüfdruck auszusetzen, und eine Sensorik (7), die dazu eingerichtet ist, basierend auf einer Änderung der räumlichen Bemessung mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) während der Prüfdruckbeaufschlagung relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung zu bestimmen, ob mindestens eine der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) undicht ist.
2. Prüfstation (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gehäuse, das einen Prüfraum begrenzt, in dem die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen (3) mit dem Prüfdruck beaufschlagt werden, wobei die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) eingerichtet ist, den Referenzdruck auf den Prüfdruck im Prüfraum abzusenken.
3. Prüfstation (1) nach Anspruch 2, wobei die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) eingerichtet ist, den Prüfraum zur Absenkung des Referenzdrucks auf den Prüfdruck mit einem Volumenstrom von mehr als 500 m3/h, insbesondere von mehr als 700 m3/h zu evakuieren.
4. Prüfstation (1) nach Anspruch 3, wobei die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) eingerichtet ist, den Prüfraum in weniger als 1 Sekunde vom Referenzdruck auf den Prüfdruck abzusenken.
5. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) einen ersten Arbeitszustand, im Folgenden Prüfvorgang, in dem sie im Prüfraum den Referenzdruck auf den Prüfdruck absenkt, und einen zweiten Arbeitszustand, im Folgenden Initialisierungszustand, aufweist, in dem sie im Prüfraum den Referenzdruck anlegt.
6. Prüfstation (l) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner umfassend eine mit dem Gehäuse (31) zum fluiddichten Begrenzen des Prüfraums zusammenwirkende biegsame Auflage, wie ein biegsames Förderband einer Förderanlage, für die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen.
7. Prüfstation (1) nach Anspruch 6, wobei die Auflage durch eine Förderanlage, wie ein Förderband, gebildet ist, wobei die Förderanlage die zu überprüfende Vakuumverpackung entlang einer Förderrichtung (F) kontinuierlich oder zyklisch fördert und die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) derart bewegbar gelagert ist, dass die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) sich entsprechend der Vakuumverpackungsförderung mit bewegen kann.
8. Prüfstation (1) nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Portalroboter, der dazu eingerichtet ist, die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) entsprechend der Vakuumverpackungsförderung zu verfahren.
9. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Gehäuse (31) eine der Auflage zugeordnete Dichtung zum fluiddichten Abschließen des Prüfraums während des Prüfvorgangs aufweist.
10. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Gehäuse (31) zumindest teilweise transparent oder mikrowellendurchlässig ist.
11. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, ferner umfassend eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, gemäß dem jeweiligen Arbeitszustand den Betrieb der Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) zu steuern.
12. Prüfstation (1) nach Anspruch 11, wobei die Steuerungseinheit (11) der Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) derart zugeordnet ist, dass die Steuerungseinheit (11) zum Einnehmen des ersten Arbeitszustands einen Verdichter oder eine Pumpe zum Anlegen des Prüfdrucks in dem Gehäuse (31) aktiviert, und/oder dass zum Einnehmen des Initialisierungszustands die Steuerungseinheit (11) die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) den Verdichter oder die Pumpe zum Anlegen von Referenzdruck in dem Gehäuse (31) deaktiviert.
13. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) einen pneumatischen und/oder elektromechanischen Antrieb zum Einstellen des Prüf- und des Initialisierungszustands aufweist.
14. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das Gehäuse (31) relativ zu der Vakuumverpackung beweglich gelagert ist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zum Einnehmen des ersten Arbeitszustands das Gehäuse (31) so zu der Vakuumverpackung hin zu bewegen, dass es die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen (3) umgibt, und zum Einnehmen eines dritten Arbeitszustands, im Folgenden Passivzustand, von der Vakuumverpackung weg zu bewegen.
15. Prüfstation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensorik (7) eine Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit (9) umfasst, wobei die Sensoreinheit eingerichtet ist, im Initialisierungszustand erste Sensordaten, die die initiale(n) räumliche(n) Bemessung(en) der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) im Initialisierungszustand repräsentieren und während des Prüfvorgangs zweite Sensordaten, die die räumliche(n) Bemessung(en) der der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) während der Absenkung des Referenzdrucks auf den Prüfdruck repräsentieren, zu erfassen, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, basierend auf einem Vergleich der ersten und zweiten Sensordaten eine Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) zu erkennen.
16. Prüfstation (1) nach Anspruch 15, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) (3), ein Steuersignal auszugeben, das das Erkennen einer Undichtheit mindestens einer der der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) anzeigt.
17. Prüfstation (1) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3), ein Steuersignal auszugeben, das eine undichte Verpackung unter den mehreren Vakuumverpackungen (3) identifiziert.
18. Prüfstation (1) nach Anspruch 17, wobei die mehreren Vakuumverpackungen (3) jeweils mit einer Prüfposition oder einem Prüfbereich im Erfassungsfeld der Sensorik (7) assoziiert sind und das Steuersignal für jede undichte Verpackung die entsprechende Prüfposition bzw. den entsprechenden Prüfbereich der undichten Verpackung identifiziert.
19. Prüfstation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinheit der Sensorik (7) mindestens einen optischen Sensor, einen optoelektronischen Sensor, eine elektronischeSeite 4 von 9 Bilderfassungseinheit und/oder einen nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden Sensor umfasst, die eingerichtet sind, die ersten und zweiten Sensordaten zu erfassen.
20. Prüfstation (1) nach Anspruch 19, wobei die Sensorik (7) einen oder mehrere optischen Sensoren umfasst, wobei jeder optische Sensor mehrere eindimensional angeordnete Elemente, die einen Lichtvorhang (47) aus mehreren in einem vorbestimmten Abstand angeordneten Lichtstrahlen erzeugen und die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen mit dem Lichtvorhang (47) beaufschlagen, sowie den einzelnen Lichtstrahlen zugeordnete Lichtdetektoren, die eine Unterbrechung der einzelnen Lichtstrahlen erkennen, umfasst, wobei die Sensorik (7) eingerichtet ist, basierend auf einer die Änderung der Anzahl der unterbrochenen Lichtstrahlen im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs die Änderung der Bemessung mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen zu erkennen.
21. Prüfstation (1) nach Anspruch 20, wobei die Sensorik (7) mehrere optischen Sensoren umfasst, wobei jeder der optischen Sensoren dazu eingerichtet ist, einen Lichtvorhang (47) zu erzeugen und mindestens eine von mehreren Vakuumverpackungen (3) mit dem Lichtvorhang (47) zu beaufschlagen.
22. Prüfstation (1) nach Anspruch 21, wobei jeder optische Sensor mit einer Prüfposition oder einem Prüfbereich assoziiert ist.
23. Prüfstation (1) nach Anspruch 19, wobei die Sensorik (7) wenigstens eine Bilderfassungseinheit umfasst, wobei jede Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet ist, mindestens ein Bild der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs zu erfassen und der Auswerteeinheit (9) zuzuführen, und wobei die die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, basierend auf einem Vergleich der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangserfassten Bilder eine Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) zu erkennen.
24. Prüfstation (1) nach Anspruch 23, wobei die Sensorik (7) ferner mehrere optische Sensoren umfasst, die ein Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster erzeugen und die mindestens eine der einen oder mehreren Vakuumverpackungen mit dem Lichtgitter beaufschlagen.
25. Prüfstation (1) nach Anspruch 23 oder 24, wobei die erfassten Bilder der Bilderfassungseinheit ein auf die einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) beaufschlagtes Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster erfassen, und die Auswerteeinheit (9) anhand einer Änderung des Rasters des Lichtgitters in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs auf die Dichtheit der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) schließt.
26. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, die Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs einer Filterung und/ oder Bildverarbeitung zu unterziehen, die Unterschiede der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder verstärkt.
27. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei die Auswerteeinheit (9) die erfassten Bilder der Kamera in Prüfbereiche unterteilt, wobei jeder Prüfbereich jeweils mindestens einer Verpackung zugeordnet ist, und die Auswerteeinheit (9) eigerichtet ist, für jeden Prüfbereich die mindestens eine Verpackung im Prüfbereich auf Dichtheit zu prüfen, wobei die Prüfung auf Dichtheit in einem Prüfbereich auf einem Vergleich der Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs in dem Prüfbereich basiert.
28. Prüfstation (1) nach Anspruch 27, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, die Vakuumverpackungen (3) in mindestens einem der Bilder im Initialisierungszustand und/oder während des Prüfvorgangs zu identifizieren und anhand der identifizierten Vakuumverpackungen (3) die Prüfbereiche zu definieren.
29. Prüfstation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die dazu eingerichtet ist, mehrere Vakuumverpackungen (3) gleichzeitig zu überprüfen.
30. Prüfstation (1) nach Anspruch 29, wobei die Sensorik (7) dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Prüfpositionen oder Prüfbereiche, die jeweils mindestens einer der Vakuumverpackungen (3) zugeordnet sind, individual zu erfassen, und eine Auswerteeinheit (9) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Dichtheit der mindestens einen Vakuumverpackung an jeder Prüfposition bzw. in jedem Prüfbereich basierend auf den Sensordaten der Sensorik (7) individuell zu prüfen.
31. Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 30, ferner umfassend eine der Auflage zugeordnete Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung (53), die dazu eingerichtet ist, an einer dem Prüfraum abgewandten Unterseite der Auflage einen Konter-Unterdruck anzulegen, wobei insbesondere der Konter-Unterdruck betragsmäßig größer als der Prüfdruck ist.
32. Prüfstation (1) nach Anspruch 31, wobei die Steuerungseinheit (11) ferner dazu eingerichtet ist, die Konter-Unterdruckerzeugungsvorrichtung (53) vor der Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) zu aktivieren, insbesondere derart, dass der Konter-Unterdruck vollständig angelegt ist, bevor die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (5) den Prüfdruck anlegt.
33. Prüfstation (1) nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Konter-
Unterdruckerzeugungsvorrichtung (53) eine Vielzahl von separaten insbesondere gleich ausgebildeten Evakuierungskammern aufweist.
34. Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit von einer oder mehreren Vakuumverpackungen (3), wobei jede der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) bei einem Referenzdruck eine initiale räumliche Bemessung aufweist, umfassend:
Absenken eines Drucks, dem die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen (3) ausgesetzt sind, von einem Referenzdruck auf einen relativ zum Referenzdruck reduzierten Prüfdruck;
Erfassen einer Änderung der räumlichen Bemessung von mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) während der Absenkung des Drucks relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung; und
Bestimmen, ob mindestens eine der einen oder der mehreren
Vakuumverpackungen (3) undicht ist basierend auf der erfassten Änderung der räumlichen Bemessung.
35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Erfassen einer Änderung der räumlichen
Bemessung von mindestens einer der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) während der Absenkung des Drucks relativ zur jeweiligen initialen räumlichen Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackung umfasst:
Erfassen von ersten Sensordaten einer Sensorik (7), die die initiale räumliche Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) in einem Initialisierungszustand bei Anliegen des Referenzdrucks repräsentieren;
Erfassen von zweiten Sensordaten einer Sensorik (7), die die räumliche Bemessung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) in einem dem Initialisierungszustand zeitlich folgenden Prüfvorgang repräsentieren, wobei im Prüfvorgang der Referenzdruck auf den Prüfdruck abgesenkt wird; und
Erfassen einer Änderung der räumlichen Bemessung mindestens eines der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) durch Vergleichen der erfassten ersten und zweiten Sensordaten.
36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei mehrfach oder kontinuierlich zweite Sensordaten während des Absenkens des Referenzdrucks auf den Prüfdruck erfasst werden und die Änderung der der räumlichen Bemessung für mindestens einen Teil der so erfassten zweiten Sensordaten erfasst werden.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, wobei bestimmt wird, ob mindestens eine der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) undicht ist, wenn der Vergleich der Sensordaten anzeigt, dass der Betrag der Änderung der räumlichen Ausdehnung einen Schwellenwert überschreitet.
38. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, ferner umfassend: bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3), Ausgeben eines Steuersignals, das das Erkennen einer Undichtheit mindestens einer der der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) anzeigt.
39. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, ferner umfassend: bei Erkennen einer Undichtheit von mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3), ein Steuersignal auszugeben, das jede undichte Verpackung unter den mehreren Vakuumverpackungen (3) identifiziert.
40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die mehreren Vakuumverpackungen (3) jeweils mit einer Prüfposition oder einem Prüfbereich im Erfassungsfeld der Sensorik (7) assoziiert sind und das Steuersignal für jede undichte Verpackung die entsprechende Prüfposition bzw. den entsprechenden Prüfbereich der undichten Verpackung identifiziert.
41. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, ferner umfassend:
Beaufschlagung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) mit einem Lichtvorhang (47) aus mehreren in einem vorbestimmten Abstand angeordneten Lichtstrahlen in einem Initialisierungszustand bei Anliegen des Referenzdrucks;
Beaufschlagung der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) mit dem Lichtvorhang (47) während des Prüfvorgangs; und
Erkennen einer Änderung der Bemessung mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen basierend auf einer die Änderung der Anzahl der unterbrochenen Lichtstrahlen im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs.
42. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, ferner umfassend:
Erfassen mindestens eines Bilds der einen oder der mehreren Vakuumverpackungen (3) im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs, und
Erkennen einer Undichtheit mindestens einer der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) basierend auf einem Vergleich der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder.
43. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die erfassten Bilder ein auf die einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) beaufschlagtes Lichtgitter mit einem vorbestimmten Raster erfassen, und anhand einer Änderung des Rasters des Lichtgitters in den Bildern im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs auf die Dichtheit der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) geschlossen wird.
44. Verfahren nach Anspruch 42 oder 43, wobei die Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs einer Filterung und/ oder Bildverarbeitung unterzogen werden, die Unterschiede der im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs erfassten Bilder verstärkt.
45 Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, wobei die erfassten Bilder der Kamera in Prüfbereiche unterteilt werden, wobei jeder Prüfbereich jeweils mindestens einer Verpackung zugeordnet ist, und für jeden Prüfbereich die mindestens eine Verpackung im Prüfbereich auf Dichtheit geprüft wird, wobei die Prüfung auf Dichtheit in einem Prüfbereich auf einem Vergleich der Bilddaten der Bilder im Initialisierungszustand und während des Prüfvorgangs in dem Prüfbereich basiert.
46. Verfahren nach Anspruch 45, ferner umfassend:
Identifizieren der Vakuumverpackungen (3) in mindestens einem der Bilder im Initialisierungszustand und/ oder während des Prüfvorgangs
Definieren von Prüfbereichen oder Prüfpositionen anhand der identifizierten Vakuumverpackungen.
47. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, ferner umfassend: vor dem Absenken des Drucks, dem die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen (3) ausgesetzt sind, Anlegen eines Konter-Unterdrucks an einer Unterseite einer insbesondere biegsamen Auflage, auf der die eine oder die mehreren Vakuumverpackungen (3) aufliegen, wobei insbesondere der Konter- Unterdruck betragsmäßig größer als der Prüfdruck ist.
48. Computer-lesbares Medium, das Befehle speichert, die, wenn sie von einer Verarbeitungseinheit ausgeführt werden, die Verarbeitungseinheit veranlassen, das Verfahren nach einem der Patentansprüche 34 bis 47 durchzuführen.
49. Prüfstation (1), die Mittel umfasst, die eingerichtet sind, das Verfahren nach einem der Patentansprüche 34 bis 47 durchzuführen.
50. Verpackungsstation, die eine Prüfstation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 33 oder 49 umfasst.
51. Verpackungsstation nach Anspruch 50, die ferner Mittel zum Herstellen der einen oder mehreren Vakuumverpackungen (3) umfasst.
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