[发明专利]食品包装设备中切割单元的状态监测

说明书

用于生产液体食品包装的装置中的切割单元(165a、165b)的状态基于来自传感器(30)(例如压力换能器)的测量值的时间序列来监测，该传感器被布置成测量切割单元中的切割刀片(166a、166b)在被致动以执行切割以将含食品的包装(106)彼此切断时的切割阻力。监测包含生成测量值的阻力时间曲线，检测阻力时间曲线中的至少一个预定义特征，确定预定义特征的相应相位值，以及根据包含相应相位值的一组输入值确定切割单元(165a、165b)的状态。状态可以表示切割刀片(166a、166b)的磨损程度。

技术领域

本公开一般地涉及用于生产液体食品包装的食品包装机器，特别是涉及食品包装机器中的切割单元的状态监测。

背景技术

液体食品的工业生产和包装是自动化的，涉及食品包装机器的先进过程控制以实现大批量生产。食品包装机器的安全且可靠的操作具有重要意义，因为操作故障和随之而来的生产停顿可能对生产成本和产品质量具有深远的影响。及早发现操作故障对于避免性能下降和对机器或人身安全的损害至关重要。

食品包装机器通常包括切割单元，其具有用于在生成包含液体食品的包装时切割包装材料的一个或多个刀。随着时间的推移，刀会磨损，需要更换。通常，刀基于运行时数定期更换。然而，这可能会导致刀的更换过早，从而导致不必要的生产停顿，或过晚，从而导致可能因质量不足而需要丢弃大量包装。

现有技术包含EP1666362，其提出通过压力传感器测量刀的切割阻力并通过确定切割步骤期间的最大阻力压力与最大阻力压力之后的恒定阻力压力之间的压力差来监测切割刀片的状况，并将压力差与参考值进行比较。

WO2017/102864类似地提出检测用于致动切割刀片的液压系统中的压力。当切割刀片切穿包装材料时检测到的压力超过预定阈值时，指示需要更换切割刀片。

虽然这些提出的技术可用于在良好控制的测试环境中检测更换刀或切割刀片的需要，但它们可能缺乏足够的可靠性以安装在实际生产环境中。它们也无法识别切割单元中可能发生的其他故障情况。

发明内容

一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。

一个目的是提供一种用于监测液体食品包装机器中切割单元的状态的替代技术。

进一步的目的是提供这样一种技术，其在生产环境中实现高可靠性。

这些目的中的一个或多个，以及可能从下面的描述中显见的其他目的，至少部分地通过根据独立权利要求所述的一种监测切割刀片状态的方法、一种计算机可读介质、一种监测设备和一种用于生产液体食品包装的装置来实现，其实施方案由从属权利要求限定。

本公开的第一方面是一种监测用于生产液体食品包装的装置中的切割单元的状态的方法。该装置包含切割单元，并被配置为竖直密封管形式的包装材料卷材，用液体食品填充管，在管中形成横向密封，并通过切割单元中的切割刀片切割横向密封以将含食品的包装彼此切断。该方法包含：从传感器获得测量值的时间序列，该传感器被布置成在被致动以切割相应的横向密封时测量切割刀片的切割阻力；处理测量值的时间序列以生成阻力时间曲线；检测阻力时间曲线中的至少一个预定义特征；确定阻力时间曲线内的至少一个预定义特征的相应相位值；以及根据包含相应相位值的一组输入值来确定切割单元的状态。

第一方面是基于大量实验后的以下发现，阻力时间曲线中特征的相位(“时间”)响应于切割单元的状态，包括切割刀片的磨损程度。因此，第一方面提供了一种用于监测正运行的包装机器中的切割单元状态的替代技术。相位可用于确定切割单元状态的洞察开辟了基于相位值与进一步的输入值组合来确定状态的可能性，这可以通过相位以外的其他评估参数(例如量级、时间变化或变异性)来表示阻力时间曲线，以进一步改进监测的稳健性，从而在生产环境中实现高可靠性。相位的使用进一步开辟了检测切割单元其他故障情况(例如不正确的切割性能或时间，或切割单元内增加的摩擦)的可能性。