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VERFAHREN ZUR DICHTIGKEITSPRÜFUNG VON HOHLKÖRPERN
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UND VORRICHTUNG ZU SEINER DURCHFÜHRUNG BESCHREIBUNG Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern.
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Hohlkörper, beispielsweise aus Kunststoff nach dem Blasformverfahren
hergestellte Behälter, zB. Flaschen, Kanister, Behälter und hohlkörperähnliche technische
Artikel und dgl., werden in großer Stückzahl serienmäßig hergestellt.
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Bei der Produktion kann es zu Leckstellen kommen. Ein solcher lecker
Behälter mit einer Leckstelle ist Ausschuß und muß ausgesondert werden. Problematisch
ist dabei, herauszufinden, welcher Hohlkörper, bzw. Behälter ein Leck hat. Modernen
Blasmaschinen, wie sie beispielsweise in dem Firmenprospekt "Blasformautomaten"
der Firma Staehle Maschinenbau GmbH, Leinfelden-Echterdingen beschrieben sind, werden
deshalb Behälterprüfgeräte zugeordnet, mit denen jeder der., produzierten Behälter
mit Druckluft beaufschlagbar ist. Der Druck in dem Behälter wirdüber eine vorbestimmbare
Zeit beobaclRtet; tritt während der Beobachtungszeit ein vorbestimmter Druckabfall
auf, so deutet dies auf das Vorhandensein eines Lecks und der betreffende Behälter
kann als Ausschuß erkannt und ausgesondert werden.
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Diese Methode ist jedoch sehr zeitaufwendig; es sind deshalb schon
Behälterprüfgeräte entwickelt worden, mit denen mehrere Behälter auf einmal
geprüft
werden können. Derartige Prüfgeräte sind beispielsweise in dem Firmenprospekt "Behälterprüf
ge räte " der Firma BEK UM Maschinenfabriken GmbH, Berlin beschrieben.
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Bei einer anderen Methode der Dichtigkeitsprüfung, die zB. in dem
Prospekt "Ultrasonic Detector" der Fa. Protec N.V., Sint, Genesius-Rode, Belgien
beschrieben ist, werden Undichtigkeiten von Rohrleitungen und Armaturen mit Hilfe
von Ultraschall aufgesprürt. Die Methode ist jedoch nur ein im Betrieb befindlichen
Armaturen und ausschließlich unter Laborbedingungen anwendbar.
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Dabei muß der gesamte Prüfkörper mit einer Ultraschallsonde abgefahren
werden, um dabei allerdings auch gleich das Leck lokalisieren zu können. Bei der
Dichtigkeitskontrolle während der Behälterproduktion ist diese Methode jedoch nicht
anwendbar, da sie sich wegen der in einem Produktionsbetrieb vorhandenen fremden
Geräuschquellen bestenfalls für Stichproben eignet. Bei der Dicht igkeitkont rolle
während der Produktion kommt es außerdem nicht auf die Lokalisierung eines Lecks
an, sondern auf die Feststellung, ob überhaupt ein Leck vorhanden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dem die Dichtigkeit von Hohlkörpern
schnell, einfach und ohne längere Prüfzeit festgestellt werden kann.
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Gelöst wir diese Aufgabe dadurch, daß mindestens ein Ultraschallempfänger
in den auf Dichtigkeit zu prüfenden Hohlkörper eingeführt und der Hohlkörper dann
von mindestens einem Ultraschallsender bestrahlt wird.
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Durch diese Maßnahmen wird ein Verfahren geschaffen, mit dem das Vorhandensein
an sich von Lecks in Hohlkörpern durch die Intensitätsänderung des Schalldrucks
gemessen und festgestellt werden kann. Das Verfahren beruht auf einer Analyse der
Schallwellen, die durch einen Riß oder dgl.
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in den zu prüfenden Hohlkörper hineingehen. Das Verfahren arbeitet
mit kontinuierlichen Wellen konstanter Frequenz im Ultraschallbereich. Diese
Ultraschallschwingungen
liegenaußerhalb des hörbaren Bereichs. Dabei kann auch mit sehr niedrigen Frequenzen
gearbeitet werden, wodurch sich das Verfahren besonders zur Schall messung an stark
absorbierenden Werkstoffen wie zB Kunststoffen eignet.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens löst die Aufgabe
durch einen in den zu prüfenden Hohlkörper einführbaren Ultraschallempfänger und
einen oder mehrere mit dem Ultraschallempfänger korrespondierenden Ultraschallsender
außerhalb des Hohlkörpers. Durch diese Maßnahmen wird eine Vorrichtung geschaffen,
mit der Hohlkörper schnell und einfach auf Dichtigkeit geprüft werden können.
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Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen
beschrieben. Die Erfindung ist schematisch in der beiliegendenr Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau
einer Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von Hohlkörpern unter Verwendung von Ultraschall
mit einem Hohlkörper ohne Leckstelle; Fig. 2 den schematischen Aufbau einer Vorrichtung
zur Dichtigkeitprüfung von Hohlkörpern unter Verwendung von Ultraschall mit einem
Hohlkörper mit Leckstelle; Fig. 3 den schematischen Aufbau einer Ultraschallprüfanlage
zur objektiven Auswertung der Prüfergebnisse bei Massenprüfung.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Prüfvorrichtung 10 besteht
im wesentlichen aus einem Ultraschallsender 11 und einem oder mehreren Ultraschallempfängern
12. Bei der Ausführung nach der Fig. 1 ist der Ultraschallempfänger in dem zu prüfenden
Hohlkörper 13 und drei Ultraschallsender 11 sind außerhalb eines zu prüfenden Hohlkörpers
13 ohne Leckstelle angeordnet.
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In der Fig. 2 ist die selbe Prüfvorrichtung 10 dargestellt, jedoch
mit einem Hohlkörper 13, der eine Leckstelle 18 aufweist. Der Ultraschallempfänger
12 ist jeweils in die Einfüllöffnung 21 des Hohlkörpers 13 abdichtend eingesetzt.
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Von einem Ultraschallgenerator 17 wird eine Hochfrequenzspannung erzeugt,
die den Ultraschallsender 11 zu Ultraschallschwingungen 19 anregt. Diese Ultraschall
schwingungen 19 breiten sich zum Prüfobjekt hin aus. Der Ultraschallempfänger 12
empfängt diese vom Ultraschallsender 11 kommenden Ultraschallschwingungen 19 und
gibt die aufgenommenen Impulse in Form einer Hochfrequenzspannung an den Verstärker
14 ab. Diese Hochfrequenzspannung ist dem Schalldruck am Ort des Ultraschallempfängers
proportional.
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Die von dem Verstärker verstärkte Spannung zeigt ein Meßgerät 16 an.
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Treffen die Schallwellen 19 auf eine Leckstelle 18, wie dies in der
Fig. 2 dargestellt ist, so entsteht in dem Hohlkörper 13 ebenfalls eine Schallwellenstreuung
20, die zu einer Änderung der Intensität des Schalldrucks an dem Ultraschallempfänger
12 führt. Diese Änderung des Schalldrucks kann mit Hilfe des Meßinstruments 16 gemessen
und festgestellt werden. Dieser Prüfvorgang wird von einer in der Fig. 3 gezeigten
Steuervorrichtung 15 gesteuert.
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Die Darstellung in den Figuren 1 und 2 ist nur schematisch und dient
lediglich der Veranschaulichung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei dieser, nicht einer wirklichen Vorrichtung entsprechenden Darstellung mit geometrisch-optischer
Auffassung von Licht und Schatten, kann der tatsächliche Strahlengang nicht oder
nur mit großer Näherung erreicht werden, da sich die wellenphysikalische Wirklichkeit
nur schlecht zur schematisch zeichnerischen Darstellung eignet.
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Dieses Verfahren beruht auf einer Analyse der Schallwellen 20, die
in den zu prüfenden Hohlkörper 13 hineingehen. Es arbeitet mit kontinuierlichen
Wellen
konstanter Frequenz im Ultraschallbereich. Diese Ultraschallschwingungen liegen
außerhalb des hörbaren Bereichs. Man kann dabei auch mit sehr niedrigen Frequenzen
arbeiten, wodurch sich das Verfahren besonders zur Schallmessung an stark absorbierenden
Werkstoffen wie z.B. Kunststoff eignet. Durch dieses Meßverfahren wird eine Prüfmöglichkeit
geschaffen.
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mit der Hohlkörper schnell, sicher und einfach auf Dichtigkeit geprüft
und fehlerhafte Produkte ausgesondert werden können.
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Eine Prüfanlage, mit der Hohlkörper geprüft und Fehlprodukte gleich
ausgesondert werden können zeigt in schematischer Darstellung die Fig. 3, bei der
ein Steuergerät 28 so programmierbar ist, daß er anhand der ihm übermittlten Meßdaten
über das Auftreten von Fehlprodukten entscheiden kann. Die Prüfanlage weist eine
Auswertungseinrichtung 23, die bei der kontinuierlich und automatisch arbeitenden
Anlage die Prüfdaten weiterverarbeitet. Wird ihr beispielsweise von dem Verstärker
14 eine Leckstelle signalisiert, so wird eine Kennzeichnung 24 aktiviert, die ihrerseits
entweder aus einer Markiervorrichtung 26 oder einer Sortiervorrichtung 27 besteht.
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Die Markierung kann durch Farbe oder durch Aufbringen einer magnetischen
Signierung erfolgen.
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Eine Sortierung der Prüfstücke erfolgt durch Auswurf in verschieden
Behälter oder Mulden, oder die Prüfstücke werden - von Sortierweichen gesteuert
-über getrennte Transportwege unterschiedlichen Weiterverarbeitungsstellen zugeleitet.
Eine Fördereinrichtung 22 übernimmt dabei den Transport der Prüfstücke, bzw. Hohlkörper
13 zur Prüfvorrichtung 10, sowie den Ab- und Weitertransport.
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Eine Dokumentation 25 registriert das Prüfergebnis, in dem die Anzahl
der fehlerfreien und/oder der fehlerhaften Prüfstücke mit Hilfe von Zählwerken festgestellt
wird.
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Der Prüfvorrichtung 10 können neben den oben erwähnten Bauteilen weitere
Hilfsvorrichtungen zugeordnet sein, so z.B. zum Abtasten der einlaufenden Hohlkörper,
für die fotoelektrische oder kapazitive Sensoren eingesetzt sind.
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Ferner eine Abgrenzvorrichtung 29 zum Abgrenzen und Orientieren der
Hohlkörper in der Prüfvorrichtung, sowie eine Vorrichtung zum Abdichten von Öffasmgen
der Prüfstücke und eine Vorrichtung zum Bewegen der Prüfkörper 13 relativ zu den
Ultraschallsendern 11, so daß sich bei der Ultraschallbestrahlung keine Schattenzonen
bilden können.
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Für die Auswertung ist die Vorgabe eines Schwellwertes erforderlich;
die Ja-Nein- Amplitudenbewertung der Prüfergebnisse erfolgt dann aufgrund dieses
vorgegebenen Ausschuß - Schwellwertes. Eine unter Berücksichtigung dieser Maßnahmen
geschaffene Ultraschall- Prüfanlage kann die bei einer Massenfertigung erforderliche
Dichtigkeitsprüfung schnell und zuverlässig durchführen.
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