DE102005037101A1

DE102005037101A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wandstärkenkontrolle

Info

Publication number: DE102005037101A1
Application number: DE102005037101A
Authority: DE
Inventors: Armin Ott; Stefan Piana; Christian Dr. Detrois
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2007-02-08
Also published as: WO2007014611A1; JP4850906B2; JP2009503522A; EP1910774A1; US20090010385A1; CN101238349A; US7858942B2; CN101238349B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, bei dem die Strahlungsabsorption entlang eines ersten und eines zweiten Prüfwegs von Messstrahlung ermittelt wird, wobei die Prüfwege den Behälter jeweils an zwei Schnittstellen schneiden, wobei die beiden Prüfwege zumindest einen Schnittpunkt jeweils in etwa gemeinsam haben. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, wobei die Wandstärke im Übergangsbereich einer Seitenwand des Behälters zu einem Bodenbereich des Behälters erfasst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung entsprechende Vorrichtungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters. Dies betrifft beispielsweise die Wandstärke einer Flasche wie etwa einer Kunststoffflasche aus PET.
Die Erfassung der Wandstärke dient zur Prüfung der Flaschen darauf, ob sie ordnungsgemäß hergestellt sind.

Aus der EP 1 348 932 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Flasche in einer Richtung senkrecht zur Flaschenachse durchstrahlt wird, um so durch die gemessene Strahlungsabsorption die Wandstärke zu erfassen. Dies kann in verschiedenen Höhen entlang der Flasche geschehen.

Aus der DE 101 16 665 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bekannt, bei dem die Wandstärke eines Behälters unmittelbar nach dessen Herstellung erfasst und mit einer Sollwandstärke verglichen wird und daraufhin das Herstellungsverfahren angepasst wird, um möglichst geringe Differenzen zwischen Ist- und Sollwert der Wandstärke zu erhalten.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung hat sich gezeigt, dass fehlerhafte Flaschen nicht immer zuverlässig erkannt werden können.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Verfahren und die Vorrichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 10, eine Vorrichtung nach Anspruch 13 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen offenbart.

Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren ist im Wesentlichen dazu geeignet, die Wandstärke im Bereich der glatten Seitenwand zu ermitteln. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Seitenwand an den zwei Stellen, an denen Strahlung absorbiert wird, etwa gleich dick ist. Für den Fall, dass dies nicht der Fall ist, kann das Verfahren nicht eingesetzt werden.

Durch die Anordnung von zwei Prüfwegen, die jedoch einen gemeinsamen Schnittpunkt haben, kann die Absorption durch einen Schnittpunkt durch die Messung mit dem anderen Prüfweg bestimmt werden. Für einen Prüfweg, der durch verschieden dicke Wandbereiche des Behälters geht, kann dann der Absorptionsbeitrag des gemeinsamen Schnittpunkts berücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich, die Wandstärke an verschiedenen Orten des Behälters zu ermitteln, also auch solchen, an denen nicht davon ausgegangen werden kann, dass die Wandstärke gleich sein sollte.

Es hat sich gezeigt, dass die Wandstärke in der selben Höhe der Flasche etwa gleich ist, so dass ein Prüfweg zwei Schnittpunkte in etwa in der selben Höhe hat, so dass leicht die Wandstärke im gemeinsamen Schnittpunkt erfasst werden kann.

Es hat sich weiter gezeigt, dass insbesondere in den unteren Ecken/Rundungen der Flasche die Wandstärke sehr dünn sein kann und dass eine Überprüfung dieses Bereichs besonders gut geeignet ist, um fehlerhaft hergestellte Flaschen zu erkennen. Ein Prüfweg weist somit eine Schnittstelle vorzugsweise in dem Übergangsbereich des Seitenwandbereichs zu dem Bodenbereich des Behälters auf.

Zur Bestimmung der Wandstärke in diesem Bereich, die relativ niedrig sein kann, ist es daher vorteilhafterweise nun möglich, die Wandstärke im gemeinsamen Schnittpunkt zur Errechnung der Wandstärke im Übergangsbereich heranzuziehen.

Dies kann rechnerisch geschehen, wäre aber prinzipiell auch durch z.B. Differenzmessung der gemessenen Absorption möglich.

Die beiden Prüfwege können verschiedene Winkel einschließen, deren untere und obere Grenze in den Ansprüchen jeweils offenbart ist.

Als besonders geeignet hat sich ein Winkel zwischen 40° und 50°, d.h. von etwa ungefähr 45° erwiesen.

Als Strahlung, deren Absorption ermittelt wird, kann jede Art von elektromagnetischer Strahlung, die von der Behälterwand absorbiert wird, eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise Infrarotstrahlung, sichtbare Strahlung, W-Strahlung, Teraherzstrahlung, Röntgenstrahlung oder eine niedrig energetische ionisierende Strahlung sein, die mit unter 5 keV aus Röntgenröhren erzeugbar ist und nicht der Genehmigungspflicht für Röntgenstrahlen unterliegt. Auch radioaktive oder sonstige Teilchenstrahlung kann hier zur Wandstärkenerfassung eingesetzt werden.

Auch ist es möglich, zwei verschiedene Strahlungsarten, wie etwa Teilchenstrahlung und elektromagnetische Strahlung oder zwei elektromagnetische Strahlungen mit verschiedener Wellenlänge, einzusetzen. Dadurch kann die Genauigkeit der Messung erhöht werden, insbesondere wenn zumindest bei einer der Wellenlängen eine hohe Absorption durch das Material des Behälters gegeben ist.

Die erfassten Wandstärken werden vorteilhafterweise gemäß der DE 101 16 665 A1 zur Regelung und/oder Steuerung des Herstellungsvorgangs für die Behälter verwendet. Auf die in der DE 101 16 665 A1 offenbarten Vorgehensweisen wird hiermit in vollem Umfang Bezug genommen.

Die ermittelten Werte für die Wandstärke einzelner Flaschen können den jeweils am Herstellprozess beteiligten Blasformen sowie auch den die Rohlinge für die Flaschen durch eine Heizstrecke transportierenden Haltedornen über eine Steuerung in Verbindung mit dem Maschinendrehgeber eindeutig zugeordnet werden, um Abweichungen bzw. Fehlfunktionen einzelner Blasformen zu erkennen und auch eine individuelle Optimierung der Herstellparameter wie Blasdrücke, Reckgeschwindigkeiten oder Temperaturprofile der Rohlinge vornehmen zu können.

Zur besonders sicheren Erkennung von nicht ordnungsgemäß hergestellten Behältern erfasst das Verfahren die Wandstärke in demjenigen Bereich des Behälters, in dem der Seitenwandbereich in den Bodenbereich übergeht. In diesem Übergangsbereich liegen, wie sich gezeigt hat, in der Regel die niedrigsten Wandstärken vor, also diejenigen Bereiche, die besonders kritisch sind.

Die Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters weist zwei Prüfwege auf. Entlang von diesen Prüfwegen kann die Strahlungsabsorption von der Strahlung ermittelt werden. Die Prüfwege schneiden eine Behälterposition an jeweils zwei Schnittstellen. Die Vorrichtung ist dadurch ausgezeichnet, dass die Prüfwege zumindest einen Schnittpunkt jeweils in etwa gemeinsam haben.

Sowohl bei dem Verfahren als auch bei der Vorrichtung ist es nicht zwingend notwendig, dass die Prüfwege exakt den selben Schnittpunkt haben, sondern es reicht aus, wenn sie zumindest so dicht beieinander liegen, dass zwischen den beiden Schnittpunkten keine signifikante Behälterwandstärkenänderung vorliegt bzw. zu erwarten ist.

Die Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters ist so ausgebildet, dass die Wandstärke im Übergangsbereich einer Seitenwandbereichs des Behälters zu einem Bodenbereich des Behälters erfasst werden kann. Dadurch können zuverlässig nicht ordnungsgemäß hergestellte Flaschen erkannt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist an Hand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematische Messanordnung im Flaschenquerschnitt,
2 verschiedene Ansichten einer Flasche und eines Prüfwegs in dreidimensionaler Ansicht.
In 1 ist eine Flasche 1 dargestellt. Die Flasche 1 befindet sich an einer Flaschenposition, bei der die Wandstärke geprüft werden kann. Die Flasche 1 ist aus PET und mit einem Formblasverfahren hergestellt worden.
Die Flasche 1 weist einen Seitenwandbereich 8 und einen Bodenbereich 7 auf. Zwischen dem Bodenbereich 7 und dem Seitenwandbereich 8 ist ein Übergangsbereich 9. Dieser entspricht der unteren/äußeren Ecke/Rundung der Flasche 1.
Neben der Flasche 1 sind zwei Strahlungsquellen 12, 13 angeordnet. Statt zwei Strahlungsquellen 12, 13 kann auch nur eine Strahlungsquelle vorgesehen sein, deren Strahlung beispielsweise durch einen Strahlteiler oder einen halbdurchlässigen Spiegel in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird. Auch ist eine bewegbare Strahlungsquelle möglich, die nacheinander die Positionen 12, 13 der verschiedenen Strahlungswege einnimmt.
Weiterhin sind neben bzw. unterhalb der Flasche 1 zwei Detektoren 10, 11 angeordnet, mit denen die von den Strahlungsquellen 12, 13 emittierte Strahlung erfasst werden kann. Der Detektor 10 und die Strahlungsquelle 13 definieren den ersten Prüfweg 2 und der Detektor 11 und die Strahlungsquelle 12 den zweiten Prüfweg 3.
Durch die Absorption der Strahlung in den Schnittstellen 4, 5, 6 kann durch die Abschwächung der Strahlung auf die Absorption in den Schnittstellen 4, 5, 6 geschlossen werden.
Die Schnittstellen 4 und 6 befinden sich in etwa in der selben Höhe der Flasche 1. Von daher ist die Wandstärke hier erfahrungsgemäß etwa gleich groß. Durch Annahme einer gleich großen Wandstärke kann somit die Wandstärke der Flasche 1 an der Schnittstelle 6 durch den Prüfweg 2 ermittelt werden.
Mit dem Prüfweg 3 kann dann die Wandstärke im Bereich der Schnittstelle 5 bestimmt werden, da die Absorption in der Schnittstelle 6 herausgerechnet werden kann. Hierzu muss der längere Weg des Prüfwegs 3 im Bereich der Schnittstelle 6 durch die Schrägstellung des Prüfwegs im Vergleich zur Seitenwand berücksichtigt werden und auch Reflektionsverluste an den jeweiligen Grenzflächen beim Ein- und Austritt in die Behälterwand in der Schnittstelle 6. Auch für die übrigen Schnittstellen 4, 5 kann der Reflexionsverlust an den jeweiligen Grenzflächen berücksichtigt werden.
Mit dem angegebenen Messaufbau kann auch die Wandstärke im Bereich der Schnittstelle 4 recht präzise ermittelt werden. Dazu wird davon ausgegangen, dass die Absorption bei der Schnittstelle 5 im Vergleich zu der Absorption bei der Schnittstelle 6 vernachlässigbar ist, da die Wandstärke hier recht dünn ist und der Durchtritt durch die Behälterwand gegebenenfalls im Wesentlichen senkrecht erfolgt. Daher kann die Absorption im Bereich der Schnittstelle 6 ermittelt werden und mit dem Ergebnis der Messung entlang des Prüfwegs 2 die Absorption im Bereich der Schnittstelle 4 ermittelt werden.
In 2a ist eine Ansicht von unten auf die Flasche 1 gezeigt. Der Bodenbereich 7 ist hier sichtbar. In dem Bodenbereich 7 sind verschiedene Petaloidfüßchen 14 zu erkennen. Diese Füßchen sind durch Auswölbungen nach außen hin gegeben und ermöglichen einen sicheren Stand der Flasche. Eine dreidimensionale Ansicht des Bodenbereichs 7, des Seitenwandbereichs 8 sowie des Übergangsbereichs 9 ist in 2b dargestellt.
Dadurch, dass beim Formblasen das PET-Material besonders in den Bereichen der Petaloidfüßchen zum Anpassen an die entsprechenden Vertiefungen in der Blasform gedehnt wurde, liegen hier sehr dünne Wandstärken vor. Die Schnittstelle 5 des Prüfwegs 3 mit der Flasche 1 im Bereich 9 liegt daher vorzugsweise im Bereich eines solchen Petaloidfüßchens 14. Dies ist in 2a und 2b jeweils schematisch dargestellt. Der gepunktete Teil des Prüfwegs 3 soll den im Hohlraum des Behälters 1 verlaufenden Teil des Prüfwegs 3 darstellen, während der gestrichelte Teil den Teil des Prüfwegs 3 außerhalb des Behälters 1 darstellt.

Claims

Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, bei dem die Strahlungsabsorption entlang eines ersten und eines zweiten Prüfwegs von Messstrahlung ermittelt wird, wobei die Prüfwege den Behälter jeweils an zwei Schnittstellen schneiden dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) zumindest einen Schnittpunkt (6) jeweils in etwa gemeinsam haben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Prüfweg (2) einen zweiten Schnittpunkt (4) in etwa in der selben Höhe hat wie der gemeinsame Schnittpunkt (6).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Prüfweg (3) eine Schnittstelle (5) im Übergangsbereich (9) eines Seitenwandbereichs (8) des Behälters (1) zu einem Bodenbereich (7) des Behälters (1) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Wandstärke im Übergangsbereich (9) die erfasste Wandstärke bei dem gemeinsamen Schnittpunkt (6) herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) einen Winkel von mehr als 15°, 20°, 30°, 40°, 45° 50°, 60°, 70° oder 80° einschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) einen Winkel von weniger als 80°, 70°, 60°, 50°, 45°, 40°, 30°, 20° oder 15° einschließen.
verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung elektromagnetische Strahlung wie etwa Infrarotstrahlung, sichtbare Strahlung, W-Strahlung, Teraherzstrahlung, Röntgenstrahlung, radioaktive Strahlung oder sonstige Teilchenstrahlung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung zwei verschiedene Strahlungsarten wie etwa elektromagnetische Strahlung bei zwei verschiedenen Wellenlängen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der erfassten Wandstärke zur Regelung und/oder Steuerung eines Herstellungsvorgangs für die Behälter (1) verwendet wird.
Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke im Übergangsbereich (9) eines Seitenwandbereichs (8) des Behälters (1) zu einem Bodenbereich (7) des Behälters (1) erfasst wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke mit niedrig energetischer ionisierender Strahlung unter 5 kev, erzeugt durch Röntgenröhren, im Absorptionsverfahren gemessen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Wandstärke eines Behälters der am Herstellprozess beteiligten Blasform und/oder des Haltedorns, der einen Spritzrohling für den Behälter vor dem Blasen durch eine Heizstation transportierte, zugeordnet wird und erforderlichenfalls eine Anpassung von Produktionsparametern, wie Blasdruck, Reckgeschwindigkeit, Temperaturprofil des Rohlings erfolgt.
Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, bei dem zwei Prüfwege vorgesehen sind, entlang denen die Strahlungsabsorption von Messstrahlung ermittelt werden kann, wobei die Prüfwege eine Behälterposition jeweils an zwei Schnittstellen schneiden dadurch gekennzeichnet dass die beiden Prüfwege (2, 3) zumindest einen Schnittpunkt (6) jeweils in etwa gemeinsam haben.
Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke im Übergangsbereich (9) eines Seitenwandbereichs (8) des Behälters (1) zu einem Bodenbereich (7) des Behälters (1) ausgebildet ist.