DE102006029555A1

DE102006029555A1 - Verfahren zum Ausrichten einer Getränkedose

Info

Publication number: DE102006029555A1
Application number: DE200610029555
Authority: DE
Inventors: Verena Schiefer
Original assignee: Ball Packaging Europe GmbH
Current assignee: Ardagh Metal Beverage Germany GmbH
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Um bei der Gestaltung des Dekors an einer entsprechend dem Dekor zu prägenden Dose eine Beschränkung durch die verwendete Registrierungsmarkierung zu minimieren, wird ein Verfahren zur Ausrichtung eines zylinderförmigen Behälters vorgeschlagen. Dabei wird die Dose um deren Längsachse gedreht und die Markierung mittels eines optischen Sensors identifiziert und im Ansprechen auf diese Identifizierung ein den Drehzustand der Dose in Bezug auf die Markierung anzeigendes Signal erzeugt. Abhängig von diesem Signal wird dann die Dose orientiert. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Bereich des äußeren Zylindermantels der sich drehenden Dose mit einer Lichtquelle bestrahlt wird, welche nichtmonochrome Strahlung abgibt und dass ferner das von der Dose gestreute bzw. reflektierte Licht mit einer Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung detektiert wird und die Markierung unter Verwendung eines Ausgangssignals der Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung identifiziert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten eines zylinderförmigen Behälters, insbesondere einer Getränkedose, an dessen Mantelfläche ein Druckdekor und eine Registrierungsmarkierung aufgebracht sind, wobei die Markierung eine vorgegebene Position relativ zum Dekor auf der Mantelfläche des Behälters aufweist. Dabei wird der Behälter um dessen Längsachse gedreht und die Markierung mittels eines optischen Sensors identifiziert und im Ansprechen auf diese Identifizierung ein den Drehzustand des Behälters in Bezug auf die Markierung anzeigendes Signal erzeugt. Abhängig von diesem Signal wird dann der Behälter zu einer Bearbeitungseinrichtung ausgerichtet. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren wird insbesondere zur Gestaltung des Erscheinungsbildes von zweiteiligen Blechbehältern in der Getränkeindustrie benutzt, bei welchem in die Mantelfläche einer Dose eine Prägestruktur eingebracht wird, die in vorgegebener Weise zu dem Druckdekor angeordnet wird. Die für dieses Verfahren verwendeten Dosen aus Aluminium- oder Weißblech weisen in der Regel einen einteiligen Dosenkorpus auf, welcher über herkömmliche Streck-Zieh-Umformschritte hergestellt wird. Ein bedeutender Aspekt bei der Prägung einer solchen zylinderförmi gen Dose konform zu einer vorher auf den Behälter aufgebrachten Druckgrafik ist eine möglichst genaue Überlagerung der Prägestruktur und der Grafik, sodass das gewünschte dreidimensionale Erscheinungsbild der Grafik erreicht wird. Insofern ist es wesentlich, die Registrierungsmarkierung exakt zu erkennen, sodass der zu prägende Behälter sehr genau und in vorgegebener Weise zur bzw. in der Prägeeinrichtung ausgerichtet werden kann.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise in dem amerikanischen Patent US 5,941,109 offenbart. Das Patent lehrt, eine Sensoreinrichtung mit einer Laserlichtquelle vorzusehen, die ein Detektionsmittel aufweist zur Erfassung eines ersten Zustandes, bei welchem reflektiertes Laserlicht auf das Detektionsmittel auftritt und zur Erfassung eines zweiten Zustandes, bei welchem kein Laserlicht auf das Detektionsmittel auftritt. Die Registrierungsmarkierung und der während der Drehung der Dose auch von der Laserlichtquelle bestrahlte Bereich sind demnach an die Sensoreinrichtung so anzupassen, dass eine gute Differenzierbarkeit zwischen den Reflexionseigenschaften der Registrierungsmarkierung und den Reflexionseigenschaften der anderen von der Laserlichtquelle bestrahlten Bereichen der Dose vorliegt ist. Durch die Drehung der Dose ergibt sich ein ringförmiger Abschnitt auf der äußeren Mantelfläche der Dose, der bestrahlt wird. Eine ausreichende Differenzierbarkeit wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass die Registrierungsmarkierung das Licht der Laserlichtquelle sehr gut reflektiert bzw. streut, während der andere Teil des ringförmigen beleuchteten Bereichs der Dose die Strahlung im Wesentlichen absorbiert. Andererseits kann eine gute Differenzierbarkeit bei dem gattungsgemäßen Verfahren auch dadurch erreicht werden, dass die Registrierungsmarkierung das Licht der Laserlichtquelle absorbiert, während der andere Teil des ringförmigen beleuchteten Bereichs der Dose die Strahlung sehr gut reflektiert bzw. streut.
Derartige Bedingung schränken jedoch die Möglichkeiten zur Gestaltung des Erscheinungsbildes des Getränkebehälters stark ein. Beispielsweise ist es bei dem gattungsbildenden Verfahren kaum möglich, die Registrierungsmarkierung innerhalb des Druckdekors anzuordnen, da sich dann das Druckdekor zumindest in einem ringförmigen Abschnitt der Mantelfläche der Dose in Bezug auf die optischen Eigenschaften stark von denen der Registrierungsmarkierung unterscheiden müsste, um die gewünschten Intensitätsunterschiede entsprechend den beiden beschriebenen Zuständen an dem Detektor zu erhalten. Auch wenn die Registrierungsmarkierung außerhalb des Druckdekors angeordnet ist, muss sich das Reflexions- bzw. Streuvermögen der Registrierungsmarkierung sehr stark von den optischen Eigenschaften der anderen Bereiche des beleuchteten ringförmigen Abschnitts der Mantelfläche der Dose unterscheiden, damit am Detektor Intensitätsunterschiede erhalten werden, welche eine Identifizierung der Markierung ermöglichen.
Insofern liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsbildende Verfahren zum Ausrichten eines zylinderförmigen Behälters so weiterzubilden, dass der beschriebene Nachteil des herkömmlichen Verfahrens zumindest teilweise behoben ist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung auf überraschend einfache Weise schon mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 14.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Bereich des äußeren Zylindermantels des sich drehenden Behälters mit Licht aus einer Lichtquelle bestrahlt wird, welche nichtmonochrome Strahlung abgibt und ferner das von dem Behälter gestreute bzw. reflektierte Licht mit einer Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung detektiert wird und die Markierung unter Verwendung eines Ausgangssignals der Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung identifiziert wird. Die Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung ist dabei zur Erfassung von Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen eingerichtet.
Durch die Verwendung von nichtmonochromen Licht, insbesondere durch die Verwendung von Licht aus einer Weißlichtquelle und durch die angepasste Verwendung einer Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung kann die Registrierungsmarkierung an dem Behälter im Wesentlichen unabhängig von der grafischen Gestaltung der anderen Bereiche der Mantelfläche des Behälters erfasst werden. Dieser Vorteil begründet sich dadurch, dass die Sensoreinrichtung beim erfindungsgemäßen Verfahren ein viel höheres Differenzierungspotential bzw. Sensitivität aufweist im Vergleich zur Sensoreinrichtung beim herkömmlichen Verfahren, welche nur zur Erfassung von Intensitätsunterschieden oder Grauwerten eingerichtet ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun beispielsweise ohne weiteres möglich, dass die Registrierungsmarkierung integraler Bestandteil des Dekors auf der Mantelfläche des Behälters ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr genaue Identifizierung der Markierung, solange sich die eigentliche Registrierungsmarkierung in ihren optischen Eigenschaften soweit von den anderen bestrahlten Bereichen des Zylindermantels unterscheidet, dass dies von der Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung erfasst werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für rein zylinderförmige Behälter eignet, sondern auch für Behälter, welche zumindest abschnittsweise zylinderförmig sind. Insofern werden von der Erfindung z.B. auch Behältnisse erfasst, welche konisch verjüngende Abschnitte aufweisen, wie beispielsweise flaschenähnliche Behälter.
Zur Erhöhung der Differenzierbarkeit der Registrierungsmarkierung von den anderen Bereichen auf der Mantelfläche des Behälters kann vorgesehen sein, dass mit der Sensoreinrichtung das von der Mantelfläche des Behälters gestreute Licht gleichzeitig in mehreren Wellenlängenbereichen erfasst wird. Je nach Anwen dung kann ein einzelner Wellenlängenbereich dabei auch durch die natürliche spektrale Breite einer monochromen Lichtemission, beispielsweise durch die Emission einer LED bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn drei solcher Wellenlängenbereiche vorgesehen werden, wobei für jeden der drei Wellenlängenbereiche das von der Mantelfläche des Behälters gestreute Licht von zumindest einem Fotosensor erfasst wird. Hierbei kann es auch zweckmäßig sein, wenn die drei Wellenlängenbereiche gerade die additiven Farbbereiche Rot, Grün und Blau abdecken, sodass mit der Erfassung dieser Farbanteile der Farbton des gerade streuenden Bereichs der Mantelfläche des Behälters ermittelt werden kann. In anderen Ausführungsformen kann ein oder alle solcher Wellenlängenbereiche eine größere spektrale Breite, z.B. einige 10 nm oder einige 50 nm aufweisen.
Um die Differenzierungsempfindlichkeit noch weiter zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass das von der Mantelfläche des Behälters gestreute und/oder reflektierte Licht vor dem Einritt in die Sensoreinrichtung polarisationsgefiltert wird. Diese Filterung kann das Verwenden eines linearen Polarisators oder auch eines zirkularen Polarisators umfassen. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, wenn das Licht, mit welchem der Behälter bestrahlt wird, polarisationsgefiltert wird. Neben der schon beschriebenen Farbdifferenzierung können damit zur Identifizierung der Registrierungsmarkierung auch deren unterschiedliche Eigenschaften im Vergleich zu denen der anderen Bereiche des Behälters bezüglich der Reflexion von polarisiertem Licht genutzt werden.
Je nach Ausführungsform der verwendeten Sensoreinrichtung kann ein einzelnes oder mehrere Ausgangssignale der Wellenlängenselektiven Sensoreinrichtung zur Identifizierung der Registrierungsmarkierung verwendet werden. Beispielsweise kann die jeweilige Intensität des von der Mantelfläche des Behälters gestreuten und von der Sensoreinrichtung erfassten Lichts in den einzelnen Wellenlängenbereichen ermittelt werden. Je nach Anzahl der Wellenlängenbereiche kann durch eine entsprechende Anzahl von Fotodetektoren, die jeweils auf die Detektion in einem Wellenlängenbereich, insbesondere durch die Verwendung eines Filters, angepasst sind, die Intensität des in dem jeweiligen Wellenlängenbereich reflektierten und/oder gestreuten Lichtes ermittelt und eine entsprechende Anzahl von Ausgangssignalen erzeugt werden. Daraus wiederum kann der Farbton des erfassten Lichtes und damit des gerade reflektierenden bzw. streuenden Abschnittes auf der Mantelfläche des Behälters festgestellt werden.
Andererseits ist es auch möglich, dass von der Sensoreinrichtung ein Ausgangssignal abgegeben wird, welches die ermittelte Gesamtintensität des von der Mantelfläche des Behälters gestreuten und/oder reflektierten und von der Sensoreinrichtung erfassten Lichtes angibt und dass die summierte Intensität über allen Wellenbereiche zur Identifizierung der Markierung verwendet wird. Dabei kann dieses, die Gesamtintensität des erfassten Lichtes darstellende Ausgangssignal auch zusammen mit anderen Ausgangssignalen der Sensoreinrichtung zur Identifizierung der Markierung verwendet werden.
Es ist zweckmäßig, wenn die Ausgangssignale der optischen Sensoreinrichtung so datenverarbeitet werden, dass eine gute Differenzierung der Registrierungsmarkierung von den anderen Bereichen der Mantelfläche des Behälters bereitgestellt werden kann. Hierzu können verschiedene Parameter ermittelt werden, welche die das Licht reflektierende bzw. streuende Oberfläche des Behälters in Bezug auf das Farbverhalten charakterisieren. Diese Parameter hängen insbesondere von dem zugrunde gelegten Farbraum ab. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung des sogenannten LAB-Farbraums herausgestellt, bei dem neben dem Farbton in der AB-Ebene ein Wert auf einer dazu senkrecht verlaufenden Helligkeitsachse betrachtet wird, welcher die Luminanz angibt. Andererseits können jedoch über eine Verarbeitung der Ausgangssignale der Sensoreinrichtung auch Parameter in anderen Farbräumen ermittelt und zur Differenzierung der Registrierungsmarkierung von den anderen Bereichen auf der Mantelfläche des Behälters verwendet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das spektrale Emissionsverhalten der Lichtquelle an die zu identifizierende Registrierungsmarkierung und/oder an das Dekor des Behälters angepasst, um eine gute Unterscheidbarkeit der Markierung von den anderen Bereichen der Mantelfläche des Behälters bereitzustellen. Umfasst die Lichtquelle beispielsweise 3 LEDs, von denen eine im roten, eine im grünen und eine im blauen Wellenlängenbereich emittiert, kann durch entsprechende elektrische Ansteuerung der LED's das emittierte Licht sowohl in Bezug auf das Spektrum als auch in Bezug auf die Intensität variiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Ausrichten eines zylinderförmigen Behälters zu einer Vielzahl von Bearbeitungseinrichtungen verwendet werden, bei welchen eine möglichst genaue Ausrichtung zum Druckdekor gewünscht ist. Beispielsweise kann diese Bearbeitungseinrichtung eine Druckvorrichtung sein, mit welcher ein zweites Druckdekor aufgebracht wird oder eine Prägeeinrichtung, mit welcher eine Prägestruktur in die Mantelfläche des Behälters eingebracht wird, jeweils in vorgegebener Ausrichtung oder Orientierung zum ersten Druckdekor.
Vorrichtungsseitig löst die Erfindung das obige Problem mit einer Einrichtung zum Drehen des zylinderförmigen Behälters um dessen Längsachse, einem optischen Sensor zur Identifizierung einer Registrierungsmarkierung auf der Mantelfläche des Behälters sowie einem Mittel zum Ausrichten bzw. Orientieren der Mantelfläche des Behälters zu einer Bearbeitungseinrichtung im Ansprechen auf das die Drehorientierung des Behälters in Bezug auf die Markierung anzeigende Signal. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine Lichtquelle aus, welche gleichzeitig Strahlung mehrerer Wellenlängen emittiert, wobei eine Wellenlängen-selektive Sensoreinrichtung vorgesehen ist zum Erfassen des von dem Behälter gestreuten bzw. reflektierten Lichtes und zur Ausgabe eines Ausgangssignals. Zweckmäßigerweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit zur Erzeugung eines Steuersignals für das Mittel zum Ausrichten des Behälters zur Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Ausgangssignals der Wellenlängen-selektiven Sensoreinrichtung. Wie erwähnt, kann dabei ein einzelnes oder auch mehrere Ausgangsignale der Sensoreinrichtung datenverarbeitet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, wobei
1 die Identifizierung der Registrierungsmarke an der sich drehenden zylinderförmigen Dose in einer Prinzipskizze,
2a den prinzipiellen Aufbau der für das Verfahren verwendeten Lichtquelle,
2b den prinzipiellen Aufbau der für das Verfahren verwendeten optischen Sensoreinrichtung,
3 eine zu prägende Dose mit einem Druckdekor, in die ein erstes Werkzeugteil eingeführt ist, und
4 eine Momentaufnahme beim Prägen der Mantelfläche der in 3 dargestellten Dose zeigt.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf das Prägen einer Struktur auf eine zweistückige Aluminiumgetränkedose beschrieben. Der Dosenkorpus einschließlich des Bodens wird dabei auf herkömmliche Art aus einem einzelnen Aluminiumblech durch eine Zieh- und Streckumformung hergestellt. Nach dem nachstehend beschriebenen Prägevorgang kann die Dose befüllt und der vorbereitete Deckel durch einen weiteren Umformarbeitsschritt im Bereich des radialen Randes des Deckels und im Halsbereich des Dosenkörpers gasdicht verschlossen werden.
Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Verfahren ist insofern der in 1 auf einem Vakuumteller 20 gehaltene Dosenkörper 10, welcher einen Bodenabschnitt 11 und einen zylinderförmigen, umfänglich geschlossenen Mantelabschnitt 12 aufweist. Auf der Mantelfläche ist mittels eines herkömmlichen Druckverfahrens ein Dekor 30 aufgedruckt. Zur Vereinfachung der Darstellung weist dieses Druckdekor aufgewickelt die angegebene Form eines Rechtecks auf. Es versteht sich, dass das Dekor prinzipiell auch über den gesamten Umfang des Zylindermantels 12 der Dose verlaufen kann. Im bodennahen Abschnitt des Druckdekors 30 ist gleichzeitig mit dem Dekor eine Registrierungsmarkierung 40 aufgedruckt, welche zur Orientierung und Ausrichtung der Dose dient.
Der Vakuumteller hält den Dosenkörper 10 und dreht diesen um seine Achse A, sodass ein Punkt auf der Registriermarkierung 40 beim Vorliegen einer idealen zylindrischen Oberfläche des Dosenkörpers einen Kreis beschreibt, dessen Mittelpunkt in der Dosenachse A liegt.
Zur Erfassung der Registrierungsmarkierung 40 ist eine Messeinrichtung 50 vorgesehen. Diese umfasst als wesentliche Bestandteile eine Weißlichtquelle 60, in welcher in noch unten stehend zu beschreibender Weise das Licht einer roten, einer grünen und einer blauen LED (Light Emitting Diode) überlagert und mittels einer Linsenoptik 70 auf die Mantelfläche 12 der Dose 10 geworfen wird. Auf der Dose wird ein Beleuchtungsfleck 80 erzeugt, welcher durch die Drehung des Dosenkörpers 10 auf dem Vakuumteller 20 einen geschlossenen Ringabschnitt 90 auf der Mantel fläche 12 des Dosenkörpers beschreibt. Der gerade beleuchtete Teil des Ringabschnittes 90 streut oder reflektiert in Abhängigkeit der Beschaffenheit der Oberfläche das im Beleuchtungsfleck auftreffende Licht.
Ein Teil des zurückgeworfenen Lichtes gelangt über eine zweite Linsenoptik 100 wieder in die Messeinrichtung und wird von der Optik auf eine Wellenlängen-selektive Fotodiodeneinrichtung 110 projiziert. Diese Fotodiodeneinrichtung umfasst in noch unten stehend zu beschreibender Art drei Fotodioden, welche zur Erfassung von rotem, grünem bzw. blauem Licht innerhalb vorgegebener Wellenlängenbandbreiten eingerichtet sind. Die von den jeweiligen Fotodioden gemessenen Lichtintensitäten werden in einer Versorgungs- und Digitalisierungseinrichtung 119 digitalisiert und über die Datenleitung 122 an einen Controller 120 weitergegeben. Dieser Controller weist in der beschriebenen Ausführungsform einen Einbit-Ausgang 121 auf, an dem der Controller die Identifizierung der Markierung anzeigt, d.h. ein dem Drehzustand der Dose in Bezug auf die Registriermarkierung anzeigendes Signal ausgibt. In dem beschriebenen Beispiel wird der I/O-Ausgang 121 auf „high" gelegt, solange sich die Markierung 40 im Beleuchtungsfleck 80 befindet, andernfalls liegt der Ausgang auf „low".
Wie in 1 angegeben, ist der Controller 120 über eine Steuerleitung 123 mit der Versorgungseinrichtung 61 der Weißlichtquelle 60 verbunden, sodass diese in Bezug auf die Intensität und die Farbmischung anwendungsspezifisch eingestellt werden kann. Hierzu weist der Controller einen nicht dargestellten zusätzlichen Eingang auf, entweder als Buseingang oder als Eingabeeingang, über den für die Lichtquelle bzw. die LED's spezifische Parameter eingegeben und eingestellt werden können.
Von dem feststehenden Beleuchtungsfleck 80 werden durch die Drehung des Dosenkörpers 10 innerhalb des Ringabschnitts 90 unterschiedliche Abschnitte in diesem Ringabschnitt des Zylin dermantels der Dose bestrahlt. Dabei kann das Hineinbewegen der Markierung 40 in den Beleuchtungsfleck erfasst werden, da sich die Markierung in Bezug auf ihre Reflexions- bzw. Streueigenschaften von den anderen Abschnitten innerhalb des Ringabschnitts 90 unterscheidet. Dieser Unterscheid kann insbesondere durch die Farbe der Markierung 40 hervorgerufen sein, da mit der beschriebenen Messeinrichtung 50 die verschiedenen Abschnitte innerhalb des Ringabschnitts 90 in Bezug auf ihre Farbe differenziert werden können.
Vor der eigentlichen Identifizierung der Markierung wird eine Lernphase durchgeführt, bei welcher dem Controller manuell angegeben wird, wenn sich die Markierung 40 im Beleuchtungsfleck befindet bzw. sich die Markierung 40 in den Beleuchtungsfleck 80 hinein- und wieder herausbewegt. Durch das Abspeichern der ermittelten Sensorwerte oder anderer, daraus im Controller 120 berechneten Parameter kann im Betrieb durch das Vergleichen der gemessenen bzw. berechneten Werte mit den abgespeicherten Werten die Markierung 40 sicher identifiziert und ein entsprechendes, den Drehzustand der Dose in Bezug auf die Markierung anzeigendes digitales Signal am I/O-Ausgang 121 ausgegeben werden, mit Hilfe dessen in unten stehend noch zu beschreibender Weise ein Werkzeug drehgenau in die Dose eingeführt wird, um eine Prägung an der Dosenmantelfläche durchzuführen, welche konform mit dem vorher aufgedruckten Druckdekor ist.
Bevor auf den eigentlichen Prägevorgang näher eingegangen wird, soll im Folgenden der prinzipielle Aufbau der Weißlichtquelle 60 bzw. der Fotodiodeneinrichtung 110 mit Bezug auf die 2a und 2b beschrieben werden.
Dabei zeigt 2a die Weißlichtquelle 60, bestehend aus drei, jeweils von der Versorgungseinrichtung 61 angesteuerten LED's. Das von der blauen LED 64 emittierte Licht wird mittels eines halbdurchlässigen Strahlteilers 65 parallel zur optischen Achse auf die Linsenoptik 70 reflektiert. Gleiches gilt für die grüne LED 63, wobei deren Licht vom halbdurchlässigen Strahlteiler 66 in Richtung zur Linsenoptik 70 reflektiert und vom nachfolgenden Strahlteiler 65 teildurchgelassen wird. Das Licht der roten LED 62 verläuft durch die beiden halbdurchlässigen Strahlteiler 65 und 66 hindurch. Da es herstellungstechnisch einfacher ist, rote LEDs mit hoher Intensität herzustellen, erlaubt die in 2a angegebene Anordnung die Überlagerung von rotem, grünem und blauem Licht mit etwa der gleichen Intensität, sodass von der Linsenoptik 70 ein Weißlichtbeleuchtungsfleck auf der Mantelfläche des Dosenkörpers erzeugt wird. Je nach Ansteuerung der Versorgungseinrichtung 61 kann der Farbton bzw. die Intensität der Lichtquelle 60 in beliebiger Weise und für die jeweilige Anwendung optimiert verändert werden. Hierzu wird die Versorgungseinrichtung über die Steuerleitung 123 vom Controller 120 angesteuert.
2b zeigt eine Fotodiodeneinrichtung 110, die insbesondere zur Erfassung des Farbtons des gestreuten Lichtes ausgebildet ist. Die Fotodiodeneinrichtung 110 ist sehr ähnlich zu der in 2a gezeigten Einrichtung ausgebildet, die jeweiligen für die Farben rot, grün und blau vorgesehenen LEDs sind in der Sensoreinrichtung als Fotodioden 111, 112 und 113 ausgebildet. Um eine Wellenlängen-Selektivität der Fotodiodeneinrichtung 110 bereitzustellen, sind vor den Fotodioden entsprechende dielektrische Filter 114, 115 und 116 vorgesehen. Das von der Linsenoptik 110 aufgenommene Licht wird von dem Strahlteiler 117 in Richtung zur Fotodiode 113 teilreflektiert, in deren Strahlengang ein dielektrisches Filter 116 angeordnet ist, welches Licht in einem vorgegebenen blauen Spektralbereich durchlässt. Insofern erfasst die Fotodiode 113 nur Licht, welches vom Filter 116, das hier wie die Filter 114 und 115 als Bandpassfilter ausgebildet ist, durchgelassen wird. Der Strahlteiler 117 lässt den anderen Teil des einfallenden Lichtes transmittieren, welcher dann auf den Strahlteiler 118 fällt, der wiederum einen Teil des Lichtes auskoppelt und über ein Grünfilter 115 die Fotodiode 112 beleuchtet. Der Teil des Lich tes, welcher den Strahlteiler 118 transmittiert, durchläuft den Bandpass 114, welcher seine Mittenfrequenz im Roten aufweist. Insofern erfasst die Diode 111 den vom Dosenkörper im roten Spektralbereich gestreuten Lichtanteil. Die von den jeweiligen Fotodioden 111, 112 und 113 erfassten Lichtsignale werden in der Einrichtung 119 digitalisiert an den Controller 120 über die Datenleitung 122 weitergegeben.
Der Controller ermittelt nun je nach Ausführungsform den Farbton des erfassten Lichtes und/oder deren Intensität. Durch den schon beschriebenen Vergleich mit in der Lernphase abgespeicherten Werten erfasst der Controller, ob die Markierung 40 sich im Beleuchtungsfleck befindet bzw. sich hinein- oder herausbewegt und zeigt dies an seiner Einbit-Ausgangleitung 121 an.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Markierung an dem Behälter fluoreszierend oder phosphoreszierend sein, wobei sowohl das Spektrum der Lichtquelle als auch die Filter der Photodioden an das fluoreszierende oder phosphoreszierende Material der Markierung bzw. an das durch die Markierung erzeugte Licht angepasst sind.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass in dem einfallenden und/oder ausfallenden Strahlengang der Messeinrichtung Polarisationsfilter angeordnet sind, um die Lichtstreu- und/oder -reflexionseigenschaften der Markierung von denen in den anderen Bereichen der Mantelfläche des Dosenkörpers zu differenzieren.
Wird in der Messeinrichtung 50 die Markierung 40 innerhalb des Beleuchtungsflecks 80 identifiziert, gibt der Controller 120 an seinem I/O-Ausgang 121 das entsprechende Einbit-Signal „high" aus, welches im weiteren Ablauf dazu verwendet wird, um den Dosenkörper in vorgegebener Weise in einer Prägeeinrichtung zu orientieren und auszurichten.
Nachdem die Markierung erfasst wurde, ist damit auch die Drehorientierung der Dose in Bezug auf die Markierung festgelegt. Der Vakuumteller 20 stoppt die Drehung und ein Dorn als erstes Werkzeug für den Prägevorgang wird in Bezug auf die identifizierte Markierung 40 drehgenau in das Innere des Dosenkörpers 10 eingeführt, siehe 3. Der Dorn 130 ist so gestaltet, dass er nach der Einführung in die Dose radial erweitert werden kann, derart, dass die äußere Manteloberfläche des Dorns an der inneren Manteloberfläche der Dose anliegt. Der zylinderförmige Dorn 130 drückt gegen die innere Mantelfläche des Dosenkörpers und weist an seiner Oberfläche die Negativstruktur der auf die äußere Mantelfläche 12 des Dosenkörpers aufzubringende Prägestruktur auf. Dementsprechend ist das Werkzeugteil 130 zur Markierung 40 drehausgerichtet, derartig, dass die negative Prägestruktur konform mit dem Druckdekor 30 angeordnet ist.
Im nachfolgenden Arbeitsschritt wird nun das zweite Prägewerkzeug 140, welches als Prägezylinder ausgebildet ist, an die äußere Mantelfläche des Dosenkörpers 10 herangeführt, sodass sich die beiden Werkzeuge 130, 140, respektive das Werkzeug 140 und die Dose 10 umfänglich berühren und gegeneinander gedrückt werden, wobei nachfolgend beide Werkzeugteile 130, 140 mit gleicher Geschwindigkeit zur Ausführung des Prägevorgangs gedreht werden.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die Mantelfläche der Dose nicht nur über einen Umfangsteilabschnitt geprägt, sondern über den gesamten Umfang. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass der in die Dose eingreifende Dorn die Positivform der Struktur und dementsprechend das äußere Werkzeug die Negativform der Prägestruktur an deren Umfang trägt.

10: Dosenkörper
11: Bodenabschnitt
12: Mantelabschnitt
20: Vakuumteller
30: Druckdekor
40: Markierung
50: Messeinrichtung
60: Weißlichtquelle
61: Versorgungseinrichtung
62: rote LED
63: grüne LED
64: blaue LED
65: Halbdurchlässiger Strahlteiler
66: Halbdurchlässiger Strahlteiler
70: Linsenoptik
80: Beleuchtungsfleck
90: Ringabschnitt
100: Linsenoptik
110: Fotodiodeneinrichtung
111
112
113: Fotodiode
114
115
116: Dielektrischer Bandpassfilter
117
118: Strahlteiler
119: Versorgungs- und Digitalisierungseinrichtung
120: Controller
121: I/O-Ausgang
122: Datenleitung
123: Steuerleitung
130: Dorn/Erstes Werkzeugteil
140: Zweites Werkzeugteil/Prägezylinder
141: Prägestruktur

Claims

Verfahren zum Ausrichten eines zylinderförmigen Behälters wie einer Getränkedose, an dessen Mantelfläche ein Druckdekor und eine Registrierungsmarkierung aufgebracht sind, wobei die Markierung eine vorgegebene Position relativ zum Dekor auf der Mantelfläche des Behälters aufweist, mit den Schritten: – Drehen des Behälters um dessen Längsachse, – Identifizieren der Markierung mit einem optischen Sensor und Erzeugen eines den Drehzustand des Behälters in Bezug auf die Markierung anzeigenden Signals, – Ausrichten/Orientieren des Behälters zu einer Bearbeitungseinrichtung im Ansprechen auf das den Drehzustand in Bezug auf die Markierung anzeigende Signal, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren der Markierung (40) die Schritte umfasst: – Bestrahlen eines Bereichs (80) des äußeren Zylindermantels (12) des sich drehenden Behälters mit Licht aus einer, Strahlung mehrerer Wellenlängen emittie renden Lichtquelle, insbesondere mit Licht einer Weißlichtquelle (60), – Erfassen des von dem Behälter gestreuten und/oder reflektierten Lichtes mit einer wellenlängenselektiven Sensoreinrichtung (110) und Identifizieren der Markierung unter Verwendung eines Ausgangssignals der wellenlängenselektiven Sensoreinrichtung (110).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sensoreinrichtung (110) das von der Mantelfläche (12) des Behälters reflektierte und/oder gestreute Licht gleichzeitig in mehreren Wellenlängenbereichen erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei Wellenlängenbereiche vorgesehen werden, wobei in jedem der drei Wellenlängenbereiche von zumindest einem Fotosensor (111, 112, 113) das von der Mantelfläche (12) des Behälters reflektierte und/oder gestreute Licht erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Mantelfläche des Behälters reflektierte und/oder gestreute Licht polarisationsgefiltert wird, bevor es von der Sensoreinrichtung erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht, mit welchem der Behälter bestrahlt wird, polarisationsgefiltert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Intensität des von der Mantelfläche (12) des Behälters reflektierten und/oder gestreuten und von der Sensoreinrichtung (110) erfassten Lichts in den einzelnen Wellenbereichen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbton des von der Mantelfläche (12) des Behälters reflektierten und/oder gestreuten und von der Sensoreinrichtung (110) erfassten Lichtes ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbhelligkeit des von der Mantelfläche (12) des Behälters reflektierte und/oder gestreuten und von der Sensoreinrichtung (110) erfassten Lichtes ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtintensität des von der Mantelfläche (12) des Behälters reflektierten und/oder gestreuten und von der Sensoreinrichtung (110) erfassten Lichtes ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem Ausgangssignal der wellenselektiven Sensoreinrichtung (110) ein digitales Steuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das spektrale Emissionsverhalten der Lichtquelle an die zu identifizierende Markierung und/oder an das Dekor (30) des Behälters angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (40) in nerhalb des Druckdekors (30) identifiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (12) des Behälters zu einer Prägeeinrichtung im Ansprechen auf das den Drehzustand des Behälters in Bezug auf die Markierung anzeigende Signal ausgerichtet wird und eine Prägestruktur in die dekorierte Mantelfläche des Behälters eingebracht wird, derart, dass die Prägestruktur in vorbestimmter Weise dem Dekor (30) zumindest abschnittsweise überlagert ist.
Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Ausrichten eines zylinderförmigen Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: – eine Einrichtung zum Drehen des Behälters um deren Längsachse, – einen optischen Sensor zum Identifizieren einer Registrierungsmarkierung auf der Mantelfläche des Behälters, – ein Mittel zum Ausrichten/Orientieren der Zylindermanteloberfläche des Behälters zu einer Bearbeitungseinrichtung im Ansprechen auf das den Drehzustand in Bezug auf die Markierung anzeigende Signal, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle umfasst ist, die gleichzeitig Strahlung mehrerer Wellenlängen emittiert, insbesondere eine Weißlichtquelle (60), und dass eine wellenlängenselektive Sensoreinrichtung (110) vorgesehen ist zum Erfassen des von dem Behälter gestreuten und/oder reflektierten Lichtes und zur Ausgabe zumindest eines Ausgangssignals.
Vorrichtung nach Anspruche 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verarbeitungseinheit (120) zur Erzeugung eines Steuersignals unter Berücksichtung zu mindest eines Ausgangssignals der wellenlängenselektiven Sensoreinrichtung (110) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prägeeinrichtung vorgesehen ist, welche eine Struktur in die dekorierte Mantelfläche prägt, wobei die Prägestruktur in vorbestimmter Weise dem Dekor überlagert ist.