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Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung zum Inspizieren von Leerkästen, vorzugsweise von leeren Kunststoffkästen in welchen beispielsweise Getränkeflaschen jeglicher Materialien aufgenommen werden können, wobei die Leerkästen auf einer Transportvorrichtung transportiert werden. Die Erfindung betrifft aber auch ein Inspektionsverfahren mit der Inspektionsvorrichtung.
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Derartige Leerkästen können, wie bereits gesagt, aus einem Kunststoff bestehen. Dabei besteht die Gefahr, dass Kunststoffkästen durch Sonneneinstrahlung brüchig werden können, wodurch die Festigkeit reduziert werden kann. Auch kann die Festigkeit nach längerem Gebrauch allmählich sinken, wobei die Leerkästen auch in anderer Hinsicht beschädigt werden könnten. Denkbar ist zum Beispiel, dass die Leerkästen in ihrem Gerüst Haarrisse oder andere Risse und Löcher oder andere Beschädigungen aufweisen, die auch aufgrund unsachgemäßer Handhabung durch Verbraucher entstehen können. Auch können sich noch Gegenstände, wie z. B. Verschlüsse in dem eigentlichen Leerkasten befinden. Leerkästen gemäß der Eingangs genannten Art sollten einer Inspektion unterzogen werden, bevor der Leerkästen beispielsweise mit gefüllten Flaschen bzw. Behältern aufgefüllt wird. Denn würde ein defekter Kasten z. B. bei dem Abfüller mit gefüllten Behältern bzw. Flaschen besetzt werden, und würde der Kasten dann beispielsweise aufgrund der vorhandenen Schwächungen zerbrechen, würde dies eine erheblichen Produktionsunterbrechung bewirken. Mit anderen Worten würden entsprechende Anlagen komplett stillstehen, und erst nach Beseitigung der Havarie wieder in Betrieb gehen können. Mit der Inspektionsvorrichtung können nun fehlerfreie Leerkästen von fehlerbehafteten Leerkästen unterscheiden werden, wobei die fehlerbehafteten Leerkästen aussortiert werden. Möglich ist auch, dass der Kasten bei dem Verbraucher zerbricht, wenn dieser gerade transportiert wird. Die darin befindlichen Behälter könnten dann auf dem Fußboden beschädigt werden, so dass sich das darin eingefüllte Gut, eventuell sogar zuckerhaltige Getränke auf dem Boden ergießen kann, Dies zieht umfangreiche Reinigungsmaßnahmen nach sich, und wirkt sich nachteilig auf die Reputation des Getränkeherstellers aus. Der Kastenhersteller selbst bleibt meist unbekannt.
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Aus der
DE 33 00 259 ist eine solche Vorrichtung zum Aussortieren schadhafter Kunststoffkästen bekannt, welche eine Ultraschall-Härteprüfeinrichtung mit einem Vibrationsstab und einer Prüfspitze an dessen Kopfende aufweist. Eine Antriebseinrichtung treibt den Vibrationsstab so an, dass die Prüfspitze in stetigem Kontakt in eingedrückten Zustand mit den Kasten ist. Eine Erfassungseinrichtung erfasst die Resonanzfrequenz des Vibrationsstabes welche in den Kasten variiert wird. In Abhängigkeit der erfassten Resonanzfrequenz wird bestimmt, ob der Kasten schadhaft oder fehlerfrei ist, und bei Schadhaftigkeit mit einer Einrichtung zum Aussortieren aussortiert.
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Auch die
DE 103 21 389 A1 befasst sich mit der definierten Anregung eines Prüflings und dem Erfassen der Eigenresonanz, wobei allerdings Kleinteile auf Risse und Maßhaltigkeit untersucht werden. Die
DE 40 04 965 A1 befasst sich mit einer Dichtheitsprüfung von Verschlüssen, wobei zunächst ein Magnetfeld erzeugt und sodann schlagartig aufgehoben wird. Die durch die Rückfederung des Deckels erzeugte Schwingung bzw. die elektrischen Signale werden in Bezug z. B. auf deren Frequenz verarbeitet und ausgewertet. In der
DE 74 07 378 U wird eine Leerflascheninspektion beschrieben. Die
WO 03/45590 A1 offenbart ein Verfahren zur Stör- und/oder Schwerstofferkennung aus einem Abfall- oder Wertstoffgemisch mittels Ermittlung des Schalls oder Körperschalls im Abgleich mit hinterlegten Referenzsignalen. Die
DE 2 310 869 befasst sich mit einem Prüfverfahren für mit Kunststoff beschichteten Flaschen.
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Bekannt ist zudem ein Vibrometer, welches ein Messgerät zur Quantifizierung mechanischer Schwingungen ist. Es misst die Schwingschnelle eines Objekts. Vibrometer enthalten einen Laser, der auf die zu messende Oberfläche fokussiert wird. Aufgrund des Doppler-Effekts verschiebt sich bei der zu messenden Oberfläche die Frequenz des zurück gestreuten Laserlichts. Diese Frequenzverschiebung wird im Vibrometer mittels eines Interferometers ausgewertet und als Spannungssignal oder als digitaler Datenstrom ausgegeben. Ein Scanning-Vibrometer erlaubt eine flächenhafte Messung von Schwingungen. Die Laser-Scanning-Vibrometrie ist ein schnelles, bildgebendes Verfahren zur berührungslosen Messung von Schwingungen, beispielsweise im Fahrzeug-, Flugzeug- und Maschinenbau, in der Mikrosystem- und Datentechnik sowie in der Qualitäts- und Produktionskontrolle. Die Optimierung von Schwingverhalten und Akustik (z. B. Betriebsschwingungsanalyse) ist in vielen dieser Bereiche zu einem wichtigen Ziel der Produktentwicklung geworden, da die dynamischen und akustischen Eigenschaften von Produkten zu den wesentlichen Qualitätsmerkmalen zählen, werden Schwinggeschwindigkeit und Schwingweg bestimmt. Bei einem Scanning-Vibrometer ist das Laser-Doppler-Vibrometer mit einer Scanner-Spiegel-Einheit und einer Videokamera in einem Messkopf integriert. Während der Messung wird der Laserstrahl über die Oberfläche des Messobjekts gescannt und liefert mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung sequentiell eine Reihe von Einzelpunktmessungen. Aus diesen sequentiell gemessenen Schwingungsdaten lassen sich entweder im Zeitbereich der simultane Bewegungsablauf der Struktur, oder aus der Analyse im Frequenzbereich die Betriebsschwingformen in interessierenden Frequenzbändern bestimmen und visualisieren. Im Gegensatz zu taktilen Messverfahren wird hier die zu untersuchende Schwingung durch den Messprozess grundsätzlich nicht beeinflusst. Die mit bekannten Vibrometern zugänglichen Messbereiche decken das gesamte Gebiet technisch relevanter Schwingungen vollständig ab. So lassen sich mit der Vibrometrie einerseits Bewegungen von Mikrostrukturen mit Schwingwegen von wenigen pm bei Frequenzen bis zu 30 MHz (und damit v = 0,1 m/s) analysieren, andererseits aber auch schnell ablaufende Prozesse in Formel-1 Motoren mit Schwinggeschwindigkeiten bis zu 30 m/s. Ein 3D-Scanning-Vibrometer kombiniert drei Messköpfe, die die Schwingbewegung aus unterschiedlichen Raumrichtungen erfassen, und damit den 3D-Schwingungsvektor vollständig bestimmen. In der 3D-Darstellung der Schwingungsdaten lassen sich die Schwingungen des Messobjekts räumlich oder individuell in x-, y- und z-Richtung beobachten und dabei auch In-Plane- und Out-of-Plane-Vektorkomponenten klar voneinander unterscheiden.
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Bei den bekannten Inspektionsvorrichtungen, welche den zu inspizierenden Leerkasten anregen (z. B.
DE 33 00 259 ) ist vorstellbar, dass durch das Aufstehen des zu inspizierenden Leerkastens auf der Transportvorrichtung erhebliche Störungen vorhanden sein können, welche das Messergebnis verfälschen können.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Inspektionsvorrichtung und ein Inspektionsverfahren bereitzustellen, welche bzw. welches mögliche Fehlerquellen zumindest weitgehend eliminiert, so dass ein verlässliches Messergebnis hinsichtlich eines schadhaften oder fehlerfreien Leerkastens erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Inspektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Lösung des verfahrenstechnischen Aufgabenteils gelingt mit einem Inspektionsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß ist eine Inspektionsvorrichtung vorgesehen, welche eine Entkoppelungsvorrichtung aufweist, welche den zu inspizierenden Leerkasten zur Inspektion von der Transportvorrichtung entkoppelt. Ein Entkoppeln des Leerkastens von der Transportvorrichtung ist im Sinne der Erfindung ein vollständiges Trennen des Leerkastens von der Transportvorrichtung, so dass der Leerkasten während der Inspektion, also in seiner Inspektionsposition keinen direkten Kontakt mehr zur Transportvorrichtung hat. Dies ist in besonders einfacher Weise erreichbar, wenn der Leerkasten von der Transportvorrichtung abgehoben wird, wobei die Inspektion erst durchgeführt wird, wenn der direkte Kontakt des Leerkastens in seiner Inspektionsposition zur Transportvorrichtung aufgehoben ist. Ist die Inspektion beendet, wird der Leerkasten natürlich zurück auf die Transportiervorrichtung gesetzt, welche bevorzugt eine lineare Transportvorrichtung, z. B. ein Transportband ist. Das Transportband weist zwei seitlich angeordnete Trumme auf, welche einen mittig angeordneten Freiraum zueinander aufweisen.
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Um den Leerkasten zu inspizieren, ist es sinnvoll diesen kurzfristig zu stoppen. Hierzu weist die Inspektionsvorrichtung zumindest ein Stoppelement auf, welche aus einer Ruheposition in eine Stoppposition und zurück überführbar ist. Das Stoppelement kann mittels einer Schwenkvorrichtung ausgeschwenkt werden, wenn der zu inspizierende Leerkasten in die Inspektionsvorrichtung gelangt. Das Stoppelement ist bevorzugt an jeder Seite der Transportvorrichtung angeordnet, wobei es ausreichend ist, wenn das Stoppelement nur etwas in die Bewegungsbahn des Leerkastens hineinragt, so dass der Leerkasten jeweils gestoppt werden kann. Selbstverständlich kann auch nur an einer Seite der Transportvorrichtung eine einzige Stoppvorrichtung vorgesehen sein. Diese könnte in der Stoppposition bis zur gegenüberliegenden Seite der Transportvorrichtung ragen.
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Das bzw. die Stoppelemente sind zielführend so angeordnet, dass der Leerkasten so zur Entkoppelungsvorrichtung gehalten wird, dass diese mit einem Auflagerelement an dem Boden des Leerkastens angreifen kann. Mittels Hubvorrichtungen kann der Leerkasten so von der Transportvorrichtung abgehoben werden, wobei der Leerkasten mit seinem Boden auf dem Auflagerelement aufsteht.
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Ist der Leerkasten von der Transportvorrichtung abgehoben, wobei sich der Leerkasten in seiner Inspektionsposition befindet, kann die Inspektion beginnen, wozu der Leerkasten in Schwingungen versetzt wird, wozu geeignete Vorrichtungen, wie z. B. Impulsgeber, beispielsweise Klöppel vorgesehen werden können. Natürlich kann das Auflagerelement noch die Zusatzfunktion der Schwingungserregung aufweisen. Die Inspektionsvorrichtung weist noch zumindest einen Sensor auf, welcher z. B. als Vibrometer, bevorzugt als Laser-Vibrometer ausgeführt ist. Der Sensor übermittelt seine aufgenommenen Daten zu einer Recher- bzw. Auswerteeinheit, welche wiederum mit einer Steuereinheit drahtlos oder drahtgebunden in Verbindung steht. Selbstverständlich können auch mehrere Sensoren vorgesehen werden. Die Impulsgeber, bzw. die Klöppel können an dem Auflagerelement, aber auch jeweils seitlich, und/oder kopfseitig, also gegenüberliegend zum Leerkastenboden angeordnet sein. Grundsätzlich kann auch lediglich ein einziger Impulsgeber an einer der genannten Seiten angeordnet sein. Der Sensor, bzw. der Empfänger kann bevorzugt oberhalb des Leerkastens angeordnet sein, was natürlich nicht beschränkend sein soll.
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Obwohl der Leerkasten von der Transportvorrichtung abgehoben ist, und so ein aussagesicheres Inspektionsergebnis erwartet werden kann, kann es durchaus sinnvoll sein, das Auflagerelement in schwingungstechnischer Hinsicht besonders auszuführen. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung quasi als Resonanzboden, welcher Schwingungen im Sinne der Erfindung definiert verändert, also zum Beispiel definiert verstärkt. Diese mögliche Maßnahme wirkt sich roch weiter positiv auf ein stets aussagesicheres Inspektionsergebnis aus, da so mögliche verzerrende Einflussfaktoren, nämlich in diesem Falle mittels des Resonanzbodens ausgeschlossen sind. So ist sichergestellt, dass tatsächlich nur eine Schwingungsanalyse des Leerkastens ausgewertet wird, wobei andere Komponenten unbeachtet bleiben.
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Zweckmäßig ist, wenn die Hubvorrichtung zumindest einen beispielsweise zwei gleich wirkende Hubzylinder aufweist, welche jeweils an dem Auflagerelement jeweils von unten, also gegenüberliegend zum Leerkastenboden an dem Auflagerelement angreifen. Die Hubvorrichtung kann beispielsweise von der zuvor genannten Steuereinheit angesteuert werden, welche nicht nur die Transportvorrichtung und die Inspektionsvorrichtung sondern auch vor- bzw. nachgeschaltete Anlagen steuern kann. Eine solche Steuereinheit ist grundsätzlich bekannt, weswegen nicht näher darauf eingegangen wird. Natürlich kann auch eine eigenständige, separate Steuervorrichtung vorgesehen werden.
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Erkennt die Inspektionseinrichtung einen schadhaften Leerkasten, welcher beispielsweise Haarrisse, Risse und/oder Löcher aufweisen kann, oder Gegenstände wie z. B. Verschlüsse in sich bergen kann wird, z. B. von der Auswerteeinheit ein Signal zum Aussortieren des schadhaften Leerkastens generiert. Dieses Signal kann zur Steuereinheit geleitet werden, welches ein entsprechendes Steuersignal an die Aussortiervorrichtung sendet. Die Aussortiervorrichtung kann als so genannter Kastenpusher ausgeführt sein, welcher den als schadhaft erkannten Leerkasten auf eine Ausleitbahn fördert.
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Die aussortierten Leerkästen können ggfls. wieder in den Leerkastenstrom eingestellt werden, wenn die festgestellte Beeinträchtigung aufhebbar ist. Beispielsweise können Gegenstände entfernbar sein. Ist dies der Fall, wird der betreffende Leerkasten stromauf der Inspektionseinrichtung aufgegeben, und erneut inspiziert.
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Zielführend bei der Erfindung ist vorgesehen, dass der zu inspizierende Leerkasten von der Transportvorrichtung zur Inspektion getrennt wird. Die Inspektion selbst wird durchgeführt, indem der Leerkasten zu Schwingungen angeregt wird, welche von einem Empfänger bzw. Sensor aufgenommen und ausgewertet werden. Durch das Abheben von der Transportvorrichtung ist sichergestellt, dass schädliche Beeinflussungen anderer Komponenten eliminierbar sind, was durch eine besondere Ausgestaltung des Auflagerelementes weiter positiv beeinflusst wird. Mit den Messergebnissen sind so sichere Aussagen hinsichtlich des Aussortierens oder Verbleibens des Leerkastens möglich. Selbstverständlich ist eine Inspektionskapazität der Inspektionsvorrichtung mit dem Entkoppelungselement von beispielsweise 3000 Kästen pro Stunde möglich was natürlich nicht beschränkend sein soll.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
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1 eine Inspektionseinrichtung in prinzipieller Ansicht,
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2 eine prinzipielle Darstellung der Entkoppelungsvorrichtung, und
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3 bis 7 die einzelnen Schritte von dem Einfahren des Leerkastens bis zu dessen Ausleiten aus der Inspektionsvorrichtung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine Inspektionseinrichtung 1 zum Inspizieren von Leerkästen 2, vorzugsweise von leeren Kunststoffkästen 2 in welchen beispielsweise Getränkeflaschen jeglicher Materialien aufgenommen werden können, wobei die Leerkästen 2 auf einer Transportvorrichtung 3 transportiert werden.
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Die Transportvorrichtung 3 kann, wie beispielhaft dargestellt linearer Bauart sein, und zwei jeweils seitlich angeordnete Förderbänder 4 aufweisen, welche über einen mittigen Zwischenraum 6 voneinander getrennt sind.
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In dem Zwischenraum 5 ist eine Entkoppelungsvorrichtung 6 angeordnet, welche den zu inspizierenden Leerkasten 2 von der Transportvorrichtung 3 entkoppelt, beispielsweise abhebt. Wie den 1 und 2 weiter entnommen werden kann, sind die Inspektionsvorrichtung 1 zusammen mit der Entkoppelungsvorrichtung 6 allerdings beispielhaft auf einem gemeinsamen Gestell 7 angeordnet. Selbstverständlich kann die Inspektionseinrichtung 1 zusammen mit der Entkoppelungsvorrichtung 6 auch teilweise oder vollständig eingehaust sein.
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Die Entkoppelungsvorrichtung 6 weist ein Auflagerelement 8 und Hubvorrichtungen 9 auf, welche an dem Auflagerelement 8 von dessen Unterseite angreifen. Die Hubvorrichtungen 9 sind beispielhaft als Hubzylinder ausgeführt und mit einer nicht gezeigten Steuereinheit gekoppelt. Vorteilhaft ist die Entkoppelungsvorrichtung 6 an den Zwischenraum 5 angepasst, so dass die Entkoppelungsvorrichtung 6 den Zwischenraum mit ihrem bzw. mit ihren Auflagerelementen 8 in der Angehobenen Position durchgreift, so dass der Leerkasten 2 von der Transportvorrichtung 3 abgehoben ist.
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Die Inspektionsvorrichtung 1 weist Elemente zur Schwingungsanregung des Leerkastens 2 auf. Die Schwingungen werden von einem Sensor bzw. Empfänger 10 aufgenommen und ausgewertet. Der Empfänger 10 kann ein Vibrometer sein, und oberhalb des Leerkastens 2 angeordnet sein. Die Elemente zum Anregen des Leerkastens 2 können z. B. als Impulsgeber beispielsweise als Klöppel ausgeführt sein, und an dem Auflagerelement 8, aber auch seitlich, und/oder kopfseitig, also gegenüberliegend zum Leerkastenboden angeordnet sein.
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Die Inspektionseinrichtung 1 bzw. die Entkoppelungsvorrichtung 6 weist Stoppelemente 11 auf, welche aus einer Ruheposition 12 (6) in eine Stoppposition 13 und zurück überführbar sind. Die Stoppelemente 11 ragen in der Stoppposition 13 beispielhaft jeweils seitlich in den Transportweg der Transportvorrichtung 3 ein. In der Ruheposition 12 sind die Stoppelemente 11 aus dem Transportweg herausgeschwenkt. Die Mechanismen zum Überführen in die Ruheposition 12 bzw. in die Stoppposition 13 werden nicht weiter beschrieben.
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Mit der Inspektion kann ein schadhafter Leerkasten von einem fehlerfreien Leerkasten unterschieden werden. Wird ein schadhafter Leerkasten erkannt, wird ein entsprechendes Signal zum Aussortieren des betreffenden Leerkastens generiert. An einer Aussortiervorrichtung wird der betreffende Leerkasten z. B. mittels eines Kastenpushers auf eine Ausleitbahn gefördert.
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In den 3 bis 7 sind die einzelnen Schritte der Leerkasteninspektion prinzipiell dargestellt.
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In 3 wird der Leerkasten 2 auf der Transportvorrichtung 3 in Richtung zur Inspektionseinrichtung 1 gefördert.
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In 4 hat der Leerkasten 2 eine Einlaufposition auf der Transportvorrichtung 3 erreicht, was von der Steuereinheit mittels entsprechender Signale erkannt wird. Die Steuereinheit generiert ein Signal zum Ausfahren der Stoppelemente 11 aus ihrer Ruheposition 12 in die Stoppposition 13.
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In 5 ist der Leerkasten 2 von den Stoppelementen 11 gehalten, und befindet sich in der Inspektionsposition. In dieser ist der Leerkasten 2 mittels der Entkoppelungsvorrichtung 6 von der Transportvorrichtung 3 vollständig getrennt bzw. abgehoben. Der Leerkasten 2 steht auf dem Auflagerelement 8 auf. In der Inspektionsposition wird der Leerkasten 2 zu Schwingungen angeregt. Mittels des Empfängers 10 wird die beschriebene Auswertung durchgeführt. Es wird ein entsprechendes Signal für einen schadhaften oder fehlerfreien Leerkasten 2 generiert.
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Der Leerkasten verbleibt zeitlich betrachtet zielführend relativ kurz in der Inspektionsposition 1, so dass eine Inspektionskapazität von beispielsweise 3000 Leerkästen pro Stunde erreichbar ist. Selbstverständlich ist der genannte Betrag nur beispielhaft zu verstehen. Es können auch mehr oder weniger Leerkästen inspiziert werden. Besonders zielführend ist, dass der Leerkasten 2 in der Inspektionsposition von der Transportvorrichtung 3 getrennt, also von dieser abgehoben ist. Dies ist zwar nachteilig hinsichtlich der erreichbaren Inspektionskapazität, da der Leerkasten gestoppt wird. Dieser Nachteil wird aber von der besonders verlässlichen Inspektionsaussage mehr als aufgehoben.
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Ist die Inspektion beendet, wird der Leerkasten 2 mittels der Hubvorrichtung 8 auf die Transportvorrichtung 3 gesetzt, wobei zuvor die Stoppelemente 11 in die Ruheposition 12 geschwenkt bzw. gedreht wurden (6). Der Leerkasten 2 wird so aus der Inspektionsvorrichtung 1 heraus transportiert. In 7 ist erkennbar, wie ein weiterer Leerkasten 2 zur Inspektionsvorrichtung 1 transportiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Inspektionsvorrichtung
- 2
- Leerkasten
- 3
- Transportvorrichtung
- 4
- Förderbänder von 3
- 5
- Zwischenraum zwischen 4
- 6
- Entkoppelungsvorrichtung
- 7
- Gestell
- 8
- Auflagerelement
- 9
- Hubvorrichtung
- 10
- Sensor/Empfänger
- 11
- Stoppelemente
- 12
- Ruheposition
- 13
- Stoppposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3300259 [0003, 0006]
- DE 10321389 A1 [0004]
- DE 4004965 A1 [0004]
- DE 7407378 U [0004]
- WO 03/45590 A1 [0004]
- DE 2310869 [0004]
