DE102022122687A1

DE102022122687A1 - Kameravorrichtung für eine Glasformgebungsmaschine

Info

Publication number: DE102022122687A1
Application number: DE102022122687.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Huhn
Original assignee: Emhart Glass SA
Current assignee: Emhart Glass SA
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2042-09-08
Also published as: DE102022122687B4; WO2024052338A1

Abstract

Eine Kameravorrichtung (1) für eine Glasformgebungsmaschine mit einer Kamera (2), einem Objektiv (3) und einem Linsensystem (4), zeichnet sich dadurch aus, dass das Linsensystem (4) eine Eintrittspupille (E) auf seiner dem Objektiv (3) abgewandten Seite definiert, dass die Kameravorrichtung (1) eine Blende (5) zwischen Linsensystem (4) und Objekt (6) aufweist und ein Sperrluftstrom (7) durch eine Blendenöffnung (8) der Blende (5) hindurch vom Linsensystem (4) fort gerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kameravorrichtung für eine Glasformgebungsmaschine mit zumindest einer Kamera, einem Objektiv, und ggf. einem Linsensystem.
Eine entsprechende Kameravorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2010/047579 A1 bekannt Diese umfasst eine oder mehrere Kameras, die in einer Glasformgebungsmaschine seitlich unterhalb eines Auslasses einer Glastropfenzuführeinrichtung und oberhalb einer entsprechenden Form angeordnet sind. Durch die Kameras sollen Glastropfengeschwindigkeit, Richtung der Glastropfengeschwindigkeit oder dergleichen ermittelt werden.
Eine weitere Kameravorrichtung einer Glasformgebungsmaschine ist beispielsweise in der US 6,089,108 beschrieben, wobei der eigentlichen Kamera in Richtung des aufzunehmenden Objekts ein Hülsenbauteil vorgeordnet ist.
Eine Glasformgebungsmaschine kann z.B. dazu konfiguriert sein, aus einem Glastropfen ein Werkstück in Form einer Flasche oder anderer Glasbehälter zu formen. Eine bekannte Glasformgebungsmaschine in diesem Zusammenhang ist beispielsweise eine sogenannte IS-Maschine, die einzelne Abschnitte aufweist, die unabhängig voneinander entsprechende Behälter produzieren. Einzelne Glastropfen werden abgeschnitten und über ein Verteilersystem den verschiedenen Produktionssektionen oder -abschnitten zugeführt. Eine solche IS-Maschine ist weit verbreitet in der Hohlglasproduktion. Eine entsprechende Kameravorrichtung kann in unterschiedlichen Bereichen einer solchen Glasformgebungsmaschine zugeordnet sein, d.h. beispielsweise in einem Bereich zur Abgabe der Glastropfen, einem Bereich mit den Formwerkzeugen, einem Bereich zur Abgabe der noch heißen Hohlglasprodukte oder auch in einem Abförderbereich der Hohlglasprodukte aus der entsprechenden Glasformgebungsmaschine.
In all diesen Bereichen hat sich ergeben, dass Kameravorrichtungen zur Regelung und Erfassung von Prozessgrößen die Produktion der entsprechenden Produkte verbessern kann. Dabei ist allerdings zu beachten, dass die Kameravorrichtung unter den vorliegenden Umgebungsbedingungen hinsichtlich Hitze und Verschmutzung erheblichen Anforderungen ausgesetzt ist. Die Kameravorrichtung sollte sowohl Standbilder als auch Bildsequenzen oder auch Filmaufnahmen der sich bewegenden Objekte ermöglichen.
Bei den bisher bekannten Kameravorrichtungen war von Nachteil, dass durch beispielsweise zyklisch durchzuführende Schmiervorgänge von Formen und dadurch aufsteigenden öligen Dampf, durch Hitzebelastung und weitere Verschmutzungen in relativ kurzer Zeit eine entsprechende Optik der Kamera nur noch unzureichend oder gar nicht mehr einsetzbar war.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kameravorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass diese an verschiedenen Stationen einer Glasformgebungsmaschine auch bei entsprechend hohen Temperaturen und vorliegender Verschmutzung sicher und für lange Zeit einsetzbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Kameravorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch eine Glasformgebungsmaschine nach Patentanspruch 20 gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Linsensystem eine Eintrittspupille auf seiner dem Objektiv abgewandten (das heißt dem Objekt zugewandten) Seite definiert, und dass die Kameravorrichtung eine Blende zwischen Linsensystem und Objekt aufweist und ein Sperrluftstrom durch eine Blendenöffnung hindurch in Richtung des Objekts gerichtet ist. Dadurch kombiniert die erfindungsgemäße Kameravorrichtung drei Maßnahmen, die insbesondere einer Verschmutzung einer entsprechenden Kameraoptik vorbeugen und gleichzeitig einen Wärmeübergang in Richtung Kameravorrichtung weitestgehend verhindern.
Das Linsensystem kann im einfachsten Fall eine einzelne Linse aufweisen, wird aber bevorzugt mehr als eine Linse umfassen. Das Linsensystem kann insbesondere als achromatisches Linsensystem konfiguriert sein, d.h. als Achromat.
Die Blendenöffnung bildet eine Einschnürungsstelle für den optischen Strahlengang, sodass ein Einritt von Schmutz in Richtung Optik bereits durch die Blendenöffnung weitestgehend verhindert ist. Die Blendenöffnung stellt dabei eine tatsächliche Öffnung ohne Abdeckung durch eine Schutzscheibe oder dergleichen dar, wobei eine solche Schutzscheibe wiederum durch Schmutz verunreinigt werden könnte. Die Sperrwirkung der Blendenöffnung wird weiterhin dadurch unterstützt, dass ein Sperrluftstrom durch die Blendenöffnung hindurch in Richtung Objekt gerichtet ist. D.h., der Sperrluftstrom weist aus Richtung der Kamera oder des Linsensystems in Richtung Objekt, d.h. des durch die Kameravorrichtung zu überwachenden Objekts. Die Blendenöffnung ist dabei nahe oder vorzugsweise im Wesentlichen genau an der Stelle angeordnet, an der der Strahlengang vom Linsensystem maximal eingeschnürt ist, das heißt an der Eintrittspupille des Linsensystems. Insgesamt sind dies drei Maßnahmen, die in Synergie eine erfolgreiche Abschottung der Kameravorrichtung gegenüber Verschmutzung sowie auch gegenüber Hitzeeinwirkung bieten.
Es besteht die Möglichkeit, dass alle Teile der Kameravorrichtung über eigene Gehäuse verfügen und entsprechend hintereinander in Richtung Objekt angeordnet sind. Um allerdings die Kameravorrichtung insgesamt einfacher handhaben zu können, kann es sich als Vorteil erweisen, wenn diese ein Vorrichtungsgehäuse aufweist, in dem zumindest Kamera, Objektiv, Linsensystem und Blende angeordnet sind. Dadurch sind alle entsprechenden Teile der Kameravorrichtung zusammen anordbar und handhabbar. Außerhalb bildet das Vorrichtungsgehäuse eine separate Möglichkeit, die Kameravorrichtung gegenüber weiterer Verschmutzung oder anderen mechanischen Einflüssen zu schützen.
Je nach Objekt kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn der Strahlengang für eine entsprechende Abbildung des Objekts oder von Teilen des Objekts teilweise geändert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Abstand zwischen Kamera und Objektiv und/oder zwischen Objektiv und Linsensystem und/oder zwischen Linsensystem und Blende variierbar ist.
Eine solche Abstandsvariabilität kann kontinuierlich erfolgen oder auch durch Anordnen eines oder mehrerer Zwischenringe im Vorrichtungsgehäuse zwischen den entsprechenden Teilen der Kameravorrichtung.
Um einen Abstand zwischen Linsensystem und Blende in einfacher Weise einzustellen und gleichzeitig diese relativ zueinander anzuordnen, kann zwischen Linsensystem und Blende ein Einsatzteil mit einem Innenkonus angeordnet sein. Der Innenkonus hat im Wesentlichen eine Form analog zum Strahlengang vom Linsensystem zur Blende und kann sich z.B. direkt an das Linsensystem anschließen und sich beispielsweise bis zur Blendenöffnung erstrecken, wobei eine entsprechen Konusöffnung des Innenkonus der Blendenöffnung zugeordnet ist.
Eine entsprechende Abstandsvariabilität ist allerdings ebenfalls möglich hinsichtlich des Einsatzteils relativ zum Linsensystem bzw. zur Blende.
Um störende Reflektionen durch die Innenseite des Innenkonus zu verhindern, kann diese Innenfläche optisch neutral sein. D.h., sie ist beispielsweise unverspiegelt oder ggf. auch dunkel bis schwarz.
Es wurde bereits auf den Sperrluftstrom hingewiesen, der durch die Blendenöffnung hindurch in Richtung Objekt austritt. In diesem Zusammenhang kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn das Einsatzteil wenigstens einen, im Wesentlichen in Richtung Blendenöffnung gerichteten Luftauslass aufweist. Dadurch wird das Einsatzteil zur Zufuhr und zur Ausrichtung des Sperrluftstroms eingesetzt.
In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, dass beispielsweise der Luftauslass im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist oder beispielsweise durch eine Anzahl von Luftauslässen beabstandet zueinander in Umfangsrichtung des Einsatzteils gebildet sind.
Um den oder die Luftauslässe in einfacher Weise anzuordnen und auszurichten, kann der wenigstens eine Luftauslass zwischen Außenseite des Innenkonus und einem im Wesentlichen zylindrischen Endabschnitt des Einsatzteils gebildet sein. Der Luftauslass kann geometrisch so geformt sein, dass er eine Richtwirkung hinsichtlich des Sperrluftstromes ausübt oder dass die entsprechende Ausrichtung des Sperrluftstroms durch die Außenseite des Innenkonus und zylindrischen Endabschnitt des Einsatzteils bestimmt wird.
Eine entsprechende Blende mit Blendenöffnung kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, siehe beispielsweise Irisblende, Spaltsegmentblende oder dergleichen. Ebenfalls denkbar und von im Wesentlichen einfacher Ausführungsform ist die Ausbildung der Blende als Lochblende. D.h., die Blendenöffnung wird durch ein einfaches geometrisches Loch der Blende gebildet, das im Wesentlichen im Durchmesser der maximalen Einschnürungsstelle des Strahlengangs von Seiten des Linsensystems her entspricht.
Sind bei einem Ausführungsbeispiel alle entsprechenden Teile der Kameravorrichtung linear hintereinander in Richtung Objekt angeordnet, so kann sich eine relativ große Baulänge der Kameravorrichtung ergeben. Bei bestimmten Stationen der entsprechenden Glasformgebungsmaschine kann es sich allerdings als vorteilhaft erweisen, wenn die Baulänge relativ gering ist. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass das Vorrichtungsgehäuse erste und zweite im Wesentlichen parallele Aufnahmeabschnitte und einen diesen verbindenden Umlenkabschnitt aufweist. Damit ergibt sich ein „gefalteter“ Strahlengang. In dem ersten Aufnahmeabschnitt können zumindest Kamera und Objektiv und im zweiten Aufnahmeabschnitt zumindest Linsensystem, Einsatzteil und Blende angeordnet sein. Der entsprechende Umlenkabschnitt dient zur Umlenkung des optischen Strahlengangs, wobei die im Wesentlichen parallelen Aufnahmeabschnitte auch direkt nebeneinander mit beispielsweise nur einer Zwischenwand angeordnet sein können.
Um den Umlenkabschnitt in einfacher Weise und optisch wirksam ausbilden können, kann dieser zumindest zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnete, innenverspiegelte Umlenkwände aufweisen. Diese beiden Umlenkwände dienen zur Umlenkung des Strahlengangs um insgesamt 180°.
Um in einfacher Weise Teile der Kameravorrichtung in ihrer Position variabel anzuordnen oder auch separat voneinander austauschen zu können, können beispielsweise alle Teile der Kameravorrichtung insbesondere lösbar befestigt und in ihrer Position und in ihrem gegenseitigen Abstand variierbar sein. Es wurde bereits oben darauf hingewiesen, dass eine Abstandsvariierung durch Anordnung von einem oder mehr Zwischenringen erfolgen kann.
Es wurde bereits eingangs darauf hingewiesen, dass innerhalb einer Glasformgebungsmaschine hohe Temperaturen vorliegen können. Um diese insbesondere im Hinblick auf Glastropfen, Formen, Objekten usw. feststellen zu können, kann die Kamera der Kameravorrichtung eine zumindest im nahen Infrarotbereich empfindliche Kamera sein. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Kamera ist eine Infrarotkamera, die sich allerdings durch relativ hohe Kosten auszeichnet. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, eine CMOS-Kamera zu verwenden, da diese in der Regel über den sichtbaren Bereich hinaus im nahen Infrarotbereich noch empfindlich ist. Um nur diesen nahen Infrarotbereich durch diese Kamera erfassen zu können, kann die Kamera mit einem Sperrfilter für das im Wesentlichen sichtbare Spektrum ausgebildet sein. Durch diesen Sperrfilter werden beispielsweise alle Frequenzen bis zu einer Wellenlänge von ca. 750, 800, 850 oder mehr Nanometern (nm) ausgefiltert, und nur der verbleibende Bereich oberhalb der entsprechenden Wellenlänge bis zum Ende der Empfindlichkeit der Kamera erfasst. Dadurch besteht die Möglichkeit, Einflüsse von sichtbarem Licht weitestgehend zu enterfernen und nur Strahlung im Wärmebereich zu erfassen. Dies ist für Glasformgebungsmaschinen gerade bei Temperaturen von oberhalb 350°C von Vorteil, wodurch diese entsprechenden Temperaturen durch die Kamera sichtbar bzw. messbar werden.
Um ggf. die Ausrichtung der Kameravorrichtung zu ändern oder auch zwei oder mehr Kameravorrichtungen zusammen einsetzen zu können und ihre Ausrichtung variieren zu können, kann ein Vorrichtungsgehäuse der Kameravorrichtung verschwenkbar gelagert sein. Dabei kann eine Verschwenkvorrichtung Teil des Vorrichtungsgehäuses sein, sodass dieses mit entsprechender Verschwenkvorrichtung in der Glasformgebungsmaschine einbaubar ist. Ebenfalls denkbar ist ein Anbringen der Kameravorrichtung bzw. des Vorrichtungsgehäuses an einer in der Glasformgebungsmaschine vorgesehenen Schwenkvorrichtung.
Es kann sich weiterhin als günstig erweisen, wenn die Blendenöffnung in ihrer Öffnungsfläche und/oder Öffnungsform variierbar ist. Dies kann die optischen Eigenschaften und Abbildungseigenschaften der Kameravorrichtung je nach Wunsch verändern.
Selbstverständlich ist die Kameravorrichtung bei Bedarf auch im optischen Spektrum einsetzbar, um beispielsweise Form oder Geschwindigkeit der Glastropfen oder auch der Formen zur Bildung eines Glasbehälters zu erfassen.
Um die Signale der Kameravorrichtung je nach Wunsch auswerten zu können, ist die Kameravorrichtung mit einer Auswertevorrichtung verbunden. Diese Verbindung kann über eine Kabelverbindung oder auch kabellos erfolgen. Die entsprechende Verbindung mit der Auswertevorrichtung kann ebenfalls dahingehend verwendet werden, dass beispielsweise Einstellungen der Kameravorrichtung verändert werden, beispielsweise Einstellung der Blende, Abstandsveränderung der Teile der Kameravorrichtung, Verschwenken des Vorrichtungsgehäuses und dergleichen.
Der oben genannte Sperrluftstrom wird in der Regel aus Druckluft erzeugt, die der Kameravorrichtung zugeführt wird. Eine einfache Möglichkeit zur Zufuhr kann darin gesehen werden, wenn das Vorrichtungsgehäuse einen Druckluftanschluss aufweist. An diesen kann einfach eine Druckluftquelle über standardgemäße Anschlüsse angeschlossen werden.
Dabei kann es sich weiterhin als günstig erweisen, wenn der Sperrluftstrom vor Austritt durch die Blende als Kühlluftstrom im Inneren des Vorrichtungsgehäuses, insbesondere zur Kühlung der Kamera oder anderer elektrischer und elektronischer Einrichtungen im Vorrichtungsgehäuse, einsetzbar ist. Durch das Vorhandensein von Luftauslässen, siehe die obige Beschreibung, ergibt sich eine ausreichend starke Sperrluftströmung in Richtung Blende, sodass ein Eintritt von Verschmutzungen durch die Blendenöffnung in Richtung Optik der Kamera weitestgehend verhindert ist.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine entsprechende Glasformgebungsmaschine mit wenigstens einer Kameravorrichtung nach einer der vorangehend beschriebenen Varianten.
Eine Anordnung einer solchen Kameravorrichtung wird im Folgenden kurz bei einer sogenannten IS-Maschine beschrieben, wobei allerdings die Kameravorrichtung auch bei anderen Glasformgebungsmaschinen, insbesondere in unterschiedlichen Stationen einer entsprechenden Glasformgebungsmaschine, einsetzbar ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass bei den unterschiedlichen Stationen einer Glasformgebungsmaschine unterschiedliche Anforderungen an die Kameratechnik gegeben sind, um beispielsweise unterschiedliche Parameter zu erfassen. D.h., die erfindungsgemäße Kameravorrichtung kann in diesen unterschiedlichen Stationen unterschiedlich aufgebaut sein, beispielsweise zur Erfassung des Objekts im sichtbaren Bereich, Erfassung des Objekts in nahem Infrarotbereich oder Erfassung aus unterschiedlichen Richtungen.
In einer entsprechenden IS-Maschine erfolgt eine Herstellung eines Glasbehälters in zwei nacheinander abfolgenden Schritten. Der Glastropfen fällt in eine Vorformseite ein und wird dort vorgeformt. Bei diesem ersten Schritt wird die Mündung des Glasbehälters bereits ausgeprägt und eine Höhlung hergestellt. Nach der Vorformung wird im Wesentlichen der Glasbehälter umgedreht, sodass dessen Mündung nach unten weist. Ein Transfermechanismus schwenkt das vorgeformte Objekt auf beispielsweise eine andere Seite der Glasformgebungsmaschine und eine Fertigformseite schließt, sodass der Glasbehälter aufblasbar ist und seine endgültige Form annimmt. Diese unterschiedlichen Stationen und Arbeitsschritte sind alle durch die erfindungsgemäße Kameravorrichtung überwachbar und entsprechende Parameter der verwendeten Teile oder Objekte sind erfassbar. Dies gilt beispielsweise für die Temperatur oder Temperaturverteilung der entsprechenden Teile, wie Mündungswerkzeuge, Vorformwerkzeuge, Stempel oder auch vorgeformtem Glasbehälter als Objekte. Neben der Temperaturbeurteilung kann ebenfalls eine Beurteilung des Einfalls der Glastropfen erfolgen, siehe hier insbesondere Geschwindigkeit des einfallenden Glastropfens, Länge des einfallenden Glastropfens, zeitlicher Versatz von aufeinanderfolgenden Tropfen einer Station oder in unterschiedlichen Stationen und dergleichen. Ebenfalls möglich ist eine Beurteilung der verschiedenen Objekte hinsichtlich beispielsweise Anhaftungen von Glas an den Formwerkzeugen, hängengebliebene Tropfen, Versagen eines Bewegungsmechanismus der entsprechenden Formwerkzeuge oder bei der Bewegung eines Transfermechanismus, Einfall von zwei oder mehr Tropfen und dergleichen.
Denkbar in diesem Zusammenhang ist der Einbau einer Kameravorrichtung oder auch mehrerer Kameravorrichtungen pro Station oder Sektion der entsprechenden Glasformgebungsmaschine. Wird nur eine Kameravorrichtung verwendet, muss man sich für eine entsprechende Einbauposition entscheiden, durch die gewisse Parameter erfassbar und andere Parameter nicht erfassbar sind. Erfolgt beispielsweise ein Einbau der Kameravorrichtung in einer Mittelebene der Station, sind alle entsprechenden Bauteile symmetrisch sichtbar. Allerdings können sich dann hintereinanderliegende Tropfen bei ihrem Einfall gegenseitig verdecken, sodass eine Beurteilung der Glastropfen nicht möglich ist.
Bei heutzutage verwendeten IS-Maschinen fallen zwischen ein und vier Tropfen hintereinander in entsprechende ein bis vier Werkzeugsätze pro Sektion der entsprechenden Maschine ein. Bei einer Maschine mit nur einem Glastropfen ist eine Kameravorrichtung ausreichend, wobei heutzutage allerdings in der Regel Doppel- und Dreifachtropfen in einer entsprechenden Station eingesetzt werden. D.h., es besteht ebenfalls die Möglichkeit, in der Glasformgebungsmaschine zwei oder mehr Kameravorrichtungen seitlich versetzt und/oder schräg relativ zu den Sektionen bzw. Stationen anzuordnen. Bei einem ausreichenden seitlichen Versatz können dann alle Einzeltropfen nebeneinander sichtbar sein.
Dadurch kann sich allerdings eine asymmetrische Anordnung der Kameravorrichtung im Hinblick auf die Formenwerkzeuge ergeben.
Denkbar ist der Einsatz von beispielsweise zwei Kameravorrichtungen pro Sektion oder Station, sodass sich im Wesentlichen ein dreidimensionales Sehen ergibt, um einen Versatz in unterschiedlichen Koordinatenrichtungen und auch entsprechende Einfallswinkel der Tropfen zu einer Formöffnung zu überwachen.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls denkbar, dass zwei Kameras mit entsprechender Optik in einem Vorrichtungsgehäuse angeordnet sind und beispielsweise dieses dreidimensionale Sehen ermöglichen.
Die von der Kameravorrichtung erfassten Daten, die der Auswertevorrichtung zuführbar sind, können in unterschiedlicher Weise eingesetzt werden. Beispielsweise können die Daten in Regelkreise eingespeist werden und entsprechende Stabilisierungsmaßnahmen hinsichtlich der Herstellung der Glasobjekte können ergriffen werden. Solche Stabilisierungsmaßnahmen betreffen beispielsweise Tag- und Nachtwechsel, Änderung der Luftfeuchtigkeit und dergleichen, die sich alle auf den Herstellungsprozess der Glasbehälter auswirken können und die entsprechend ausgeregelt werden sollten, um den Gesamtprozess zu stabilisieren.
Ebenfalls denkbar ist ein Eingriff in Zeitparameter für entsprechende Kühlvorgänge der Werkzeuge, ein automatisches Abschalten einzelner Sektionen oder Stationen bei Erkennung einer Ausnahmesituation oder das Nachverfolgen und Ausleiten von Behältern nach deren Herstellung und hinter der entsprechenden Glasformgebungsmaschine, nachdem Unregelmäßigkeiten am Behälter festgestellt wurden, wie beispielsweise anhaftendes Glas, starke Temperaturabweichung oder dergleichen. Die entsprechenden Messwerte können in der Auswertevorrichtung nicht nur zur Auswertung, sondern auch zur Archivierung im Hinblick auf Prozessnachverfolgbarkeit verwendet werden.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung,
2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung, und
3 eine schematische Darstellung einer Glasformgebungsmaschine.

1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung 1, die beispielsweise in einer Glasformgebungsmaschine, wie einer IS-Maschine, an unterschiedlichen Stationen bzw. Sektionen einsetzbar ist. Die Kameravorrichtung 1 weist eine Kamera 2 auf, die beispielsweise eine CMOS-Kamera ist. In der Kamera 2 oder separat zu dieser kann ein Objektiv 3 angeordnet sein. Die Kamera 2 kann über einen Sperrfilter F für das sichtbare Spektrum verfügen, sodass beispielsweise nur Strahlung mit Wellenlängen oberhalb von 750, 800, 850 oder nm erfasst werden, um insbesondere einen nahen Infrarotbereich sichtbar zu machen. Ein dem Objektiv 3 in Richtung zu einem Objekt 6 vorgeordnetes Linsensystem 4 ist ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung 1, wobei das Linsensystem beispielsweise in einer an sich bekannter Weise als Zweilinse ausgebildet ist, um ein Spektrum zu korrigieren. Allerdings sind auch dreilinsige Linsensystemen oder andere Linsensysteme einsetzbar. Das Linsensystem 4 kann als Achromat konfiguriert sein.
An das Linsensystem 4 schließt sich ein Einsatzteil 12 mit einem Innenkonus 13 an. Dieser weist eine Innenseite 16 und eine Außenseite 17 auf. Das Einsatzteil 12 weist weiterhin einen im Wesentlichen zylindrischen Endabschnitt 15 auf, der radial beabstandet zum Innenkonus 13 und insbesondere zu einer entsprechenden Konusöffnung 27 angeordnet ist. Zwischen zylindrischem Endabschnitt 15 und Innenkonus 13 ist ein Ringraum gebildet, in den wenigstens ein Luftauslass 14 mündet. Dieser gibt eine Druckluftströmung in Richtung einer nachfolgenden Blende 5 ab, siehe auch 2, und einen entsprechenden Sperrluftstrom 7. Der Luftauslass 14 kann ebenfalls im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sein und am Verbindungspunkt zwischen Innenkonus 13 und zylindrischem Endabschnitt 15 gebildet sein. Der Sperrluftstrom 7, siehe 2, ist in Richtung einer Blendenöffnung 8 der Blende 5 gerichtet und tritt durch diese hindurch in Richtung Objekt 6 aus.
Außerdem ist in 1 im Wesentlichen ein Strahlengang 29 dargestellt, der im Bereich der Blendenöffnung 8 eine maximale Einschnürungsstelle 28 aufweist, das heißt die Eintrittspupille E des Linsensystems 4. D.h., die entsprechende Blende 5 ist gerade so angeordnet, dass die Blendenöffnung 8 dieser maximalen Einschnürungsstelle 28 zugeordnet ist. Das entsprechende Objekt 6 kann ein Teil einer Station oder Sektion der Glasformgebungsmaschine oder auch ein durch die Glasformgebungsmaschine herzustellendes Glasobjekt, wie Glasbehälter oder dergleichen sein.
Die Kameravorrichtung 1 ist mit einer Auswertevorrichtung 25 zur Übermittlung von Daten oder zum Empfang von Steuerbefehlen verbunden.
Durch die spezielle Anordnung der Blende 5 mit Blendenöffnung 8 wird ein Eintreten von Schmutz aus dem Bereich des Objekts 6 in Richtung Linsensystem 4 oder Kamera 2 mit Objektiv 3 verhindert. Ebenfalls erfolgt ein Schutz gegenüber den in einer entsprechenden Glasformgebungsmaschine herrschenden Temperaturen. Die Verschmutzung ergäbe sich beispielsweise durch zyklische Schmiervorgänge von Formen einer Glasformmaschine, wobei bei solchen Schmiervorgängen Wolken öliger Dämpfe aufsteigen, die sich auf allen Bauteilen in der entsprechenden Maschine und ebenfalls auf der Kameravorrichtung niederschlagen können. Allerdings wird durch die Kombination von Blende 5 mit Blendenöffnung 8 und unterstützt durch den Sperrluftstrom 7 ein Eintritt von Schmutz in Richtung Linsensystem 4 oder Kamera 2 verhindert.
Die Blendenöffnung 8 kann groß genug gewählt sein, um die durch die Blende 5 hindurchtretende Lichtmenge nicht oder kaum (sprich: um z.B. maximal 10% oder gar nur um maximal 5%) zu verringern. Dank der Platzierung an oder nahe der Eintrittspupille E des Linsensystems 4 kann die Blendenöffnung 8 gleichzeitig klein genug sein, um das Hindurchtreten von Schmutz in den Innenraum der Kameravorrichtung 1 beziehungsweise auf das Linsensystem 4 zu verhindern oder zumindest signifikant zu verringern.
Die verschiedenen Bauteile der Kameravorrichtung 1 sind in ihrem Abstand variabel anordbar, siehe beispielsweise den Abstand 10 in 1 oder entsprechende Abstände in 2, die beispielsweise durch Anordnen ein oder mehrerer Zwischenringe 11 einstellbar sind.
Das Ausführungsbeispiel der Kameravorrichtung 1 nach 1 weist eine relativ hohe Baulänge auf, da alle entsprechenden Teile der Kameravorrichtung in Richtung Objekt 6 hintereinander angeordnet sind. Um eine entsprechende Baulänge zu reduzieren, kann ein der Kameravorrichtung 1 zugehöriges Vorrichtungsgehäuse 9, siehe 2, einen ersten Aufnahmeabschnitt 18 und einen Aufnahmeabschnitt 19 aufweisen, die parallel zueinander und direkt nebeneinander angeordnet sind. Erster und zweiter Aufnahmeabschnitt 18, 19 sind über einen Umlenkabschnitt 20 des Vorrichtungsgehäuses 9 miteinander verbunden. In jedem der Aufnahmeabschnitte 18, 19 sind Teile der Kameravorrichtung angeordnet, siehe beispielsweise Kamera 2 und Objektiv 3 im ersten Aufnahmeabschnitt 18 und Linsensystem 4, Einsatzteil 12 und Blende 5 im zweiten Aufnahmeabschnitt 19. Der Umlenkabschnitt 20 weist zumindest zwei Umlenkwände 21 und 22 auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind und auf ihrer Innenseite verspiegelt sind oder Spiegel 23, 24 aufweisen.
Das Vorrichtungsgehäuse 9 kann verschwenkbar, beispielsweise an einer Montageplatte 30 gelagert sein.
Um einen Abstand, siehe beispielsweise Abstand 10, zwischen den verschiedenen Teilen der Kameravorrichtung variieren zu können, sind entsprechend ein oder mehrere Zwischenringe 11 zwischen den einzelnen Teilen anordbar. Durch diese Abstandsvariation kann die Kameravorrichtung 1 an verschiedene Aufnahmesituationen angepasst werden, siehe beispielsweise „Weitwinkel“ oder „Zoom“ oder entsprechende Zwischenbereiche.
In 2 sind eine Mehrzahl von Luftauslässen 14 sichtbar, die in etwa in Umfangsrichtung des Einsatzteils 12 außerhalb des Innenkonus 13 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Durch diese strömt Druckluft als Sperrluftstrom in Richtung Blendenöffnung 8 der Blende 5. Die Blende 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Lochblende ausgebildet. Der entsprechende Sperrluftstrom tritt durch die Blendenöffnung 8 in Richtung Objekt 6 aus der Kameravorrichtung 1 aus.
Durch Anordnung und Positionierung der Blendenöffnung 8 in Zusammenwirkung mit dem Sperrluftstrom 7 wird weitestgehend verhindert, dass innerhalb der Glasformgebungsmaschine auftretende Verschmutzungen in die Kameravorrichtung 1 oder zumindest durch die Blende 5 hindurch in Richtung Linsensystem und dergleichen eintreten. Die entsprechende Richtung des Sperrluftstroms wird in diesem Zusammenhang nicht nur durch die Anordnung und Ausrichtung der Luftauslässe 14, sondern auch den Ringraum zwischen Außenseite 27 des Innenkonus 13 und Innenseite des zylindrischen Endabschnitts 15 bestimmt.
Die den Sperrluftstrom 7 bildende Druckluft ist zusätzlich zur Kühlung des Inneren der Kameravorrichtung 1 einsetzbar, insbesondere von Kamera 2 sowie weiterer elektrischer und elektronsicher Einrichtungen innerhalb des Vorrichtungsgehäuses 9. Zur Zufuhr der Druckluft zum Vorrichtungsgehäuse 9 weist dieses einen entsprechenden Druckluftanschluss 26 auf.
2 zeigt des Weiteren, dass der (optionale) Sperrfilter F beispielsweise zwischen Kamera 2 und Objektiv 3 angeordnet sein kann, oder dass der Sperrfilter F auf der optischen Eintrittsseite des Objektivs 3 angeordnet sein kann, beispielsweise auf das Objektiv 3 aufgeschraubt.
In beiden 1 und 2 ist jeweils ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kameravorrichtung 1 dargestellt, wobei diese in Richtung des Betrachters eine entsprechende Seitenwand aufweisen kann, die Teil des Vorrichtungsgehäuses 9 ist und alle Teile im Inneren des Vorrichtungsgehäuses 9 abdeckt. Eine entsprechende Seitenwand ist ebenfalls, beispielsweise in 2 benachbart zur Montageplatte 30, vorgesehen.
Wenigstens eine erfindungsgemäße Kameravorrichtung 1 kann in einer entsprechenden Glasformgebungsmaschine angeordnet sein. Durch die Kamera der Kameravorrichtung erfolgt beispielsweise ein Ermitteln der Temperatur des entsprechenden Objekts oder von weiteren Teilen in Sektionen oder Stationen der Glasformgebungsmaschine. Generell ist eine entsprechende CMOS-Kamera im sichtbaren Spektralbereich einsetzbar, wobei allerdings ebenfalls ein Messen bis in den nahen Infrarotbereich möglich ist. Soll die Kamera nur für diesen nahen Infrarotbereich eingesetzt werden, wird beispielsweise ein entsprechendes Sperrfilter für das sichtbare Spektrum verwendet, das nur einen Bereich oberhalb von 750, 800, 850 oder mehr nm bis zum Ende der Empfindlichkeit der Kamera durchlässt. Dadurch werden Einflüsse des sichtbaren Lichts weitestgehend entfernt und Strahlung im nahen Infrarotbereit erfasst. Dies ist für die Einsätze der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung ausreichend, da diese beispielsweise Temperaturen oberhalb von 350°C messbar macht.
Durch Blende 5 und Sperrluftstrom 7 wird auch ohne tatsächliche Abschirmung durch beispielsweise eine Glasfläche oder dergleichen ein Eindringen von Schmutz oder anderen Verunreinigungen in Richtung Linsensystem und Kamera verhindert. Gleichzeitig wird durch den Sperrluftstrom 7 und durch die diesen verursachende Druckluft eine Kühlung der Kameravorrichtung 1 ermöglicht.
Es besteht die Möglichkeit, mehrere der erfindungsgemäßen Kameravorrichtungen 1 in verschiedenen Sektionen oder Stationen einer Glasformgebungsmaschine, wie beispielsweise einer IS-Maschine anzuordnen. Dadurch besteht die Möglichkeit, bestimmte Parameter oder andere Informationen bei der Glasherstellung zu erfassen, wie beispielsweise Temperatur von Mündungswerkzeugen zur Abgabe von Glastropfen, Temperatur von Formwerkzeugen, Temperatur von Pressstempeln, Geschwindigkeit der einfallenden Glastropfen, Länge der einfallenden Glastropfen, zeitlicher Versatz der Glastropfen zueinander oder Bewegungsablauf der Formwerkzeuge sowie natürlich Temperatur der Glastropfen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, andere Parameter oder Informationen zu erfassen, wie beispielsweise Anhaftungen von Glas an den Formwerkzeugen, Crashbedingungen in der Form, beispielsweise hängengebliebene Glastropfen, Versagen eines Transfermechanismus der Formwerkzeuge und dergleichen.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, Kameravorrichtungen 1 gemäß der Erfindung für den nahen Infrarotbereich und für den sichtbaren Spektralbereich miteinander zu kombinieren.
3 zeigt schematisch eine Glasformgebungsmaschine 100, beispielsweise eine sogenannte „IS-Maschine“ (IS: individual section). Die Glasformgebungsmaschine 100 hat eine Vorformseite 101 und eine Fertigformseite 102. In der Vorformseite 101 werden Glasbehälter (beispielsweise Flaschen) vorgeformt, dann zur Fertigformseite 102 transportiert und dort fertig ausgeformt, bevor sie mittels eines stromabwärts angeordneten Förderbandes 103 abtransportiert werden. Die Glasformgebungsmaschine 100 weist mehrere Sektionen auf, die parallel zueinander angeordnet sind, im dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt acht Sektionen S1 bis S8. Denkbar sind allerdings auch Glasformgebungsmaschinen 100 mit weniger oder mehr Sektionen. Jede Sektion S1 bis S8 umfasst eine Vorformseite 101 und eine Fertigformseite 102. In mindestens einer, in mehreren oder gar in allen Sektionen S1 bis S8 kann wenigstens eine Kameravorrichtung 1 vorhanden sein, und zwar in der Vorformseite 101 und/oder in der Fertigformseite 102.
Die verschiedenen Kameravorrichtungen 1 innerhalb der Glasformgebungsmaschine können so versetzt und/oder geneigt zueinander angeordnet sein, dass auch bei Auftreten von Doppel-, Dreifach- oder Vierfachtropfen ein einer Station einer IS-Maschine alle diese Tropfen und ihre entsprechenden Parameter sowie auch die Formwerkzeuge und andere Informationen erfassbar sind. Ein Beispiel wäre der Einsatz von zwei Kameravorrichtungen pro Sektion oder Station einer solchen IS-Maschine. Weiterhin können die Kameravorrichtungen 1 auch bei der Abgabe und dem Weitertransport entsprechender Glasbehälter aus oder nach der entsprechenden Glasformgebungsmaschine verwendet werden, um beispielsweise festzustellen, ob gewisse Glasbehälter Fehler aufweisen, um diese ggf. auszusortieren.
Die erfindungsgemäße Kameravorrichtung 1 dient somit zur Sicherung und der reproduzierbaren Erfassung von Informationen oder Parametern in der Glasformgebungsmaschine, wobei die entsprechenden Daten der Auswertevorrichtung 25 zuführbar sind, um beispielsweise Steuerungsmöglichkeiten der Glasformgebungsmaschine hinsichtlich Tag/Nachtwechsel, Änderung der Luftfeuchtigkeit, Kühlungsvorgänge in der Glasformgebungsmaschine oder dergleichen zu beeinflussen. Dabei können auch einzelne Sektionen oder Stationen der entsprechenden Glasformgebungsmaschine in einem Notfall abgeschaltet werden, wie beispielsweise bei einer Crashsituation oder dergleichen. Die erfassten Informationen bzw. Parameter können ebenfalls dahingehend ausgewertet werden, dass ein entsprechender Glasbehälter fehlerhaft oder unzureichend ist, falls beispielsweise starke Temperaturunterschiede in den Formwerkzeugen auftraten, am Behälter zusätzlich Glas anhaftet oder dergleichen. Außerdem können die entsprechenden Informationen und Parameter archiviert werden zur Prozessnachverfolgbarkeit und es besteht ebenfalls die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Kameravorrichtung 1 von der Auswertevorrichtung 25 her zu steuern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/047579 A1 [0002]
US 6089108 [0003]

Claims

Kameravorrichtung (1) für eine Glasformgebungsmaschine mit einer Kamera (2), einem Objektiv (3) und einem Linsensystem (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (4) eine Eintrittspupille (E) auf seiner dem Objektiv (3) abgewandten Seite definiert, dass die Kameravorrichtung (1) eine Blende (5) zwischen Linsensystem (4) und Objekt (6) aufweist und ein Sperrluftstrom (7) durch eine Blendenöffnung (8) der Blende (5) hindurch vom Linsensystem (4) fort gerichtet ist.
Kameravorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameravorrichtung (1) ein Vorrichtungsgehäuse (9) aufweist, in dem zumindest Kamera (2), Objektiv (3), Linsensystem (4) und Blende (5) angeordnet sind.
Kameravorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (10) zwischen Kamera (2) und Objektiv (3) und/oder zwischen Objektiv (3) und Linsensystem (4) und/oder zwischen Linsensystem (4) und Blende (5) variabel ist.
Kameravorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (10) durch Anordnung einer oder mehrerer Zwischenringe (11) im Vorrichtungsgehäuse (9) variierbar ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Linsensystem (4) und Blende (5) ein Einsatzteil (12) mit Innenkonus (13) angeordnet ist, wobei vorzugsweise eine Innenseite (16) des Innenkonus (13) optisch neutral ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (12) wenigstens einen im Wesentlichen in Richtung Blendenöffnung (8) gerichteten Luftauslass (14) aufweist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Luftauslässen (14) beabstandet zueinander in Umfangsrichtung des Einsatzteils (12) ausgebildet sind.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Luftauslass (14) zwischen Außenseite (17) des Innenkonus (13) und einem im Wesentlichen zylindrischen Endabschnitt (15) des Einsatzteils (12) gebildet ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (5) eine Lochblende ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (9) erste und zweite, im Wesentlichen parallele Aufnahmeabschnitte (18, 19) und eine diesen verbindenden Umlenkabschnitt (20) aufweist, wobei in dem ersten Aufnahmeabschnitt (18) zumindest Kamera (2) und Objektiv (3) und im zweiten Aufnahmeabschnitt (19) zumindest Linsensystem (4), Einsatzteil (12) und Blende (5) angeordnet sind.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkabschnitt (20) zumindest zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnete, innen verspiegelte Umlenkwände (21, 22) aufweist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile der Kameravorrichtung (1) im Vorrichtungsgehäuse (9) lösbar befestigt und in ihrer Position und in ihrem gegenseitigen Abstand variierbar sind.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) eine in zumindest dem nahen Infrarotbereich empfindliche Kamera ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) eine CMOS-Kamera mit insbesondere einem Sperrfilter (F) für das im Wesentlichen sichtbare Spektrum ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (9) verschwenkbar gelagert ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenöffnung (8) in ihrer Öffnungsfläche und/oder Öffnungsform variabel ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) mit einer Auswertevorrichtung (25) verbunden ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (9) einen Druckluftanschluss (26) aufweist.
Kameravorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrluftstrom (7) vor Austritt durch die Blende (5) als Kühlluftstrom im Inneren des Vorrichtungsgehäuses und insbesondere zur Kühlung der Kamera (2) oder anderer elektrischer/elektronischer Einrichtungen im Vorrichtungsgehäuse (9) einsetzbar ist.
Glasformgebungsmaschine (100) mit einer oder mehreren Kameravorrichtungen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.