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Verfahren und Vorrichtung zull lichtelektrischen Prüfen und Jortieren
von transparenten Hohlköprpern.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lichtelektrischen Prüfen
und Sortieren von transparenten Hohlkörpern, wie Flischen und dgl., bei der die
Hohlkörper von Lichtstrahlen durchleuchtet und @chwankungen in der Pransparenz der
Hohlkörper zur Zuslösung eines mechanischen Sortiervorganges benutzt werden.
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Ber@@tige Vorrichtungen sind bereits seit lingerem bekannt.
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@o gibt es z.B. Prüfgeräte, bei denen die zu prüfenden Gef@e in @ichtung
ihrer Langsachse durchleuchtet werden, was jedoch den Nachteil hat, daß nur der
Gefäßboden, nicht aber die gefäßwande geprüft werden können.
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@ndere vorrichtngen arbeiten in der weise, daß die Flaschen geradlinig
an einer st tion@ren @ichtquelle vorbeigeführt werden, wobei die durch die Flaschen
dringende icht von an sich bekannten fotoelektrischen sensoren empfangen wird, welche
@elligkeitsschwankungen die durch Verunreinigungen oder Werf@rbungen und dgl. hervorgerufen
werden, registrieren, und einen mechanischen sortiervorgang auslösen. @ieses Verfahren
not den Nachteil, daß die Lichtstrahlen während des Vorbeilaufe der @lasche unter
unterschiedlichen winkeln @uf die Flaschenwandungen auftreffen und damit @uch die
keflektionswinkel sich standig verandern. Dies wiederum hat zur Folge, daß der durch
die Flasche and diesensoren gelangede Lichtanteil wegen wechslender Reflektionswerte
und wechselnder Lichtstreuung nicht konstant bleibt, sondern in weitem @sße schwankt.
Die Ee@gen@uigkeit einer solchen @orrichtung wird dadurch natur-Lich sehr stark
hernbgesetzt.
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Andere bekannte Vorrichtungen verwenden einen rotierenden Leuchtkopf,
der in das zu prüfende Gefäß eingeführt wird und welcher einen Lichtstrahl spiralförmig
über die Innenwände streichen laut. Die Mängel dieser Vorrichtungen entsprechen
ebenfalls den Mängeln der vorgenannten.
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Hier schafft eine andere Vorrichtung Abhilfe, welche ebenfalls eine
stationäre Lichtquelle und gegenüberliegende, ebenfalls stationare fotoelektrische
Sensoren aufweist. Die Flasche wird jedoch hier nicht einfach quer durch den Lichtstrahl
linear geführt, sondern um ihre Längsachse gedreht und gleichseitig in itichtung
ihrer Längsachse verschoben, eo daß eine spiralförmige Abtastung der Flaschenoberflache
mit immer senkrecht zur Mittelachse der Flaschen gerichteten Lichtstrahlen stattfindet.
Diese Vorrichtung ist für die Prüfung von frischgeblasenen Hohlkorpern auf Fehlerfreiheit
gedacht und hat nut eine sehr geringe Leistung, da Jedes einzelne Gefäß mit der
Mündung in einen alter eingeführt werden muß, der dises bewegungen durchführt. Für
große Leistungen, wie sie für Prüfanlagen in Flaschenkellereien und dgl. unbedingt
erforderlich sind, ist eine solche Vorrichtung nicht verwendbar. DarUber hinaus
gestattet sie auch keine gleichzeitige Prüfung des Flaschen bodens.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vortlchtung zu schaffen,
die es geetattet, Hohlgefäße unter Vermeidung der aufgezeigten. angel in einem Durchlauf
und Areitsgang lokenlos sowohl am Boden wie an den Seitenwandin mit großer Genauigkeit
zu prüfen.
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Die Erfindung geht dabei von einer Vorrichtung aus, die aus einer
Licht@uelle, einer Blende, einem fotoelektrischen Sensorsystem und einer zwischen
Blende und Sensorsystem angeordneten Flaschentransportvorrichtung besteht und ist
dadurch gekenn zeichnet, daß der Prüflichtstrahl durch Synchronbewegbarkeit der
Blende mit dem Sensorsystem der auf der Transportvorrichtung vorbeigeführten Flasche
nachfuhrbar ist, wobei die Pransportvorrichtung eine die zu prüfende Flasche um
ihre Längsachse drehende Worrichtung aufweist. Eit dieser Vorrichtung ist es Löglich,
@ie@efiße nuch im schnellen Durchlauf so
auszuleuchten, daß die
Lichtstrahlen immer senkrecht auf die Mittelachse der Flaschen gerichtet sind. Dadurch
wird nicht nur eine sehr hohe Meßgenauigkeit erzielt, sondern auch verhindert, daß
den Lichtdurchtritt verhindernde Ilalte- und Transportelemente@ in den Jtrahlengang
geraten.
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In eiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch
einen um seine vertikale Achse rotierenden Zylinder mit einem an seinem unteren
Ende angeordneten Flansch, dessen Oberseite wie der Zylindermantel mit optischen
Leitern versehen ist, einer über einen kurzen Kreisbogen konzentrisch dazu verlaufenden,
den Zylinderflansch überstreichenden Flaschentransportvorrichtung mit an den wandungen
der einzelnen rlltlachen angreifenden und um ihre vertikale, zur Flaschenachse parallelen
Achse drehbaren Mitnehmerelementen sowie ein an der vom Zylinder abgewandten Seite
der Transportvorrichtung . Ingeordnetes und konzentrisch und synchron zur Zylinderdrehung
bewegbares Blendenband, hinter welchem die Lichtquelle angeordnet ist.
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Dadurch, daß das Blendenband konzentrisch zum rotierenden Zylinder,
welcher zum Sensorsystem gehört, verliuft, sowie dadurch, daß die Flaschentransportvorrichtung
über einen kurzen Kreisbogenabschnitt ebenfalls konzentrisch dazu verlauft, ist
die Anpassung des Prüflichtstrahles an die flaschendurchlaufgeschwindigkeit besonders
einfach und erfordert keine komplizierten Getriebeelemente.
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Zweifellos ist es auch möglich, die geradlinig angefnrderten Flaschen
tangential an dem Zylinder vorbeilaufen zu lassen.
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Um aber dann sicherzustellen, daß der Prüfstrahl der durchlaufenden
Flasche punktgenau nachgeführt werden kann, müßte mindestens die Geschwindigkeit
des Plaschentransporteurß auf der Prüfstrecke sinusförmig gesteuert werden, und
zwar in Abhängigkeit vom Mittelpunktsabstand der zu prüfenden Flasche von der Trommel;ichse
beim Beginn der Prüfung und von der Größe des Drehwinkels des Zylinders für die
Dauer der Prüfzeit.
heiterhin wäre es auch denkbsr, das Blendenband
nicht konzentrisch zum Zylinder verlaufen zu lassen, sondern parallel zur tangentialen
Flaschenrransportvorrichtung. fn diesem Falle müßte auch die Geschwindigkeit des
Blendenbandes in gleicher Weise wie die der Flasohentransportvorrichtung, nur mit
einem anderen Parameter gesteuert werden. Dies würde bei der zu fordernden Genauigkeit
nur zu einem unnötig großen Getriebe- oder Regelungsaufwand führen.
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Zur gleichzeitigen Durchführung der Bodenprüfung der Flaschen ist
erfindungsgemäß oberhalb der Flaschentransportvorrichtung eine weitere Lichtquelle
vorgesehen, wobei gleichzeitig die Flaschentransportfläche im Bereich der Prüfstrecke
aus einem transparenten Material besteht. Auf eine besondere Blendeneinrichtung
kann für die Bodenprüfung verzichtet werden, da die im Zylinderflansch angeordneten
Sensoren bzw. Lichtleiter während eines Prüfzyklus niemals aus dem Bereiah der Flaschenböden
herausgeraten können, so daß keine Gefahr von Streulichtempfang besteht, welcher
die Messung verfälschen könnte.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die optischen Leiter quer durch
den Zylinder bis zu dessen anderen Seite geführt sind. Dementsprechend sind erfindungsgemäß,
konzentrisoh zum Zylinder, stationäre fotoelektrisohe Sensoren aneordnet, deren
Anzahl und Anordnung mit der der optischen Leiter korrespondiert und von denen jeder
sich über einen Kreissektor erstreckt, welcher der Prüfdauer jeder einzelnen Flasche
während ihre Vorbeilaufes an dem Zylinder entspricht.
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Durch die stationäre Anordnung der Sensoren, denen erfindungsgemäßdas
Lichtsignal über zugeordnete rotierande Leiter zugeführt wird, ist gewährleistet,
daß nur während der 1)aur einer Prüfung Prüflioht an die Sensoren gelangt, Weiterhin
ist ausgeschlossen, daß Störlicht aus Fremdlichtquellen direkt an die Sensoren gelangt
und die Meßergebnisse verfälschen könnte.
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Zweckm?;ßigerweiqe bestehen die optischen Leiter aus faseroptischen
Elementen, z.B. Glasfaserbündeln, welche gegenüber Linsensystemen den Vorteil gröserer
Preiswürdigkeit und beliebiger flexibilität aufweisen.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Glasfaserbündel in einem zentrischen
Hohlraum des Zylinders zusammenzufassen und von dort aus zu entgegengesetzten Zylinderseiten
zu fUhren.
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Um eine möglichst große Durchsatzleistung der Vorrichtung zu gewinnen,
wird weiterhin vorgeschlagen, daß auf dem Zylinderumfang mehrere Leitergruppen zur
Kontrolle jeweils einer Flasche angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß besteht die Flaschentransportvorrichtung aus vertikalen,
mit dem Blendenband einerseits und dem Zylinder andererseits umlaufenden Stabpaaren,
welche-ihrerseits, zueinander gleichsinnig, um ihre Längsachse drehbar sind. Eine
derartige Transportvorrichtung hat neben einer sicheren Führung der Flasche den
Vorteil, daß die Mitnehmerelemente relativ zu den Blenden und den Lichtleitereintritten
stationär angeordnet sind, so daß sie niemals in den Strahlengang hineingeraten
können. Da sie sich selbst um ihre Achse drehen, wird dieseDrehbewegung durch Reibungsschluß
auf die Flasche übertragen, welche sich dann ihrerseits um ihre Längsachse dreht.
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Dadurch erfolgt eine vollständige Ausleuchtung der Flaschenwandung,
ohne daß der Prüfstrahl von der Flaschenachse abweichen muß.
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Um Fl<'ischen beliebiger Größe verarbeiten zu können, empfiehlt
es sich, die t4aschine auf die größte noch zu verarbeitende Flaschensorte auszulegen.
Eine Anpassung an kleinere Flaschen könnte dann einfach durch Abschalten der überzähligen
Sensoren erfolgen. Dies ließe sich bei ReihenßchAltung der Sensoren in einer Meßbrücke
am einfachsten durch Kurzschließen der überzähligen durchführen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematißch
dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf die Maschine gemäß der Erfindung
Fig. 2 einen Vertikalschnitt dazu und Fig. 3 einen Schnitt Langs der Linie A-B gemäß
Fig. 2.
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Die Maschine gemäß der Erfindung weist einen rotierenden Zylinder
1 auf, der an seinem unteren Ende einen Flansch 2 trigt. In diesem Zylinder sind
radial verlaufende optische Leiter 3 eingelegt, welche von einer Seite des Zylindermantele
zur entgegengesetzten Seite verlaufen. Die einzelnen Leiter sind dabei zu Gruppen
vertikal übereinandergeschichtet, so daß ihre mit dem Zylindermantel abschneidenden
Stirnflächen eine vertikale Mantellinie des Zylinders bilden, welche etwa die Länge
einer zu prüfenden Flasche 4 aufweist.
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Ein die zu prüfenden Gefäße heran- und wieder abfördernder Förderer
6 verläuft über eine gewisse Bogenlänge, welche die Eeßstrecke darstellt, konzentrisch
zum Zylinder 1. Auf der anderen Seite der Transportvorrichtung 6 ist ein Blendenband
7 vorgesehen, das im Bereich der Meßstrecke ebenfalls konzentrisch zum Zylinder
1 umläuft und dessen Geschwindigkeit synchron mit der des Zylinders und des Förderers
6 ist. Das Blendenband 7 weist sich vertikal erstreckende Schlitsblenden auf, deren
Höhe ebenfalls der Höhe der zu prüfenden Flaschen 4 entspricht. Hinter dieser Blende
ist eine geeignete Lichtquelle z.B. in Form einer Leuchtröhre, evtl. mit einer Reflektionsvorrichtung
8 zusammen angeordnet.
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Weiterhin ist in Bereich der Meßstrecke oberhalb der Flaschen eine
Beleuchtungseinrichtung 9 vorgesehen, die in Verbindung mit einer im Bereich der
Meßstrecke transparenten Transportflache 10 für dte Flaschen auch die Durchleuchtung
des Flaschenbodens gestattet.
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Auf der der Meßstrecke g.genüberliegenden Seite des Zylinders 1 sind
stationäre fotoelektrische Sensoren 11 auf einem konzentrisch zum Zylinder 1 verlaufenden
Joch angeordnet. Die Anzahl dieser Sensoren entspricht der Anzahl der optischen
Leiter in einer vertikal übereinander angeordneten Gruppe, und ihre Anordnung ist
eenfalls die gleiche. In Umfangstichtung erstrecken sich diese Sensoren jedoch über
einem Kreisbogen, der der Große der Meßstrecke auf der gegenüberliegenden Seite
des Zylinders I entspricht.
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Zur i'iihrung und zum Transport der Flaschen 4 durch die Meßstrecke
sind vertikale, mit dem Blendenband 7 einerseits und dem Zylinder 1 andererseits
umlaufende Stabpaare13 vorgesehen, welche ihrerseits zueinander gleichsinnig um
ihre Längsachse drehbar sind. Die Stabpaare 13 sind am Umfang des Zylinders 1 in
Flanschen 14 und 15 gelagert und weisen an ihrem oberen Ende ein Ritzel 16 auf,
das in einem stationären Zahnkranz t7 während der Umdrehung des Zylinders 1 umläuft
und die tbe 13 antreibt. Blendenseitig sind die Stäbe 13 an einer das Blendenband
oben und unten begrenzenden und mit ihm umlaufenden Kette 18 gelagert. Auch hier
kann durch eine stationäre Kurve eine Zwangsdrehung der stäbe 13 bewirkt werden.
nm flascheneinlauf in die Meßstrecke ist eine Einteilschnecke 18 vorgesehen, welche
die angeförderten Flaschen 4 vereinzelt und auf einen gewänschten Abstand bringt.
Als weitere Einführungshilfe für die Flaschen können noch an sich bekannte Verteilersterne
und dgl. vorgesehen sein.
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Der Flansch 2 des Zylinders 1 weist an seiner Oberseite ebenfalls
optische Leiter in gleicher Anordnung, nur um 900 versetzt, wie der Zylindermantel
auf. Diese Leiter reichen von der Oberseite es Flansches 2 auf einer Seite des Zylinders
zur Oberseite desselben Flansches auf der anderen Seite des Zylinders 1 und korrespondieren
mit den auf dem Zylindermantel angeordneten Leitergruppen. Entsprechend sind auf
der Unterseite des Joches 12 ebenfalls fotoelektrische Sensoren 19 angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Eine zu prüfende
Flasche 4 gelangt in die Meßstrecke Uber die transparente Förderebene 1o und wird
von den Rollenpaaren 13 synchron mit der Drehzahl des Zylinders 1 und dem ebenfalls
synchron dazu verlaufenden Blendenband 7 mitgenommen. Ein aus der Schlitzblende
des Bandes 7 austretender, in vertikaler Ebene breiter Lichtstrahl fällt nun senkrecht
auf die Flaschenoberflsache und gelangt durch die Flaschenlängsachse in die optischen
Leiter 5.
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Von dort werden die Lichtstrahlen auf die andere Seite des Zylinders
geleitet, treten aus den optischen Leitern 5 aus und fallen auf die fotoelektrischen
Sensoren 11. Diese Sensoren sind in nicht dargestellter, an sich bekannter Weise
in einem Zweig einer Meßbrücke hintereinandergeschaltet, welche auf einen bestimmten
Sollwert abgestimmt ist. Sobald die Intensität des Lichteinfalles in die Sensoren
aufgrund einer Verunreinigung oder einer Fehlerstelle in der Flasche 4 sich verringert,
verringert sich in ein oder mehreren Sensoren die durch die Lichtstrahlen angeregte
Spannung, 50 daß die Meßbrücke aus dem Gleichgewicht gerät, wodurch ein Schaltvorgang,
etwa zur Betätigung einer Weiche 20, zur Ausscheidung fehlerhafter Flaschen ausgelöst
wird. Während des Durchlaufs der Flaschen über der Meßstrecke werden sie durch die
rotierenden Stäbe 13 in Drehung um ihre Vertikalachse versetzt, so daß der Prüflichtstrahl,
der infolge der festen Zuordnung von Blenden, Flaschen und Zylindergeschwindigkeit
mit ärßerstes Geneuigkeit der Flaschenachse nachgeführt wird, die gesamte Flaschenwandung
erfassen kann. Die fotoelektrischen Sensoren 11 erhalten nur so lange Lichtsignale,
wie die er Prüfst@cke entgegengesetzten Leiteröffnungen 5 in Opposition zu den Sensoren
11 stehen. Da der von den Sensoren bestrichene Kreisbogen mit dem der Prüfstrecke
identisch ist erhalten die Sensoren 11 von dem Zeitpunkt an, an dem eine Flaschenprüfung
beendet ist, keinerlei Licht mehr. Auch das Eindringen von Streu-oder Fremdlicht
ist ausgeschlossen.
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Gleichzeitig mit der Prüfung der Flaschenwandung wird der Flaschenboden
geprüft. Dazu dient eine Lichtquelle 9 oberhalb der Flaschenprüfstecke und eine
transparente Transportfläche 10 innerhalb derselben. Das Prüflioht fällt dabei durch
die Flaschenmündung, den flaschenboden und der transparenten Transportfläche 10
auf die optische Leiterbündelgruppe 21 im Flansch 2 des Zylinders 1. Da die Leiterbündelgruppe
2t in derselben vertikalen Ebene liegt wie die entipreohende Gruppeauf dem Zylinderumfang,'
besitzt sie auch die g,l.iohe starre Su-. ordnung wie diese zur Flasche selbst.
Während der gasen Prüfung der Flasche gerät diese Bündelgruppe 21 niemals aus der
Bereich des Flaschenbodens, kann aber infolge der,Flasohendrehung um ihre Vertikalachse,
den gesamten Flaschanboden über-@@@ei@ben, Das emrangene Lichtslgnal wird dabei
auf die
entgegengesetzte Seite des Flansches 2 geleitet und gelangt
an die sensoren 19, die der Sensorengruppe 11 entsprechend, nur in einer um 90°
versetzten Ebene angeordnet sind. Die Sensoren 19 können sowohl in der gleichen
Meßbrücke wie die Sensoren 11 als auch in einer besonderen Meßbrücke hintereinander
geschaltet sein.
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Falls es zur leichteren Drehung der Flaschen um ihre Längsachse notwendig
sein sollte, könnte natürlich anstelle einer einfachen transparenten Gleitbahn 10
eine Anzahl von transparenten, drehbaren, auf dem Umfang des Zylinders 1 angeordneten
Flaschentellern vorgesehen sein.