DE19916703A1 - Inspektionsmaschine für transparente Behälter - Google Patents

Abstract

Inspektionsmaschinen für transparente Behälter sollen die gesamte Oberfläche der Prüflinge auf Schäden oder Verschmutzungen überprüfen. Im Bereich der Behälterseitenwand wird dies bei den bekannten Inspektionsmaschinen entweder nur teilweise erreicht, oder es ist mit erheblichen Nachteilen bei Wirtschaftlichkeit, Hygiene, Verschleiß oder Betriebssicherheit verbunden. DOLLAR A Um alle Bereiche der Behälterseitenwand sichtbar zu machen, wird der Behälter mit seitlichen Antriebselementen gleichzeitig transportiert und gedreht. Die Antriebselemente verdecken zwangsweise einen Teil der Seitenwand. Um trotzdem die gesamte Seitenwand inspizieren zu können, werden die Antriebselemente schräg gestellt. DOLLAR A Die Inspektionsmaschine kann mit sehr geringem Aufwand hergestellt werden. Sie erreicht trotzdem die Inspektionsqualität der aufwendigsten bekannten Maschinen und bietet darüber hinaus erhebliche Vorteile bei der Hygiene und der schonenden Behandlung der Behälter. Wichtige Problemzonen der Behälter wie Mündungsseitenwand und der Übergang vom Behälterboden zur Seitenwand können erstmals in Kombination mit der Seitenwand inspiziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsmaschine gemäß dem Anspruch 1. Solche Maschinen werden im Bereich der Hohlglasherstellung und in Abfüllanlagen der Lebensmittelindustrie, Pharmazie und der chemischen Industrie überwiegend für die Inspektion leerer Flaschen oder Gläser vor der Befüllung, in selteneren Fäl­ len auch nach der Befüllung eingesetzt. Die zu inspizierenden Behälter sind in erster Linie Glas- und Kunststoffflaschen und Gläser für Konserven, Babynah­ rung und dergleichen.

Inspektionsmaschinen zur Kontrolle von Behältern auf Verschmutzung, Beschä­ digung, Formabweichung oder andere Merkmale sind in mannigfachen Ausfüh­ rungen bekannt. Ein zentrales Problem bei allen Ausführungen, die nicht nur optische Kontrollen in Blickrichtung zur Behälterachse (Dichtflächeninspektion, Bodeninspektion, Innenwandinspektion) durchführen, sondern auch von der Seite (Seitenwandinspektion, Seitenmündungsinspektion), ist die lückenlose Erfassung der Behälter aus allen Drehwinkeln. Dies wird nach dem Stand der Technik durch zwei unterschiedliche Vorgehensweisen erreicht. Nach der ersten Vorgehensweise wird der optische Strahlengang so aufgeteilt, daß mehrere Ab­ bildungen des Behälters aus verschiedenen Drehwinkeln erfaßt werden; da in Laufrichtung keine Abbildung möglich ist, wird zur Erreichung ausreichender Inspektionssicherheit die gesamte Vorrichtung doppelt aufgebaut und die Fla­ sche dazwischen um etwa 90 Grad gedreht. Dies hat neben dem hohen Auf­ wand für Optik, Flaschendrehung und doppelten Systemaufbau den Nachteil, daß Fehler auch an derjenigen Behälterwand erkannt werden müssen, die der Kamera abgewandt ist; durch optische Verzerrungen der Behälterwand können Fehler, die an der kameraseitigen Behälterwand ohne weiteres zu erkennen sind, unerkannt bleiben, wenn sie an der kameraabgewandten Behälterwand sind. Insbesondere bei Glasbehältern führt das zu einer schlechteren Erken­ nungssicherheit im Vergleich zu einem System, in dem alle Teile der Behälter­ wand einmal der Kamera zugewandt sind. Nach der zweiten Vorgehensweise wird der Behälter selbst während des Transportvorgangs um seine eigene Ach­ se gedreht; dabei werden in zeitlichem Abstand mehrere Abbildungen des Be­ hälters erfaßt. Die Drehung wird in einer ersten Ausführung durch Einspannen des Behälters an Mündung und Boden erreicht, wobei die Einspannvorrichtung gedreht wird. Dies hat neben dem erheblichen Aufwand auch den Nachteil, daß die Behältermündung zwangsläufig in Kontakt mit der Einspannvorrichtung kommt, was aus hygienischen Gründen bedenklich ist. Des weiteren ist in dieser Ausführung nur die Inspektion des Seitenwandbereichs möglich, der Seiten­ mündungsbereich liegt im Schatten der Einspannvorrichtung. In einer zweiten Ausführung wird der Behälter mit einem horizontal verlaufenden, angetriebenen Riemen an ein entgegen liegendes Führungselement gedrückt und der Behälter dabei gedreht; beide Elemente dieser Transportvorrichtung verdecken einen Teil der Seitenwand des Behälters über die ganze Transportstrecke. Dadurch ist keine lückenlose Inspektion möglich. In einer dritten Ausführung werden die Be­ hälter im Staubetrieb zwischen zwei horizontalen feststehenden Führungsele­ menten transportiert, die einen so großen Abstand voneinander haben, daß die Behälter in Zickzackanordnung den Bereich passieren; durch die Reibung der Behälter an den Führungselementen wird eine Drehbewegung erzeugt. Die Füh­ rungselemente verdecken ebenfalls einen Teil der Seitenwand des Behälters über die ganze Transportstrecke. Eine lückenlose Inspektion ist deshalb eben­ falls nicht möglich. Weitere Nachteile sind noch der hohe Verschleiß durch den Staudruck sowie die Unsicherheit, mit der die Behälterdrehung behaftet ist.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist die kontinuierliche Drehung des Behälters in einer Weise, die die oben geschilderten Nachteile vermeidet und eine lückenlose Inspektion der Behälterseitenwand und der Seitenmündung ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung des Problems ergibt sich gemäß Anspruch 1 durch eine Schrägstellung der seitlichen Transportelemente (1) (Fig. 1). Das Antriebselement (1a) ist bevorzugt als Riemen ausgeführt, der eine sehr kleine vertikale Ausdehnung hat. Die horizontale Andrückkraft des Riemens wird be­ vorzugt durch ein seitliches Führungselement (1b) kompensiert, das etwas hö­ her liegt als der Riemen und ebenfalls eine sehr kleine vertikale Ausdehnung hat. Senkrecht zur Behälterachse wird die Bewegungsfreiheit bevorzugt durch ein Transportelement (1c) eingeschränkt, das von unten gegen den Behälterbo­ den drückt. Der Transportabschnitt (2) wird so groß gewählt, daß diejenigen zu verarbeitenden Behälter (5) mit dem größten Durchmesser um wenigstens 360 Grad gedreht werden. Da das Antriebselement und das seitliche Führungsele­ ment schräg gestellt sind, wird jeder Punkt (3) auf der Behälterwand wenigstens in einem Teil des Transportabschnitts (2) sichtbar. Der Winkel zwischen unte­ rem Transportelement (1c) und seitlichen Transportelementen (1a, 1b) wird so gewählt, daß, abhängig von der vertikalen Ausdehnung der seitlichen Trans­ portelemente und der Länge des Transportabschnitts, jeder Höhenschnitt (4) des Behälters (5) insgesamt für wenigstens etwa die Hälfte der Länge des Transportabschnitts sichtbar ist. Das gewährleistet eine Drehung des Behälters um wenigstens 180 Grad für jeden Höhenschnitt des Behälters im sichtbaren Bereich und damit eine lückenlose Inspektion der Behälterseitenwand.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung nach Anspruch 7 wird eine wei­ tere Stabilisierung des Behälters durch ein drittes Führungselement (1d) er­ reicht, das auch mit dem unteren Führungselement (1c) verbunden sein kann, und das Drehmoment aufnimmt, das sich aus Fliehkraft, Andrückkraft des Rie­ mens und Kraft des seitlichen Führungselements ergibt. Vorteilhafterweise wer­ den die seitlichen Transportelemente nach Anspruch 8 in Transportrichtung nach unten geneigt. Die vertikale Reibungskraft des Riemens drückt dann den Behälter gegen das untere und das dritte Führungselement, was eine Stabilisie­ rung zur Folge hat.

Die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik liegen im extrem niedrigen Auf­ wand, in der verbesserten Inspektionsqualität, in der hygienischen Unbedenk­ lichkeit und in der fehlenden Abnutzung der Behälter. Der extrem niedrige Auf­ wand ergibt sich aus der Verwendung von handelsüblichen, einfachen und preisgünstigen Teilen wie Transportriemen und feststehenden Führungsele­ menten; auch antriebstechnisch werden keine höheren Anforderungen gestellt als an ein normales Transportband. Die verbesserte Inspektionsqualität ergibt sich aus der Sichtbarkeit von seitlicher Behältermündung und äußerem Boden­ bereich bei gleichzeitiger Behälterdrehung. Durch die Behälterdrehung wird gleichzeitig für die Inspektion der Seitenwand die Qualität des besten bekannten Systems, nämlich der Einspannung und Drehung des Behälters, erreicht, ohne dessen Nachteile aufzuweisen. Die hygienische Unbedenklichkeit ergibt sich aus der Flaschenführung, die keine Berührung des Mündungsbereichs erfordert, sowie in einer Ausführung nach Anspruch 6 aus der Drehbewegung auf dem unteren Führungselement, wodurch Tropfen am Behälterboden abgestreift wer­ den und eine Abblasung für die Bodeninspektion, die zu einer unerwünschten Vernebelung führt, ganz oder teilweise überflüssig wird. Die fehlende Abnutzung der Behälter ergibt sich aus der Art der Flaschenführung, die keinen Staudruck erfordert und den Behälter nur mit weichen Materialien und geringen Kräften berührt.

Eine Ausführung der Erfindung nach Anspruch 1 wird in der Fig. 2 gezeigt. Sie besteht aus zwei angetriebenen Riemen (1a) mit unterschiedlichen Geschwin­ digkeiten, die an einem Transportband an Stelle der üblichen Führungsgeländer (6) angebracht werden. Diese Ausführung ist vorteilhaft, wenn nur eine Seiten­ wandinspektion und eventuell eine Seitenmündungsinspektion gefordert sind. Insbesondere kann diese Ausführung leicht in bestehende Produktionslinien integriert werden, da sie an ein durchgehendes, gerades Transportband (7) an­ gebaut werden kann.

Eine Ausführung der Erfindung nach den Ansprüchen 4, 5, 6 und 7 wird in der Fig. 3 an Hand von Flaschen gezeigt. Die Flaschen (5) kommen auf einem übli­ chen Transportband (1a) mit seitlichem Führungsgeländer zur Inspektionsma­ schine. Auf einer Seite taucht der Riemen (1a) in einem spitzen Winkel zur Transportrichtung in eine Lücke des Führungsgeländers (1b) und drückt die Fla­ schen allmählich an das gegenüberliegende Führungsgeländer (1b) an. Da der Riemen etwas mehr als die doppelte Geschwindigkeit des Transportbands hat, werden die Flaschen in Drehung versetzt und leicht auf Abstand gebracht. Das Führungsgeländer endet auf beiden Seiten, die Flaschenführung wird vom Rie­ men (1a) auf der einen Seite und von den seitlichen Führungselementen (1b) auf der anderen Seite übernommen. Die Flasche ist inzwischen seitlich vom Transportband auf das untere Führungselement (1c) geschoben worden. Die Flasche wird von dem gespannten Riemen an die gekrümmten Führungsele­ mente gedrückt. Flaschen mit unterschiedlichen Durchmessern können durch die Krümmung der Führungselemente verarbeitet werden, ohne daß der Riemen mit anderen Kräften als denen, die sich aus seiner Spannung und dem Polygo­ neffekt ergeben, an die Flasche angepreßt werden muß. Die Kamera (8) befin­ det sich auf der Seite der Führungselemente; dadurch sind perspektivische Ver­ zerrungen minimiert, da der Blickwinkel auf alle Flaschen im Transportbereich etwa senkrecht zur Transportrichtung ist. Die Kamera ist etwa auf der Höhe der Verbindungslinie von Riemen und seitlichem Führungselement, wodurch die sichtbare vertikale Ausdehnung dieser Elemente minimiert wird. Weitere Kame­ ras können in einem für die Seitenmündungsinspektion und die Bodeninspektion günstigen Winkel montiert werden. Aus Leistungs- und Genauigkeitsgründen können auch weitere Kameras für die Seitenwandinspektion montiert werden. Auf der Seite des Riemens befindet sich eine flächige Lichtquelle (9), die eine Seitenwandinspektion im Durchlicht ermöglicht. Dieses Licht kann auch für die Seitenmündungsinspektion und die Bodeninspektion genutzt werden. Durch ge­ zielte Formgebung der Lichtquelle und Einsatz geeigneter Filter kann auch ein kontrastreiches Bild z. B. für die Gewindeinspektion erzeugt werden. Die Über­ gabe der Flaschen auf das auslaufseitige Transportband (7b) kann bei niedrigen Geschwindigkeiten direkt erfolgen. Bei höheren Geschwindigkeiten oder bei et­ wa erforderlichen weiteren Inspektionsarten kann eine Übergabe in eine übliche Riemenführung erfolgen, die mit gleichlaufenden Riemen eine sichere, weil nicht-drehende Übergabe auf das Transportband ermöglicht.

Eine weitere Ausführung nach Anspruch 1 besteht aus einem angetriebenen Ring, der mit seiner Außenseite die Behälter gegen ein gegenüberliegendes feststehendes Führungselement drückt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen nach den Ansprüchen 9, 10 und 11 nutzen die Tatsache, daß die Behälter im Transportabschnitt mit wenig Aufwand aus dem Behälterstrom ausgeschieden werden können. Insbesondere Fremdfla­ schen und schwer beschädigte Flaschen, die im weiteren Verlauf des Behälter­ transports einschließlich eines anschließenden Ausscheidemechanismus zu Störungen führen könnten, können bereits am Beginn des Transportabschnitts aus dem Behälterstrom entfernt werden. Nach Anspruch 9 wird das durch eine Stoßvorrichtung (10) erreicht (Fig. 4), die den Behälter von der Seite knapp über dem Boden quer zur Laufrichtung so beschleunigt, daß er durch sein Eigenge­ wicht und wenn notwendig eine nach unten gerichtete Stoßkomponente aus der Transportvorrichtung in einen Auffangbehälter fällt. Nach Anspruch 10 werden zeitlich koordiniert einzelne Segmente des unteren Führungselements z. B. mit Hilfe eines Pneumatikzylinders wegbewegt oder weggeklappt (Fig. 5). Durch sein Eigengewicht und wenn notwendig einen Stoß von oben auf die Mündung nach Anspruch 11 fällt der Behälter aus der Transportvorrichtung in einen Auf­ fangbehälter.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung nach Anspruch 13. Zwei Paare von Antriebsriemen (1a, 1c) sind annähernd symmetrisch zur Transportrichtung, so daß sich die vertikalen Komponenten der Reibungskräfte gegenseitig aufheben. Die Fla­ schen (5) können dadurch frei über eine Lampe (11) transportiert und durch die Mündung mit einer Kamera (8) auf Fehler im Bodenbereich kontrolliert werden. In allen Ausführungen kann durch eine elastische Ausbildung der Führungsele­ mente und/oder der Transportvorrichtung eine Zentrierung der Behälter quer zur Transportrichtung erreicht werden, so daß auch Behälter mit unterschiedlichen Durchmessern mit ihrer Mittelachse in der selben Position liegen. Dies ist vor­ teilhaft, wenn im Transportbereich auch koaxiale Ansichten des Behälters z. B. für eine Dichtflächeninspektion ausgewertet werden sollen.

Begriffsdefinitionen:

• - Antriebselement: Bewegtes Teil, das den Behälter berührt und durch Rei­ bung eine Kraft in Transportrichtung auf den Behälter ausübt. Beispiel: An­ triebsriemen, angetriebener Ring, Transportbandkette.
• - Führungselement: Teil, das den Behälter berührt, im Normalbetrieb unbe­ weglich ist und durch Reibung eine Kraft entgegen der Transportrichtung auf den Behälter ausübt. Beispiel: Führungsgeländer, Verschleißstreifen, Schie­ ne.
• - Transportelement: Teil, das die Bewegungsfreiheit des Behälters im Trans­ portbereich auf die Transportrichtung einengt und/oder den Behälter in Be­ wegung versetzt. Beispiel: Antriebselement, Führungselement.

Claims (13)

1. Inspektionsmaschine für transparente und zumindest in einem Teil annä­ hernd zylinderförmige Behälter, die eine automatische optische Kontrolle auf Verschmutzung, Beschädigung, Formabweichung oder andere Merkmale durchführt, mit einem Transportabschnitt, in dem die Behälter mit Hilfe von Transportelementen, die von beiden Seiten an die Behälter angedrückt wer­ den und durch unterschiedliche Geschwindigkeiten dabei die Behälter gleichzeitig transportieren und drehen, kontinuierlich um ihre eigene Achse gedreht werden und in dem die Seitenwand mit einer oder mehreren Kame­ ras mit nachgeordneter Bildauswerteeinrichtung optisch kontrolliert wird, da­ durch gekennzeichnet, daß

• - die seitlichen Transportelemente einen von Null verschiedenen spitzen Winkel mit der Transportrichtung bilden, und daß
• - die vertikale Ausdehnung aller im Seitenwandbereich liegenden Trans­ portelemente aus der Blickrichtung der Seitenwandkameras so klein er­ scheint, daß ein Seitenwandbereich, der in einer ersten Zone des Trans­ portbereichs verdeckt ist, durch die Schrägstellung der Transportvorrich­ tung in mindestens einer zweiten Zone des Transportbereichs sichtbar ist.

2. Inspektionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Transportelemente aus zwei gegenüberliegenden Riemen oder dergleichen besteht.

3. Inspektionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Transportelemente aus einem Riemen oder dergleichen sowie aus einem gegenüberliegenden Führungselement besteht.

4. Inspektionsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportabschnitt, in dem die Seitenwandinspektion durchgeführt wird, so stark gekrümmt ist, daß der Riemen durch die eigene Spannung an die Be­ hälter angedrückt wird.

5. Inspektionsmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das seitliche Führungselement auf etwa gleicher Höhe oder höher verläuft als der Antriebsriemen.

6. Inspektionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälter am Boden mit einem Transportelement unter­ stützt wird, das nur einen Teil des Bodens berührt und so den anderen Teil zur Inspektion frei läßt.

7. Inspektionsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im untersten Wandbereich des Behälters ein Führungselement auf der selben Seite liegt wie das seitliche Führungselement.

8. Inspektionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die seitlichen Transportelemente in Laufrichtung nach unten geneigt sind.

9. Inspektionsmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch einen Stoß im unteren Seitenwandbereich von der Seite der Führungselemente aus dem Behälterstrom ausgeschieden wird und nach unten fällt.

10. Inspektionsmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Führungselement aus einzelnen Segmenten aufgebaut ist, die zeitlich koordiniert seitlich vom Behälter weg bewegt werden können, wo­ durch ein Behälter aus dem Behälterstrom ausgeschieden wird und nach unten fällt.

11. Inspektionsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Stoß von oben auf den Behälter die Fallbewegung unterstützt wird.

12. Inspektionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälterboden wenigstens in einem Teil des Transportbe­ reichs nicht unterstützt wird und durch die Behältermündung inspiziert wer­ den kann.

13. Inspektionsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere seitliche Transportelemente so angeordnet werden, daß sich die Kraft­ komponenten parallel zur Behälterachse näherungsweise gegenseitig auf­ heben.