DE2050764A1 - Flaschenprufvornchtung - Google Patents
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Description
DIPL-ING. FINSTERWALD Dl PL-I NG. GRÄMKOW 2050764
PATENTANWÄLTE
15. OKT. «71
Ve/Sv - B 1050
BAEEY-VEHMILLER MA-OHINERY COMPANY LIMITED
Bradley I1OId Works, P.O. Box 13, Bolton
Lancashire, England
Flas chenprüfvo rr i chtung
Die Erfindung betrifft die Prüfung von Flaschen nach Füllung
in einer Flaschen-Füllstation.
In einer Flaschen-Füllstation ist es wesentlich, unter- oder überfüllte Flaschen zu erkennen, und zwar im ersten Falle deshalb,
weil es erforderlich i-st, die Verteilung von unterfüllten
Flaschen zu verhindern, sowohl aus legalen als auch aus kommerziellen Gründen und im zweiten Falle, weil Überfüllung
wirtschaftlich unerwünscht ist und Schwierigkeiten erzeugen kann, wenn oben in der Flasche kein ausreichender Baum zur Ausdehnung
des Inhaltes gelassen ist.
Es sind verschiedene Einrichtungen zur automatischen Zurückweisung
von über- und/oder unterfüllten Flaschen von einem Förderband vorgeschlagen oder verwendet worden. Diese machen
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2 84 «7 T.ltfon 22 5110, Τ·Ι·χ 5220» mbpot Marfctttrafi· 3, TtMon 5472 il
Gebrauch von den verschiedenen optischen Eigenschaften des Halses einer Flasche, in „Abhängigkeit davon, ob dieser mit
Flüssigkeit gefüllt ist oder nicht. In einer .Anordnung wird ein Lichtstrahl in einer Prüfstation horizontal auf eine Zone
des Halses der Flasche gerichtet. Wenn diese Zone mit Flüssigkeit gefüllt ist, wirkt sie als eine Zylinderlinse und bündelt
den Strahl in einen Bereich in einer bestimmten Entfernung hinter dem Hals, während keine solche Bündelung auftritt, wenn
der Hals der Flasche leer oder mit Schaum in der betreffenden Zone gefüllt ist. Eine photoelektrische Einrichtung ist in der
Brennebene der Zylinderlinse angeordnet, die so durch eine Flasche in der Prüfstation gebildet wird. Da Unterschiede
zwischen Flaschen und insbesondere in der Verjüngung solcher Hälse dazu führen, daß der eigentliche Bündelungsbereich nennenswert
variiert, ist es erforderlich, eine photoelektrische Einrichtung zu verwenden (normalerweise einen lichtempfindlichen
Widerstand), der einen ziemlich großen aktiven Bereich besitzt und da wiederum eine solche Einrichtung nicht wirksam zwischen
einer konzentrierten BjLeuchtung eines Teils der obigen FlädB
und einer geringeren Beleuchtungsintensitat der gesamten oder eines größeren Teils des aktiven Bereiches unterscheiden kann,
-wird eine geschlitzte Scheibe vor der Einrichtung so gedreht, daß der beleuchtete Bereich zu einem beliebigen Zeitpunkt begrenzt
wird und somit die Unterscheidung unterstützt wird.
Unglücklicherweise begrenzen die Fokus-Schwankungsbreite zwischen verschiedenen Flaschen und die Größe des in der photoelekbrischen
Einrichtung erforderlichen aktiven Bereichs die Toleranzen stark, innerhalb derer unterfüllte oder überfüllte Flaschen ermittelt
werden können. Brüberhinaus kann die Unterscheidung gestört werden, wenn die Flüssigkeit, mit der die Flasche gefüllt ist,
so beschaffen ist, daß sie einen bedeutenden Anteil des durch sie hindurchgehenden Lichtes absorbiert.
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In einer weiteren Anordnung wird ein Lichtstrahl von vertikal ausgedehntem Querschnitt dazu gebracht, auf den Flaschenhals
in einer Zone auf zutreffen, die sich von dem minimal zulässigen
Füllungspegel bis oberhalb des maximal zulässigen Füllungspegels
erstreckt. Unter der Annahme einer richtig gefüllten Flasche'wird der untere Teil des Strahls durch den mit Flüssigkeit
gefüllten Teil der Zone horizontal gebrochen, und der obere Teil wird nicht so gebrochen. Wenn eine Flasche durch die
Prüfstation hindurchläuft, überstreicht das durch den gebrochenen
Teil des Strahls gebildete Bild einen Weg hinter dem Hals und trifft auf eine Photozelle, welche hinter dem Flaschenhals
in diesem Weg, jedoch außerhalb der Achse des Strahls, angeordnet ist, der deshalb nicht auf die Zelle auftreffen kann, außer,
wenn er durch Flüssigkeit im Flaschenhals gebrochen wird. In der Praxis werden zwei Zellen verwendet, von denen eine so angeordnet
ist, daß sie Licht empfängt, welches von diesem unteren Teil des Strahls gebrochen ist, welcher dem Bereich des zulässigen
Füllungspegels entspricht und von denen die andere so angeordnet ist, daß sie Licht empfängt, welches von demjenigen Teil des
Strahls gebrochen ist, welcher Überfüllungspegeln entspricht. Obwohl diese Anordnung Schwierigkeiten aufgrund der Lichtab-Gorption
in der Flüssigkeit überwindet, mit der die Flasche gefüllt ist, ist die Abtasttoleranz noch übermäßig groß, wenn
Flaschen von verschiedener Halskontur gefüllt werden, da die verschiedenen Konturen verschiedene Grade von nach unten gerichteter
Brechung des Strahls als Ergebnis des sich verjüngenden Flaschenhalses liefern, der in dieser Dimension als Prisma
wirkt. Somit muß die Anordnung der Photozellen ein Kompromiß sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine genauere Vorrichtung
zu schaffen, um in einer Flaschenabfüllstation zu geringe und/oder zu hohe Füllpegel einer transparenten Flüssigkeit
von Flaschen oder anderen transparenten Behältern zu ermitteln, die eine im allgemeinen zylindrische Form im Bereich
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ihrer normalen Füllpegel besitzen.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Erkennung unrichtig
gefüllter transparenter Flaschen oder Behälter, welche eine im allgemeinen zylindrische Form im Bereich der gewünschten
Füllpegel aufweisen, eine Flaschenprüfstation, in welche aufeinanderfolgende Flaschen zur Prüfung transportiert
werden können, einen Projektor, der so ausgelegt ist, daß er einen Lichtstrahl mit einer engen vertikalen Abmessung derart
aussendet, daß dieser auf eine Flasche oder einen Behälter in der Playstation auf einem vorgegebenen Pegel auftrifft und eine
photoelektrische Einrichtung, die in bezug auf den Projektor
hinter dem Behälter angeordnet ist und einen aktiven Bereich aufweist, dessen oberer Rand die Unterkante des Strahls gerade
nicht mehr erfeßt, nachdem der letztere durch den Hals einer
Flasche oder durch einen Behälter hindurchgegangen ist, die nicht bis zu dem Auffcreffpegel des Strahls gefüllt sind, wobei
die aktive Fläche ausreichend groß ist, so daß der Strahl immer darauf auftrifft, wenn er durch das Hindurchgehen durch
die Flüssigkeit in einem über den Auftreffpegel des Strahls gefüllten
Behälter nach unten abgelenkt oder gebrochen ist.
Vie oben bereite erwähnt wurde, verhält sich ein mit Flüssigkeit
gefüllter Flaschenhals wie ein Prisma, soweit die Lichtablenkung in der vertikalen Dimension betroffen ist und wo
immer der Flaschenhals sich zu seiner Öffnung hin nach innen
verjüngt, tritt eine Ablenkung des Lichtstrahls nach unten auf, wo der letztere durch einen Teil des Halses hindurchgeht, der
mit Flüssigkeit gefüllt ist. Es tritt Jedoch keine solche Ablenkung auf, wenn der Strahl durch einen ungefüllten Seil des
Halses hindurchgeht. Die Mehrzahl der Anwender wird nur Flaschen verwenden, deren Hälse sich aufwärts nach innen verjüngen·
Venn es erforderlich ist, könnte vorgesehen sein,
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daß die photoelektrische Einrichtung so "bewegt wird, daß dann,
wenn !Flaschen verwendet werden, deren Hälse sich im Bereich des
normalen Füllungspegels nach außen erweitern, die Einrichtung so bewegt werden kann, daß der untere Rand ihres aktiven
Bereiches gerade den Lichtstrahl nicht mehr erfaßt, wenn die relevante Zone des Flaschenhalses nicht gefüllt ist. Darüberhinaus
erzeugen Flaschen oder Gläser, die sich nicht verjüngen, immer noch eine nach unten gerichtete Verlagerung.des Strahls,
wenn sie mit Flüssigkeit gefüllt sind, vorausgesetzt, daß der Strahl nach oben geneigt ist.
Da bei sich verjüngenden Hälsen eine Abwärtsablenkung des Strahls
immer dann auftritt, wenn der Hals mit einher Flüssigkeit auf dem Auftreffpegel des Strahls gefüllt ist, sind Unterschiede in
den Halsabmessungen und in der Art der Verjüngung (vorausgesetzt, dies ist in der richtigen Richtung) unbedeutend, und
die Empfindlichkeit der Einrichtung in bezug auf Füllpegel wird durch die optischen Eigenschaften des Projektionssystems festgelegt,
die der Entwurfsingenieur der Maschine unter Kontrolle hat, und zwar eher als den Grad der Konsistenz in den Halsabmessungen
von aufeinanderfolgenden Flaschen. In gleicher Weise erfolgt bei Flaschen, deren Hälse sich nicht verjüngen, eine
nach unten gerichtete Verlagerung des Strahls, wenn er durch die Flüssigkeit hindurchgeht, vorausgesetzt, daß der Strahl nach
oben geneigt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben! in dieser zeigtt.
Pig. 1 und 2 jeweils einen Seitenriß und einen Grundriß derjenigen
Teile der Vorrichtung, welche für die Erfindung charakteristisch sind und
Pig, 3 und 4 schematische Veranschaulichungen, welche das
Verhalten eines Lichtstrahls beim Durchgang durch einen Flaschenhals zeigen, welcher sich nicht verjüngt.
Mit Ausnahme der in der, Zeichnung dargestellten Teile ähnelt
die Vorrichtung stark der Flaschensortiervorrichtung, welche
in der deutschen Patentanmeldung P 19 19 900.9 beschrieben ist,
wobei die verschiedenen Lichtquellen- und Photozellen-Anordnungen,
die in dieser Anmeldung beschrieben sind, durch die unten erläuterten ersetzt sind. Eine solche Sortiervorrichtung besitzt
einen Sortierkopf, welcher nach unten gerichtete Vorsprünge auf beiden Seiten des Pfades aufweist, welchem eine
Flasche folgt, die so geführt ist, daß sie durch eine Prüfstation läuft. Im vorliegenden Falle ist in einem nach unten
gerichteten Vorsprung eine Projektor einheit angeordnet, wel-.
ehe eine Glühlampe 2 und eine Kondensorlinse 4 aufweist, und
der andere nach unten gerichtete Vorsprung enthält eine photoelektrische Einrichtung 6, vor welcher eine geschlitzte Scheibe
rotiert, die durch einen Elektromotor 10 in Drehung versetzt wird. Die Lampe 2 und die Linse 4 sind so ausgewählt, daß sie
einen Strahl liefern, dessen horizontale Abmessung an der Stelle, an welcher er durch den Hals einer Flasche 12 in der
Prüfstation und in der Ebene der Zelle 6 verläuft, so gering
wie möglich ist, obwohl im Interesse der Erreichung maximaler Liohtübertragung seine horizontale Abmessung vorteilhafterweise
größer sein kann. Diese Strahlkonfiguration wird durch die Verwendung
einer Lampe 2 erreicht, die einen langgestreckten horiaontalen Glühdraht aufweist, wobei die Optimalisierung der Strahlform
t die notwendigerweise einen Kompromiß darstellen muß, durch
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Auswahl einer geeigieten Linse 4 erreicht wird und dadurch
unterstützt werden kann, daß eine Maske vorgesehen ist, die zwischen der Linse und dem Flaschenhals derart angeordnet
ist, daß Streulicht ausgeschaltet wird. Es hat sich herausgestellt,
daß mit Flaschen konventioneller Hals Verjüngung
optimale Ergebnisse erreicht werden, wenn der Strahl horizontal, oder von der Horizontalen leicht nach oben geneigt
ist, während eine Neigung nach oben erforderlich ist, wo Flaschen mit sich nicht verjüngenden Hälsen hantiert werden
müssen, wie unten näher diskutiert wird.
Die Oberkante der aktiven Fläche der Zelle 6 sollte so nahe wie möglich an der Strahlachse liegen, ohne daß ein Eisiko
besteht, daß der Strahl, wenn er nicht abgelenkt wird, tat- A
sächlich auf die aktive Fläche auftrifft. Die vertikale Abmessung
des Strahls muß daher an diesem Punkt gering sein. Wenn der Strahl einen Teil des Halses der Flasche trifft,
welche eine Flüssigkeit enthält, wird er aufgrund der obengenannten Gründe nach unten abgelenkt, in Grenzfällen wird
jedoch nur der untere Teil des Strahls abgelenkt und die auf die Zelle 6 auftreffende Intensität des abgelenkten Strahls
wird reduziert, mit dem Ergebnis, daß die Veränderung im Widerstand der letzteren nur unsicher ausreicht, um die von
der Zelle gesteuerte Schaltung zu betätigen, was in einer wenig definierten Unterscheidung im Falle von Flaschen führt,
deren Füllpegel in Grenzbereichen liegt. Die vertikale Abmessung des Strahls beim Durchgang durch den Flaschenhals sollte ^j
daher so klein wie möglich sein, um die Empfindlichkeit der Anordnung auf ein Maximum zu bringen. Die aktive Fläche der
Zelle sollte groß genug sein, um alle wahrscheinlichen Grade der Abwärtsablenkung des Strahls zu umfassen·
Wenn der"Strahl durch einen mit Flüssigkeit gefüllten TdI
des Halses verläuft, wird er nicht nur nach unten abgelenkt, sondern er wird auch derart gebündelt, daß seine horizontale
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Abmessung reduziert wird, vorausgesetzt, daß sich die Zelle ungefähr in der Brennebene der Zylinderlinse befindet, welche
durch den Flaschenhals gebildet wird, so daß ein intensiver Lichtfleck erzeugt wird, welcher aufgrund der Bewegung
der Flasche durch die Prüfstation die Zelle von einer Seite zur anderen abtastet. Die Verwendung der geschlitzten Scheibe
8 gestattet, daß durch wesentliche Reduktion der Fläche der Zelle, welche zu einer beliebigen Zeit beleuchtet wird, die
letztere unterscheidet zwischen der verhältnismäßig intensiven, jedoch lokalen, Beleuchtung, welche durch den abgelenkten
Strahl geliefert wird und einer diffuseren Beleuchtung,
welche durch Streulicht oder Umgebungslicht erzeugt wird. Die Bündelungswirkung eines mit Flüssigkeit gefüllten Flaschenhalses
hilft durch Vergrößerung der Intensität des auf die Zelle auftreffenden Strahls, die Lichtverluste in der Flüssigkeit
zu kompensieren und bewirkt, daß eine ausreichende Intensität erreicht wird, und zwar sogar durch stark lichtabsorbierende
Flüssigkeiten wie Starkbier. Es ist jedoch wichtig, daß die Flüssigkeit im wesentlichen transparent
ist, obwohl sie stark lichtabsorbierend sein kann, da andernfalls
übermäßige Dispersion des Strahls auftritt.
Eine weitere wesentliche Funktion der Scheibe 8 besteht darin, einen alternierenden Ausgang von der Zelle zu erreichen, so
daß auf diese Weise eine Unempfindlichkeit gegen Ausgangsdrift erreicht wird, welche durch Veränderungen in der Temperatur
oder dem Umgebungslichtpegel verursacht ist und daß die nachfolgende driftfreie Verstärkung des Ausgangssignals erleichtert
wird. Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe sollte so gewählt sein, daß die durch die Schlitze in der Scheibe
festgelegte Zerhackerfrequenz so beschaffen ist, daß ihre Periodizität klein ist im Vergleich zu der Zeit, welcher
der Lichtfleck mit hoher Intensität benötigt, um die Zelle zu überstreichen und im Vergleich zu. der Versorgungsfrequenz
zur Lampe 2, damit ein alternierendes Signal gewährleistet
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ist, welches eine Dauer von wenigstens einigen Perioden "besitzt, welches gegen Schwankungen der Lampenintensität unempfindlich
ist, und zwar aufgrund ihrer Wechselstromversorgung. Eine bevorzugte Frequenz ist etwa 1 kHz.
In der Praxis können zwei vertikal getrennte Systeme aus Lampe, Linse und Zelle verwendet werden oder zwei vertikal getrennte
Zellen in Verbindung mit einer einzelnen Lampe, und ein Spaltstrahl-Linsensystem,
obwohl die geschlitzte Scheibe 8 und der Motor 10 für beide Systeme gemeinsam sein könnten.
Ein System ist so angeordnet, daß der zugeordnete Strahl den Flaschenhals beim maximal zulässigen Füllpegel trifft und das
andere ist so angeordnet, daß sein zugehöriger Strahl den Flaschenhals bei dem minimal zulässigen Füllpegel trifft. Der Bereich der zulässigen Füllpegel kann geändert werden, indem eines
der Systeme in bezug auf das andere beweglich gestaltet wird, und verschiedenen Größen von Flaschen oder verschiedenen
Füllpegeln innerhalb derselben Flaschengröße kann dadurch Rechnung getragen werden, daß der Kopf der Maschine erhöht
oder erniedrigt wird.
Aus den Fig. J und 4, welche im Tertikaischnitt einen Teil des
Halses 14 einer Flasche darstellen, die sich nicht verjüngt, ist ersichtlich, daß ein horizontaler Lichtstrahl/nicht abgelenkt
wird oder vertikal verlagert wird, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob die Flüssigkeit einen Pegel 18 oder einen
Pegel 20 erreicht. Wo jedoch ein nach oben geneigter Strahl 22 verwendet wird (siehe Fig. 4), wird der Strahl gegenüber
seinem Weg, dem er andernfalls gefolgt wäre, leicht nach unten versetzt, und zwar durch die Brechung im Glas des Flaschenhalses,
wenn der Hals auf der Höhe des Auftreffens nicht mit
Flüssigkeit gefüllt ist, wird jedoch stärker nach unten durch die zusätzliche Brechung in der Flüssigkeit versetzt, wenn die
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Flasche über den Auftreffpegel gefüllt ist. Wenn somit Flaschen
mit Hälsen geprüft werden, die sich nicht zur öffnung hi ti verjüngen,
ist es erforderlich, daß der Strahl nach oben geneigt ist. Vorausgesetzt, daß die Zelle 6 nahe am !Flaschenhals angeordnet
ist, kann diese Methode auch für Flaschen mit leichten entgegengesetzten Verjüngungen angewandt werden, wenn die Verjüngung
hinreichend gering ist, so daß die Versetzung des Strahls nach unten durch die Flüssigkeit größer ist als die Versetzung
nach oben, welche bei der Zelle durch die prismatische Wirkung verursacht wird, die durch die Halsverjüngung erzeugt wird.
Für Flaschen mit einer Verjüngung gegen die öffnung, welches
der häufigsten Konfiguration entspricht, werden optimale Ergebnisse mit einem S-fcahl erreicht, der entweder horizontal
ist oder nur leicht nach oben geneigt ist und deshalb wird eine Maschine, welche auch zur Prüfung von Flaschen vorgesehen
ist, deren Hälse keine Verjüngung aufweisen, vorzugsweise mit einem Projektor ausgerüstet, der die Möglichkeit besitzt, den
Strahl zu neigen, was in der Form eines abnehmbaren Spiegeloder Prismensystems geschehen kann, welches zwischen der Linse
4- und den Flaschen angeordnet ist und so ausgelegt ist, daß der Strahl nach unten versetzt und nach oben derart geneigt ist,
so daß er noch gerade oberhalb der Zelle 6 auftrifft, wenn eine unterfüllte Flasche geprüft wird.
Während die Erfindung insbesondere in bezug auf die Prüfung von Flaschen beschrieben wurde, ist leicht verständlich, daß
sie in gleicher Weise auf die Prüfung von transparenten Gläsern oder anderen transparenten Behältern anwendbar ist, deren
Querschnitt in dem Bereich des normalen Füllungspegels im wesentlichen zylindrisch ist.
- Patentansprüche 109818/U03
Claims (8)
- PatentansprücheVorrichtung zur Erkennung unrichtig gefüllter transparenter Flaschen oder Behälter, welche eine im allgemeinen zylindrische Form im Bereich des erwünschten Füllungspegels aufweisen, mit einer Flaschenprüfstation, in welche aufeinanderfolgende Flaschen zur Prüfung tiansportiert werden können, einem Projektor, welcher so beschaffen ist, daß er einen Lichtstrahl derart aussendet, daß dieser auf eine Flasche oder einen Behälter in der Prüfstation auf einem vorgegebenen Pegel auftrifft und mit einer photoelektrischen Einrichtung, welche in bezug auf den Projektor hinter dem Behälter angeordnet ist, dadurch gekennz ei chnet, daß der Projektor so ausgelegt ist, daß er einen lichtstrahl aussendet, der eine enge vertikale Abmessung aufweist und daß die photoelektrische Einrichtung einen aktiven Bereich besitzt, dessen oberer Hand den unteren Rand des Strahls gerade nicht mehr aufnimmt, nachdem der letztere durch den Hals einer Flasche oder eines Behälters, die nicht bis zu dem Auftreffpegel des Strahls gefüllt sind, durchlaufen hat, und daß der aktive Bereich ausreichend groß ist, so daß der Strahl immer darauf trifft, wenn er durch den Durchgang durch die Flüssigkeit in einem Behälter, welcher über den Auftreffpegel des Strahls gefüllt ist, nach unten abgelenkt oder gebrochen wird.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Flasche oder einem Behälter, die gerade geprüft werden und der Zelle eine geschlitzte Scheibe gedreht wird.
- 3. Vorrichtung nach .Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß die photoelektrische Einrichtung so angeordnet ist, daß sie im Fokus der -Zylinderlinse liegt, welche durch einen mit Flüssigkeit gefüllten Flaschenhals oder Behälter in der Prüfstation gebildet ist.109818/1/t03
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g ekennz ei chnet, daß der Lichtstrahl eine horizontale Abmessung besitzt, welche in bezug auf seine vertikale Abmessung groß ist.
- 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Prüfung von Flaschen oder Behältern, welche Profile aufweisen, die sich gegen ihre Öffnungen in der Zone verjüngen, in welcher normale Füllpegel auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor so ausgelegt ist, daß der Lichtstrahl horizontal oder mit einer leichten Neigung nach oben ausgesandt wird.
- 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis M- zur Prüfung von Flaschen oder Behältern, deren Profile keine wesentliche Verjüngung in der Zone aufweisen, in welcher normale Füllpegel auftreten, dadurch gekennz eichnet, daß der Projektor so ausgelegt ist, daß der Lichtstrahl mit einer Neigung nach oben ausgesandt wird.
- 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor so ausgelegt ist, daß er einen horizontalen oder leicht nach oben geneigten Strahl aussendet und abnehmbare Einrichtungen aufweist, um eine erhöhte Neigung des Strahls nach oben zu liefern.
- 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vertikal auf Abstand angeordnete photoelektrische Einrichtungen zusammen mit zwei Projektoren oder einem einzigen Zweistrahl-Projektor vorgesehen sind, von denen zwei vertikal auf Abstand angeordnete Lichtstrahlen geliefert werden.1098Τ8/1Λ03
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