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Pllh:dhenpr-vorrichtun~g~oür Behälter Die Erfindung betrifft eine
Füllhöhenprüfvorrichtung für Behälter, bei der die Flaschen,Gläser oder dgl.
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durch einen Prüfbereich gefördert und dabei durch mindestens einen
Sensor abgetastet werden, der beim Durchlauf falsch gefüllter Behälter über eine
Steuervorrichtung eine Ausscheidevorrichtung für die falsch gefüllten Behälter betätigt.
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Es sind bereits verschiedene Prüfvorrichtungen der oben genannten
Art bekannt, bei denen auf einer Seite der Bewegungsbahn der Behälter im PrUfbereich
eine Strahlungsquelle z.B. für Licht oder Röntgenstrahlenund auf der anderen Seite
mindestens ein auf die Strahlung ansprechen der Sensor angeordnet ist, Beim Durchlauf
eines Behälters zwischen der Strahlungsquelle und dem Sensor wird die Strahlung
durch das Füllgut im Behälter absorbiert oder reflektiert, während sie den füllgutfreien
Bereich durch dringt oder entsprechend anders abgelenkt wird. Je nach Anordnung
des Sensors spricht dieser auf die Strahlung an und gibt einen Impuls zur Steuerung
der Ausscheidevorrichtung ab.
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All den bekannten Füllhöhenprüfvorrichtungen ist ein äußerst aufwendiger
und störungsanfälliger Aufbau gemein sam, denn neben der Strahlungsquelle sind noch
Mittel zum Bündeln und Ausrichten der Strahlung und zur Abschirmung von Fremdstrahlung
erforderlich. Da die Strahlungsquelle auf der einen und der Sensor auf der anderen
Seite der Be
wegungsbahn der Behälter angeordnet sein müssen, kennen
die Behälter erst nach dem Durchlaufen des Prüfbereichs ausgeschieden werden, weshalb
eine Speicherung des Ausscheideimpulses notwendig ist. Für die Prüfung von Behältern
mit einer schäumenden Flüssigkeit sind die bekannten Füllhöhenprüfvorrichtungen
nicht geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und robust
aufgebaute Füllhöhenprüfvorrichtung zu schaffen, die für die verschiedensten Behälter
und Füllgüter verwendet werden kann.
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=iese Aufgabe wird bei einer Füllhöhenprüfvorrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außerhalb der Bewegungsbahn der
Behälter mindestens ein auf das Füllgut ansprechender kapazitiver elektronischer
ueber angeordnet ist, der mit der Steuervorrichtung für e Ausscheidevorrichtung
in Verbindung steht. Kapazitive elektronische Geber oder Annäherungsschalter, im
nachstehenden kurz Geber genannt, sind bekannt und werden als berührungslose Endschalter
zur Steuerung von Maschinen und Vorrichtungen verwendet. Durch die erfindungsgemäße
verwendung eines derartigen Gebers in einer Füllhöhenprüfsrorrichtung ergeben sich
wesentliche Vorteile. Der Geber ist robust und unempfindlich gegen Umgebungseinflüsse
und daher gut für den rauhen Betrieb in Flaschenabfüllanlaen geeignet. Es körnien
sowohl durchsichtige als auch un-Qurchsichtige Behälter mit den verschiedensten
Füllungen Ff eprüft werden. Da der Geber unmittelbar auf das Füllgut nspricht, entfällt
eine separate Strahlungsquelle. Die m Geber gegenüberliegende Seite der Bewegungsbahn
der Behälter ist somit frei und der Behälter kann direkt im rüfbereich ausgeschieden
werden. Eine Speicherung des usscheideimpulae ist daher nicht notwendig. Eine er-@indungsgemäße
Füllhöhenprüfvorrichtung kann aus handels-@plichen Baumlementen erstellt werden,
ist kompakt und @ann @@@@@@@@ @@@räglich an vorhandenen Förderbändern werden
Selbstverständlich
ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines handelsüblichen Gebers beschränkt,
sondern es können beliebige elektronische Oszillatoren mit einem Kondensator veränderbarer
Kapazität Verwendung finden, die nach Art eines Gebers arbeiten.
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Wichtig ist, daß die dem Kondensator gegenüberliegende Schaltzone
des Gebers oder geberähnlichen Bauelements bzw. der Geber derart angeordnet ist,
daß eventuell vorhandenes Füllgut innerhalb des Ansprechbereichs zu liegen kommt
und daß der Geber derart eingeregelt ist, daß er beim Eintreten eines Behälters
und einer Mindestmenge von Füllgut anspricht, d.h. ein Steuersignal abgibt, nicht
aber beim Eintreten eines leeren Behälters in den Ansprechbereich.
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boitl die Füllhöhenprüfvorrichtung nur rt um zum überwachen der Mindestfüllhöhe
herangezogen werden, so ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im Bereich der
MindestfUllhöhe ein kapazitiver elektronischer Geber angeordnet, der mit der Steuervorrichtung
derart in Verbindung steht, daß bei Nichtansprechen auf Füllgut die Ausscheidevorrichtung
betätigbar ist.
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Soll die Füllhöhenprüfvorrichtung nur zum Überwachen der maximalen
Füllhöhe herangezogen werden, so ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung
im Bereich der maximalen Füllhöhe ein kapazitiver elektronischer Geber angeordnet,
der mit der Steuervorrichtung derart in Verbindung steht, daß bei Ansprechen auf
Füllgut die Ausscheidevorrichtung betätigbar ist.
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Soll sowohl die Nindestfüllhöhe als auch die maximale Füllhöhe überwacht
werden, so ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ein erster kapazitiver
elektronischer Geber im Bereich der Mindestfüllhöhe und ein zweiter kapazitiver
elektronischer Geber im Bereich der maximalen Füllhöhe angeordnet.
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Soll die Füllhöhe von Behältern mit schäumenden Flüssigkeiten, z.B.
von Bierflaschen überwacht werden, so wird entsprechend einer anderen Ausbildung
der Erfindung im Bereich über der Mindestfüllhöhe ein auf Schaum oder Füllgut ansprechender
kapazitiver elektronischer Geber und im Bereich der'Mindestflillhöhe eine auf Schaum
ansprechende Reflexlichtschranke angeordnet, wobei der Geber und die Lichtschranke
derart mit der Steuervorrichtung verbunden sind, daß bei Ansprechen der Reflexlichtschranke
unabhängig vom Geber und bei Nichtansprechen des Gebers unabhängig von der Reflexlichtschranke
die Åusscheidevorwichtung betätigbar ist. Der Geber stellt in diesem Falle fest,
ob der Behälter bis über die Mindestfüllhöhe mit Schaum oder Flüssigkeit gefüllt
ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der Behälter ausgeschieden. Die Reflexlichtschranke
stellt die Lage der Schaumgrenze bzw. den Flüssigkeitspegel fest. Liegt der Flüssigkeitspegel
unterhalb der Mindestfüllhöhe, 8o wird die Flascheo.dgl. ausgeschieden, auch wenn
sie bis obenhin mit Schaum gefüllt ist.
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Ensprechend einer Weiterbildung der Erfindung weist der kapazitive
elektronische Geber im Bereich seiner Schaltzone.ein elastisches, an den Behältern
zur Anlage kommendes Fühlglied auf, das mit einer in die Sohaltzone des Gebers eingelassenen
Platte aus elektrisch leitendem Material verbunden ist. Die erreichbare Genauigkeit
wird hierdurch vergrößert.
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Das Fühlglied wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch eine
an einem schwenkbaren Hebel gelagerte Rolle gebildet, die unter der Einwirkung einer
am Hebel angreifenden Feder an den Behältern zur Anlage kommt.
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Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen des Fühlglieds möglich.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im nach stehenden 2 Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen Fig. 1 die Seitenansicht einer Füllhöhenprüfvorrichtung
für Flaschen, die mit einer nicht schäumenden FlUssigkeit gefüllt sind Fig. 2 den
Schnitt AB nach Fig. 1 Fig. 3 die Draufsicht auf den kapazitiven elektronischen
Geber der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, teilweise im Schnitt Fig. 4 das Blockschaltbild
der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 Fig. 5 die teilweise Seitenansicht einer Fülihöhenprüfvorrichtung
für Flaschen, die mit einer schäumenden Flüssigkeit gefüllt sind Fig. 6 das teilweise
Blockschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 5.
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Die Füllhöhenprüfvorrichtung 1 nach Fig. 1 bis 4 weist ein Gehäuse
2 auf, das seitlich an einem Förderband 3 für aufrechtstehende Flaschen 4 in Form
einer Scharnierbandkette ortsfest angeordnet ist. Die Flaschen 4 sind z.B. mit einem
kohinsäurefreien Getränk gefüllt. Das Förderband 3 ist an beiden Seiten mit Geländern
5 zur FUhrung der Flaschen versehen.und wird in Pfeilrichtung angetrieben wodurch
die Flaschen durch den Prüfbereich transpot werden. In dem Teil des Geländers, das
dem Gehäuse 2 gegenüberliegt, ist eine Öffnung von der Breite mindestens eines Flaschendurchmessers
ausgebildet.
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Im Bereich der Mindestfüllhöhe h der Flaschen 4 ist im Gehäuse 2 ein
kapazitiver elektronischer Geber 6 befestigt, der außerhalb der Bewegungsbahn der
Flaschen liegt und mit seiner Schaltzone7auf die zu prüfenden Flaschen zuweist.
Mit einer an seiner Schaltzone7befestigten, nachgiebig gelagerteh Rolle 8 kommt
der Geber 6 mit der jeweils zu prüfenden Flasche in Berührung. Unterhalb des Gebers
6 ist im Gehäuse 2 auf Höhe des Flaschenrumpfes eine Reflexlichtschranke 9 vorgesehen,
die auf das Vorhandensein von Flaschen im Prüfbereich anspricht.
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Im unteren Teil des Gehäuses 2 ist ein Elektromagnet 10 mit einem
Stößel ii vorgesehen, der bei seiner Betätigung eine auszuscheidende Flasche in
Richtung des gestrichelten Pfeiles durch die Öffnung im Geländer hindurch auf eine
Rutsche 12 oder ein weiteres Förderband stößt. Vor der Öffnung im Geländer ist ein
gegebenenfalls federnder Abweiser 13 vorgesehen, der sicherstellt, daß die Flaschen
im erforderlichen Abstand am Geber 6 vorbeigeführt und von der Rolle 8 abgetastet
werden.
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Zusätzlich befindet sich in einem über die Flasche ragenden eil des
Gehäuses 2 ein induktiver Geber 14, der auf das Vorhandensein von Kronenkorken anspricht
und zum Ermitteln
unverschlossener Flaschen dient. Diese werden
in gleicher Weise wie die ungenügend gefüllten Flaschen durch denmagnetisch betätigten
Stößel 11 ausgeschieden.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist in die Schaltzone7des Gebers 6 eine
Halterung 15 eingelassen, in der ein Hebel 16 entgegen der Kraft einer nicht dargestellten
Feder schwenkbar gelagert ist. Am Hebel 16 ist die Rolle 8 drehbar befestigt. Wird
eine ausreichend geftllte Flasche von der Rolle 8 abgetastet, so ändert sich durch
die Masse des im Bereich der Rolle vorhandenen Füllgutes und der Flaschenwandung
die Kapazität eines im Geber 6 eingebetteten Kondensators mit den beiden Platten
17. Diese Platten stehen mit einem nicht gezeigten elektronischen Oszillator bekannter
Bauart in Verbindung, der bei einer gewissen Bedämpfung durch Kapazitätsänderung
des Kondensators einen Steuerimpuls abgibt. Die Empfindlichkeit des Gebers ist derart
eingestellt, daß beim Eintreten einer gefüllten Flasche in seinen Ansprechbereich
ein Steuerimpuls abgegeben wird, nicht aber, wenn eine leere Flasche in den Ansprechbereich
eintritt. Die Halterung 15 für die Rolle 8 ist vorzugsweise mit einer in der Schaltzone
des Gebers 6 eingebetteten Platte 27 aus elektrisch leitendem Material verbunden.
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Die Wirkungsweise dieser Füllhöhenprüfvorrichtung entsprechend dem
in Fig. 4 dargestellten Blockschtbild ist folgende: Befindet sich eine ausreichend
gefüllte Flasche im Prüfbereich, 8o geben sowohl die Reflexlichtschranke 9 als auch
der Geber 6 einen Impuls ab. Die Impulse werden in einem Vergleicher 18 zusammengeführt
und bewirken, daß kein Impuls an einen Verstärker 19 mit Empfindlichkeitsregelung
20 weitergeleitet wird. Der Ausstoßmagnet 10 bleibt in Ruhe und die geprüfte Flasche
wird auf dem Förderband 3 weitertransportiert. Ist die Flasche dagegen ungenügend
gefüllt, so gibt der kapazitive Geber 6 keinen Impuls ab. Der Impuls der Reflexlichtschranke
9 bewirkt dann über den Vergleicher 18 und den Verstärker 19, daß
der
Ausstoßmagnet 10 unter Strom gesetzt wird. Die ungenügend gefüllte Flasche wird
durch den vom Magneten 10 betätigten Stößel 11 ausgeschieden..
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Der induktive Geber 14 ist über ein UND-Gatter 21 mit dem kapazitiven
Geber 6 zusammengeschaltet, so daß bei Fehlen eines der beiden Impulse, d.h. bei
ungenügend gefüllter und/oder unverschlossener Flasche ein Ausscheideimpuls weitergegeben
wird. Die Ausscheidungsimpulse werden durch einen Zähler 22 erfaßt, der bei einer
bestimmten Anzahl hintereinanderfolgender Impulse die der Füllhöhenprüfvorrichtung
vorgeschaltete Füllmaschine bzw. Schließmaschine für die Flaschen über ein Relais
23 stillsetzt. Beim Durchlauf einer ordnungsgemßen Flasche wird der Zähler 22 durch
eine Rückstelleinheit 24 wieder auf Null gestellt.
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Wenn der kapazitive Geber 6 zum Erfassen von zu hoch gefüllten Flaschen
eingesetzt werden soll, so wird er auf der gewünschten Höhe Justiert. Außerdem ist
eine gestrichelt eingezeichnete Tnverterstufe 25 zur Wirkungsumkehr notwendig. In
diesem Falle wird ein Ausscheidungsimpuls gegeben, wenn die Reflexlichtschranke
und der kapazitive Geber ansprechen.
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Die Füllhöhenprüfvorrichtung 26 nach Fig. 5 und 6 weist ein Gehäuse
2a auf, das in gleicher Weise wie das Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 an einem nicht
dargestellten Förderband angeordnet ist. Die Vorrichtung 26 ist zum Prüfen von mit
schäumender Flüssigkeit gefüllten Flaschen 4a eingerichtet. Hierzu ist im Gehäuse
2a im Bereich der Mindestfüllhöhe h eine Reflexlichtschranke 28 herkömmlicher Bauart
derart befestigt, daß ihr Lichtstrahl in etwa waagerecht austritt und unter einem
bestimmten Winkel auf die in diesem Bereich gegenüber der-Blaschenachse geneigte
Flaschenwandung auftrifft. Ein Teil des Strahls wird reflektiert, während der andere
Teil die Flaschenwandung durchdringt. Ist die Flasche bis zur Nindestfüllhöhe h
mit T igkeqt gefüllt, so durchdringt der Lichtstrahl die
Flüssigkeit
und verläßt die Flasche schließlich auf der der Reflexlichtschranke gegenüberliegenden
Seite.
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Die Fotozelle der Reflexlichtschranke spricht in diesem Falle nicht
an und gibt keinen Impuls ab. Durch die Schrägstellung der Foto zelle relativ zur
Flaschenwandung wird verhindert, daß das von der Flaschenwandung teilweise reflektierte
Licht auf die Fotozelle trifft.
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Sollte die Flaschenwandung im abgetasteten Bereich zylindrisch sein,
so wird die Fotozelle vorteilhafterweise gegenUberider Horizontalen verschwenkt.
Geeignet ist z.B. eine Schwenkung um 300.
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Ist die Flasche nicht genügend gefüllt, so trifft der durch die Flaschenwandung
hindurch getretene Lichtstrahl auf den über der Flüssigkeit befindlichen Schaum
und wird nach allen Richtungen zerstreut, wobei ein Teil des Lichts zurück auf die
Foto zelle der Lichtschranke 28 geworfen wird. Diese spricht an und gibt einen Impuls
ab, der in einer später beschriebenen Weise eine Ausscheidung der betreffenden Flasche
verursacht. Durch die komplexe Ausbildung des Schaums ist sichergestellt, daß in
jedem Falle ein Teil des reflektierten Lichts auf die Fotozelle der Lichtschranke
28 trifft.
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Über der Reflexlichtschranke 28 ist im Gehäuse 2a ein kapazitiver
Geber 29 befestigt, der mit seiner Schaltzone7auf den Flaschenhals zuweist. Der
Geber 29 stellt fest, ob im Bereich über der Nindestfüllhöhe Schaum oder gegebenenfalls
Flüssigkeit vorhanden ist und gibt in diesem Falle einen Impuls ab. Der übrige Aufbau
der FUllhöhenprüfvorrichtung 26 entspricht derjenigen nach Fig. 1 und 2.
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Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, laufen die Impulse des induktiven Gebers
14, des kapazitiven Gebers 29 und der Reflexlichtschranke 28 in ein UND-Gatter 21,
wobei zwischen der Reflexlichtschranke 28 und dem UND-Gatter 21 ein Inverter 25
zur Wirkungsumkehr eingeschaltet ist. Der übrige Aufbau des Blockschaltbilds entspricht
demjenigen nach Fig0 4.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 5 und 6 ist folgende:
Durchläuft eine ordnungsgemäß gefüllte und verschlossene Flasche den PrUfbereicht
so geben der induktive Geber 14, der kapazitive Geber 29 und die Reflexlichtschranke
9 einen Impuls ab. Die Reflexlichtschranke 28 dagegen gibt keinen Impuls ab, da
der Lichtstrahl durch die Flüssigkeit hindurchtritt.
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Durch den Inverter 25 wird jedoch bewirkt, daß ein Signal an das UND-Gatter
21 weitergeleitet wird, sõ-3aß das UND-Gatter ein Ausgangssignal an den Vergleicher
18 abgibt. Der von der Reflexlichtschranke 9 abgegebene Impuls bewirkt in diesem
Falle im Vergleicher 18, daß kein Ausgangsimpuls an den Verstärker 19 weitergeleitet
wird.
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Fehlt jedoch mindestens einer der Eingangsimpulse am UND-Gatter 21,
entweder bei einem Fehlen des Kronenkorkens, beim Fehlen von Schaum im Flaschenhals
oder bei Unterschreiten der Füllhöhe h, so gibt das UND-Gatter kein Ausgangssignal
ab und das Signal der Reflexlichtschranke 9 bewirkt, daß der Vergleicher 18 einen
Ausscheideimpuls weiterleitet.
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Bei der Füllhöhenkontrolle von schäumenden Flüssigkeiten ist zu beachten,
daß die sich unmittelbar nach dem Füllen einstellende Füllhöhe etwas kleiner ist
als die Füllhöhe einige Stunden nach dem Füllen, da sich der über dem Flüssigkeitspegel
befindliche Schaum zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig gesetzt hat. Da nun
die FUllhöhenkontrolle im allgemeinen kurz nach dem Füllvorgang erfolgt, kann dieser
Umstand dadurch berücksichtigt werden, daß bei einer Füllhöhenprüfvorrichtung nach
Fig. 5 die Höhe h etwas kleiner gewählt wird, als die endgültige Füllhöhe.
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Die Größe h hängt von der Art der Flüssigkeit bzw. von der Dichte
und Menge des anfallenden Schaums ab.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern es sind verschiedene konstruktive Abänderungen möglich. So kann
z.B. anstelle der Reflexlichtschranke 9 auch eine Durchgangslichtschranke oder in
mechant-cher Taster, der einen Schalter betätigt,
Verwendung finden.
Auch ist es möglich, die Flaschen mittels eines bekannten Sternrades durch den Prüfbereich
zu fördern, das mit Saugnäpfen zum Aussondern der fehlerhaften Flaschen versehen
ist.