DE2410110A1

DE2410110A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen pruefen und aussortieren von leeren behaeltern mit restbestaenden von medien, insbesondere von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2410110A1
Application number: DE2410110A
Authority: DE
Inventors: Olaf A Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-02
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DE2410110C3; DE2410110B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren Behältern mit Restbeständen von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren, der Verwendung zuzuführender Behälter, wie Flaschen, Gläser und dergl.
mit Restbeständen von Medien, insbesondere Flüssigkeiten wie -Lauge oder dergl..
Es ist eine Reihe von Verfahren zum automatischen Kontrollieren --von Glasflaschen bekannt geworden. Dazu zählen optische Verfahren, mit-denen z. B. die Trübung oder die Reflektion bei durchsichtigen Behältern gemessen wird, um durch Vergleichsmessungen an nicht durch Restbestände von Flüssigkeit bzw. medien--getrübten Flaschen eine Feststellung darüber zu treffen, ob die Flasche fehlerhaft ist bzw. sich noch Restbestände in der Flasche befinden. Ferner gehören dazu Verfahren zur Anwendung von Gamma- und Laserstrahlen, Vorrichtungen zum Überprüfen von Gewicht und Dichte, sowie Verfahren zur Anwendung von Schall- -wellen Keines dieser Verfahren ist jedoch für die Verwendung -auf einem Fließband zum Kontrollieren von Behältern, insbesondere von Flaschen auf derartige Fehler geeignet, wenn man dazu noch in Betracht zieht, daß auf dem Fließband stündlich 60.000 Flaschen und mehr bewegt werden. Erst recht eignen sich die genannten Verfahren nicht zum Kontrollieren von Flaschen auf dem Fließband daraufhin, ob sich noch Reste von Medien in den Flaschen befinden, da diese Restbestände von Medien einmal qualitativ von unterschiedlicher Beschaffenheit und auch quantitativ in unterschiedlichen Mengen vorhanden sein können. Es kann sich z. B. bei Flaschen um Reste vom Inhalt der Flasche handeln oder um Reste von Lauge aus dem Spülvorgang stammend oder um Wasser. Hinsichtlich der Menge kann es sich um kleine Mengen, die gerade den Boden benetzen oder um Restmengen handeln, die eine gewisse Füllhöhe erreichen. Bei diesen quantitativen und qualitativen Unterschieden würden auch Prüfgeräte, die eine Meßsonde einführen zum chemischen oder elektrischen Prüfen auf Flüssigkeitereste nicht anwendbar sein, abgesehen davon, daß bei den Durchsatzmengen auf dem Fließband das mechanische Ein- und Ausführen von Sonden kaum infrage käme.
Herkömmliche geometrische Sicht- bzw. optische bzw. Schwingungsverfahren, die ein optisches oder akustisches Signal abgeben, sind nicht für Behälter, insbesondere Glasflaschen geeignet, weil die Behälter, insbesondere die Flaschen in ihrer Wandstärke variieren, oft farblich voneinander abweichen und oft mit Prägedruck und ähnlichem versehen sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren anzuwenden, in Behältern, insbesondere Flaschen, die der Wiederverwendung wieder zugeführt werden, automatisch Restbestände von--Medien,- insbesondere Flüssigkeitsreste von Laugen oder dergl.
sicher zu erfassen und diese Behälter auszusortieren. Die Erfindung schlägt zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ein Verfahren zum Feststellen von Restbeständen von Medien in Behältern vor, das darauf beruht, daß ein Behälter, der nur Luft enthält, eine andere Dielektrizitätskonstante aufweist als ein Behälter, derSelbst nur geringe Spuren eines Mediums wie Wasser enthält. Die Dielektrizitätskonstanten von Luft, Glas und Wasser unterscheiden sich wesentlich, so ist die Dielektrizitätskonstante von Luft = 1, von Glas = 5 - 16, von Wasser = 80.
Durch diesen um ein viel faches höheren Wert der Dielektrizitätskonstante von Flüssigkeit, die in der Hauptsache Wasser enthält, ist es möglich, leere Behältnisse aus Glas oder dergl.
mit selbst nur geringen Mengen, z. B. Restmengen (in der Hauptsache Wasser) exakt und schnell auf Grund der Abweichung in der Dielektrizitätskonstanten zu unterscheiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch ausgeübt, daß die Behälter, insbesondere Flaschen, auf ihre Dielektrizitätskonstante geprüft werden. Dies erfolgt auf dem Fließband im Durchlauf, indem die Behälter als Dielektrikum eines Kondensators in einen elektrischen Oszillatorkreis eingesetzt werden. Die Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Vorhandensein eines unerwünschten Mediums, z. B. in Form von Restbeständen von Flüssigkeit wird hierbei exakt gemessen, weil die Dielektrizitätskonstante bei Anwesenheit von Flüssigkeit in dem Behälter einen wesentlich abweichenden Vergleichswert gegenüber einer gemessenen Dielektrizitätskonstante einer leeren Flasche bzw.
eines leeren Behälters ohne diese Medienreste oder Flüssigkeitsreste anzeigt. Weiterhin schlägt die Erfindung eine integrierbare Vorrichtung zur Aussortierung und zum Zurückweisen von unerwünschten Behältern vor. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die beim Befördern und Durchschleusen der Behälter durch die Elektroden der Dielektrizitätsmeßeinrichtung eine Umwandlung der Meßwerte der Prüfeinrichtung in elektrische Impulse ermöglicht, für den Fall, daß die Messung Differenzwerte ergibt, die den unterschiedlichen Dielektrikas der zu messenden Behälter entsprechen. Das Verfahren ist weiterhin gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erfassen der Behälter und durch eine Vorrichtung zum Aussortieren und Zurückweisen unerwünschter Behälter nach Empfang eines Signals.
Weiterhin ist die Erfindung bekennzeichnet durch eine Vorrichtung, wodurch der zu prüfende Behälter innerhalb einer Prüfzone befördert und positioniert wird. Der Behälter wird von den Elektroden des Oszillatorkreises erfaßt undwrkt als Dielektikum. Falls Restmengen von Flüssigkeit in den Behältern vorhanden sind, wird eine Änderung der dielektrischen Werte hervorgerufen. Diese Änderung wird in elektrische Impulse umgewandelt.
Liegt ein solcher Impuls mit einem Signal, das anzeigt, daß Restmengen in dem Behälter vorhanden sind, vor, dann wird der Impuls an die Vorrichtung zum Zurückweisen bzw. Aussortieren der Behälter bzw. Flaschen abgegeben, so daß die Behälter bzw.
Flaschen von der Fördereinrichtung automatisch entfernt werden.
Beschränkt man sich darauf, nur die Reste von Medien, insbesondere Flüssigkeitsreste,auf dem Boden der in aufrechter Stellung durchgeschleuster Behälter, insbesondere Flaschen, zu erfassen, sei es, daß die Flüssigkeitströpfchen oder Schmutztröpfchen durch den Transport von der Wandung selbsttätig auf den Boden gefördert und dort gesammelt werden oder aber sei es, daß durch eine besondere Inspektion eine Prüfung der Wand nicht mehr notwendig ist, so ist es nicht erforderlich, die Elektroden so auszubilden, daß sie die gesamte Höhe des Behälters, insbesondere der Flaschen, bis zur Öffnung erfassen. Es genügt, die Elektroden so auszugestalten, daß sie nur den unteren Teil der Flasche mit dem Boden erfassen. Hierdurch wird auch eine besondere Abschirmung, etwa gegen Streufelder von Verschlüssen, die Metall enthalten können oder sonstigen Vorrichtungsteilen, die das Meßergebnis beeinflussen könnten, nicht erforderlich. Dadurch kann die Vorrichtung so einfach wie möglich und mit geringem Platzbedarf gebaut werden, so daß sie sich in eine vorhande Vorrichtung, etwa eine Inspektionsmaschine oder Vorrichtung zum Prüfen und Aussortieren von fehlerhaften Flaschen auf optischem Wege oder dergl. integrieren läßt.
Hierbei besteht nun die Möglichkeit, die Elektroden so anzuordnen, daß der Feldfluß von beiden Elektroden aus zur Masse fließt, die Meßkapazität wird aus Elektroden und Masse gebildet. Die andere Möglichkeit besteht darin, daß die Meßkapazität nur durch die Elektroden allein gebildet wird. Der Feldfluß geht dann von Elektrode zu Elektrode und durchläuft auf diesem Wege das Dielektrikum. Die erstgenannte Anordnung erlaubt feinere Meßmethoden und gestattet, selbst kleinste Flüssigkeitsreste in dem rinnenförmigen Ringraum am Boden einer Flasche zu erfassen. An das Meßverfahren und im besonderen die dielektrische Meßvorrichtung wird neben der Forderung nach großer Empfindlichkeit und kompakter Bauweise zur Integrierbarkeit in vorhandene Einrichtungen die Forderung nach Störunempfindlichkeit und konstantem Betriebsverhalten für einen längeren Zeitraum gestellt. Da die zu prüfenden Behälter mit großer Geschwindigkeit die Elektroden passieren, kann die Feldverteilung durch in der Nähe der Elektroden befindliche Gegenstände gestört werden. Dies wird jedoch vermieden, wenn die Elektroden an den seitlichen Stützen eines Portales, auf dem die kompakte Meßvorrichtung sitzt, angebracht sind. Die Portalstützen dienen dabei als Abschirmung.
Die Schaltung mit der bzw. den Kapazitätsmeßzellen zur Erfassung der dielektrischen Unterschiede der durch die Elektroden geschleusten Behälter kann in verschiedener Weise aufgebaut werden: Verwendung der Kapazität der Elektroden einer Meßzelle als Schwingkreiskapazität eines Oszillators oder die Kapazität liegt in einer Brückenschaltung oder Verwendung einer Schwingkreisschaltung als Resonanzschaltung mit einem Oszillatorkreis oder als Überlagerungsschaltung mit zwei Oszillatoren.
Zur Ausübung des Verfahrens wird eine Schaltung vorgeschlagen, die mit geringster Energie auskommt, in einfacher Weise auf einen leeren Behälter und einen an der Toleranzgrenze liegenden, also noch nicht auszusortierenden Behälter durch Betätigung nur einer einfachen Abstimmung abstimmbar ist, einen einfachen Aufbau aufweist und im Dauerbetrieb frequenzstabil bleibt, d. h. daß sich die einmal eingestellte Abstimmung auch bei stark schwankenden Umgebungseinflüssen, wie Luftieuchtigkeit, Temperatur usw., nicht ändert. Dazu wird die Forderung erhoben, in einfacher Weise durch Hindurchschieben durch die Elektroden eine neue Abstimmung mit anderen Behältergrößen und Behälterarten schnell vornehmen zu können.
Es kann sich als zweckmäßig herausstellen, an Stelle des bei der Kapazitätsmessung anfallenden analogen Signals ein digitalk; Signal auftreten zu lassen, d. h. ein Signal, das nur zwei verschiedene Werte annehmen kann, je nachdem, ob der Restbestand von Fremdmedien einen bestimmten, vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht. Dieses digitale Signal kann man im Sinne -einer Ja-Nein-Entscheidung aus einem analogen Signal gewinnen, indem man das analoge Signal in einen Diskriminator eingibt oder aber, um einen weiteren Schaltungsaufwand zu vermeiden, in dem Oszillatorschwingkreis oder den Oszillatorschwingkreisen unmittelbar ein digital auswertbares Signal entstehen zu lassen. Dies kann z. B. durch eine Schaltung erfolgen, bei der in der Oszillatorschaltung zwei Schwingkreise angeordnet sind, die beide nur gemeinsam in Resonanz geraten und bei denen bei Verstimmung einer oder beider Kapazitäten durch die Änderung der Resonanzbedingungen die Schwingung des Oszillators abbricht und das Ausgangssignal verschwindet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: In den Zeichnungen stellt dar: Figur 1 ein Blockschaltbild, das das vorliegende Prüfverfahren näher erläutert, Figur 2 eine Prinzipskizze der Meßeinrichtung, Figur 3 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform nach Figur 1 mit dem Meßraum, Figur 4 ein anderes Beispiel der Elektrodenanordnung, Figur 5 eine Oszillatorschaltung für die Anwendung des Verfahrens.
Eine Fördereinrichtung 1 mit einem Förderband 2 befördert eine tu kontrollierende Flasche 3 in einen Prüfbereich 4. Die Fördereinrichtung kann einen beliebigen Fördermechanismus mit Stapel- und Zähleinrichtung aufweisen, sie kann z. B. aus einem Fördersystem mit Bändern, Ketten, Schaufeln oder dergl.
oder in einem Vibrations- oder Schneckensystem bestehen. Wenn die Flasche 3 die Kontrollzone 4 erreicht, wird sie von der Kontrolleinrichtung erfaßt, indem sie durch die Elektrcdenanordnung 5, 6 durchwandert und das Dielektrikum der Kapazitätseinrichtung 7 bildet. Die Kapaziiätsmeßeinrichtung 7 besteht aus einem HF-Oszillator 8 mit einem Abstimmkreis, mit einer Meßabstimmung 9 zur Einstellung auf eine leere Flasche ohne Reste von Medien und Flüssigkeit und auf eine leere Flasche mit einem unerwünschten Restbestand von Medien, die zurückzuweisen ist. Das beim Prüfen der Flaschen 3 ermittelte Signal wird in der einstellbaren iMeBabstir,mung 9 mit dem Signal verglichen, das fehlerfreien Flaschen entspricht. Das beim Auftreten fehlerhafter Flaschen entstehende Differenzsignal geht in ein Register 10, das den Signaltransport im Takt der Flaschen auslöst. Getriggert wird der Signaltransport mittels der.Fotozellenanordnung 14, 15, 16.
Der HF-Oszillator 8, die Meßabstimmung 9, das Register 10, die Ausgangsstufe 11 sowie der Fototrigger 16 können in einem Gehäuse zusammengefaßt werden, das auf einem Portal sitzt, dessen seitliche Wangen die Elektroden 5 und 6 für das kapazitive Meßverfahren und die Fotozellenanordnung 14, 15 für die Triggerung des Signal transportes bis zur Aussortierung 12 in sich aufnehmen (Figur 3). Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Einrichtung, die wenig Platz erfordert und sich leicht einbauen läßt, ausgeübt werden. Wird kein Signal ausgegeben, d. h. wird keine Differenz gemessen, so wird die Flasche kontinuierlich auf dem Förderband 2 weiterbefördert. Für den k'all, daß ein Signal über Vorhandensein von anderen Medien ausgegeben worden ist, wird die Einrichtung 12 über die Ausgangsstufe 11 aktiviert, es wird ein Mechanismus mit Hilfe eines Antriebsrelais in Tätigkeit gesetzt, durch den die Flasche 3 von der Fördereinrichtung 2 entfernt und in die Rückführung 13 geleitet wird. Dieser Mechanismus kann aus einer bekannten hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Einrichtung bestehen. Die Prüfeinrichtung zum verfahrensmäßigen Erfassen der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstante zum Feststellen des Vorhandenseins von Restbeständen von Medien käun auch integriert werden mit einer bereits vorhandenen mechanisch oder ähnlich wirkenden Einrichtung zum Prüfen und Aussortieren von Flaschen, bei der beispielsweise Flaschen auf Grund von festgestellten mechanischen Defekten oder ähnlichem ausgeschieden werden. Durch das Anwenden des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens mittels einer nach dem Verfahren arbeitenden Prüfeinrichtung und das Zusammenarbeiten mit einer gemein, samen Ausscheidungsvorrichtung kann der Anwendungsbereich vorhandener Einrichtungen erheblich erweitert werden.
In Figur 3 ist der Fluß des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden 5, 6 durch den Flaschenboden zur Masse 19 hin mit 20, 21 bezeichnet. Die seitlichen Stützen 17, 18, die sich portalartig über den Rahmen 22 erheben, dienen als Abschirmung für die Elektroden 5, 6, die sich leicht federnd seitlich unten in der Nähe des Bodens an die Flaschenwand anlegen können.
Auf dem Joch des Portals ist das Gehäuse 7 gelagert, das die Schalt- und Abstimmkreise beherbergt mit einem Bedienungsteil.
An dem Joch des Portals 17, 18 ist, wie schematisch angedeutet, eine durch einen Knopf betätigbare Einstellvorrichtung für den Abstand der Elektroden 5, 6 zur Flasche angeordnet.
Die Fotozelleneinrichtung 14, 15 ist ebenfalls in den seitlichen Stützen 17, 18 untergebracht.
Figur 4 zeigt ein Beispiel der Elektrodenanordnung, bei der der Elektrodenfluß von Elektrode zu Elektrode durch die seitlichen Wandungen der Flasche 3 verläuft.
Bei der Oszillator-Meßschaltung (Figur 5) wird die in einem Quarzgesteuerten HF-Oszillator erzeugte Energie über den Kondensator C 1 ausgekoppelt. Der Resonanzkreis RQ kann in Serie mit der zu messenden Kapazität MC der Flasche 3 so auf die Grundfrequenz abgestimmt werden, daß eine der Kapazität von MC proportionale HF-Spannung abfällt. Diese Spannung wird über die Gleichrichtung,gebildet aus Diode D 1 und Kondensator C 2, in eine dem Meßwert proportionale Gleichspannung umgesetzt.
An dem Potentiometer R 1 kann diese Spannung in variabler Höhe abgegriffen werden und steht zur Steuerung des nachgeschalteten Verstärkers zur Verfügung.

Claims

Verfahren und Vorrichtung

zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren Behältern mit Restbeständen von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten.

P a t e n t a n s p r ü ch e Verfahren zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren, der Verwendung zuzuführender Behälter, wie Flaschen, Gläser und dergl. mit Restbeständen von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten wie Lauge oder dergl., dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter zwischen die Elektroden eines oder mehrerer Oszillatorschwingkreise als Dielektrikum --eingeführt und durchgeschleust werden und hierbei ein Wert für die Dielektrizitätskonstante für Behälter ohne Restbestände von Medien und für Behälter mit Restbeständen von Medien laufend ermittelt und bei Feststellen eines abweichenden dielektrischen Wertes; eines Behälters mit Restbeständen gegenüber nur Luft enthaltenden Behältern ein Signal erzeugt wird, das eine Aussortiervorrichtung (12) aktiviert, die die mit unerwünschten Restbeständen behafteten Behälter, die das Signal veranlaßt haben, aussortiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte zum laufenden Ermitteln und Vergleichen der Dielektrizitätskonstanten -beim Durchschleusen von Behältern (3) mit unterschiedlichen Dielektrikas Maßnahmen umfaßt, einen oder mehrere Oszillatorschwingkreise, dessen oder deren eine veränderliche Kapazität der jeweils zu prüfendeBehälter darstellt, abzustimmen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen zum Gleichrichten, Verstärken und Messen der Amplitude des Kapazitätssignals durchgeführt werden, um einen Impuls für die Aktivierung der Aussortiervorrichtung zu erhalten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen zum Abstimmen des oder der Meßkreise auf die Kapazität von Restbeständen freien Behältern dadurch getroffen sind, daß von Restbeständen freie Behälter durch die Elektroden geschleust werden und hierbei auf einen Durchschnittswert abgestimmt wird und anschließend Behälter mit Restbeständen an der zulässigen Grenze durch schleust werden und hierbei die Amplitude des Signals für die Aktivierung der Aussortiervorrichtung eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ohne Zwischenschaltung einer Diskriminatorstufe digital ausgewertet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren Maßnahmen umfaßt, das Ausgangssignal im Takte der Bewegung der Behälter durch eine Schranke (14, 15) zur Aktivierung der an einer entfernten Stelle befindlichen Aussortiervorrichtung (12) vor sich herzuschieben.
7. Vorrichtung zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren, der Verwendung zuzuführender Behälter, wie Flaschen, Gläser und dergl. mit Restbeständen von Medien, insbesondere Flüssigkeiten wie Lauge oder dergl., gekennzeichnet durch eine Transportvorrichtung (1), die die Behälter (3) durch zwei Elektroden (5, 6) einer elektrischen Schaltung, bei der die Restbestände von Medien ein oder mehrere die Schwingungsfähigkeit einer Oszillatorschaltung bestimmende Schaltelemente ohne direkte Berührung mit dem Medium beeinflussen, durchschleust und die Verstimmung des oder der Oszillatorkreise durch Kapazitätsänderung eines oder mehrerer Schwingkreise infolge des Vorhandenseins von Restbeständen von Medien in den Behältern erfolgt und ein Ausgangssignal erzeugt wird, das über eine Verstärkungseinrichtung (11) eine Aussortiervorrichtung (12) in Tätigkeit setzt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal im Takte des Behältertransportes durch eine berührungslos arbeitende Zählvorrichtung wie Fotozelleneinrichtung (14, 15) und eine Triggereinrichtung (16) ber eine Ausgangsstufe (11) zur Aussortiervorrichtung (12) geschoben wird,
9, Vorrichtung nach Anspruch 7.und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung (8) mit Meßabstimmung (9), Register (10) und Ausgangsverstärkerstufe (11) in einem Gehäuse (7) untergebracht sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) oberhalb der Fördereinrichtung auf Portalstützen (17, 18) untergebracht ist, in deren seitlichen Wangen abgeschirmt die Elektroden (5, 6) und die Zähleinrichtung (14, 15) für die Weiterleitung des Ausgangssignals angebracht sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenfluß von jeder Elektrode (5, 6) durch den Behälterboden zur Masse abfließt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (7, 5, 6) auf eine Aussortiervorrichtung (12) einwirkt, die von einer von der Prüfeinrichtung (7, 5, 6) unabhängigen Prüfeinrichtung betätigt wird.