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Vorrichtung zum Messen der Konturen und der Höhe von
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Flaschen sowie deren Mündungsbereich, und zum selbsttätigen Aussortieren
von für eine Weiterbehandlung ungeeigneten Flaschen.
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( Zusatzpatent zum Patent - Aktzo P 26 27 282.2 ) f Zusatzpatent zum
Patent - Aktz0: P 26 27 282.2) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen
der Konturen und der Höhe von Flaschen sowie deren Mündungsbereich, und zum selbsttätigen
Aussortieren von für eine Weiterbehandlung ungeeigneten Flaschen nach dem Kennzeichen
des Hauptanspruchs, den Kennzeichen der Unteransprüche und nach dem Hauptpatent.
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Die Vielzahl der in Gebrauch befindlichen Flaschen bedingt eine sorgfältige
Kontrolle bezüglich der Einheitlichkeit der in den Rücklaufgebinden an die Füllbetriebe,
z.B. Brauereien, Brunnenbetriebe usw., zurückgelieferten leeren Flaschen. Maschinen
zum Abschrauben von Schraubverschlußkapseln, Waschmaschinen und Flaschenfüilmaschinen
können durch die Zuführung von Flaschen, deren Höhe, Verschlußart oder Durchmesser
von dem Flaschentyp abweicht, auf den die betreffende Maschine eingestellt ist,
beschädigt werden; durch Glasbruch oder durch Festklemmen der als ungeeignet zu
befindenden Flaschen ergeben sich Stillstandzeiten und damit Störungen
im
Ablauf der Behandlung von Flaschen im Flaschenkeller. Bei Ausfall einer Maschine
kommt eine vollständige Linie zum Stillstand, und es ergeben sich Stauungen bei
der Flaschenkastenauspackanlage, Da die Behandlung von Flaschen, von der Auspackmaschine
bis zur Flaschenkästenpackmaschine, auf Stundenleistungen bis zu 600000 Flaschen
eingestellt ist, wirkt sich ein Ausfall einer Behandlungsmaschine auch bezüglich
des Wiederanlaufs der gesamten Anlage besonders nachteilig auf den Tagesausstoß
aus.
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Es ist bekannt, daß Flaschen mechanisch abgetastet werden, wobei zu
hohe und auch zu niedrige Flaschen aussortiert werden können. In den letzten Jahren
ist die Getränkeindustrie dazu übergegangen, nicht nur die verschiedensten Verschlußarten
zu verwenden, z.B. Kronenkork- oder Schraubverschlüsse, zum Teil bei gleicher Flaschenhöhe,
sondern ihre Erzeugnisse auch in Flaschen bestimmter Formen zu füllen, die besonders
für diese Betriebe von den Glashütten angefertigt wurden.
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Die Abtastung derartiger Flaschen führt nicht zu brauchbaren Ergebnissen,
weil häufig die Flaschenkörper nicht glatt zylindrisch gestaltet sind.
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Die optisch-elektronische Erfassung von Flaschen und deren Aus sortierung
mittels einer Vorrichtung nach dem Hauptpatent kann dann zu Fehlentscheidungen bezüglich
der Aussonderung der Flaschen führen, wenn der Vorrichtung schiefe Flaschen
zugeführt
werden. Eine Flasche ist schief, wenn deren Boden nicht in einem rechten Winkel
zur Flaschenlängsachse steht. Eine schiefe Flasche kann dennoch die vorgeschriebene
Höhe und die programmgemäße Kontur aufweisen.
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Eine fehlerfreie Erfassung von schiefen Flaschen und Flaschen, die
nicht in lotrechter Lage der Vorrichtung zugeführt werden, ist mittels einer einzigen
Konturenabtastbatterie und einer Höhenmessvorrichtung nach dem Hauptpatent nicht
gewährleistet, da die Fehlertoleranz zu weit bemessen sein müßte, um bei Einlauf
einer schiefen Flasche oder bei Einlauf einer Flasche in Schrägstellung die Auslösung
eines Ausschuß-Signals zu vermeiden. Die Verringerung des Toleranzwertes wurde jedoch
als Voraussetzung dafür erkannt, Flaschen mit Formen zu erkennen und von einer Weiterverwendung
auszuschließen, die dem Flaschentyp, auf den die Wasch- und Füllanlage programmiert
ist, nur ähnlich sind.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, mittels welcher es möglich ist, auch Flaschen mit den geringsten Form-
und/oder Höhenabweichungen aus den Rücklaufflaschen herauszufinden und bei Anpassung
an die Maschinenkapazität des Flaschenkellers selbsttätig auszusortieren und die
Aussonderung von Flaschen des gleichen Typst die lediglich schief sind oder in Schräglage
der
Vorrichtung zugeführt wurden, bei Einhaltung sehr eng bemessener Maßtoleranzen,
mit Sicherheit zu vermeiden.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruchs gelöst. Anspruch 1 gilt nach Maßgabe seiner Gesamtkombination.
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Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet, wobei die Ansprüche 2 bis 4 als echte Unteransprüche nur in Verbindung
mit dem Hauptanspruch gelten.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Meßeinrichtungen und damit
durch die Zerlegung des Meßverfahrens wird erreicht, daß mit Sicherheit nur Flaschen
aus den der Vorrichtung zugeführten Rücklaufflaschen aussortiert werden, deren Form
von dem Flaschentyp abweicht, auf den die Füllanlage programmiert ist, wobei aber
gewährleistet ist, daß lediglich schiefe Flaschen oder in Schräglage einlaufende
Flaschen von der Aussonderung nicht betroffen werden, und ferner, daß,durch die
hohe Fördergeschwindigkeit bedingt, in einen unruhigen Lauf versetzte Flaschen,
zu Fehlregistrierungen keinen Anlaß geben. Bisher bestand die Gefahr, daß unruhig
in die Meßvorrichtung einlaufende programmgemäße Flaschen Registrierfehler der Fotozellen-Messung
auslösten, mit der Folge, daß eine zu große Anzahl von
Flaschen
unbegründet aussortiert wurde.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt, es zeigen: Fig. 1 eine vereinfacht dargestellte Stirnansicht der Vorrichtung,
Fig. 2 einen nach Meßphasen I bis VI unterteilten Standortplan der Fotozellen-Anordnung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einer vereinfachten Darstellung der
Vorrichtung in der Draufsicht.
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Mit 1 ist der Maschinenständer bezeichnet, in dem aine vertikale Achs
2 angeordnet ist, um die ein mit Ausnehmungen 3 zur Aufnahme der Flaschen 4 versehener
Rundtischstern 5 angetrieben umlaufend gelagert ist. Unterhalb des Rundtischsterns
5 ist ein nicht näher beschriebener Anschluß der Zuleitung zu einer an sich bekannten
Yakuuipumpe 6 vorgesehen. Die Maschine ist mittels eines Elektromotors 7 in Verbindung
mit einem nicht näher beschriebenen schaltbaren oder nichtschaltbaren Getriebe 63
angetrieben.
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der Elektromotor 7 treibt gemeinsam iit dem Rundtischstern 5 eine
Taktscheibe 8 an, die Zähne 35 mit einer Teilung aufweist, die mit der Teilung des
Rundtischsterns 5 übereinstimmt.
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Jede in die Vorrichtung einlaufende Flasche läuft auf einem Transportband
9 stehend, geradlinig an in verschiedenen Höhen
und in unterschiedlicher
Entfernung voneinander angeordneten Fotozellenpaaren beziehungsweise Fotozellen
10 bis 15 und 19 und 20 und diesen auf der gegenüberliegenden Seite des Transportbandes
9 zugeordneten Lichtgebern 27 vnriih;»r bis 34 beziehungsweise Lichtgeberpaaren
zunächsttbis in den Wirkungsbereich des Rundtischsterns 5 und, wenn ein besonderer
Befehl an die von der Vakuum-Pumpe 6 gespeiste, weiter unten näher beschriebene
Flaschen-Vakuum-Saugvorrichtung nicht gegeben wird, auf dem gleichen Transportband
9 an dem Rundtischstern 5 vorbei zur nächsten Behandlungsstation, z.B zu der Flaschenwaschmaschine.
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Mittels der Taktscheibe 8 werden Takte der Meßphasen, die in Fig.
2 mit den Ziffern I bis VI gekennzeichnet sind, erfaßt und die von den Foto zellen
empfangenen Lichtsignale an unten näher beschriebene Zählwerke und Speicher weitergeleitet,
in denen die Auswertung der Gesamtmessung erfolgt und derart aufbereitet wird, daß
eine programmgemäße Flasche auf dem Transportband 9 verbleibt und weitergeleitet
wird,und eine programmwidrige Flasche auf ein Ausschußtransportband 38 abgegeben
wird.
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Das erste angelaufene Fotozellenpaar 10 ist im Ausführungsbeispiel
in einer Höhe des oberen Halsbereichs der Flasche 4 angeordnet, der mit 18 bezeichnet
ist, Fig0 2. Das zweite Fotozellepaar 11 ist in einer Höhe des mittleren Halsbereiches
der
Flasche angeordnet, der mit 17 bezeichnet ist.
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Das dritte, in Phase III befindliche Fotozellenpaar 12 ist in einer
Höhe des unteren Halsbereiches der Flasche angeordnet, der mit 16 bezeichnet ist.
Dieser Bereich ist im Ausführungsbeispiel der Uebergang zum glatten zylindrischen
Mantel der Flasche, es könnte auch z.B. der eingeschnürt dargestellte Teil einer
phantasievoll gestalteten Flasche x) sein. Die Fotozellenpaare 10 bis 12 sind geringfügig
enger aneinandergestellt als dies den tatsachlichen Maßen der zu prüfenden Flasche
in den Bereichen 18, 17 und 16 entspricht, wobei als Bezugshöhe von einem Bereich
über der Oberkante des Transportbandes 9 auszugehen ist. In der Meßphase IV erfolgt
eine Messung der Flaschen mittels des Fotozellenpaares 13, das in gleicher Höhe
wie das Fotozellenpaar 10 angeordnet ist, in der Meßphase V erfolgt eine Messung
mittels des Fotozellenpaares 14, das in gleicher Höhe wie das Fotozellenpaar 11
angeordnet ist , und in der Meßphase VI erfolgt eine Messung mittels des Fotozellenpaares
15, das in gleicher Höhe wie das Fotozellenpaar 12 angeordnet ist. Die Fotozellen
der Paare 13 bis 15 sind geringfügig weiter auseinanderliegend angeordnet, als dies
den tatsächlichen Maßen der zu prüfenden Flaschen in den Bereichen 18, 17 und 16
entspricht. Im vorletzten Meßtakt, in der Meßphase V wird gleichzeitig eine Höhenmessung
der Flaschen vorgenommen mittels der Fotozelle 19, die im Ausführungsbeispiel auf
eine Uberhöhe der Flasche einge-X) oder der Mündungsbereich
stellt
ist, während im letzten Meßtakt, in der Meßphase VI (linke Seite der Fig.2) gleichzeitig
mit der Durchmessermessung eine zweite Höhenmessung stattfindet, und zwar mittels
der Foto zelle 20 mit einer Einstellung auf eine Unterhöhe der Flaschen.
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Alle Flaschen, deren Maße innerhalb der Toleranzen liegen, d.h., deren
Durchmesser in der jeweiligen Meßhöhe innerhalb der Abstände zwischen den einzelnen
Foto zellen der Fotosellenpaare liegen, werden Meßwerte auslösen, die die Flaschen
als programmgemäße Flaschen nach Abschluß der Meß-Vorgänge und damit am Ausgang
der Meßvorrichtung in der Meßphase VI ausweisen. Alle Flaschen, die Meßwerte ausgelöst
haben, die sich auf Grund von Abweichungen von dem programvierten Flaschentzp ergeben
haben, und die von den vorgegebenen Grenswerten in den einzelnen Meßtakten abweichen,
sind programmtremd und werden ausgesondert. Mittels der Fotozellen 19 und 20 ist
eine Vber- und eine Unterhöhe der Flaschen erfaßbar. Läuft eine Flasche ein,5die
beide Fotozellen 19 und 20 abdeckt, dann handelt es sich um eine Flasche mit Uberhöhe,
d.h. um eine programmfremde Flasche. Bedeckt eine Flasche keine der Fotozellen 19
und 20, handelt es sich um eine programmfremde Flasche mit Unterhöhe oder um eine
solche mit erheblichen Beschädigungen im Bereich des Flaschenmundes, z.B.
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iit einem abgeschlagenen Gewindeteil oder Kronenkorkverschlußmundteil.
Bedeckt eine Flasche die Uberhöhen-Fotozelle 19
nicht, wird aber
die Unterhöhenfotozelle 20 noch bedeckt, ergibt die r;ndprüfung, wenn alle übrigen
Abmessungen innehalb der Toleranzen liegen, daß es sich noch um eine programmgemäße
Flasche handelt, die der weiteren Behandlung zugeführt werden kann. In gleicher
Weise werden die Meßergebnisse in den drei Durchmesser-Bereichen 16 bis 18 gespeichert
und aufbereitet, d.h., ist die obere Halsweite 16 der Flasche so bemessen, daß das
Fotozellenpaar 10 bedeckt ist, daß das in gleicher Höhe angeordnete Fotozellenpaar
13 in der Meßphase IV, dessen Fotozellen geringfügig weiter auseinanderliegen als
die des Fotozellenpaares 10, nicht bedeckt ist, dann würde bezüglich dieses Meßpunktes
kein Fhler vorliegen, analog dem Ablauf der beschriebenen Höhenmessung.
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Die Ergebnisse der Lichtstrahlabtastungen der Flaschen nach Durchmesser
und Höhe ergeben sich daraus, inwieweit Lichtstrahldurchschneidungen zu verzeichnen
sind. Diese Lichtstrahldurchschneidungen werden gezählt und gespeichert(Fig.3) und
nach Eingang des letzten Prüfergebnisses aus den Abtastungen in der Meßphase VI
aufbereitet und in ein auf die Position der Flasche im Rundtischstern 5 bezogenes
Signal übersetzt. Durch dieses Signal wird im Ausführungsbeispiel ein Magnetventil
37 bei Feststellung einer programmfremden Flasche geöffnet. Jeder Ausnehmung 3 des
Rundtischsterns 5 ist ein Magnetventil 37 zugeordnet, an dessen der Flasche zugewandter
Seite ein Gummi-Sauger 39 angeschlossen ist. Jedes
der Magnetventile
37 ist an die Unterdruckleitung 23 angeschlossen. Bei Ausbleiben eines Fehlersignals
bleibt das betreffende Magnetventil geschlossen, so daß die Vakuumkraft auf die
den Rundtischstern 5 tangierende Flasche nicht einwirken kann. Eine programmfremde
Flasche wird bei Offnung des Magnetventils 37 durch den Gummisauger 39 festgehalten
und von dem Transportband 9 abgezogen und, wie in Fig. 3 dargestellt, auf ein Ausschußflaschen-Transportband
38 abgegeben. Die Abgabe einer als programmfremd befundenen Flasche erfolgt dadurch,
daß ein am Magnetventil 37 angebrachter nicht näher dargestellter elektrisch in
die Offenstellung gebrachter Hebel auf einen festen Nocken aufläuft, wobei das Magnetventil
37 in Höhe des Ausschuß-Transportbandes 38 wieder geschlossen wird, so daß die Saugkraft
der Vakuumpumpe 6 in der Unterdruckleitung 23 nicht mehr bis in den Gummisauger
39 wirksam sein kann.
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Im Ausführungsbeispiel weist der Rundtischstern 5 zehn Ausnehmungen
3 auf, entsprechend beträgt die Zähnezahl der Taktscheibe 8 zehn. Es ist denkbar,
wesentlich mehr Meßstationen als sechs vorzusehen und die Anzahl der Ausnehmungen
3 und der Zähne 35 der Taktscheibe 8 zu erweitern, um noch mehr Abmessungen der
Flaschen zu kontrollieren.
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Die Fehlerimpulse und Befehle zum Aktivieren und damit zum Öffnen
des betreffenden Magnetventils 37 werden über mit der Nabe des Rundtischsterns 5
verbundene, jedem der im Ausführungsbeispiel
zehn Magnetventile
37 zugeordnete Schleifringe 40 über Kohlebürsten 41, durch den Verstärker 59 verstärkt,
übertragen. Die Taktscheibe 8 rotiert zwischen den Schenkeln einer Gabellichtschranke
60. Die durch den Umlauf der mit den Zähnen 35 versehenen Taktscheibe 8 ausgelösten
Lichtstrahldurchschneidungen werden durch die Gabellichtschranke 60 auf ein Zählwerk
übermittelt. Jede Lichtstrahldurchschneidung veranlaßt das Zählwerk um eine Teilung
weiterzuzählen. Sind alle Teilungen, nach dem Ausführungsbeispiel zehn Teilungen,
gezählt, erfolgt das Zurücksetzen des Zählwerkes auf die Teilung Nr.1. Dies wird
mittels einer Markierung 64 bewirkt, die auf der Taktscheibe 8 zwischen der 10.
und dem 1.Zahn 35 der Teilung der Taktscheibe 8 angebracht ist, wie in Fig. 1 dargestellt
und in der Draufsicht in Fig. 3.
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Zum Betätigen des jeder Ausnehmung 3 des Rundtischsterns 5 zugeordneten
Magnetventils 37 wird eine elektronische Kontrolleinrichtung für die durchlaufenden
Flaschen verwendet.
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Die Kontrollstationen sind so gestaltet, daß für die verschiedenen
Abmessungen der Flaschen jeweils der Zustand "richtig" oder "falsch" gemessen wird.
Durch den Durchlauf einer als "richtig" befundenen Flasche wird daher ein bestimmte
Rhythmus der dadurch erzeugten elektrischen Signale bestimmt. Jede Kontrollstation
kann somit mit einem vorher bestimmten Programm verglichen werden.
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Da jeweils einer von zwei Zuständen gemessen wird, eignet sich als
elektronische Kontrolleinrichtung besonders gut ein lineares Zählwerk. Dieses Zählwerk
zählt den Durchlauf jeder einzelnen Flasche an jeder der Kontrollstationen I bis
VI und gibt den Befehl zum Vergleich des Meßwertes mit dem Programmwert. Nur bei
einer Abweichung der Messung vom Programm speichert das Zählwerk den Fehler und
zählt und schleppt ihn bis zum Eintreffen der fehlerhaften Flasche in der Position,
in dem die Flasche in den Wirkungsbereich des jeder Ausnehmung 3 zugeordneten Gummisaugers
39 gelangt, d.h. wenn die Flasche den Rundtischstern 5 tangiert. In dieser Position
wird bei Vorliegen eines summierten Fehlersignals das Magnetventil 37 geöffnet,
so daß die Saugkraft über den Gummisauger 39 auf die Flasche wirksam wird. Die elektronische
Kontrolleinrichtung besteht aus einem Taktgeber 42, der von der Taktscheibe 8 über
die Synchronisierung 43 im Gleichlauf mit dem Rundtischstern 5 gehalten wird. Der
Rundtischstern 5 kann auch unmittelbar mit der Taktscheibe 8 gekoppelt sein. Der
Taktgeber 42 liefert die Zählimpulse an den Eingang des Schieberegisters 44. Gleichzeitig
mit dem durchlaufenden Zählimpuls werden die Meßimpulse der jeweiligen Kontrollstation
mit dem zugehörigen Programmimpuls der Programmgeber 45 bis 58 nach dem Ausführungsbeispiel
verglichen. Liegt bei einer Messung ein Fehler vor, so wandelt das Schieberegister
44 die Fehlmessung
nach Durchlauf bis zur letzten Stelle in einen
Befehlsimpuls um. Der Verstärker 59 betätigt daraufhin beim Eintreffen der fehlerhaften
Flasche im Rundtischstern 5 die Vakuumsaugvorrichtung durch Öffnen des Magnetventils
37.