DE2828391C2

DE2828391C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aussortieren leckstellenbehafteter Dosendeckel

Info

Publication number: DE2828391C2
Application number: DE2828391A
Authority: DE
Inventors: John George Fairport N.Y. Pencak
Original assignee: American Can Co Greenwich Conn; American Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1985-04-04
Also published as: CA1125432A; US4116043A; AU3601478A; IT7850239A0; AU515923B2; DE2828391A1; GB1589133A; IT1105745B; JPS5421587U

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die elektronischen Signale durch deren Aufsummierung aufbereitet werden,

Q die Aufsummierung nur während der Dauer der Fluiddruckbeaufschlagung durchgeführt wird und

g) als Bezugsgröße eine Spannung verwendet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit

a) einer Einrichtung zur Beaufschlagung der einen Seite des Dosendeckels (8) mit einem unter Druck stehenden Fluid,

b) einem nahe der anderen Seite des Dosendeckels (8) angeordneten Mikrofon (50),

c) einer dem Mikrofon (50) nachgeschalteten Signalaufbereitungseinheit und

d) einer der Signalaufbereitungseinheit nachgeschalteten Vergleichsschaltung zur Abgabe eines Aussortiersignals bei Vorliegen einer Leckstelle im Dosendeckel (8),

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Signalaufbereitungseinheit eine Summierschaltung (10) ist,

f) eine eingangsseitig mit der Einrichtung zur Druckbeaufschlagung und ausgangsseitig mit einem Steuereingang der Summierschaltung (10) verbundene Freigabeschaltung (24) vorgesehen ist, derart, daß die Summierschaltung (10) nur synchron mit der Druckbeaufschlagung des Dosendeckels freigegeben wird und

g) die Vergleichsschaltung ein Spannungspegelfühler (29) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Mikrofon (50) und die Summierschaltung (10) eine Verstärkereinheit (20, 22) geschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinheit (20,22) einen mit dem Mikrofon (50) verbundenen und von diesem kommende Signale empfangenen Vorverstärker (20)

und einen mit dem Vorverstärker (20) verbundenen und vom letzteren kommende Signale aufnehmenden Verstärker (22) aufweist, wobei der Verstärker (22) die vom Vorverstärker (20) kommenden Signale weiter verstärkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (10) im wesentlichen eine Diode (16), einen Widerstand (14) und einen Kondensator (12) aufweist, wobei diese Bauelemente in Reihe zwischen die Ausgangsklemmen der Verstärkereinheit (20, 22) geschaltet sind und die Eingangsklemmen des Spannungspegelfühlers (29) mit den Anschlüssen des Kondensators (12) verbunden sind

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussortieren leckstellenbehafteter Dosci-dcckc! gemäß den Oberbegriffen dsr unabhängigen Patentansprüche.

Aus der DE-OS 16 48 540. die der US-PS 33 99 563 entspricht, ist ein derartiges Verfahren und eine hierzu geeignete Vorrichtung bekannt, mit denen die Dichtheit von Dosendeckeln überprüft werden kann, in die Reißlaschen oder Reißstreifen vorgestanzt sind. Hierzu wird der Dosendeckel auf einer Seite mit einem unter Druck stehenden Fluid, z. B. Druckluft kurzzeitig beaufschlagt.

Auf der anderen Seite des Dosendeckels, die mit einer dünnen Wasserschicht bedeckt wird, ist ein Ultraschallmikrophon angeordnet, daß auf Ultraschallfrequenzen zwischen 20 000 und 60 000 Hz und mehr anspricht, die erzeugt werden, wenn Druckluft durch irgendwelche Undichtigkeiten des Dosendeckels entweicht. Die Mikrophonsignale werden elektronisch aufbereitet und durch Vergleich mit einer vorgegebenen Bezugsgröße wird ein Aussortiersignal gewonnen, um den geprüften Dosendeckel auszusortieren. f?.lls eiv !.eck festgestellt worden ist.

Die Überprüfung von Dosendecket auf Lecks erfolgt üblicherweise in einer lauten Fabrikanlage, in der unter anderem auch Ultraschallsignale in dem für die Überprüfung verwendeten Frequenzbereich auftreten. Um derartige Störsignale auszuschalten, wird bei der bekannten Vorrichtung vorgeschlagen, das Mikrophon in einer hermetisch abgeschlossenen Mikrophonkammer anzuordnen. Außerdem werden die Mikrophonsignale in einem Analysator nach verschiedenen Charakteristika untersucht, nämlich nach dem Frequenzbereich, der Dauer, der Amplitude und der Zufälligkeit, d. h. der Kohärenz der Schwingungen. Der Schaltungsaufwand für die Auswertung der Mikrophonsignale wird damit jedoch erheblich. Zwar wird in dieser deutschen Offenlegungsschrift der Fall erwähnt, daß es auch möglich ist, ohne einen solchen Analysator zu arbeiten, jedoch nur dann, wenn die Umgebung frei von in den Auswertebereich fallenden Ultraschallfrequenzen ist. Dies ist jedoch in aller Regel nicht der Fall.

Bei der bekannten Vorrichtung wird die Überprüfung der Dosendeckel innerhalb eines begrenzten Zeitabschnittes vorgenommen, der durch den Eintritt und die Verweilzeit des Dosendeckels in die Meßstation bestimmt ist. Die Messung erfolgt über einen relativ langen Zeitraum, eine Synchronisation zwischen Auswertezeit und der Dauer der Fluiddruckbeaufschlagung der zu überprüfenden Dosendeckel liegt nicht vor.
Aus der US-PS 34 62 240 ist eine Vorrichtung zur

Oberprüfung von Flüssigkeiten führenden Rohrleitungen auf Lecks bekannt Hierzu wird in der Flüssigkeit innerhalb der Rohrleitung ein Mikrophon transportiert, mit dem Schwingungen aufgefangen werden, die von aus einem Leck in der Rohrleitung strömenden Flüssigkeit als auch von der in der Rohrleitung selbst strömenden Flüssigkeit herrühren. Die aufgefangenen Schwingungen werden in elektrische Signale umgewandelt, die zwei getrennten Verstärkersystemen zugeführt werden. Das eine Verstärkersystem weist einen Bandpaß auf, dessen Frequenz nahe der maximalen Frequenz liegt, die bei der Entweichung von Flüssigkeit durch ein Leck entsteht. Das zweite Verstärkersystem hat ebenfalls einen Bandpaß, dessen Frequenz etwa im Bereich der maximalen Frequenz liegt, die bei Entweichen von Flüssigkeit durch ein Leck erzeugt wird. Die Ausgangssignale der beiden Verstärker, die den gleichen Verstärkungsfaktor aufweisen, werden über jeweils einen Integrator einer Differenzschaltung zugeführt. Solange kein Leck vorliegt, sind die Ausgangssignale der beiden Verstärker aHein durch das Rauschsignal ϊκ der Rohrleitung bestimmt, so daß keine oder nur eine geringe Differenz am Ausgang der Differenzschaltung erscheint. Liegt hingegen ein Leck vor, so wird die Amplitude des bei niedrigerer Frequenz arbeitenden Verstärkers erheblich höher sein als diejenige des anderen Ausgangssignales, da generell hochfrequente Signale im wesentlichen Rauschsignale der Rohrleitung selbst sind. Wird durch Entweichen von Flüssigkeit aus einem Leck jedoch auch ein hochfrequentes Signal erzeugt so erscheint dieses zusätzlich zu dem hochfrequenten Rauschsignal am Ausgang des zweiten in einem höheren Frequenzbereich arbeitenden Verstärkers. Die Integratoren erzeugen hierbei ein Ausgangssignal, dessen Amplitude umgekehrt proportional zu der jeweiligen Frequenz ist. Auf diese Weise wird das in einem niedrigeren Frequenzbereich auftretende, einem Leck zuzuordnende Signal in seiner Amplitude relativ gegenüber einem höherfrequenten, dem Hintergrundrauschen zuzuordnenden Signal angehoben. Das Hintergrundrauschen, das durch die Strömung der Flüssigkeit in der Rohrleitung selbst erzeugt wird, beeinflußt das Meßsignal nur in abgeschwächter Weise.

Eine Anwendung des in dieser Patentschrift angegebenen Verfahrens auf die Oberprüfung von Dosendekkeln ist nur bedingt möglich. Bei dem bekannten Verfahren wird eine ständige Messung vorausgesetzt, während bei der Überprüfung von Dosendeckeln Messungen jeweils nur über kurze Zeiten vorgenommen werden. Außerdem sind bei Anlagen ?.ur Überprüfung von Dosendeckeln im allgemeinen nicht die Voraussetzungen vorhanden, die es ermöglicheii, die aufgenommenen Frequenzen in relativ scharf getrennte Bereiche zu unterteilen, da z. B. in Fabrikanlagen auch Frequenzen auftreten, die im Bereich der Frequenzen liegen, die durch Entweichen von Druckluft aus Lecks in den Dosendekkeln auftreten.

Aus der US-PS 30 87 487 ist eine Vorrichtung zur Auswertung von elektrischen Signalen beschrieben, die relativ stark verrauscht sind. Als Anwendungsbeispiele werden die Auswertungen von Kardiogrammen, Retinogrammen oder Radarsignalen angegeben. Die in digitale Form überführten Signale werden kontinuierlich aufsummiert, so daß eine Signal-Mittelwertbildung erhalten wird, bei der die spezifischen Signale verstärkt und die auf Rauschen beruhenden Signale abgeschwächt werden. Die A-nswertung der Signale erfolgt hierbei kontinuierlich, wobei von einer statistischen Verteilung des Rauschens ausgegangen wird. Beide Voraussetzungen sind jedoch bei der Überprüfung von Dosendeckcln in einer Fabrikanlage in der Regel nicht gegeben, da hier die Oberprüfung innerhalb einer kurzen Zeit bei nicht statistisch verteilten Störsignalen erfolgen muß.

Bei den heutigen Produktionsverfahren für Dosendeckel mit Reiß- oder Zuglaschen sind Produktionsraten von mehr als 300 Stück pro Minute möglich. Mit

ίο dem zuerst genannten Uitraschallverfahren können etwa 100 Dosendeckel pro Minute überprüft werden, nicht zuletzt wegen des relativ komplizierten Auswerteverfahrens für die Mikrophonsignale und des mechanisch vorgegebenen Taktes. Da eine lediglich statisti-

t5 sehe Oberprüfung der hergestellten Dosendeckel abgelehnt werden muß, müßten zumindest drei oder mehr Testmaschinen der bekannten Art pro Produktionsmaschine eingesetzt werden, wodurch sieh die Installation, die Wartung und Reparaturen für die gesamte Anlage erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe .ergründe, ein Aussortieren ieckstellenbehafteter Dosendeckel sicher und schnell auch in einer Umgebung zu gewährleisten, in welcher im Ultraschallbereich liegende Störsignale abgegeben werden.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Demgemäß werden die von dem Mikrophon empfangenen und anschließend aufbereiteten elektronischen Signale aufsummiert, wobei diese Aufsummierung nur während der Dauer der Fluiddruckbeaufschlagung durchgeführt wird. Als Bezugsgröße wird hierbei eine Spannung verwendet Durch diese einfache Signalmittelwertbildung, die nur während der Zeit der Fluiddruckbeaufschlagung des Dosendeckels erfolgt, können Leckstellen sicher und schnell erkannt werden.

Die Meßzeit wird gemäß der Erfindung im Gegensatz zu bekannten Verfahren wesentlich verkürzt, da sie nicht mehr durch einen mechanischen Takt innerhalb der Prüfvorrichtung bestimmt ist. Vielmehr wird die Mebzeit zeitsynchron mit dem auf den Dosendeckel wirkenden Druckstoß gestartet. Hierdurch wird eine Freigabeschaltung angesteuert, die ein Steuersignal an eine Signalmittelwertschaltung liefert, -velche das Signal integriert und glättet und dabei die Rauschkomponente verringert. Das von der Signalmittelwertschaltung abgegebene Signal wird einem Spannungskomparator zugeführt, der seinerseits einen Ausgangs-Steuerimpuls einer Logikschaltung zuführt. Diese Logikschaltung sorgt dafür, dfcß jeder mit einem Leck behaftete Dosendeckel aussortiert wird, wenn das verstärkte und gemittelte Mikrophonsignal eine vorgegebene Bezugsspannung überschreitet. Aufgrund der sehr kurzen Meß- und Auswertezeit kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung auch mit einer hohen Überprüfungsrate entsprechend der Produktionsrate für die Dosendeckel arbeiten. Für die Auswertung der Mikrophonsignale ist es nicht notwendig, zur Unterdrückung von Störgeräusehen mehrere Kriterien zu überwachen bzw. mit einem Schällmuster zu arbeiten, wie dieses in der eingangs genannten DE-OS 16 48 540 vorgeschlagen i&t. Auch eine Aufteilung des Frequenzbereiches in mehrere Frequenzbänder, wie sie aus der US-PS 34 62 240 bekannt ist, wird bei der Erfir.dung nicht vorgesehen.

Insgesamt wird mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung von Doseldeckeln angegeben, mit denen schnell und sicher Dos<ändeckel

mil Lecks aussortiert werden können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen stellt dar ·,

Fig. I einen Querschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung zum Aussortieren lcckstellenbchafteter Dosendeckel gemäß der Erfindung mit einem Blockdiagramm einer elektronischen Auswertcschaltung:

Fig.2 eine graphische Darstellung mehrerer bei einer Lecksuche gemäß der Erfindung auftretender Signale.

In Fig. I sind eine Einrichtung 2 zur Halterung eines
auf Leckstellen zu untersuchenden Doscndeckels. in der
ein Mikrophon 2 vorgesehen ist. sowie ein Blockschalt- i5
bild einer elektronischen Auswerteschaltung eines
Leckstellensuchers dargestellt. Der Dosendeckcl 8 wird
mit Hilfe eines in einer Bandführung 28 bewegten Förderbandes 26 innerhalb der Halterung 2 in Wi.-ksicüang _._o _o _.

gebracht, derart, daß er an einer Polyurethandichtung 20 schalter gesteuert, dessen Drehteil synchron mit der

entsprechend dem Spannungsabfall am Kondensator 12 eine Bezugsspanining überschreitet. Mildem Ausgangssignal des Spannungspegelfühlcrs 29 wird das Aussortieren leckbehafteter Dosendeckel gesteuert. DerSpannungspcgclfühler 29 kann ein üblicher Komparator sein und beispielsweise einen Operationsverstärker aufweisen.

Die Mittelwertsehaliung JO wird von einer Freigabeschaltung 24 angesteuert, die mit der Druckbeaufschlagung des Dosendeckels 8 in der Lufikammer 27 synchronisiert ist. Die Mittelwertbildung und Spannungspegclabtastung der verstärkten Mikrophonsignale beginnen unmittelbar nach Druckbeaufschlagung aufgrund eines von der Freigabeschaltung 24 empfangenen Impulses. Das in der Mittelwertschaltung 10 vorhandene Rauschen wird durch Entladen des Kondensators 12 mit Hilfe eines von der Freigabeschaltung 24 kommenden Impulses minimalisiert.

~ "VeigsbeschaUung 24 wird durch einen Dreh-

30 anliegt und eine Wand einer geschlossenen Luftkammer 27 bildet. Die Luftkammer 27 ist mit einem Luftventil 36 bestückt, das bei öffnung unter Druck stehende Luft aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter ausströmen läßt. Das Mikrophon 50 ist in einem zylindrischen Gehäuse 52 unmittelbar über dem Dosendeckel 8 angeordnet. Das Gehäuse 52 ist mit Entlüftungsleitungen 64 versehen, durch welche Luft aus einer Mikrophonkammer 54 entweichen kann. Ζιτ Verstärkung ei-Druckbeaufschlagung des zu testende!. Dosendeckels 8 arbeitet. Als Drehschalter können z. B. optomechanische Schalter verwendet werden.

In F i g. 2 sind die mit Hilfe eines Oszilloskopes dargestellten Signale für den Fall e'nes leckbehafteten Dmendeckels 8 dargestellt, und zwar ein Signal 70 für den Druckverlauf während der Druckbeaufschlagung eines Dosendei ssls in der Luftkammer 27. ein Signal 76 entsprechend dem Ausgangssignal der Mittelwertschal-

nes Ultraschall-Leckseräusches ist in der Halterungs- jo tung 10 und ein zugehöriges Rauschsignal 72. Die Freieinrichtung 2 ein Schirm 56 zwischen dem Mikrophon gabeschaltung 24 gib: jeweils eine;; Impuls an die Mit 50 und dem Dosendeckel 8 vorgesehen. Um das Mikrophon 50 zu isolieren, ist außerdem unmittelbar über der

Mikrophonmembran 58 eine Isolatorscheibe 60 vorge-

40 telwertschaltung 10 ab. sobald die-Luftkammer 27 unter Druck gesetzt wird.

Der Leckstellensucher arbeitet wie folgt: Die Luftkammer 27 wird nach Einbringen des Dosendeckels 8 in die Halterung 2 mit Druckluft beaufschlagt. Weist der Dosendeckel 8 ein Leck auf. so führt die Druckbeaufschlagung dazu, daß durch das Leck des Dosendeckels 8 Luft hindurchströmt und hierdurch eine Ultraschallschwingung hervorgerufen wird. Die Ultraschallschwingung wird vom Mikrophon 50 wahrgenommen. Das Ausgangssignal des Mikrophones wird in den Verstärkern 20 und 22 verstärkt. Das verstärkte Signal wird zur Verringerung der ihm anhaftenden elektroni

schen. Das Mikrophon 50 ist über ein elektrisches Kabel 68 an einen Vorverstärker 20 mit nachgeschaltetem Verstärker 22 angeschlossen.

Als Mikrophon 50 kann ein elektrostatisches Mikrophon verwendet werden, da derartige Mikrophone besonders günstige Kennwerte für einen Leckstellensucher aufweisen. Ein solches Mikrophon ist z. B. in der US-PS 33 99 563 beschrieben.
Zur Lecksuche wird das Luftventil 36 geöffnet und in

der Luftkammer 27 kurzfristig ein Druck aufgebaut. . __

Falls der Dosendeckel 8 ein Leck hat, erzeugt die aus 45 sehen Rauschkomponente gemittelt, wobei dieser Minder Luftkammer 27 durch das Leck in die Mikrophon- lungsprozeß durch den von der Freigabeschaltung 24 kammer 54 entweichende Luft eine Ultraschailschwin- bei Druckbeaufschlagung der Luftkammer 27 abgegegung. Die in die Mikrophonkammer 54 eingeleitete Luft benen Steuerimpuls eingeleitet wird. Das Signal der wird über die Entlüftungsleitungen 64 abgeführt. Mittelwertschaltung wird im Spannungspegelfühler 29

Die als Blockdiagramm in Fig. 1 dargestellte elektro- 50 mit einer Bezugsspannung verglichen. Der Spannungsnische Schaltung giut ein Logiksignal für ein mechani- pegelfühler 29 liefert ein Logiksignal, falls das von der sches Aussortieren eines mit einer Leckstelle behafteten Mitte'wertschaltung 10 kommende Ausgangssignal ei-Dosendeckels 8 ab. Der Vorverstärker 20 ist ein einstu- nen höheren Wert als die Bezugsspannung aufweist figer Festkörperverstärker, der an einen Emitterfolger Das Logiksignal steuert einen hier nicht dargestellten gekoppelt ist Der Mikrophonausgang ist kapazitiv mit 55 Mechanismus, der den leckbehafteten Dosendeckel 8 dem Vorverstärker verbunden. Der Verstärker 22 ist ein sofort aussondert

/C-Baustein, in dem die Signale des Vorverstärkers ver-

stärkt werden.

Dem Verstärker 22 ist eine Mittelwertschaltung 10 nachgeschaltet, die im Signalweg eine Diode 16 und einen vorzugsweise variablen Widerstand 14 und quer dazu einen Kondensator 12 aufweist der an Masse geschaltet ist Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand 14 und Kondensator 12 ist die Ausgangsklemme der Minelwerischaltung und liefert das Ausgangssigna! für einen Spannungspegelfühler 29. Der Spannungspegelfühler 29 gibt ein Logiksignal ab, wenn das ihm von der Mittelwertschaltung 10 zugeführte Spannungssignal Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren und Vorrichtung zum Aussortieren leckstellenbehafteter Dosendeckel (8) in einer Umgebung, deren Rauschspektrum Ultraschallschwingungen enthält, bei weichein

a) der Dosendeckel (8) auf seiner einen Seite mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt wird,

b) hierbei infolge eines gegebenenfalls im Dosendeckel (8) vorhandenen Lecks erzeugte Ultraschallsignale in elektronische Signale überführt werden,

c) die elektronischen Signale zur Weiterverarbeitung aufbereitet werden und

d) aus den aufbereiteten Signalen ein Aussortiersignal durch Vergleich mit einer vorgegebenen Bezugsg;öße gewonnen wird,