DE3147086A1

DE3147086A1 - Vorrichtung zum ueberpruefen von flaschenmuendungen o. dgl. auf schadstellen

Info

Publication number: DE3147086A1
Application number: DE19813147086
Authority: DE
Inventors: Johannes 8401 Mintraching Cibis
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1983-07-14
Also published as: FR2522809B1; US4498003A; GB2112931B; FR2522809A1; GB2112931A

Description

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KRONES AG *··* :■ .:. .;. -\_β: ^ pat-ha-pe

Hermann Kr ons eder <j _t 26. November 1981

Maschinenfabrik
8402 Neutraubling

Vorrichtung zum überprüfen von Flaschenmündungen oder dgl. auf

Schadstellen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen von Flaschenmündungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das sichere Erkennen von Schadstellen in der Dichtfläche von Flaschenmündungen ist eines der größten Probleme auf dem Gebiet der Flascheninspektion. Auf der einen Seite sollen auch kleinste Risse und Ausbrüche, die einen einwandfreien und dichten Sitz des Flaschenverschlusses beeinträchtigen könnten, zuverlässig festgestellt werden. Auf der anderen Seite soll die Prüfung durch unterschiede im Material und in der Form der Flaschen, durch Blasen unter der Oberfläche, durch von der Herstellung herrührende Nahtstellen in der Dichtfläche, durch unterschiedliche Relativpositionen zwischen Flaschenmündung und Prüfvorrichtung usw. nicht beeinträchtigt werden, insbesondere nicht zur irrtümlichen Ausscheidung einwandfreier Flaschen führen. Schließlich soll die Vorrichtung möglichst einfach und betriebssicher aufgebaut sein und Leistungen von 40.000 Fl/h und mehr ermöglichen, wie sie bei der Überprüfung des Flaschenbodens bereits gefahren werden, so daß die gemeinsame Überprüfung von Boden und Mündung in einer einzigen Inspektionsmaschine durchgeführt werden kann. Eine gleichzeitige Erfüllung all dieser Forderungen war bisher nicht möglich.

So ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher der Lichtsender einen im Bereich der Rotorachse liegenden Spiegel aufweist, der den von einer gleichfalls in der Rotorachse liegenden Lichtquelle in Form eines Lasers ausgehenden Lichtstrahl schräg von oben her in einer radialen Richtung nach außen auf die Dichtfläche der Flaschenmündung wirft (DE-OS 24 11 723). Von dort wird der Strahl im wesentlichen nach außen und oben auf den durch eine Solarzelle gebildeten Lichtempfänger reflektiert. Das vom Lichtsender bestrahlte Inspektionsfeld auf der Flaschenmündung ist in etwa rechteckig ausgebildet und läuft mit dem Rotor um. Da es etwas breiter ist als die Mündung bzw. deren Dichtfläche, kann sich diese während der Prüfung etwas vorwärtsbewegen, wie dies zum Erzielen hoher Leistungen notwendig ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der auf die Mündung auftreffende Lichtstrahl des einzigen, die gesamte Mündung erfassenden Prüfkanals von einer einwandfreien Stelle infolge der zusammengesetzten Krümmungen der Dichtfläche · bereits relativ breit gestreut, so daß die wirksame Fläche des Lichtempfängers sehr groß sein muß. Dies führt zwangsläufig dazu, daß auch das von einer Schadstelle reflektierte Licht zu einem mehr oder weniger großen Teil auf den Lichtempfänger trifft und daher die Verringerung des Lichteinfalls beim Abtasten einer Schadstelle oft sehr gering und manchmal überhaupt nicht meßbar ist. Die Zuverlässigkeit dieser bekannten Vorrichtung in der Erkennung von Schadstellen aller Art ist daher nicht ausreichend.

Weiter ist eine Vorrichtung zum Überprüfen von Flaschenmündungen bekannt, bei der auf einem konzentrisch zur Flaschenmittelachse umlaufenden Rotor mehrere zusammenwirkende Paare von Lichtsendern und Lichtempfängern angeordnet sind, die jeweils einen bestimmten ringförmigen Teilbereich der Flaschenmündung bzw. Dichtfläche bestreichen (US-PS 3 349 906). Die Empfindlichkeit dieser bekannten Vorrichtung dürfte wegen der Verwendung einer Vielzahl von Prüfkanälen recht hoch sein. Ungünstig ist jedoch, die starke

Beeinflussung des Prüfungsergebnisses durch Abweichungen von der Ideallage und Idealform der Flaschenmündungen, was hohen Leistungen mit entsprechend starker Translationsbewegung der Flaschen während der Prüfung entgegensteht und zu einer häufigen Beanstandung fehlerloser Flaschen führt. Ungünstig ist auch der komplizierte Aufbau und die schwierige Abstimmung des Rotors mit seiner Vielzahl von Lichtsendern und Lichtempfängern und die entsprechend problematische Verbindung der Empfänger mit der ortsfesten Auswertungseinrichtung. Dieser Weg ist daher für die Praxis nicht gangbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art unter Beibehaltung des einfachen Aufbaus mit einem einzigen Prüfkanal für die gesamte Dichtfläche die Zuverlässigkeit im Erkennen von Schadstellen wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal gelöst.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der speziellen Anordnung der optischen Achsen von Lichtsender und Lichtempfänger in einer tangentialen Ebene mit nur einem Prüfkanal weitestgehend alle Arten von großen und kleinen Beschädigungen der Flaschenmündung mit hoher Zuverlässigkeit erkannt werden. Insbesondere im besonders wichtigen oberen bzw. mittleren Bereich der Dichtfläche führen bereits kleinste Ausbrüche und Absplitterungen zu einer starken Verringerung der vom Lichtempfänger aufgenommenen Strahlung, während bei einwandfreier Mündung trotz Abweichungen in der Form, im Material oder in der Lage relativ zur Vorrichtung keine nennenswerten Änderungen der empfangenen Strahlung auftreten. Es können daher hohe Leistungen gefahren werden und das Auftreten

von FehlausScheidungen ist gering. Dieses gute Ergebnis wird durch geringe Abweichungen der tangentialen Abtastebene von der senkrechten Stellung nicht beeinträchtigt. Die Größe dieser Abweichungen ist von der Form der Flaschenmündung abhängig und wisfd tföh dem Merkmal "im wesentlichen senkrecht" noch erfaßt.

Als besonders günstig hat sich die im Anspruch 2 niedergelegte Weiterbildung der Erfindung hinsichtlich der Anordnung der optischen Achsen herausgestellt. Sie stellt einen optimalen Kompromiß zwischen den Forderungen nach hoher Zuverlässigkeit einerseits und geringer Anhängigkeit von der Form und Lage der Flaschenmündung andererseits dar. \

Durch die im Anspruch 3 angegebene Weiterbildung der Erfindung können ausgeprägte Nahtstellen in der Dichtfläche nahezu vollständig kompensiert werden, so daß sie das Prüfungsergebnis nicht beeinflussen.

Eine besonders zweckmäßige Bauweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Ansprüchen 4 und 5 angegeben.

Im nachstellenden wird ein Ausführungsbeispiel dor Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: .

Fig. 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zum überprüfen von Flaschenmündungen, teilweise im Schnitt - ·"

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Flaschenmündung mit der Lage der Inspektionszone " -

Fig. 3 die Seitenansicht einer Flaschenmündung_rmit der Lage der Abtastebene .

Fig. 4 die Draufsicht auf die obere Stirnfläche des Rotors der Vorrichtung nach Fig. 1.

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Die Vorrichtung 1 nach Fig. 1 bis 4 dient zum Überprüfen der Mündungen von aufrechtstehenden Flaschen 2, insbesondere zum Feststellen von Absplitterungen, Ausbrüchen usw. in der für einen einwandfreien Sitz von Kronenkorken wichtigen Dichtfläche 3. Diese wird durch den oberen, ringförmigen Rand der Mündung gebildet und ist je nach Art der Flasche 2 leicht ballig oder eben. Die Vorrichtung 1 weist eine Grundplatte 4 auf, die überhalb der Bewegungsbahn der durch einen Transportstern 5 kontinuierlich in Pfeilrichtung geförderten Flaschen 2 ortsfest angeordnet ist. Auf dieser Grundplatte 4 ist in einer entsprechenden Bohrung ein im wesentlichen rotationssymmetrischer Rotor 6 mittels einer Hülse 7 und Wälzlagern 8 drehbar gelagert. Die Drehachse 9 des Rotors 6 steht senkrecht auf der durch die Dichtfläche 3 definierten Mündungsebene 10 und fällt während der Translationsbewegung der Flaschen 2 vorübergehend mit den Mittelachsen der vorbeilaufenden Flaschen 2 bzw. der Dichtflächen 3 zusammen. Von dieser Position wird in den Fig. 1 bis 3 ausgegangen. Der Rotor 6 wird über einen Riemen 11 durch einen Motor 12 in rasche Umdrehung versetzt.

Im Inneren des Rotors 6 sind in entsprechenden Hohlräumen und Bohrungen zwei Lichtleiter 13, 14 in Form von Glasfaserbündeln verlegt, die zusammen mit an der unteren Stirnfläche des Rotors 6 sitzenden Linsen 15, 16 einen Lichtsender und einen Lichtempfänger bilden. Die Anordnung der beiden Lichtleiter 13, 14 und Linsen 15, 16 ist derart getroffen, daß die optische Achse des Austrittsendes des ersten Lichtleiters 13 (Lichtsender) und die optische Achse des Eintrittsendes des zweiten Lichtleiters 14 (Lichtempfänger) in einer gemeinsamen Abtastebene 17 liegen, die parallel zur Drehachse 9 mit einem gewissen Abstand entsprechend dem mittleren Radius R der Dichtfläche 3 verläuft bzw. auf der Mündungsebene 10 senkrecht steht und diese tangential zur Mündung oder Dichtfläche 3 schneidet, in der Position nach Fig. 1 bis 3 tangential zur Mittellinie der Dichtfläche 3. Außerdem sind

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die optischen Achsen des Lichtsenders 13, 15 und des Lichtempfängers 14, 16 jeweils um den spitzen Winkel c< gegenüber der Mündungsebene 10 geneigt und schneiden sich in dieser. Der Winkel liegt vorzugsweise zwischen 30 und 40 Grad. Bei kleineren Win^ keln wird zwar die Zuverlässigkeit im Erkennen von Schadstellen erhöht, gleichzeitig wächst jedoch auch der Einfluß der Position der Mündung, insbesondere deren Höhenlage relativ zum Rotor 6, auf das Prüfungsergebnis. Bei größeren Winkeln wird dieser Einfluß geringer, gleichzeitig verschlechtert sich jedoch auch die Zuverlässigkeit im Erkennen bestimmter Ausbrüche. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Abtastebene 17 exakt senkrecht auf der Mündungsebene 10 steht. Kleinere Abweichungen im Bereich von t 10 Grad bringen keine nennenswerte Verringerung der Prüfungsgenauigkeit und liegen daher noch im Rahmen des Optimums. Die vom Lichtsender 13, 15 momentan beleuchtete Inspektionszone 18, auf die der Lichtempfänger 14, 16 entsprechend eingestellt ist, ist im einfachsten Falle in etwa rechteckig und radial zur Dichtfläche gerichtet. Sie kann, jedoch auch unter einem spitzen Winkel (b gegenüber dem mittleren Radius geneigt sein, wodurch der Einfluß radial verlaufender Nahtsteilen auf das Prüfungsergebnis verringert werden kann. Wichtig ist, daß die radiale Abmessung bzw. Breite der Inspektionszone 18 größer ist als die entsprechende Breite der zu prüfenden ÖiöHtf· lache 3, so daß sich diese während der Prüfung etwas verschieben kann.

Die von den Linsen 15, 16 abgewandten Enden der beiden Lichtleiter 13, 14 liegen in der oberen, rechtwinkelig zur Drehachse 9 verlaufenden Stirnfläche des Rotors 6. Der zum Lichtempfänger gehörige Lichtleiter 14 endet in Form einer konzentrisch zur Drehachse 9 liegenden Kreisfläche 19, während der zum Lichtsender gehörige Lichtleiter 13 in Form einer konzentrisch zur Drehachse 9 liegenden Kreisringfläche 20 ausläuft. Der Kreisfläche 19 liegt mit geringem Abstand das eine entsprechende Kreisfläche bildende Eintrittsende eines ortsfest verlegten Lichtleiters 21 gegenüber,

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an dessen Austrittsende ein fotoelektronisches Bauelement 22 angekoppelt ist. Der Kreisringfläche 20 liegt mit geringem Abstand das eine entsprechende Kreisringfläche bildende Austrittsende eines weiteren ortsfest verlegten Lichtleiters 23 gegenüber, an dessen Eintrittsende eine Lichtquelle 24 angekoppelt ist. Das fotoelektrönische Bauelement 22 ist an eine Auswertungseinrichtung 25 mit einem Schwellwertregler 26 und einem Trigger 27 angeschlossen, die eine Sortiereinrichtung 28 für die Flaschen 2 steuert.

Der Trigger 27 spricht auf die Stellung der Flaschen 2 an und regelt den PrüfungsZeitraum, der beginnt, wenn die Flaschenmittelachse kurz vor der Drehachse 9 des Rotors 6 steht und endet, wenn die Flaschenmittelachse kurz hinter der Drehachse 6 steht. Die so definierte Prüfstrecke beträgt nur wenige Millimeter. Die Drehzahl des Rotors 6, die Breite der durch einen entsprechenden Querschnitt des Lichtleiters 13 oder eine Blende definierten Inspektionszone 18, die Translationsgeschwindigkeit der Flaschen 2 und die Prüfstrecke sind derart aufeinander abgestimmt, daß der Rotor im Prüfungszeitraum mindestens eine volle Umdrehung ausführt und die Dichtfläche .3 dabei das von der umlaufenden Inspektionszone 18 bestrichene kreisringförmige Inspektionsfeld nicht verläßt. Dabei registriert das fotoelektronische Bauelement 22 jeweils die von der Dichtfläche reflektierte Strahlung, die vom Lichtempfänger 14, 16 aufgenommen wird. Diese Strahlung hat eine bestimmte Größe, wenn die Dichtfläche in Ordnung ist. Weist die Dichtfläche einen Ausbruch oder dgl. auf, so fällt die vom Lichtempfänger 14, 16 aufgenommende Strahlung vorübergehend stark ab, wenn die Inspektionszone 18 den Ausbruch passiert. Dementsprechend ändert sich das Ausgangssignal des fotoelektronischen Bauelements 22, fibersteigt diese Änderung einen bestimmten Wert, wie er durch den Schwellwertregler 26 vorgegeben ist, so gibt die Auswertungsvorrichtung 25 ein Steuersignal an die Sortiervorrichtung 28 ab und die beanstandete Flasche 2 wird ausaeschieden.

Um die Leistung zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, durch ein zweites Paar von Lichtsender und Lichtempfänger in einer zweiten Abtastebene eine gegenüber der ersten Prüfzone um 180 Grad versetzte zweite Prüfzone zu bilden, die den gleichen Bereich der
Flaschenmündung bestreicht bzw. auf dem gleichen "Kanal" arbeitet. Entsprechende Details sind in Fig. 2 strichliert eingezeichnet und mit dem Index a versehen. Auf diese Weise genügt bereits eine halbe Umdrehung des Rotors 6 für eine vollständige Überprüfung der Flaschenmündung. Die zweite Inspektionszone 18a kann
durch die gleichen Lichtleiter gebildet werden wie die erste Inspektionszone 18. Jedoch ist es auch möglich/ zusätzliche Lichtleiter zu verwenden und die reflektierte Strahlung getrennten
fotoelektronischen Bauelementen zuzuleiten.

Claims

Patentansprüche

1. ) Vorrichtung zum überprüfen von Flaschenmündungen oder dgl. auf Schadstellen, mit einem antreibbaren Rotor, dessen Drehachse senkrecht zur Mündungsebene verläuft,, einem auf dem Rotor angeordneten Lichtsender, dessen Strahl gegenüber der Mundun.gsigb.ene unter einem spitzen Winkel geneigt ist, einem auf dem Rotor angeordneten Lichtempfänger, der die von einer einwandfreien Stelle der Flaschenmündung reflektierte Strahlung aufnimmt,, sowie mit einer an den Licht empfang er angeschlossenen Auswertungseinrichtung, die beim Absinken der empfangenen Strahlung unter einen bestimmten Wert ein Ausstoßsignal für die beanstandete Flasche abgibt, wobei die von dem Lichtsender definierte Inspektionszone breiter ist als die Dichtfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen des Lichtsenders (13,15) und des ein definiertes Empfangsfeld aufweisenden Lichtempfängers (14', 16) in einer gemeinsamen Abtastebene (17) liegen, die im wesentlichen senkrecht auf der Mündungsebene (10) steht und diese innerhalb der Inspektionszone (18) tangential zur Dichtfläche (3) schneidet, und daß die beiden optischen Achsen unter dem gleichen spitzen Winkel ( oL ) gegenüber der Mündungsebene (10) geneigt sind.

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden optischen Achsen unter einem Winkel von 30 bis 40 Grad gegenüber der Mündungsebene (10) geneigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen rechteckige oder . streifenförmige Inspektionszone (18) unter einem spitzen Winkel (ß) gegenüber dem zugehörigen Radius (R) geneigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger jeweils einen mit dem Rotor (6) umlaufenden Lichtleiter (13,14) aufweisen, an dessen auf die Flaschenmündung gerichteten Ende jeweils eine Linse angeordnet ist, während sein anderes Ende konzentrisch zur Rotorachse an die Stirnfläche des Rotors (6) herangeführt ist und dort mit geringem Abstand dem korrespondierenden Ende eines ortsfesten Lichtleiters (21,23) gegenüberliegt, der mit einer ortsfesten Lichtquelle (14) bzw.mit einem ortsfesten fotoelektronischen Bauelement (22) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Lichtleiter (14) in Form einer Kreisfläche (19) und der andere Lichtleiter (13) in Form einer Kreisringfläche (20) an der Stirnfläche des Rotors (6) endet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotor (6) ein zweiter Lichtsender und ein zweiter Lichtempfänger angeordnet sind, derart, daß die von ihnen definierte Inspektionszone (18a) den gleichen Bereich der Dichtfläche (3) bestreicht wie die erste Inspektionszone (18) und um 180 Grad gegenüber dieser versetzt ist.