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Beschreibung
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Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur schnellen zerstörungsfreien Schichtdickenmessung an miteinander verschweißten
oder versiegelten Metall-Kunststoff-Verbundfolien, insbesondere an solchen Verbundfolien,
die unterschiedliche Materialstärke der Metallschichten aufweisen können.
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In der Verpackungsindustrie werden verbreitet Behälter der verschiedensten
Art, insbesondere Dosen der unterschiedlichsten Größen und Gestalt, aus Metall-Kunststoff-Verbundfolien,
z.B.
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aus Aluminium-Polyethylen-Verbundfolien, zur Verpackung von mannigfaltigen
GUtern, insbesondere von Lebensmitteln der verschiedensten Art, verwendet. Nach
dem Füllen mit dem zu verpackenden Gut werden die noch offenen Behälter z.B. durch
Auflegen eines passenden Deckels und anschließendes Versiegeln dicht verschlossen,
wobei eine Siegelnaht gebildet wird, deren Güte die Dichtigkeit des Behälters maßgeblich
mitbestimmt.
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Zur Kontrolle des Siegelvorganges wird häufig die Beschaffenheit der
Siegelnaht gemessen und geprüft, weil daraus Rückschlüsse auf die Güte der Versiegelung
und die Dichtigkeit der verschlossenen Behälter gezogen werden können. Man hat daher
schon seit längerem die Dichtigkeit von Behältern, insbesondere von Dosen, durch
Messung der Siegelnahtdicke von versiegelten Behältern kontrolliert. Die ausgewählten
Prüflinge müssen zu diesem Zweck geöffnet und die Siegelnaht zwecks Prüfung aus
dem zu prüfenden Behälter herausgetrennt werden, d.h. der Behälter selbst wird beim
Prüfungsvorgang zerstört und geht damit für die Produktion verloren. In der Praxis
geht man dabei so vor, daß zu bestimmten Zeiten die Produktion unterbrochen und
zirka 10 bis 15 versiegelte Muster stichprobenartig aus der Produktion ausgewählt
und in der vorstehend angegebenen Weise untersucht werden, wobei der
Inhalt
der Dosen nach Möglichkeit sichergestellt und gegebenenfalls in den Produktionsprozeß
zurückgeführt wird. Da es sich bei den verwendeten Schichtstoffen meist um Aluminium-Kunststoff-Laminate
handelt, bei denen in der Regel die freie Aluminiumoberfläche noch mit einer Schutzlackschicht
versehen ist, müssen Schutzlackschicht und das Aluminium aus dem Laminat abgelöst
und entfernt werden, um die Siegelnaht freizulegen und ihre Stärke messen zu können.
Erst nach Auswertung der Meßergebnisse und einer eventuell erforderlich werdenden
Korrektur der Siegelwerkzeuge kann die Produktion weitergehen.
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Dieses bekannte Prüfverfahren ist zeit- und kostenaufwendig und führt
während der Durchführung der Messung zu unvermeidlichem Produktionsausfall und zu
Produktionsverlusten durch die Zerstörung der zu prüfenden Dosen oder Behälter.
Es ist daher wenig zufriedenstellend.
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Es wurde daher nach Wegen gesucht, die Messung der Siegelnahtdicke
einfacher zu gestalten und dadurch auch die Dichtigkeitskontrolle von Behältern,
wie Dosen, zu vereinfachen und die oben angegebenen nachteiligen Auswirkungen auf
die Produktion bei hoher Zuverlässigkeit der Kontrollen ganz oder zumindest weitgehend
zu vermeiden.
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Aus einem von der NATEC, Institut für naturwissenschaftlichtechnische
Dienste GmbH, Hamburg, herausgegebenen Prospekt "Information, NATEC-Berichte aus
Forschung, Technik und Wissenschaft", Heft Nr.5, Juli 1983, ist ein gegenüber der
vorstehend beschriebenen Methode verbessertes Verfahren zur Messung der Stärke von
Siegelnähten bekannt, das im Prinzip darauf beruht, daß sich die Stärke der Lackschicht
und des Metalles, z.B. des Aluminiums, in einem mit einer Schutzlackschicht versehenen
Metall-Kunststoff-Laminat während der Siegelung praktisch nicht verändert. Daher
wird beim Meßbeginn an einer
versiegelten Dose zunächst über zwei
beheizbare Spitzen die Gesamtstärke des Verbundes ermittelt. Anschließend werden
die beheizten Spitzen zusammengepreßt und die Kunststoffmasse der Siegelnaht durch
das Aufheizen fließfähig gemacht und durch den ausgeübten Druck verdrängt. Anschließend
wird die Stärke der verbleibenden Restschicht (Schutzlack + Aluminium) bestimmt
und von der ursprünglichen Stärke der miteinander versiegelten Laminate abgezogen.
Die so erhaltene Differenz ergibt die Stärke der Kunststoffsiegelnaht. Die Schichtdickenmessung
der Siegelnaht zwischen den beiden Metallfolien beruht demnach gemäß dieser bekannten
Methode darauf, daß auf einer eng begrenzten, quasi punktförmigen Fläche der Kunststoff
zwischen den beiden Metallfolien geschmolzen und zur Seite verdrängt wird.
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Bei diesem bekannten Verfahren ist es nicht erforderlich, daß zur
Bestimmung der Siegelnahtstärke der zu prüfende Behälter zerstört wird. Die an verschiedenen
Stellen vorgenommene Prüfung der Siegelnaht zwischen Deckel und oberem Behälterrand
erzeugt zwar punktuelle Aufschmelz- und Verdrängungseffekte, diese sind jedoch in
der Regel so minimal, daß dadurch keine Undichtigkeiten entstehen können. Die untersuchten
Behälter können daher nach erfolgter Messung wieder der Produktion zugeführt werden,
sie gehen also samt Inhalt nicht der Produktion verloren.
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Obwohl dieses Verfahren bereits viele Vorzüge gegenüber dem vorerwähnten
Verfahren aufweist und insbesondere schon eine praktisch zerstörungsfreie Messung
der Siegelnahtstärke ermöglicht, erfüllt es die Erfordernisse der Praxis noch nicht
in dem gewünschten und erforderlichen Maße. Insbesondere hat es sich herausgestellt,
daß durch die Verwendung eines beheizten Spitzenelektrodenpaares sowohl zur Messung
der Dicke der gesiegelten Verbundfolien (einschließlich Siegelnaht) und der Restverbundfolien
(d.h. ohne Siegelnaht) als auch zum Aufheizen der thermoplastischen Siegelnaht bis
zum Schmelzen
keine ausreichend exakten und innerhalb eines engen
Toleranzbereiches reproduzierbaren Meßwerte erhalten werden können.
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Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß beim Meßvorgang die
ca. 2000C heißen Spitzenelektroden die gesiegelten Verbundfolien bereits aufzuheizen
beginnen. Da die Elektroden während der Messung die Oberfläche der Verbundfolien
berühren und auf sie einen gewissen Meßdruck ausüben, wird durch das beginnende
Aufschmelzen des Kunststoffes die Messung der Anfangsdicke der gesiegelten Verbundfolien
um so mehr verfälscht, je länger der Meßvorgang dauert. Wenn man den Aufheizeffekt
durch entsprechende Reduzierung der Temperatur der Spitzenelektroden, z.B. auf 100
bis 1200C, vermindern will, dann läuft man andererseits Gefahr, daß der Kunststoff
an der Meßstelle nicht genügend fließbar wird und daher nicht vollständig verdrängt
werden kann, wodurch die Endmessung der Dicke der Restverbundfolien ebenfalls merklich
verfälscht wird. In beiden Fällen erhält man unvermeidliche, nicht tolerierbare
Meßfehler.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur schnellen, zerstörungsfreien Schichtdickenmessung an miteinander verschweißten
oder versiegelten Metall-Kunststoff-Verbundfolien zu schaffen, mit dem die vorstehend
beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren praktisch vollständig vermieden
werden und außerordentlich genaue, reproduzierbare Meßergebnisse erhalten werden
können, und ferner eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das erfindungsgemäße Verfahren
rasch, einfach und sicher durchgeführt werden kann und mit der man in der Lage ist,
Behälter der unterschiedlichsten Formen durch zerstörungsfreie Messung der Siegelnahtstärke
zuverlässig auf die erforderliche Dichtigkeit zu prüfen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur zerstörungsfreien
Schichtdickenmessung an miteinander verschweißten oder versiegelten Metall-Kunststoff-Verbundfolien
mit gegebenenfalls einer Schutzlackschicht auf den freien Metalloberflächen durch
Messung der Schichtdicke der gesiegelten Verbundfolien, Aufheizen des Gesamtverbundes
im
Gebiet eines eng begrenzten Meßfeldes bis zum Schmelzen und
Verdrängen des thermoplastischen Kunststoffes im Bereich des Meßfeldes und Messung
der Restverbundfoliendicke nach Verdrängen des thermoplastischen Kunststoffes in
dem eng begrenzten Meßfeld, unter Mitwirkung eines Heißsiegelelektrodenpaares.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Messung der Schichtdicken der gesiegelten Verbundfolien und der Restverbundfolien
an einem vorherbestimmten, exakt eingestellten Meßpunkt jeweils mit Hilfe eines
unbeheizten Meßelektrodenpaares in geeigneter Weise erfolgt, während das Aufheizen
auf eine Temperatur, bei der der thermoplastische Kunststoff fließbar wird, und
das seitliche Verdrängen des fließbaren Kunststoffes durch ein beheiztes Spitzenelektrodenpaar
bewirkt wird, das während des Aufheizens und Schmelzens an die Stelle des unbeheizten
Meßelektrodenpaares tritt und dabei exakt an demselben Meßpunkt wie das unbeheizte
Meßelektrodenpaar positioniert wird, und die Anfangs- und Endmeßwerte und/oder die
Schichtdicke des verdrängten Kunststoffes in geeigneter Weise angezeigt und/oder
ausgeworfen werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich die Schichtdickenbestimmung
der thermoplastischen Kunststoffschicht, insbesondere in Form einer Siegelnaht,
bei allen Metall-Kunststoff-Laminaten ohne Schwierigkeiten durchführen. Zwar können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Dickenmessungen an einfachen flächigen
Laminaten durchgeführt werden, wenn die thermoplastische Kunststoffschicht zwischen
Metallschichten liegt, seine besondere Bedeutung besitzt das Verfahren aber bei
der Anwendung auf gesiegelte Metall-Kunststoff-Verbundfolien, wie sie bei durch
Verschweißen oder Versiegeln verschlossenen Behältern, insbesondere bei Bechern
und Dosen, auftreten. Die rasche, exakte Prüfung der Siegelnahtstärke an einigen
vorherbestimmten Meßpunkten auf dem Prüfbehälter im Bereich der Siegelung ermöglicht
eine einfache und sichere Überwachung der Dichtigkeit der Behälter, von der in erheblichem
Maße die Qualität und Unversehrtheit der verpackten Ware abhängt.
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Als besonders günstig hat sich das erfindungsgemäße Verfahren bei
den als Verpackungsmaterial weit verbreiteten Aluminium-Kunststoff-Laminaten erwiesen,
weshalb das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise bei miteinander verschweißten
oder versiegelten Verbundfolien dieser Art angewandt wird, wobei die freie Aluminiumoberflächen
eines solchen gesiegelten Laminats auch mit einer Schutzlackschicht versehen sein
kann, ohne daß dies zu einer Beeinträchtigung des Verfahrens führt.
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Metall-Kunststoff-Laminate, bei denen die Kunststoffschicht aus Polyethylen
besteht, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut prüfen.
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Die durch die beiden Meßelektroden gemessenen Dicken vor und nach
dem Aufheizen und Verdrängen der Kunststoffschicht werden in einer besonderen Ausführungsform
des Verfahrens von einem an sich bekannten induktiven Wegmesser erfaßt und von einem
digitalen Spitzenwertmesser mit Differenzbildung ausgewertet.
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Das hat den Vorteil, daß die Meßwerte sehr schnell vorliegen und Fehlerquellen
weitgehend ausgeschaltet werden können.
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Eine wesentliche Voraussetzung für die Gewinnung genauer und gut reproduzierbarer
Meßdaten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beruht darauf, daß eine strenge Arbeitsteilung
zwischen den Einrichtungen, die die Messung durchführen, und jenen, die das Aufheizen
und seitliche Verdrängen des Kunststoffes aus dem Meßfeld des zu untersuchenden
gesiegelten Verbundes bewirken sollen, eingehalten wird. Dadurch wird sichergestellt,
daß die Messungen unbeeinflußt von dem Aufheizungsvorgang stets unter gleichen Bedingungen
durchgeführt werden können, was eine unbedingte Voraussetzung für die Gewinnung
exakter, reproduzierbarer Meßwerte ist. Aus diesem Grunde sind die Meßelekroden
unbeheizt, so daß alle Messungen konstant bei Raumtemperatur durchgeführt werden
können.
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Eine weitere Voraussetzung für die Erhaltung genauer und gut reproduzierbarer
Meßwerte besteht darin, daß die Messungen
vor und nach dem Aufheizen
und Verdrängen des Kunststoffes und die Vorgänge des Aufheizens und Verdrängens
selbst exakt an dem gleichen Meßpunkt erfolgen. Das bedeutet, daß die Meßelektroden
und die beheizten Spitzenelektroden sehr genau geführt und auf den Meßpunkt eingestellt
werden müssen, eine Voraussetzung, die durch die Konstruktion der weiter unten im
einzelnen beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt wird.
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Durch diese Arbeitsteilung wird es möglich, das beheizte Spitzenelektrodenpaar
stets auf einer für das Aufheizen und Verdrängen des Kunststoffes optimalen Arbeitstemperatur
zu halten. Die Höhe der Arbeitstemperatur richtet sich naturgemäß nach der Zusammensetzung
der zu untersuchenden gesiegelten Laminatfolien. Es hat sich gezeigt, daß in den
meisten Fällen eine Arbeitstemperatur der beheizten Spitzenelektroden von etwa 2000C
ausreicht, weshalb diese Verfahrensbedingung besonders bevorzugt wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine exakte, zerstörungsfreie
Dickenmessung auch an gesiegelten Metall-Kunststoff-Verbundfolien mit unterschiedlich
dicken Metallfolien in den Verbundfolien.vorgenommen werden, wie sie z.B. bei tiefgezogenen
Bechern oder Dosen mit aufgesiegelten Deckeln auftreten. Die ursprünglich gleich
dicken Metallschichten der für Behälter und Deckel verwendeten Metall-Kunststoff-Verbundfolien
unterliegen beim Tiefziehen insbesondere im Bereich der Ecken und Kanten der Behälter
stärkeren Zugkräften und weisen infolgedessen eine merklich geringere Dicke auf
als in den übrigen Teilen von Behälter und Deckel. Dadurch können gerade im Bereich
der Siegelnähte unterschiedliche Dicken der Metallfolien auftreten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich darüber hinaus durch
den weiteren Vorteil aus, daß die Messungen in relativ rascher Folge hintereinander
durchgeführt werden können, da
durch die Arbeitsteilung zwischen
unbeheizten Meßelektroden und beheizten Spitzenelektroden keine Wartezeiten zur
Einstellung konstanter Meßbedingungen, insbesondere konstanter Temperaturbedingungen,
eingehalten zu werden brauchen. Im allgemeinen werden für eine Messung etwa 20 Sekunden
benötigt, wobei die Prüflinge in der Regel an etwa 8 verschiedenen punktförmigen
Positionen jeweils in der Mitte der Siegelnaht gemessen werden, so daß der Zeitaufwand
je Prüfling (z.B. je Becher oder Dose) etwa 2,5 bis 3 Minuten beträgt. In einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aufheiz- und
Verdrängungsphase in der Weise durchgeführt, daß die zu prüfende Meßstelle auf den
gesiegelten Verbundfolien bzw. der Siegelnaht etwa 10 Sekunden von dem beheizten
Spitzenelektrodenpaar aufgeheizt wird. Danach werden die etwa 2000C heißen Elektroden
mechanisch zusammengepreßt, wobei der Kunststoff im Meßbereich seitlich verdrängt
wird.
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Da die Meßergebnisse in der Regel vollautomatisch registriert, ausgewertet
und angezeigt und/oder ausgeworfen werden, liegen sie praktisch unmittelbar nach
Beendigung der Messungen bereits vor, so daß eine eventuell aufgrund der Meßergebnisse
erforderlich werdende Nachregulierung oder Korrektur der Siegelwerkzeuge unverzüglich
vorgenommen.werden kann. Auf diese Weise können Produktionsausfälle oder Produktionsunterbrechungen
weitgehend vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einer horizontal drehbar angeordneten
Schale zur Aufnahme des Prüflings, einer Antriebswelle für die Aufnahmeschale mit
einer Führungseinrichtung oder Führungsschablone, die exakt der Form der Siegelnaht
des zu untersuchenden Prüflings entspricht, einem beweglichen Schwenkarm, der mit
der Antriebswelle verbunden ist und zusammen mit der Führungseinrichtung
oder
schablone die Aufnahmeschale mit dem Prüfling in einer bestimmten, festgelegten
Position zu dem Meßpunkt hält, einem unbeheizten Meßelektrodenpaar, das durch einen
horizontal vor- und rückwärts beweglichen Führungsschlitten in die jeweils gewünschte
Ruhe- oder Arbeitsposition gebracht werden kann, einem beheizbaren Spitzenelektrodenpaar,
das durch einen horizontal vor- und rückwärts beweglichen Führungsschlitten in die
jeweils gewünschte Ruhe- oder Arbeitsposition gebracht werden kann, wobei die beiden
Führungsschlitten sich auf der gleichen horizontalen Ebene befinden und in der Weise
winklig zueinander angeordnet sind, daß sich die horizontalen Mittelachsen der oberen
bzw. unteren Meß- und Spitzenelektroden in einem Schnittpunkt treffen, der identisch
ist mit dem Meßpunkt, der in der Mitte der Siegelnaht des jeweiligen Prüflings liegt,
sowie Meß-, Regel- und Auswertungseinrichtungen zur Messung und Steuerung der verschiedenen,
aufeinander abgestimmten, taktweise geschalteten Bewegungsabläufe und zur Registrierung,
Speicherung und Auswertung der gemessenen Daten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
zerstörungsfreien Dickenmessung von Kunststoffschichten bzw. Kunststoffsiegelnähten
zwischen Metallfolien gemäß vorliegender Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher
erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellen. Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figur 2 einen Seitenschnitt der in Figur 1 gezeigten
Vorrichtung entlang der Schnittlinie K-L-M-N-O; Figur 3 einen Seitenschnitt der
Meßelektrodenvorrichtung als Teil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entlang der
Schnittlinie A-B-C-D;
Figur 4 einen Seitenschnitt der beheizbaren
Spitzenelektrodenvorrichtung als Teil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entlang
einer Schnittlinie G-H.
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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zur Dickenmessung zeigt in
der Draufsicht innerhalb eines rechteckigen Grundgestells eine Schale 1 zur Aufnahme
eines in Figur 1 nicht dargestellten Prüflings, z.B. eines Bechers oder einer Dose.
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Die Aufnahmeschale 1 ist horizontal drehbar angeordnet und ruht auf
einer in der Höhe justierbaren senkrechten Antriebswelle 3, die auf einem Lager
14 ruht und über einen zweiteiligen beweglichen Schwenkarm 4 und ein Halterungselement
15 für den Schwenkarm 4 mit dem Grundgestell verbunden ist.
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Die Aufnahmeschale 1 besitzt in Figur 1 eine quadratische Form mit
abgerundeten Ecken, sie kann aber grundsätzlich in jeder beliebigen Form vorliegen,
die allerdings zweckmäßigerweise an die Form der jeweiligen Prüflinge angepaßt sein
sollte. Da die Prüflinge in Form und Größe sehr unterschiedlich sein können, ist
die Aufnahmeschale 1 vorzugsweise so konstruiert, daß sie leicht gegen eine anders
geformte Schale 1 ausgewechselt werden kann, die der Form und Größe der zu untersuchenden
Prüflinge besser entspricht.
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Mit Hilfe des Schwenkarmes 4, der durch Gelenke 12 und 13 in der Horizontalen
leicht beweglich ist, kann die Aufnahmeschale 1 während der horizontalen Drehung
unabhängig von der Form der Schale 1 in einer bestimmten, vorgewählten Position
gehalten werden, die auf den Meßpunkt 10 ausgerichtet ist.
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Die Aufnahmeschale 1 befindet sich oberhalb und der Schwenkarm 4 unterhalb
der Tischplatte 11, die eine Aussparung aufweist, durch die die Antriebswelle 3
hindurchgeführt ist.
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Als weitere wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
in Figur 1 der Führungsschlitten 6 mit dem dazugehörigen Meßelektrodenpaar 8 und
der Führungsschlitt<'n 7 mit dem dazugehörigen beheizbaren Sp.1 tzene 1 ektrodnpaar
9 dargestellt. In der Figur 1 erscheint der Filhrungsschlitten 6 mit
dem
Meßelektrodenpaar 8 in Arbeitsstellung, bei der sich die Spitzen der Meßelektroden
exakt über dem Meßpunkt 10 befinden.
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Entsprechend befindet sich der Führungsschlitten 7 mit dem beheizbaren
Spitzenelektrodenpaar 9 in zurückgezogener Ruhesstellung. Beide Führungsschlitten
6 und 7 können sich taktweise gegenläufig horizontal vor- und rückwärts bewegen,
sie befinden sich auf gleicher horizontaler Ebene und sind unter einem Winkel in
der Weise zueinander angeordnet, daß sich die horizontalen Mittelachsen der oberen
bzw. unteren Meß-und Spitzenelektroden 8 und 9 im Schnittpunkt 10 treffen, der mit
dem Meßpunkt 10 identisch ist. Die Führungsschienen 6 und 7 werden durch geeignete
Verstellvorrichtungen 25 in der gewünschten Höhenposition justiert.
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In Figur 2 ist ein wesentlicher Teil der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung
in Seitenansicht dargestellt. Die Aufnahmeschale 1 enthält einen dosenförmigen Prüfling
2 und ruht auf der Antriebswelle 3, die durch eine Aussparung in der Platte 11 senkrecht
hindurchgeführt wird und unterhalb der Platte 11 über einen zweiteiligen beweglichen
Schwenkarm 4 mit Gelenken 12 und 13 und einem Halterungselement 15 mit dem Grundgestell
der Vorrichtung verbunden ist. Am unteren Ende der Antriebswelle 3 befindet sich
eine Führungseinrichtung oder Führungsschablone 5, die exakt der Form der Siegelnaht
des zu untersuchenden Prüflings 2 entspricht und die in der in Figur 2 im Querschnitt
gezeigten tellerartigen, nach unten geöffneten Form ausgeführt sein kann. Die Führungsschablone
5 wird von einem Antriebsmotor 19 angetrieben, der über eine Welle mit einem Antriebselement
für die Führungseinrichtung oder Führungsschablone 5, beispielsweise einer in Fig.2
dargestellten Antriebsrolle 16, verbunden ist. Die Antriebsrolle 16 liegt am Innenrand
der tellerartigen Führungsschablone 5 an und wirkt zusammen mit der Andrucksrolle
17, die sich auf dem Außenrand der tellerartigen Führungsschablone 5 gegenüber der
Antriebsrolle 16 befindet und durch einen Führungsbolzen 18 den nötigen Gegendruck
erhält, so daß die Führungsschablone
5 in horizontale Drehbewegungen
versetzt werden kann, wobei sie die Aufnahmeschale 1 mit dem Prüfling 2 exakt entsprechend
der Form der Siegelnaht des zu untersuchenden Prüflings führt.
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Wesentlich für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
demnach die exakte Abstimmung der Bewegung von Führungseinrichtung bzw. Führungsschablone
5 und Aufnahmeschale 1 mit Prüfling 2 auf die Form der zu prüfenden Siegelnaht,
wobei die Führung so justiert wird, daß der jeweilige Meßpunkt 10 auf der Mitte
der Siegelnaht liegt.
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Vorzugsweise sind die Schale 1 und die Führungseinrichtung bzw. Führungsschablone
5 als auswechselbare Elemente ausgeführt und gegebenenfalls paarweise auswechselbar.
Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, Schale 1 und Führungsschablone 5 rasch
gegen entsprechende andere Schalen und Führungsschablonen auszutauschen, die an
die jeweilige Form der Siegelnaht der zu prüfenden Behälter angepaßt sind.
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Damit die Vorrichtung optimal arbeiten kann und die Vorteile, die
sie bietet, voll ausgeschöpft werden können, entspricht in einer besonders bevorzugten
Ausführungsform die Führungsschablone 5 in ihrer Form exakt der Form des Siegelrandes
des zu untersuchenden Prüflings 2 und liegt der Schnittpunkt 10 der Elektrodenpaare
8 und 9 exakt in der Mitte der Siegelnaht des Prüflings 2.
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Der Antriebsmotor 19, der sowohl die Führungsschablone 5 als auch
die Aufnahmeschale 1 mit dem Prüfling 2 in der gewünschten Weise horizontal drehen
soll, kann in verschiedener Weise ausgeführt sein. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor
19 als elektrischer Gleichstrommotor mit Zeitsteuerung ausgebildet.
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In einer anderen, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsmotor
19 ebenfalls als elektrischer Gleichstrommotor ausgebildet, er ist aber mit einer
Steiirin \rerhtlns rl,
die, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt,
im wesentlichen aus bestimmt angeordneten Markierungen 33 auf der Führungseinrichtung
oder Führungsschablone 5 und einem induktiven Schalter 34 besteht und die den Motor
so steuert, daß die Aufnahmeschale 1 mit dem Prüfling 2 taktweise in jeweils vorbestimmte
Positionen gebracht werden, in denen der Prüfling 2 gemessen wird. Soll beispielsweise
an acht verschiedenen Punkten die Siegelnaht eines Prüflings gemessen werden, so
werden auf der Führungsschablone 5 acht entsprechend positionierte Markierungen
33 angebracht und die jeweils vorbestimmten Positionen mit Hilfe des induktiven
Schalters 34 taktweise angefahren.
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Weitere wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die
in Figur 1 dargestellten, auf Führungsschlitten 6 und 7 horizontal geführten Meßelektroden
8 und beheizten Spitzenelektroden 9. Die Führungsschlitten mit den Elektrodenpaaren
sind so zueinander angeordnet, daß sie zusammen einen Winkel in der Weise bilden,
daß sich die horizontale Mittelachse der oberen und unteren Meßelektrode 8 mit der
horizontalen Mittelachse der oberen und unteren Spitzenelektrode 9 in einem Schnittpunkt
10 treffen, der mit dem Meßpunkt 10 identisch ist, der in der Mitte der Siegelnaht
des jeweiligen Prüflings 2 liegt. Die beiden Führungsschlitten 6 und 7 sind so zueinander
angeordnet, daß sie vorzugsweise einen Winkel zwischen 30 und 1200, besonders bevorzugt
einen Winkel zwischen 45 und 900, bilden.
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In Figur 1 ist der Zeitpunkt festgehalten, an dem das Meßelektrodenpaar
8 über bzw. unter dem Meßpunkt 10 positioniert ist, während sich das Spitzenelektrodenpaar
9 in Ruhestellung befindet. In Figur 3 ist im Seitenschnitt das Meßelektrodenpaar
8 mit den entsprechenden Führungseinrichtungen dargestellt. Die Meßelektroden 8
befinden sich in Arbeitsposition,
in der sich die Spitzen der Meßelektroden
8 exakt über bzw.
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unter dem Meßpunkt 10 befinden, der in der Mitte der Siegelnaht des
Prüflings 2 liegt. Der Prüfling 2 wird durch die Aufnahmeschale 1, die auf der Antriebsachse
3 fest, aber lösbar angebracht ist, in die jeweils gewünschte Position gedreht.
Die Meßelektroden 8 befinden sich in beweglichen Elektrodenhaltern 21. Parallel
dazu ist ein induktiver oder kapazitativer Wegaufnehmer 20 angeordnet. Zum Öffnen
der Meßelektroden 8 wird die schmale Vorderseite eines Keiles 24 mit Hilfe eines
pneumatischen Zylinders 23 zwischen die Backen der Elektrodenhalter 21 vorgeschoben.
Die Elektrodenhalter 21 sind normalerweise durch eine von der Schließfedervorrichtung
22 mit Stellschraube 31 ausgehende Zugkraft geschlossen.
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Sobald sich der Keil 24 wieder in seine Ausgangslage zurückzieht,
bewirkt die Zugkraft der Schließfedervorrichtung 22 wieder ein Schließen der Meßelektroden
8 mit den Elektrodenhaltern 21. Beim Messen unterliegen die Elektrodenhalter 21
mit den Meßelektroden 8 einer konstanten Druck- und Zugkraft, durch die die Meßbedingungen
reproduzierbar genau eingehalten werden können. Das Vorrücken der Meßelektroden
in die Arbeitsposition und das Zurückfahren der Meßelektroden in die Ruhestellung
erfolgt mit Hilfe des Meßelektrodenschlittens 30.
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In Figur 4 ist im Seitenschnitt das beheizbare Spitzenelektrodenpaar
9 mit den entsprechenden Führungseinrichtungen dargestellt. In Arbeitsposition ist
das Spitzenelektrodenpaar 9 in der gleichen Weise wie vorher das Meßelektrodenpaar
8 so positioniert, daß sich die Spitzenelektroden 9 exakt über bzw. unter dem Meßpunkt
10 befinden. Die Schließkraft der Spitzenelektroden 9 wird über die Schließfedervorrichtung
27 durch eine Stellschraube 32 eingestellt, während der Keil 28 zum Öffnen der Spitzenelektroden
dient. Die horizontalen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen in die jeweilige Arbeits-bzw.
Ruheposition der Spitzenelektroden 9 erfolgt mit Hilfe des Heizelektrodenschlittens
29.
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Im Betrieb wird zunächst der Prüfling 2 in eine passend ausgewählte
Aufnahmeschale 1 eingesetzt und eine Führungsschablone 5, die in ihrer Form exakt
den Konturen der Siegelnaht des Prüflings 2 entspricht, am unteren Ende der Antriebswelle
3 aufgesetzt. Die Meßpunkte 10, an denen die Siegelnahtdicke des Prüflings gemessen
werden soll, werden durch die Markierungen 33 auf der Führungsschablone 5 bezeichnet.
Der Prüfling 2 wird mit Hilfe der Führungseinrichtungen taktweise von Meßpunkt zu
Meßpunkt geführt, die Meßelektroden zur Messung in die exakte Arbeitsposition vorgeschoben
und nach erfolgter Messung in die Ruheposition zurückgezogen. Die Meßwerte werden
vorzugsweise vollautomatisch auf elektronischem Wege gespeichert, ebenso erfolgt
die Differenzbildung zur Ermittlung der Schichtdicke der Siegelnaht vorzugsweise
elektronisch.
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Nach der Messung der Dicke der gesiegelten Gesamtverbundfolien wird
das Spitzenelektrodenpaar 9 in die Arbeitsposition vorgeschoben, der enge Bezirk
des Meßfeldes durch die ca. 2000C heißen Spitzenelektroden etwa 10 Sekunden lang
aufgeheizt und dann durch die Spitzenelektroden zusammengepreßt, um den fließbar
gemachten Kunststoff der Siegelnaht seitlich wegzupressen. Anschließend wird das
Spitzenelektrodenpaar 9 wieder in die Ruheposition zurückgefahren und das Meßelektrodenpaar
8 in die Arbeitsposition gebracht, um die Dicke der Restverbundfolien zu messen.
Während die gemessenen Daten registriert und ausgewertet bzw. ausgedruckt werden,
fährt das Meßelektrodenpaar wieder in die Ruheposition zurück und der Prüfling 2
wird mit der Aufnahmeschale 1 im nächsten Takt in eine weitere Meßposition gebracht,
wo der Meßvorgang wiederholt wird.
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Vorzugsweise erfolgt die Steuerung derBewegungsabläufe der Aufnahmeschale
1 mit Prüfling 2 taktweise elektropneumatisch.
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Damit während der Messungen die Siegelnähte nicht beschädigt werden
mit der Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten,
müssen die Meß-
und Spitzenelektroden so bemessen sein, daß der Durchmesser an der Spitze der Elektroden
keinesfalls größer ist als die Breite der zu prüfenden Siegelnähte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser der Meßelektroden
8 an ihren Berührungsflächen so bemessen, daß er maximal halb so groß wie die Breite
der zu prüfenden Siegelnaht ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser
der beheizbaren Spitzenelektroden 9 größer oder gleich dem Durchmesser der Meßelektroden
8. Besonders bevorzugt wird der Durchmesser der Spitzenelektroden 9 so ausgewählt,
daß er etwa 20 bis 25% größer als der Durchmesser der Meßelektroden 8 ist.