DE3634741A1 - Universalpruefkopf zur kombinierten pruefung von hohlkoerpern auf dichtigkeit und gewicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfkopf für die schnelle, gleichzeitige Erfassung mehrerer bestimmter Eigenschaften von Hohlkörpern während oder direkt nach dem Fertigungsprozeß. Diese Eigenschaften oder Prüfparameter sind Gewicht des Hohlkörpers, Dichtigkeit und Volumen des Hohlkörpers. Primäres Einsatzgebiet ist die automatische Herstellung von Kunststoffhohlkörpern (etwa Kunststofflaschen) in sogenannten Blasmaschinen. Eine wichtige Forderung an ein solches Prüfgerät ist, daß es schnell arbeitet, um in den Maschinentakt integriert werden zu können. Außerdem besteht der Wunsch nach sehr kleinem Raumbedarf für zusätzliche Einrichtungen im allgemeinen.

Stand der Technik sind Einzelmaschinen wie Leckprüfgerät und Waage, die jeweils in die vorhandene Fertigungsstrecke eingebaut werden. Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß zum einen jeder dieser Apparate einen beträchtlichen Platz beansprucht (mehrere Quadratmeter) und nicht immer in den Fertigungsfluß paßt und zum anderen das Problem, daß zwei oder mehr zusätzliche Prüftakte in den Maschinentakt eingeordnet und synchronisiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfkopf zu entwickeln, der alle oben genannten Nachteile nicht hat. Dies bedeutet einmal die Integration der einzelnen Mess/Prüfaufgaben in ein Gerät und außerdem die beträchtliche Verringerung des Raumbedarfs. Es besteht zudem die Aufgabe, die Masse aller mitgewogenen Konstruktionselemente (Tara) so gering wie möglich zu halten, um den Messbereich des Mess-Wandlers weitgehends ausnutzen und die Ansprüche an die Auflösung klein halten zu können. Die Lösung dieser Aufgabe sei anhand eines Ausführungsbeispieles mithilfe der nicht maßstäblichen Fig. 1, 2, 3 erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel anhand einer Konstruktionsskizze für den Prüfkopf mit pneumatischer Klemmung des Hohlkörpers gemäß Hauptanspruch.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Steuerung des Prüfablaufes anhand eines Blockdiagrammes.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Variante eines Prüfkopfes mit mechanischer Klemmung des Hohlkörpers.

Das Prüfkopfgehäuse aus den Teilen 1, 2 ist, wie bei markterhältlichen Leckprüfmaschinen an die Betätigerstange eines Hydraulik/oder Pneumatikzylinders 13 angekoppelt. Dieser Kopf befindet sich direkt über einem zu prüfenden Hohlkörper 15, der z. B. auf einem Transportband steht. Die Betätigungsstange 13 drückt nun den konischen Ansatz 1 mitsamt dem Prüfkopf in die Öffnung des bereitstehenden Hohlkörpers. Diese Position ist in Fig. 1 dargestellt. Dichtungen 10 dichten Konus 1 und Hohlkörper miteinander ab. Eine weitere Dichtung 14 dichtet gleichzeitig den aus Gehäuse 2 und Konus 1 gebildeten Hohlraum gegen die Atmosphäre ab. Zwei Nippel 12 dienen der Zu/Abfuhr der Prüfgase (etwa Luft) und der Druckmessung des Prüfgases. Bei dem hier beschriebenen Arbeitstakt wird nun in bekannter Weise über eine Druckdifferenzmessung der Hohlkörper auf Dichtigkeit überprüft. Das Prüfgas gelangt über Nippel 12 durch die vom Stössel 7 geöffnete Ventilplatte 8 in den Hohlkörper 15. Es baut sich ein Druck auf, der Prüfdruck, der die Gummimembrane 11 aufbläht. Damit entsteht zwischen Konus 1 und Hohlkörper 15 eine kraftschlüssige Verbindung. Nach Erfassung des Prüfdruckes wird der zweite Arbeitstakt eingeleitet, der mit dem Anheben von Prüfkopf 1, 2 und Hohlkörper 15 durch die Betätigerstange 13 beginnt. Das Anheben hat zur Folge, daß sich Teil 1 und Teil 2 voneinander lösen und der Hohlkörper mitsamt Konus 1 frei über den Halterahmen 5 auf der Krafteinleitungskugel 3 hängen. Gewicht von Hohlkörper 15 und Konus 1 mit Einbauten 7, 8, 9, 10, 11 wirken jetzt mit der Kugel 3 auf eine Kraftmesszelle, die bevorzugt elektrisch die Kraft erfaßt und an ein Auswertegerät weiterleitet.

Beim Anheben der Einrichtung wurde gleichzeitig die Ventilplatte 8 vom Stößel 7 befreit. Der im Hohlkörper befindliche Druck und die Ventilfeder 9 schließen das Ventil schlagartig wodurch die kraftschlüssige Verbindung über die Gummimembrane 11 erhalten bleibt und der Hohlkörper angehoben werden kann.

Für die Beschreibung des Wägevorganges wird die Fig. 2 zusammen mit der Fig. 1 herangezogen. Die Taktsteuerung von Hubzylinder 18, Druckventil 19, Druckmessvorrichtung 22 und Wägeauswerteelektronik 20 wird durch ein zentrales Steuergerät 21 koordiniert. In Taktphase I (Leckprüfung) erhält das Steuergerät von am Transportband befindlichen Sensoren - etwa Lichtschranken - ein Signal, daß sich ein Hohlkörper 15 unter dem Prüfkopf 16 befindet. Das Steuergerät 21 schaltet das Magnetventil des Hubzylinders 18 ein, der Prüfkopf 16 drückt sich mit seinem konischen Ansatz auf den Hals des Hohlkörpers. Über das Magnetventil 19 wird nun ein Prüfdruck über den Prüfkopf 16 in den Hohlkörper eingebracht und mit einem Druckaufnehmer 22 der Druckabfall gemessen. In Taktphase II (Wägung) wird tariert, also die Wägeauswerteelektronik 20 genullt. Magnetventil 19 wird geschlossen und der Arbeitszylinder 18 zurückgefahren. Wie oben beschrieben bleibt der Hohlkörper 15 am Konus des Prüfkopfes aufgrund der pneumatischen Klemmung hängen und bewegt sich mit nach oben bis der Hohlkörper frei hängen kann. Während des Anhebens haben sich Konus 1 und Prüfkopfgehäuse 2 (siehe Fig. 1) voneinander getrennt und der Hohlkörper belastet mit seinem Gewicht die Messzelle 4. Das Signal der Messzelle wird nun von der Elektronik 20 für einige Sekunden gemittelt und in geeigneter Form elektronisch und/oder optisch ausgegeben. Da zwischen Tarierung und Messung nur bis zu maximal einer Sekunde vergehen, braucht an die Drifteigenschaft der Messzelle kein hoher Anspruch gestellt werden.

Nach Einpendelung des Messwertes (Gewicht des Hohlkörpers) erhält die Taktsteuerung 21 vom Wägegerät 20 ein Signal zur Einleitung der Taktphase III (Absetzen). In Phase III erhält der Hubzylinder 18 einen Befehl zum Absenken von Prüfkopf 16 und Hohlkörper 15 auf das Transportband. Zur Entlüftung des Systems über das vom Stift Fig. 1, 7 geöffnete Ventil Fig. 1, 8 verbleibt der Hubzylinder solange in der unteren Position bis der Drucksensor 22 atmospärischen Druck an das Steuergerät 21 meldet. In diesem Moment sind Prüfkopf 16 und Hohlkörper voneinander entkoppelt und der Hubzylinder fährt den Prüfkopf in die obere Position als Vorbereitung für den nächsten Takt I während dem der gerade gemessenen Hohlkörper vom Transportband durch den Folgenden ersetzt wird.

Die hier beschriebene Konstruktion hat den Vorteil, daß das nichtvermeidbare mitzuwiegende Gewicht sehr klein gehalten werden kann und zudem keinerlei das Wägeergebnis beinflussende mechanische Verbindungen zwischen Konus 1 und Prüfkopf-Körper 2 während der Wägung erforderlich sind.

Weiterhin ist von Vorteil, daß der Arbeitstakt sehr einfach und von nur einem Arbeitszylinder ausführbar ist. Legt man keinen Wert auf die Beschränkung auf nur einen Hubzylinder, so kann eine Ausführungsvariante, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, herangezogen werden.

In dieser Konstruktion wird der gleiche Aufbau der eigentlichen Wägeeinrichtung verwendet. Die Klemmung des zu wägenden Hohlkörpers erfolgt abweichend von Fig. 1 durch eine mechanische Klemmung, wie etwa eine Federanordung 17. Leckprüfung, Aufnahme, Wägung des Hohlkörpers erfolgen sinngemäß der Variante Fig. 1. Abweichend davon wird der Hohlkörper nach dem Absetzen auf das Transportband (Phase III) mithilfe eines Abstreifers 16 von der Federklemme 17 gelöst. Der Abstreifer kann etwa über einen zweiten Hubzylinder oder ein sinnreiches Getriebe betätigt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ebenfalls das nicht zu vermeidende Gewicht sehr klein gehalten, da der Abstreifer 16 in keinerlei Verbindung zu Konus 1 oder Wägezelle 4 besteht.

Claims (5)

1. Universalprüfkopf zur kombinierten Prüfung von Hohlkörpern auf Dichtigkeit und Gewicht, insbesondere zur Wägung direkt nach der Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf eine Wägezelle (4) eingebaut hat und den Hohlkörper (15) zum Wägen anhebt und so konstruiert ist, daß das unvermeidbar mitzuwiegende Eigengewicht klein gehalten wird, indem der Prüfkopf geteilt (1, 2) und zur Dichtigkeitsprüfung mit einer Dichtung (14) versehen ist und einer elastischen Klemm-Membrane (11) zum Heben des Wägegutes, die pneumatisch über eine Stift (7) -Ventil (8, 9) -Anordnung ohne mechanische Kopplung wischen Prüfkonus (1) und Prüfkopfgehäuse (2) gesteuert wird, wodurch keine Störgrößen auf die Messzelle wirken können.

2. Universalprüfkopf zur kombinierten Prüfung von Hohlkörpern auf Dichtigkeit und Gewicht nach Anspruch 1, abweichend dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Klemmvorrichtung (11) durch einen Pneumatikzylinder ersetzt ist, der über die aus Stift (7), Ventilplatte (8) und Feder (9) gebildete Ventilanordung pneumatisch gesteuert wird.

3. Universalprüfkopf zur kombinierten Prüfung von Hohlkörpern auf Dichtigkeit und Gewicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstreifvorrichtung (16), die nach Beendigung der Wägung den Hohlkörper (15) von der Federklemme (17), die am Konus (1) befestigt ist, abstreift.

4. Universalprüfkopf zur kombinierten Prüfung von Hohlkörpern auf Dichtigkeit und Gewicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstreifvorrichtung am Transportband, die den Hohlkörper von der Klemmfeder (17) beim Anheben des Prüfkopfes abstreift.

5. Universalprüfkopf zur kombinierten Prüfung von Hohlkörpern auf Dichtigkeit und Gewicht nach Anspruch 1, 2, 3, gekennzeichnet durch eine Gewichtsbestimmung über eine Zugkraft, wie etwa der Zugkraft in Feder (6) im Gegensatz zur Wägung der Druckkraft über Halterahmen (5), Lasteinleitungselement (3) und Wägezelle (4).