DE6604024U

DE6604024U - Verfahren und vorrichtung zum lichtelektrischen pruefen und sortieren von transparenten hohlkoerpern

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Publication number: DE6604024U
Application number: DE19686604024
Authority: DE
Original assignee: Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Current assignee: Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Priority date: 1968-08-10
Filing date: 1968-08-10
Publication date: 1969-12-11

Description

Vorrichtung zum lichtelektrischen Prüfen und Sortieren von transparenten Hohlkörpern

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum lichtelektrischen Prüfen und Sortieren von transparenten Hohlkörpern, wie Flaschen und dgl., bei der die Hohlkörper von Lichtstrahlen durchleuchtet und Schwankungen in der Transparenz der Hohlkörper zur Auslösung eines mechanischen Sortiervorganges benutzt werden.

Derartige Vorrichtungen sind bereits seit längerem bekannt. So gibt es z.B. Prüfgeräte, bei denen die zu prüfenden Gefäße in Richtung ihrer Längsachse durchleuchtet werden, was jedoch den Nachteil hat, daß nur der Gefäßboden, nicht aber die Gefäßwände geprüft werden können.

Andere Vorrichtungen arbeiten in der Weise, daß die Flaschen geradlinig an einer stationären Lichtquelle vorbeigeführt werden, wobei das durch die Flaschen dringende Licht von an sich bekannten fotoelektrischen Sensoren empfangen wird, welche Helligkeitsschwankungen, die durch Verunreinigungen oder Verfärbungen und dgl. hervorgerufen werden, registrieren, und einen mechanischen Sortiervorgang auslösen. Dieses Verfahren hat <len Nachteil, daß die Lichtstrahlen während des Vorbeilaufes der Flasche unter unterschiedlichen Winkeln auf die Flaschenwandungen auftreffen und damit auch die Eeflektionswinkel sich ständig verändern. Dies wiederum hat zur Folge, daß der durch die Flasche an die Sencoren gelangende Lichtanteil wegen wechselnder Reflektionswerte und wechselnder Lichtstreuung nicht konstant bleibt, sondern in weitem Maße schwankt. Die Meßgenauigkeit einer solchen Vorrichtung wird dadurch natürlich sehr stark herabgesetzt.

Andere bekannte Vorrichtungen verwenden einen rotierenden Leuchtkopf, der in das zu prüfende Gefäß eingeführt wird und v/elcher einen Lichtstrahl spiralförmig über die Innenwände streichen läßt. Die Mängel dieser Vorrichtungen entsprechen ebenfalls den Mängeln der vorgenannten.

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Hier schafft eine andere Vorrichtung Abhilfe, welche ebenfalls eine stationäre Lichtquelle und gegenüberliegende, ebenfalls stationäre fotoelektrische Sensoren aufweist. Die Flasche wird jedoch hier nicht einfach quer durch den Lichtstrahl linear geführt, sondern um ihre Längsachse gedreht und gleichzeitig in Richtung ihrer Längsachse verschoben, so daß eine spiralförmige Abtastung der Flaschenoberfläche mit immer senkrecht zur Mittelachse, der Flaschen gerichteten Lichtstrahlen stattfindet. Diese Vorrichtung ist für die Prüfung von frischgeblasenen Hohlkörpern auf Fehlerfreiheit gedacht und hat nur eine sehr geringe Leistung, da jedes einzelne Gefäß mit der Mündung in einen Halter eingeführt werden muß, der diese Bewegungen durchführt. Für große Leistungen, wie sie für Prüfanlagen in Flaschenkellereien und dgl. unbedingt erforderlich sind, ist eine solche Vorrichtung nicht verwendbar. Darüber hinaus gestattet sie auch keine gleichzeitige Prüfung des Flaschenbodens .

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, Hohlgefäße unter Vermeidung der aufgezeigten Mängel in einem Durchlauf und Arbeitsgang lückenlos sowohl am Boden wie an den Seitenwänden mit großer Genauigkeit zu prüfen.

Die Neuerung geht dabei von einer Vorrichtung aus, die aus einer Lichtquelle, einer Blende, einem fotoel.iktrisch.en Sensorsystem und einer zwischen Blende und Sensorsystem angeordneten Flaschentransportvorrichtung besteht und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Prüflichtstrahl durch Synchronbewegbarkeit der Blende mit dem Sensorsystem der auf der Transportvorrichtung vorbeigeführten Flasche nachführbar ist, wobei die Transportvorrichtung eine die zu prüfende Flasche um ihre Längsachse drehende Vorrichtung aufweist. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, die Gefäße auch im schnellen Durchlauf so auszuleuchten, daß die Lichtstrahlen immer senkrecht auf die Mittelachse der Flaschen gerichtet sind. Dadurch wird nicht nur eine sehr hohe Meßgenauigkeit erzielt, sondern auch verhindert, daß den Lichtdurchtritt verhindernde Halte- und Transportelemente in den Strahlengang geraten.

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In Weiterbildung der Neuerung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen um seine vertikale Achse rotierenden Zylinder mit einem an seinem unteren Ende angeordneten Plansch, dessen Oberseite wie der Zylindermantel mit optischen Leitern versehen ist, einer über einen kurzen Kreisbogen konzentrisch dazu verlaufenden, den Zylinderflansch überstreichenden Flsschentranspcrtvorrichtung mit an den Wandungen der einzelnen Flaschen angreifenden und um ihre vertikale, zur Piaschenachse •parallelen Achse drehbaren Mitnehmerelementen sowie ein an der vom Zylinder abgewandten Seite der Transportvorrichtung angeordnetes und konzentrisch und synchron zur Zylinderdrehung bewegbares Blendenband, hinter welchem die Lichtquelle angeordnet ist.

Dadurch, daß das Blendenband konzentrisch zum rotierenden Zylinder, welcher zum Sensorsystem gehört, verläuft, sowie dadurch, daß die Plaschentransportvorrichtung über einen kurzen Kreisbogsnabschnitt ebenfalls konzentrisch dazu verläuft, ist die Anpassung des Prüflichtstrahles an die Piaschendurchlaufgeschwindigkeit besonders einfach und erfordert keine komplizierten ßetriebeelemente.

Zweifellos ist es auch möglich, die geradlinig angeförderten Plaschen tangential an dem Zylinder vorbeilaufen zu lassen. TJm aber dann sicherzustellen, daß der Prüfstrahl der durchlaufenden Plasche punktgenau nachgeführt werden kann, müßte mindestens die Geschwindigkeit des Piaschentransporteurs auf der Prüfstrecke sinusförmig gesteuert werden, und zwar in Abhängigkeit, vom Mittelpunktsabstand der zu prüfenden Plasche von der Trommelachse beim Beginn der Prüfung und von der Größe des Drehwinkels des Zylinders für die Dauer der Prüfzeit.

Weiterhin wäre es auch denkuar, das Blendenband nicht konzentrisch zum Zylinder verlaufen zu lassen, sondern parallel zur tangentialen Piasehentransportvorrichtung. In diesem Falle müßte auch die Geschwindigkeit des Blendenbandes in

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gleicher Weise wie die der Plaschentransportvorriclitung, nur mit einem anderen Parameter gesteuert werden. Dies würde bei der zu fordernden Genauigkeit nur zu einem unnötig großen Getriebe- oder Regelungsaufwand führen.

Zur gleichzeitigen Durchführung der Bodenprüfung der Flaschen ist neue rungs gemäß oberhalb der Flaschent-ransporijVQrriebtung eine weitere Lichtquelle vorgesehen, wobei gleichzeitig die Flasohentransportfläche im Bereich der Prüfstrecke aus einem transparenten Material besteht. Auf eine besondere Blendeneinrichtung kann für die Bodenprüfung verzichtet werden, da die im Zylinderflansch angeordneten Sensoren bzw. Lichtleiter während eines Prüfzyklus niemals aus dem Bereich der Flaschenböden herausgeraten können, so daß keine Gefahr von Streulichtempfang besteht, welcher de Messung verfälschen könnte.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die optischen Leiter quer durch den Zylinder bis zu dessen anderen Seite geführt sind. Dementsprechend sind neuerungsgemäß, konzentrisch zum Zylinder, stationäre fotoelektrische Sensoren angeordnet, deren Anzahl und Anordnung mit der der optischen Leiter korrespondiert und von denen jeder sich über einen Kreissektor erstreckt, welcher der Prüfdauer jeder einzelnen Flasche während ihres Vorbeilaufes an dem Zylinder entspricht.

Durch die stationäre Anordnung der Sensoren, denen neuerungsgemäß das Lichtsignal über zugeordnete rotierende Leiter zugeführt wird, ist gewährleistet, daß nur während der Dauer einer Prüfung Prüflicht an die Sensoren gelangt. Weiterhin ist ausgeschlossen, daß Störlicht aus Fremdlichtquellen direkt an die Sensoren gelangt und die Meßergebnisse verfälschen könnte.

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Zweekmäßigerweise bestehen die optisenen Leiter aus faseroptischen Elementen, z.B. Glasfaserbündein, welche gegenüber Linsensystemen den Vorteil größerer Preiswürdigkeit und beliebiger Flexibilität aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, die Glasfaserbündel in einem zentrischen Hohlraum des Zylinders zusammenzufassen und von dort aus zu entgegengesetzten Zylinderseiten zu führen.

Um eine möglichst große Durchsatzleistung der Vorrichtung zu gewinnen, wird weiterhin vorgeschlagen, daß auf dem Zylinderumfang mehrere Leitergruppen zur Kontrolle jeweils einer Flasche angeordnet sind.

Neuerungsgemäß besteht die Flaschentransportvorrichtung aus vertikalen, mit c'em Blendenband einerseits und dem Zylinder andererseits umlaufenden Stabpaaren, welche ihrerseits, zueinander gleichsinnig, um ihre Längsachse drehbar sind. Eine derartige Transportvorrichtung hat neben einer sicheren Führung der Flasche den Vorteil, daß die Mitnehmerelemente relativ zu den Blenden und den Lichtleitereintritten stationär angeordnet sind, so daß sie niemals in den Strahlengang hineingeraten können. Da sie sich selbst um ihre Achse drehen, wird diese Drehbewegung durch Reibungsschluß auf die Flasche übertragen, welche sich dann ihrerseits um ihre Längsachse dreht. Dadurch erfolgt eine vollständige Ausleuchtung der Flaschenwandung, ohne daß der Prüfstrahl von der Flaschenachse abweichen muß.

Um Flaschen beliebiger Größe verarbeiten zu können, empfiehlt es sich, die Maschine auf die größte noch zu verarbeitende Flaschensorte auszulegen. Eine Anpassung an kleinere Flaschen könnte dann einfach durch Abschalten der übersähligen Sensoren erfolgen. Dies ließe sich bei Reihenschaltung der Sensoren in einer Meßbrücke am einfachsten durch Kurzschließen der überzähligen durchführen.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Maschine gemäß der !Teuerung Fig. 2 einen Vertikalschnitt dazu und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-B gemäß Fig. 2

Die Maschine gemäß der Neuerung weist einen rotierenden Zylinder 1 auf, der an seinem unteren Ende einen Flansch 2 trägt. In diesem Zylinder sind radial verlaufende optische Leiter 3 eingelegt, welche von einer Seite des Zylindermantels zur entgegengesetzten Seite verlaufen. Die einzelnen Leiter sind dabei zu Gruppen vertikal übereinandergesehichtet, so daß ihre mit dem Zylindermantel abschneidenden Stirnflächen eine vertikale Mantellinie des Zylinders bilden, welche etwa die Länge einer zu prüfenden Flasche 4 aufweist.

Ein die zu prüfenden Gefäße heran- und wieder abfördernder Förderer 6 verläuft über eine gewisse Bogenlänge, welche die Meßstrecke darstellt, konzentrisch zum Zylinder 1. Auf der anderen Seite der Transportvorrichtung 6 ist ein Blendenband vorgesehen, das im Bereich der Meßstrecke ebenfalls konzentrisch zum Zylinder 1 umläuft und dessen Geschwindigkeit synchron mit der des Zylinders und des Förderers 6 ist· Las Blendenband weist sich vertikal erstreckende Schlitzblenden auf, deren Höhe ebenfalls der Höhe der zu prüfenden Flaschen 4 entspricht. Hinter dieser Blende ist eine geeignete Lichtquelle, z.B. in Form einer Leuchtröhre, evtl. mit einer Reflektionsvorrichtung 8 zusammen angeordnet.

Weiterhin ist im Bereich der Meßstrecke oberhalb der Flaschen eine Beleuchtungseinrichtung 9 vorgesehen, die in Verbindung mit einer im Bereich der Meßstrecke transparenten Transportfläche 10 für die Flaschen auch die Durchleuchtung des Flaschenbodens gestattet.

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Auf der der Meßstrecke gegenüberliegenden Seite des Zylinders sind stationäre fotoelektrische Sensoren 11 auf einem konzentrisch zum Zylinder 1 verlaufenden Joch angeordnet. Die Anzahl dieser Sensoren entspricht der Anzahl der optischen Leiter in einer vertikal übereinander angeordneten Gruppe, und ihre Anordnung ist ebenfalls die gleiche. In Umfangsrichtung erstrecken sich diese Sensoren jedoch über einem Kreisbogen, der der Größe der Meßstrecke auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 1 entspricht.

Zur· Führung und zum Transport der Flaschen 4 durch die Meßstrecke sind vertikale, mit dem Blendenband 7 einerseits und dem Zylinder 1 andererseits umlaufende Stabpaare 13 vorgesehen, welche ihrerseits zueinander gleichsinnig um ihre Längsachse drehbar sJud. T)ie Stabpaare 13 sind am Umfang des Zylinders in Flanschen 14 und 15 gelagert und weisen an ihrem oberen Ende ein Ritzel 16 auf, das in einem stationären Zahnkranz 17 wäh rend der Umdrehung des Zylinders 1 umläuft und die Stäbe 13 antreibt. Blendenseitig sind die Stäbe 13 an eiasr das Blendenband oben und unten begrenzenden und mit ihm umlaufenden Kette 18 _£ gelagert. Auch hier kann durch eine stationäre Kurve eine Zwangsdrehung der Stäbe 13 bewirkt werden.

Am Flascheneinlauf in die Meßstrecke i,st eine Einteilschnecke 18 vorgesehen, welche die angeförderten Flaschen 4 vereinzelt und auf einen gewünschten Abstand bringt. Als weitere Einführungshilfe für die Flaschen können noch an sich bekannte Verteilersterne und dgl. vorgesehen sein.

Dsr Plansch 2 des Zylinders 1 weist an seiner Oberseite ebenfalls optische Leiter in gleicher Anordnung, nur um 90° versetzt, wie der Zylindermantel auf. Diese Leiter reichen von der Oberseite des Flansches 2 auf einer Seite des Zylinders zur Oberseite desselben Flansches auf der anderen Seite des Zylinders 1 und korrespondieren mit den auf dem Zylindermantel angeordneten Leitergruppen. Entsprechend sind auf der Unterseite des Joches 12 ebenfalls fotoelektrische Sensoren 19 angeordnet.

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Die neuerungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Eine zu prüfende Flasche 4 gelangt in die Meßstrecke über die transparente Förderebene 10 und wird von den Rollenpaaren 13 synchron mit der Drehzahl des Zylinders 1 und dem ebenfalls synchron dazu verlaufenden Blendenband 7 mitgenommen. Ein aus der Schlitzblende des Bandes 7 austretender, in vertikaler Ebene breiter Lichtstrahl fällt nun senkrecht auf die Flasehenoberflache und gelangt durch die Flaschenlängsa^hse in die optischen Leiter 5·

Von dort werden die Lichtstrahlen auf die andere Seite des Zylinders geMtet, treten aus den optischen Leitern 5 aus und fallen auf die fotoelektrischen Sensoren 11. Diese Sensoren sind in nicht dargestellter, an sich bekannter Weise in einem Zweig einer Meßbrücke hintereinandergesehalt et, welche auf einem bestimmten Sollwert abgestimmt ist. Sobald die Intensität des Lichteinfalles in die Sensoren aufgrund einer Verunreinigung oder einer Fehlerstelle in der Flasche 4 sich verringert, verringert sich in ein oder mehreren Sensoren die durch die Lichtstrahlen angeregte Spannung, so daß die Meßbrücke aus dem Gleichgewicht gerät, wodurch ein SehaltVorgang, etwa zur Betätigung einer Weiche 20, zur Ausscheidung fehlerhafter Flaschen ausgelöst wird. Während des Durchlaufs der Flaschen über der Meßstrecke werden sie durch die rotierenden Stäbe 13 in Drehung um ihre Vertikalachse versetzt, so daß der Prüflichtstrahl, der infolge der festen Zuordnung von Blenden, Flaschen und Zylindergeschwindigkeit mit äußerster Genauigkeit der Flaschenachse nachgeführt wird, die gesamte Flaschen» wandung erfassen kann. Die fotoelektrischen Sensoren 11 erhalten nur 30 lange Lichtsignale, wie die dtsr Prüfstrecke entgegengesetzten Leiteröffnungen 5 in Opposition zu den Sensoren 11 stehen. Da der von den Sensoren bestrichene Kreisbogen mit dein uer Prüfstrecke identisch ist, erhalten die Sensoren 11 von dem Zeitpunkt an, an dem eine Flaschenprüfung beendet ist, keinerlei Licht mehr. Auch das Eindringen von Streu- oder Fremdlicht i&c ausgeschlossen.

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Gleichzeitig mit der Prüfung der Flaschenwandung wird der

Flaschenboden geprüft. Dazu dient eine Lichtquelle 9 oberhalb der Flaschenprüfstrecke und eine transparente Transportfläche innerhalb derselbej.i. Das Prüflicht fällt dabei durch die Flaschenmündung, den Flaschenboden und der transparenten ä'ransportfläche 10 auf die optische Leiteruünaelgruppe 21 im Flansch 2 des Zylinders 1. Da die Leiterbündelgruppe 21 in derselben vertikalen dbene liegt wie die entsprechende Gruppe auf dem Zylinderumfang, besitzt sie auch die gleiche starre Zu-Ordnung wie diese zur Flasche selbst. Während der ganzen Prüfung der Flasche gerät diek-e Bündelgruppe 21 niemals aus

dem Bereich des Flaschenbodens, kann aber infolge der Flaschendrehung um ihre Vertikalachse den gesamten Flaschenboden überstreichen. Das empfangene Lichtsignal wird dabei auf die entgegengesetzte Seite des Flansches 2 geleitet und gelangt an die Sensoren 19, die der Sensorengruppe 11 entsprechend, nur in einer um 90° versetzten Ebene angeordnet sind. Die Sensoren 19 können sowohl in der gleichen Meßbrücke wie die Sensoren 11, als auch in einer besonderen Meßbrücke hintereinander geschaltet sein.

Falls es zur leichteren Drehung der Flaschen um ihre Längsachse notwendig sein sollte, könnte natürlich anstelle einer einfachen transparenten Gleitbahn 10 eine Anzahl von transparenten, drehbaren, auf dem Umfang des Zylinders 1 angeordneten Flaschentellern vorgesehen sein.

Claims

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S chut zans prüche

Vorrichtung zum lichtelektrischen Prüfen und Sortieren von transparenten Hohlkörpern, wie Flaschen und dgl., bestehend aus einer Lichtquelle, einer Blende, einem fotoelektrischen Sensorsystem und einer zwischen Blende und Sensorsystem angeordneten PiaschentransportVorrichtung, dadurch gekennzeichnet, üaji der Prüflichtstrahl durch Synchronbewegbarkeit der Blende {7} mit dem Sensorsystem (11) der auf der Transportvorrichtung (6) vorbeigeführten Flasche (4) nachführbar ist, wobei die Transportvorrichtung (6) eine die zu prüfende Flasche (4) um ihre Längsachse drehende Vorrichtung aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen um 3eine ve^tik^le Achse rotierenden Zylinder (1) mit einem an seinem unterer Ende angeordneten Flansch (2), dessen Oberseite wie der Zylindermantel mit optischen Leitern (21) versehen ist, eine über einen kurzen Kreisbogen konzentrisch dazu verlaufende, den Zylinderflansch überstreichende Plaschentransportvorrichtung mit an den Wandungen der einzelnen Flaschen (4) angreifenden und um ihre vertikale, zur Flaschenachse parallelen Achse drehbaren Mitnehmerelementen (15) sowie ein an der vom Zylinder (1) abgewandten Seite der Transportvorrichtung angeordnetes und konzentrisch und synchron zur Zylinderdrehung bewegbares Blendenband (7), hinter welchem die Lichtquelle angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Flaschentransportvorrichtung eine weitere Lichtquelle (4) angeordnet ist und die Transportfläche aus einem transparenten Material besteht.

Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Leiter quer durch den Zylinder (1) bis zu dessen anderer Seite geführt sind.

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Vorrichtung nach. Anspruch 1 - ;>, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zum Zylinder (1) stationäre fotoelektrische Sensoren (11, 19) angeordnet sind, deren Anzahl und Anordnung mit der der optischen Leiter (3) korrespondiert und von denen jeder sich über einen Kreissektor erstreckt, welcher der Prüfdauer jeder einzelnen Flasche (4) während ihres Vorbeilaufes an dem Zylinder (1) entspricht.

Vorrichtung nach Anspruch 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Leiter (3) aus faseroptischen Elementen z.B. 3-lasfaserbündeln bestehe^i.

Vorrichtung nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptischen Elemente (3) in einem zentrisehen Hohlraum des Zylinders (1) zusammengefaßt sind und von dort aus zu entgegengesetzten Zylinderseiten führen.

Vorrichtung nach Anspruch 1-6, gekennzeichnet durch
mehrere auf dem Zylinderumfang verteilte Leitergruppen
zur Kontrolle jeweils eine*' Flasche.

Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschentransportvorrichtung ar.s vertikalen,
mit dem Blendenband einerseits und dem Zylinder andererseits umlaufenden Stabpaaren (13) besteht, welche ihrerseits zueinander gleichsinnig um ihre Längsachse drehbar sind.

Vorrichtung nach Anspruch 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß etwa bei Prüfung kleinerer Flaschen nicht benötigte
Sensoren (11, 19) abschaltbar sind.

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