DE7407378U - Vorrichtung zum automatischen pruefen und aussortieren von leeren behaeltern mit restbestaenden von medien, insbesondere von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Kassel, den 15. April 1977

Anmelder: Olaf A. Richter, Ingenieur, 3504 Kaufungen-I, Neuer Weg 30 a

Vorrichtung

zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren Behältern mit Restbeständen von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten.

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren, der Verwendung zuzuführender Behälter, wie Flaschen, Gläser und der-gl. mit Restbeständen von Medien, insbesondere Flüssigkeiten wie Lauge oder dergl. mit einer Transportvorrichtung für die Behälter mit einer auf einer Seite der Förderbahn angeordneten Strahlungsquelle und mit einem auf der anderen Seite der Förderbahn für die Behälter im Bereich der durch diese hindurchgehenden Strahlung angeordneten Strahlungsaufnehmer, der ein bei Feststellen eines abweichenden Wertes eines Behälters Signal abgibt, das einen Sortierimpuls für das Aussortieren der mit Restbeständen behafteten Behälter ableitet.

Es ist eine Reihe Vorrichtungen zum Ausüben von Verfahren zum automatischen Kontrollieren von Glasflaschen bekannt geworden. Dazu zählen solche, mit denen z. B. die Trübung oder die Reflektion bei durchsichtigen Behältern gemessen wird, um durch Vere» gleichsmessungen an nicht durch Restbestände von Flüssigkeit bzw. mediengetrübten Flaschen eine Feststellung darüber zu treffen, ob die Flasche fehlerhaft ist bzw. sich noch Restbestände in der Flasche befinden. Ferner gehören dazu Vorrichtungen zur Anwendung von Gamma- und Laserstrahlen, Vorrichtungen zum Überprüfen von Gewicht und Dichte, sowie zur Anwendung von Schallwellen. Keines dieser mit solchen Vorrichtungen angewendeten Verfahren ist jedoch für die Verwendung auf einem Fließband zum Kontrollieren von Behältern, insbesondere von Flaschen auf derartige Fehler geeignet, wenn man dazu noch in Betracht zieht, daß auf dem Fließband stündlich 60.000 Flaschen und mehr bewegt werden. Erst recht eignen sich die genannten Verfahren nicht zum Kontrollieren von Flaschen auf dem Fließband daraufhin, ob sich noch Reste von Medien einmal qualitativ von unterschiedlicher Beschaffenheit und auch

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quantitativ in unterschiedlichen Mengen vorhanden sein können. Es kann sich z. B. bei Flaschen um Reste vom Inhalt der Flasche handeln oder um Reste von Lauge aus dem Spülvorgang stammend oder um Wasser. Hinsichtlich der Menge kann es sich um kleine Mengen, die gerade den Boden benetzen oder um Restmengen handeln, die eine gewisse Füllhöhe erreichen. Bei diesen quantitativen und qualitativen Unterschieden würden auch Prüfgeräte, die eine Meßsonde einführen zum chemischen oder elektrischen Prüfen auf Flüssigkeitsreste nicht anwendbar sein, abgesehen davon, daß bei den Durchsatzmengen auf dem Fließband das mechanische Ein- und Ausführen von Sonden kaum infrage käme.

Herkömmliche geometrische Sicht- bzw. optische bzw. Schwingungsverfahren, die ein optisches oder akustisches Signal abgeben, sind nicht für Behälter, insbesondere Glasflaschen geeignet, weil die Behälter, insbesondere die Flaschen in ihrer Wandstärke variieren, oft farblich voneinander abweichen und oft mit Prägedruck und ähnlichem versehen sind. So ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die zu prüfenden Behälter auf einer Förderbahn bewegt werden, bei der auf der einen Seite eine oder mehrere Lichtquellen als Strahlungssender und auf der anderen Seite eine oder mehrere Empfänger als Strahlungsaufnehmer angeordnet sind, wobei bei Feststellen eines abweichenden Wertes eines Behälters mit Restbeständen gegenüber Behälter ohne Restbestände ein elektrisches Signal erzeugt wird und das Signal einen Sortierimpuls für das Aussortieren der mit Restbeständen von Medien behafteten Behälter ableitet. Diese bekannte Vorrichtung hat, wie die bereits beschriebenen Vorrichtungen den Nachteil, daß das Ergebnis der Prüfung und damit das Ausscheiden fehlerhafter Behälter von der Wandstärke, der Durchlässigkeit der Wandung und deren Verschmutzungsgrad abhängig ist.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, in Behältern, insbesondere Flaschen, automatisch Restbestände von Medien, insbesondere Flüssigkeitsreste von Laugen oder dergl. sicher zu erfassen und diese Behälter auszusortieren. Die Neuerung sieht zur Lösung der erfindungegemäßen Aufga-

be eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zum Feststellen von Restbeständen von Medien in Behältern vor, die auf der Erkenntnis aufbaut, daß ein Behälter, der nur Luft enthält, eine andere Dielektrizitätskonstante aufweist, als ein Behälter, der selbst nur geringe Spuren eines Mediums wie Wasser enthält. Die Dielektrizitätskonstanten von Luft, Glas und Wasser unterscheiden sich wesentlich; so ist die Dielektrizitätskonstante von Luft = 1, von Glas =5-16, von Wasser =80. Durch diesen um ein Vielfaches höheren Wert der Dielektrizitätskonstante von Flüssigkeit, die in der Hauptsache Wasser enthält, ist es möglich, leere Behältnisse aus Glas oder dergl. mit selbst nur geringen Mengen, z. B. Restmengen (in der Hauptsache Wasser), exakt und schnell auf Grund der Abweichung in der Dielektrizitätskonstanten zu unterscheiden. Die Neuerung wird dadurch realisiert, daß die Behälter, insbesondere Flaschen, auf ihre Dielektrizitätskonstante geprüft werden. Dies erfolgt in einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art, in der die zu prüfenden Behälter auf einer Förderbahn bewegt werden, bei der auf der einen Seite eine Strahlungswelle als Strahlungsser.ier und auf der anderen Seite ein Empfänger für die Strahlung angeordnet ist, wobei bei Feststellen eines abweichenden Wertes eines Behälters mit Restbeständen gegenüber Behälter ohne Restbestände ein elektrisches Signal erzeugt wird und das Signal einen Sortierimpuls für das Aussortieren der mit Restbeständen von Medien behafteten Behälter ableitet, wobei die Behälter auf der Förderbahn im Durchlauf als Dielektrikum zwischen den Elektroden eines oder mehrerer Oszillatorkreises bzw. -kreise einer durchgehenden Strahlung ausgesetzt werden. Statt der Lichtstrahlung wird eine Hochfrequenzstrahlung verwandt, die von der einen Elektrode zur anderen fließt. Die Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Vorhandensein eines unerwünschten Mediums, z. B. in Form von Restbeständen von Flüssigkeit wird hierbei exakt erfaßt, weil die Dielektizitatskonstante bei Anwesenheit von Flüssigkeit in dem Behälter einen wesentlich abweichenden Vergleichswert gegenüber einer gemessenen Dielektrizitätskonstante einer leeren Flasche bzw, eines leeren Behälters ohne diese Medienreste oder Flüssigkeitsreste anzeigt. Weiterhin sieht die Neuerung eine integrierbare Vorrichtung zur Aussortierung und zum Zurückweisen von unerwünschten

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Behältern vor. Diese Vorrichtung ermöglicht beim Befördern und Durchschleusen der Behälter durch die Elektroden eine Umwandlung der Meßwerte der Prüfeinrichtung in elektrische Impulse für den Fall, daß die Messung Differenzwerte ergibt, die den unterschiedlichen Dielektrikas der zu messenden Behälter entsprechen. Die Neuerung ist weiterhin gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erfassen der Behälter, wobei der zu prüfende Behälter innerhalb der ^rüfzone befördert und positioniert wird. Der Behälter wird von den Elektroden des Oszillatorkreises erfaßt. Falls Restmengen von Flüssigkeit in den Behältern vorhanden sind, wird eine Änderung der dielektrischen Werte hervorgerufen. Diese Änderung wird in elektrische Impulse umgewandelt. Liegt ein solcher Impuls mit einem Signal, das anzeigt, daß Resimengen in dem Behälter vorhanden sind, vor, dann wird der Impuls an die Vorrichtung zum Zurückweisen bzw. Aussortieren der Behälter abgegeben, so daß die Behälter von der Förderein-richtung automatisch entfernt werden. Beschränkt man sich darauf, nur die Reste von Medien, insbesondere Flüssigkeitsreste, auf dem Boden der in aufrechter Stellung durchgeschleuster Behälter, insbesondere Flaschen, zu erfassen, sei es, daß die Flüssigkeitströpfchen oder Schmutztröpfchen durch den Transport von der Wandung selbsttätig auf den Boden gefördert und dort gesammelt werden oder aber sei es, daß durch eine besondere Inspektion eine Prüfung der Wand nicht mehr notwendig ist, so ist es nicht erforderlich, die Elektroden so auszubilden, daß sie die gesamte Höhe des Behälters, insbesondere der Flaschen* bis zur Öffnung erfassen. Es genügt, die Elektroden so auszugestalten, daß sie nur den unteren Teil der Flasche mit dem Boden erfassen. Hierdurch wird auch eine besondere Abschirmung, etwa gegen Streufelder von Verschlüssen, die Metall enthalten können, oder sonstigen Vorrichtungsteilen, die das Meßergebnis beeinflussen könnten, nicht erforderlich. Dadurch kann die Vorrichtung so einfach wie möglich und mit geringem Platzbedarf gebaut werden, so daß sie sich in eine vorhandene Vorrichtung, etwa eine Inspektionsmaschine oder Vorrichtung zum Prüfen und Aussortieren von fehlerhaften Flaschen oder dergl. integrieren läßt.

Hierbei besteht nun die Möglichkeit, die Elektroden so anzuordnen,

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daß der Feldfluß von beiden Elektroden aus zur Masse fließt; die Meßkapazität wird aus Elektroden und Masse gebildet. Die andere Möglichkeit besteht darin, daß der Feldfluß von Elektrode zu Elektrode geht. Die erstgenannte Anordnung erlaubt feinere Meßnetho den und gestattet, selbst kleinste Flüssigkeitsreste in dem rinnenförmigen Ringraum am Boden einer Flasche zu erfassen. An die dielektrische Vorrichtung wird neben der Forderung nach großer Emp findlichkeit und kompakter Bauweise zur Integrierbarkeit in vor handene Einrichtungen die Forderung nach Störunempfindlichkeit und konstantem Betriebsverhalten für einen längeren Zeitraum gestellt. Da die zu prüfenden Behälter mit großer Geschwindigkeit die Elektroden passieren, kann die Feldverteilung durch in der Nähe der Elektroden befindliche Gegenstände gestört werden. Dies wird jedoch vermieden, wenn die Elektroden abgeschirmt in den seitlichen Stützen eines Portals, auf dem die kompakte Meßvorrichtung sitzt, angebracht sind.

Der Aufbau der Vorrichtung mit der bzw. den Kapazitätsmeßzellen zur Erfassung der dielektrischen Unterschiede der durch die Elektroden geschleusten Behälter kann in verschiedener Weise erfolgen: Verwendung der Kapazität der Elektroden einer Meßzelle als Schwingkreiskapazität eines Oszillators oder die Kapazität liegt in einer Brückenschaltung oder Verwendung einer Schwingkreisschaltung als Resonanzschaltung mit einem Oszillatorkreis oder als Überlagerungsschaltung mit zwei Oszillatoren. Es wird eine Prüfvorrichtung vorgeschlagen, die mit geringster Energie auskommt, in einfacher Weise auf einen leeren Behälter und einen an der Toleranzgrenze liegenden, also noch nicht auszusortierenden Behälter durch Betätigung nur einer einfachen Abstimmung abstimmbar ist, einen einfachen Aufbau aufweist und im Dauerbetrieb frequenzstabil bleibt, d. h., daß sich die einmal eingestellte Abstimmung auch bei stark schwankenden Umgebungseinflüssen, wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur usw., nicht ändert. Dazu wird die Forderung erhoben, in einfacher Weise durch Hindurchschieben durch die Elektroden eine neue Abstimmung mit anderen Behältergrößen und Br-hälterarten schnell vornehmen zu können.

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Ee kann sich als zweckmäßig herausstellen, an Stelle des analogen Signals ein digitales Signal auftreten zu lassen, d. h. ein Signal, das nur zwei verschiedene Werte annehmen kann, je nachdem, ob der Restbestand von Fremdmedien einen bestimmten, vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht. Dieses digitale Signal kann man im Sinne einer Ja-Nein-Entscheidung aus einem analogen Signal gewinnen, indem man das analoge Signal in einen Diskriminator eingibt oder aber, um einen weiteren Aufwand zu vermeiden, in dem Oszillatorschwingkreis oder den Oszillatorschwingkreisen unmittelbar ein digital auswertbares Signal entstehen läßt. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß zwei Schwingkreise angeordnet sind, die beide nur gemeinsam in Resonanz geraten und bei denen bei Verstimmung einer oder beider Kapazitäten durch die Änderung der Resonanzbedingungen die Schwingung abbricht und das Signal verschwindet.

Die Neuerung _wi_rd im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:

In den Zeichnungen stellt dar:

Figur 1 ein Blockschaltbild, das das Prüfverfahren mit der

neuerungsgemäßen Prüfvorrichtung näher erläutert, Figur 2 eine Prinzipskizze der Meßvorrichtung, Figur 3 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform nach Figur 2,

Figur 4 ein anderes Beispiel der Elektrodenanordnung, Figur 5 eine Oszillatorschaltung für den Oszillator der neuerungsgemäßen Vorrichtung.

Eine Fördervorrichtung 1 mit einem Förderband 2 befördert eine zu kontrollierende Flasche 3 in einen Prüfbereich 4. Die Fördervorrichtung kann hierbei einen beliebigen Fördermechanismus mit Stapel- und Zähleinrichtung aufweisen, sie kann z. B. aus einem Fördersystem mit Bändern, Ketten, Schaufeln oder dergl. oder in einem Vibrations- oder Schneckensystem bestehen. Wenn die Flasche 3 die Kontrollzone 4 erreicht, wird sie von der Kontrolleinrichtung erfaßt, indem sie durch die Elektrodenanordnung 5, 6

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wandert und das Dielektrikum der Kapazitätsmeßvorrichtung 7 bildet. Die Kapazitätsmeßvorrichtung 7 besteht in dem Beispiel aus einem HF-Oszillator 8 mit einem Abstimmkreis, den beiden Elektroden 5, 6 und einer Meßabstimmung 9 zur Einstellung auf eine leere Flasche ohne Reste von Medien und Flüssigkeit und auf eine leere Flasche mit einem unerwünschten Restbestand von Medien, die zurückzuweisen ist. Das beim Prüfen der Flaschen 3 ermittelte Signal wird in der einstellbaren Meßabstimmung 9 mit dem Signal verglichen, das fehlerfreien Flaschen entspricht. Das beim Auftreten fehlerhafter Flaschen entstehende Signal geht in ein Register 10, das den Signaltransport im Takt der Flaschen auslöst. Getriggert wird der Signaltransport mittels der Fotozellenanordnung 14, 15, 16. Der HF-Oszillator 8, die Meßabstimmung 9, das Register 10, die Ausgangsstufe 11 sowie der Fototrigger 16 können in einem Gehäuse zusammengefaßt werden, das auf einem Portal sitzt, dessen seitliche Wangen die Elektroden 5 und 6 für das kapazitive Meßverfahren und die Fotozellenanordnung 14, 15 für die Triggerung 16 des Signaltransportes bis zur Aussortierung 12 in sich aufnehmen (Figur 3). Auf dieee Weise kann die Neuerung mit einer Vorrichtung, die wenig Platz erfordert und sich leicht einbauen läßt, realisiert werden. Wird kein Signal ausgegeben, d. h. wird keine Differenz gemessen, so wird die Flasche kontinuierlich auf dem Förderband 2 weiterbefördert. Für den Fall, daß ein Signal über Vorhandensein von anderen Medien ausgegeben worden ist, wird die Aussortiervorrichtung 12 über die Ausgangsstufe 11 aktiviert, es wird ein Mechanismus mit Hilfe eines Antriebsrelais in Tätigkeit gesetzt, durch den die Flasche 3 von der Fördervorrichtung 2 entfernt und in die Rückführung 13 geleitet wird. Dieser Mechanismus kann aus einer bekannten hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Vorrichtung bestehen. Die Prüfvorrichtung zum neuerungsgemäßen Erfassen der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstante zum Feststellen des Vorhandenseins von Restbeständen von Medien kann auch integriert werden mit einer bereits vorhandenen mechanisch oder ähnlich wirkenden Vorrichtung zum Prüfen und Aussortieren von Flaschen, bei der beispielsweise Flaschen auf Grund von festgestellten mechanischen Defekten oder ähnlichem ausgeschieden werden.

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Durch eino nach der Neuerung arbeitende Prüfvorrichtung und das Zusammenarbeiten mit einer gemeinsamen Ausscheidungsvorrichtung kann der Anwendungsbereich vorhandener Vorrichtungen erheblich erweitert werden.

In Figur 3 ist der Fluß des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden 5, 6 durch den Flaschenboden zur Masse 19 hin mit 20, 21 bezeichnet. Die seitlichen Stützen 17, 18, die sich portalartig über den Rahmen <22 erheben, dienen als Abschirmung für die Elektroden 5, 6, die sich auch leicht federnd seitlich unten in der Nähe des Bodens an die Flaschenwand anlegen können. Auf dem Joch des Portals ist das Gehäuse 7 gelagert, das die Schalt- und Abstimmkreise beherbergt mit einem Bedienungsteil. An dem Joch des Portals 17, 18 ist, wie schematisch angedeutet, eine durch einen Knopf betätigbare Einstellvorrichtung für den Abstand der Elektroden 5, 6 zur Flasche angeordnet. Die Fotozelleneinrichtung 14, ist ebenfalls in den seitlichen Stützen 17, 18 untergebracht.

Figur 4 zeigt ein Beispiel der Elektrodenanordnung, bei der der Elektrodenfluß von Elektrode zu Elektrode durch die seitlichen Wandungen der Flasche 3 verläuft.

Bei der Oszillatorschaltung (Figur 5) wird die in einem Quarzgesteuerten HF-Oszillator erzeugte Energie über den Kondensator C ausgekoppelt. Der Resonanzkreis RQ kann in Serie mit der zu messenden Kapazität MC der Flasche 3 so auf die Grundfrequenz abgestimmt werden, daß eine der Kapazität von MC proportionale HF-Spannung abfällt. Diese Spannung wird über die Gleichrichtung, gebildet aus Diode D 1 und Kondensator C 2, in eine dem Meßwert proportionale Gleichspannung umgesetzt. An dem Potentiometer R 1 kann diese Spannung in variabler Höhe abgegriffen werden und steht zur Steuerung des nachgeschalteten Verstärkers zur Verfügung.

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Claims (5)

< I I · i I · Kassel, den 15. April 1977 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum automatischen Prüfen und Aussortieren von leeren, der Verwendung zuzuführender Behälter, wie Flaschen, Gläser und dergl. mit Restbeständen von Medien, insbesondere Flüssigkeiten wie Lauge oder dergl.,mit einer Transportvorrichtung für die Behälter mit einer auf einer Seite der Förderbahn angeordneten Strahlungsquelle und mit einem auf der anderen Seite der Förderbahn für die Behälter im Bereich der durch diese hindurchgehenden Strahlung angeordneten Strahlungsaufnehmer, der ein von der Intensität der durchgehenden Strahlung abhängiges Signal abgibt, das einen Impuls für das Aussortieren der Behälter ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger als Hochfrequenzoszillator oder Hochfrequenzoszillatoren (8) ausgebildet sind, daß die Strahlungsquelle zur Abgabe ihrer Strahlung und der Strahlungsempfänger zur Aufnahme der Strahlung mit sich einander gegenüberliegenden plattenförmigen Elektroden (5, 6) versehen sind, zwischen denen mit geringem Abstand und ohne Berührung mit dem Medium in den Behältern die Behälter (3) mittels der Transportvorrichtung (1) zur Aussortiervorrichtung (12) durchschleußbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle für die Abgabe der Strahlung ein Hochfrequenzoszillator (8) mit einer Elektrode (5) und als Strahlungs empfänger für die Aufnahme der Strahlung ein Hochfrequenzoszillator (8) mit einer Elektrode (6) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Fotozelleneinrichtung (14, 15) als Zählvorrichtung, einer Triggervorrichtung (16), einer Ausgangsstufe (11) sowie einer Aussortiervorrichtung (12) zur Verwertung des abgegebenen Signales.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Hochfrequenzoszillatoren (8), die Abstimmungsvorrichtung (9), das Register (10) und die Ausgangsstufe (11) in einem Gehäuse (7) oberhalb der Transportvorrichtung (1) auf Portalstützten (17, 18) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den seitlichen Wangen der Portalstützen (17, 18) die Elektroden (5, 6) und die Zählvorrichtung (14, 15) angeordnet sind.

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