DE8424262U1

DE8424262U1 - Vorrichtung zum Kontrollieren der Dichte von verschlossenen Behältern

Info

Publication number: DE8424262U1
Application number: DE8424262U
Authority: DE
Original assignee: Gasti-Verpackungsmaschinen 7170 Schwaebisch-Hall De GmbH
Current assignee: Gasti-Verpackungsmaschinen 7170 Schwaebisch-Hall De GmbH
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1986-03-27
Also published as: FR2569273A1

Description

Becher-Dichtheitskontrolle 25.09.85

GASTI Verpackungsmaschinen GmbH, Schwäbisch-Hall

/ Vorrichtung zum Kontrollieren der Dichte von verschlossenen Behältern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kontrollieren der Dichtheit von verschlossenen Behältern mit Hilfe eines Schwingungserzeuger und eines Schwingungsmeßgeräts.

Aus der Praxis ist eine Dichtheitskontrolle bekannt, die sich der Hilfe einer Vakuumkammer bedient. Eine solche Vakuumkammer ist zwar für den Einsatz im Labor geeignet, jedoch nicht zur Dichtheitskontrolle unmittelbar an einer ein Produkt in den Behälter einbringenden Abfüllmaschine. Hier fehlt es in der Regel nicht nur an dem zur Unterbringung der Vakuumkammer benötigten Bauraum und der erforderlichen Evakuierungszeit, sondern auch an einer geeigneten Möglichkeit einer genauen Vakuumvolumenmessung.

Der Anmelderin ist ferner ein Testgerät bekannt, bei dem entsprechend dem Behälterinnenrand kreisförmig angeordnete Abtastnägel angeordnet sind, mit deren Hilfe ein aufgesiegelter Deckel des als Kunststoffbecher ausgebildeten Behalters abgetastet werden kann.

Fällt einer oder mehrere Nägel nach unten, fehlt an dieser bzw. an diesen Stellen der Deckel. Mit dem bekannten Testgerät kann man mithin nur das ordnungsgemäße Vorhandensein des Deckels, jedoch nicht die Dichtheit des Verschlusses oder des Behälters feststellen.

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Aber gerade bei Füllprodukten im Lebensmittelbereich, wie zum Beispiel beim Abfüllen von Milchprodukten, Yoghurt, Quarkspeisen usw. ist ein absolut dichter Verschluß unbedingt notwendig, da andernfalls das eingefüllte Produkt ungenießbar wird.

Aus der DE-AS 28 05 656 ist ein Stand der Technik bekanntgeworden, wonach eine flexible Wand eines Behälters in Eigenschwingungen versetzt und diese Schwingungen registriert und daraus Rückschlüsse auf die Dichtigkeit des Behälters gezogen werden. Die Anregung der flexiblen Wand des Behälters kann dabei auf elektro-magnetischem Wege erfolgen oder aber auch mechanisch durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine absolut sichere Kontrolle der Dichtheit eines verschlossenen Behälters, insbesondere eines durch einen angesiegelten oder aufgeschweißten Deckel od.dgl. verschlossenen Kunststoffbechers, ermöglicht.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die im Behälter zwischen dem Deckel und dem eingefüllten Produkt befindliche Luft- oder Gasschicht derart stark erwärmt wird, daß durch die Luft- oder Gasvolumenvergrößerung innerhalb des schon verschlossenen Behälters der angesiegelte oder aufgeschweißte Deckel sich wie ein Trommelfell spannt.

Die trommelfellähnliche Spannung tritt auch dann ein, wenn bei gasenden Produkten der Behälter z.B. unter der Siegelstation seitlich eingedrückt wird, um beim Aufheben des Druckes im Behälter ein Vakuum zu erzeugen.

Die entscheidende Erkenntnis des Erfinders besteht darin, daß ein fehlerfreier, d.h. einen absoluten dichten Verschluß gewährleistender Deckel als gespannte Membrane und ein fehlerhafter. z.B. ein Loch aufweisender Deckel nach Herausdrücken des zwischen dem Deckel und dem Produkt befindlichen Luft- oder Gaspolsters als entspannte Platine wirkt und die Membrane und die Platine ein unterschiedliches Schwingungsverhalten aufweisen.

Der Lösungsgedanke sieht daher vor, den am Behälter angesiegelten bzw. aufgeschweißten Deckel in Schwingungen zu versetzen und sein Schwingungsverhalten zu messen. Das Schwingungsverhalten des als gespannte Membrane wirkenden, fehlerfreien Deckels ist völlig anders' als dasjenige des fehlerhaften, als entspannte Platine wirkenden Deckels, so daß es ein leichtes ist. den absolut dichten Behälter von dem eine öffnung im Deckel aufweisenden schlechten Behälter zu unterscheiden und den nicht brauchbaren Behälter zu erkennen. Der erkannte fehlerhafte Einzelbehälter kann dann leicht aussortiert werden, so daß man zu einer vollkommen guten Produktion mit bester Ware kommt.

AIs Schwingungserzeuger eignet sich beispielsweise ein von einem durch einen Tonfrequenzgenerator'betriebener Lautsprecher, durch den die gespannten und nicht gespannten Deckel in Eigenresonanz gebracht werden können. Es hat sich gezeigt, daß der gespannte, also einwandfreie. Deckel in einer total anderen Frequenzlage ins Schwingen gerät als der entspannte, also fehlerhafte. Deckel. Beim gespannten Deckel ergibt die Frequenz einen trommelartigen Ton. während bei dem entspannten Deckel ein sche'p'perndes Geräusch zu hören ist. sofern der Deckel aus einer Aluminiumfolie besteht. Wenn nun ein Richtmikrofon so auf den Deckel angeordnet wird, daß die Beeinflussung der Tongabe durch den Lautsprecher weitgehend ausgeblendet wird, zeigt sich, daß die gemessenen Tonfrequenzen soweit auseinander liegen. daß es über einen Tonfrequenzfilter ein Leichtes ist. den absolut dichten Behälter von dem fehlerhaften Behälter zu erkennen.

Anstelle eines durch einen Tonfrequenzgenerator betriebenen Lautsprechers eignet sich als Schwingungserzeuger auch ein Vibrator, wie er ohnehin bei rüttelbedürftigen Produkten zum Dosieren in der Industrie angewandt wird. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung besitzt ein derartiger, in seiner Frequenz veränderbarer Vibrator ein auf dem Deckel anlegbares Meßelement, das beispielsweise von einer Fahne aus Federstahl gebildet ist. Durch einfache Frequenzveränderung kann der Deckel ebenfalls zum Schwingen gebracht werden, wobei die Schwingungsbeeinflussung des Deckels in Zehntel-Sekunden-Schnelle erfolgt. Um die Schwingung des freien Endes der Meßfahne nicht zu stark zu dämpfen, empfiehlt es sich, den mit einem üblichen Schall- und Schwingungsmeßgerät in Verbindung stehenden Meßkopf bzw. Sensor an der dem freien Ende des streifend über den Deckel bewegten Meßelementes am dem dem Vibrator zugewandten Ende anzuordnen.

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Bei dieser Meßmethode spielt es keine Rolle, ob die Behälter auf einem Transportband stehen oder aber in einem mit taschenförmigen Ausnehmungen versehenen Transportband eingehängt sind. Im letzteren Fall eignet sich eine Vorrichtung, bei der der Vibrator mit einem Hubzylinder verbunden und durch diesen höhenverstellbar ist. In diesem Fall kann in einer ermittelten Beruhrungsbewegung die Meßfahne bzw. Meßfeder langsam auf den Deckel aufgesetzt werden, so daß auch hier der deckel bei herausgedrückter Luft bsw. herausgedrücktem Gas. z.B. Stickstoff, der Deckel in Schwingung, bssser in Eigenresonanz gebracht werden kann, um anhand der unterschiedlichen Frequenzlage festzustellen, ob es sich um einen dicht verschlossenen oder undichten Behälter handelt.

In praxisnaher Anwendung und zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dec Behälter im Zeitpunkt·der Messung durch eine Druckvorrichtung seitlich zusammengedrückt werden, so daß im Falle eines dicht verschlossenen Behälters der Deckel eine Bewegung nach oben vollführt. Die Druckvorrichtung kann z.B. aus einer rollenden Bursts. Gummirolle. Stoffrolle oder dergleichen oder einem Stößel bestehen.

Besonders vorteilhaft ist es. wenn die Vorrichtung zur Dichtheitskontrolle unmittelbar hinter einer Siegel- oder Schweißstation einer Behälterfüll- und -verschließmaschine angeordnet ist. Durch diese integrierte Anordnung der Vorrichtung läßt sich mithin auch unmittelbar an einer Hochleistungs-Abfüllmaschine mit mehreren nebeneinanderliegenden Behälterreihen eine absolut sichere Kontrolle durchführen, ob ein am Behälter angesiegelter bzw. aufgeschweißter Deckel eine unerwünschte öffnung aufweist oder nicht.

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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zsleimung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Behälterfüll- und -verschließmaschine mit einer Dichtheits-Kontrollvorxichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Dichtheits-Kontrollvorrichtung.

Fig. 3 eine andere Ausführungrform der Dichtheits-Kontrollvorrichtung und

Fig. 4 eine weiter abgewandelte Ausführungsvariante der Dichtheits-Kontrollvorrichtung.

Eine in Fig. 1 dargestellte Behälterfüllund -verschließmaschine besitzt einen Bedienungsgeräteschrank 1 an öinera Maschinengestell 2. Zur Haschine gehört eine Behälterzuführstation 3 oder eine Behälterabstapelstation 4 sowie eine Fördereinrichtung 5, mit deren Hilfe Behälter 6 entlang weiterer Arbeitsstationen geführt werden können. Dabei können die Behälter in Gestalt von Kunststoffbechern in einer Reihe oder aber auch zu mehreren Reihen hintereinander gefördert werden. Zu den weiteren Arbeitsstationen gehören eine Einrichtung zur Packmittelentkeimung, eine Vorfüllstation 7, eine Hauptfüllstatiofl. 8 sowie eine Nachfüllstation 9. Hinter der Nachfüllstation 9 sind eine Deckelauflage&tation 11, eine Heißsiegelstation 12. eine Becheraushebestation 13, eine Becherübergabestation 14 und ein Auslaufband 15 angeordnet.

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Unmittelbar hinter der Heißsiegelstation 12 ist eine Vorrichtung zur Dichthe its kontrolle der mit dem aufgesiegelten Deckel versehenen Behälter 16 vorgesehen. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, besitzt die Vorrichtung 16 einen Schwingungserzeuger in Gestalt eines Tonfrequenzgenerators 17 mit einem damit verbundenen Lautsprecher 18. z.B. einem Richtlautsprecher über den der Deckel 19 des Behälters in Schwingung bzw. Eigenresonanz gebracht werden kann. Durch ein Richtmikrofon 10 kann die Tongabe des Lautsprechers 18 ausgeblendet werden. Mit Hilfe einer Druckvorrichtung 20 läßt sich bei beschädigtem Deckel 19 die zwischen letzterem und dem eingefüllten Produkt befindliche Luft herausdrücken.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Während des Betriebes der Maschine werden die Behälter 6 mittels der Fördereinrichtung in der in Fig. 2 angegebenen Pfeilrichtung durch die einzelnen Arbeitsstationen der Maschine transportiert. Hinter der Heißsiegelstation 12. in der die Deckel 19 auf die Behälter 6 aufgesiegelt worden sind, wird mittels der Druckvorrichtung 20 ein Prüfdruck auf die Außenseite der Deckel 19 ausgeübt. Die Druckvorrichtung 20 kann beispielsweise aus einer rollenden Bürste, einer Gummirolle, einer Stoffrolle oder dergleichen aber auch aus einem Stößel bestehen, um im Falle eines fehlerhaften Deckels das zwischen dem Deckel und dem eingefüllten Produkt befindliche Luft- oder Gaspolster herauszudrücken, um dem Deckel 19 die bei einem fehlerfreien Ausführeng vorhandene trommelfellähnliche Spannung zu nehmen. Alle Deckel 19 der Becher 6 werden durch den Tonfrequenzgenerator 17 und den Lautsprecher 18 in Schwingung, d.h. in Eigenresonanz gebracht. Je nach dem. ob es sich um einen fehlerfreien, d.h. tromrafellähnlich gespannten Deckel oder aber um einen fehlerhaften, d.h. entspannten Deckel handelt, kommt der Deckel 19 in einer total anderen Frequenzlage ins Schwingen, wobei der gespannte Deckel trommeltonartig wirkt, hingegen der entspannte Deckel scheppert. Unter Zuhilfenahme des

Richtmikrofons wird dieses auf dem Deckel 19 so angeordnet, daß die Beeinflussung durch den Lautsprecherton weitgehend ausgeblendet wird. Die dann für jeden Behälter gemessenen Tonfrequenzen liegen bei dichten und undichten Behältern soweit auseinander, daß über ein nicht dargestellten Tonfrequenzfilter ein leichtes Erkennen der absolut dichten Behälter 6 und der mit einem schadhaften Deckel 19 versehenen Behälter möglich ist. Die undichten Behälter können dann gegebenenfalls automatisch aussortiert werden.

In Fig. 3 ist der Schwingungserzeuger als in seiner Frequenz veränderbarer Vibrator 21 dargestellt, der ein auf dem Deckel 19 streifend bewegtes Meflelement in Gestalt einer Fahne 22 bzw. Meßfeder aufweist. Di<-se aus Federstahl bestehende Fahne 22 trägt einen Meßkopf 23 der mit einem bchall- und Sehwingiing_Sin_eeg_erät 24 verbunden ist. Es versteht sich. CaR auch hier eine Druckvorrichtung 20. jedoch nicht dargestellt, vorhanden ist. Durch die streifende Berührung der Fahne 22 auf dem Deckel 19 wird dieser ebenfalls zum Schwingen gebracht. Das Verhalten des Deckels 19 wird durch die direkte Berührung in Bruchteilen von Sekunden beeinflußt, je nach dem, ob es sich .um einen fehlerhaften, d.h. entspannten, oder fehlerfreien, d.h. gespannten Deckel handelt, ergeben sich individuelle Schwingungsfrequenzen, die am Schwingungsmeßgerät 24 abgelesen werden können und somit anzeigen, in welchem Zustand sich der Behälter 6 befindet.

Während bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der Behälter 6 auf der Fördereinrichtung 5 angeordnet ist. befindet sich der Behälter 6 bei der AusführungsVariante in Fig. 4 in dieser Fördereinrichtung, die zu diesem Zweck- mit Taschen 25 versehen ist. In diesem Fall wird die aus Federstahl bestehende Meßfeder 22. die wiederum mit dem Vibrator 21 verbunden ist üb'ir einen Hubzylinder 26 von oben her auf den Deckel 19 des Behälters 6 aufgesetzt. Das Aufsetzen erfolgt in einer ermittelten Berührungsbewegrung langsam, um die Messung nicht zu beeinflussen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern im Rahmen der Ansprüche Abänderungen zuläßt. So versteht ej sich, daß der Verschluß des Behälters 6 nicht nur durch einen Deckel sondern auch durch eine Folie erfolgen kann. Dabei können der Deckel und auch die Folie aus den verschiedensten Werkstoffen bestehen. z.B. Kunststoff. Aluminium oder aber auch Kombinationen aus diesen Stoffen. Ferner kann das Inschwingun«/versetzen des Deckels auch über andere Schwingungserreger und Träger erfolgen, wie z.3. Laser. Luft, Ultraschall. Schwingungen, elektrische Energie usw. Schließlich kann die durch die Hubeinrichtung des Vibrators 21 erzeugte Aufsetzbewegung auch dadurch erreicht werden, daß bei feststehendem Vibrator der Behälter 6 angehoben wird. Letztendlich braucht der Behälter nicht von einem Kunststoff-Becher gebildet zu sein, sondern er kann üuch aus Glas oder Papier bzw. Pappe bestehen.

Claims

11.02.1986 0389P

Gasti-Verpackungsmaschinen GmbH, Schwäbisch-Hall

SCHÜTZÄNSPRÜCHE

Vorrichtung zum kontrollieren der Dichtheit von durch Deckel verschlossenen und mittels eines Förderbandes in einer Behälterfüll- und Verschließmaschine geförderten Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem das Passieren der Behälter (6) ermöglichenden Abstand oberhalb des Förderbandes (5) angeordnet ist und aus einer in Höhe des oberen Deckelrandes gelagerten Druckvorrichtung (20) sowie einem zugehörigen Schwingungserzeuger in Form eines Vibrators (21) mit einem mechanisch am Behälterdeckel zur Anlage gelangenden Meßelement (22) und einem über einen Heßkopf (23) und eine Leitung verbundenen Schwingungsmeßgerät (24) besteht.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement von einer Fahne (22) aus Federstahl gebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (21) an der ein- und ausfahrbaren Kolbenstange eines Hubzylinders (26) befestigt ist.