DE102010050207A1

DE102010050207A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion von Dichtungen von Bügelverschlussflaschen

Info

Publication number: DE102010050207A1
Application number: DE102010050207A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Weisgerber
Original assignee: Deutsche Mechatronics GmbH
Current assignee: Deutsche Mechatronics GmbH
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion von Dichtungen an Verschluss-Stopfen von Bügelverschlussflaschen mit einer Transportvorrichtung und einer Drehvorrichtung und mindestens einer Inspektionsposition für die Dichtungen und einer Positioniervorrichtung zur Ausrichtung der Verschluss-Stopfen in der Inspektionsposition.
Das Problem der Verunreinigung der Mündung wird behoben, da die Bügelverschlussflasche nur noch seitlich und unterhalb der Mündung berührt und gehalten wird. Zur Bewegung des Verschlussbügels und des Verschluss-Stopfen werden ortsfeste Führungsflächen verwendet, die beim Vorbeigleiten eine sichere Bewegung gewährleisten. Die Inspektionsvorrichtung ist so kompakter und insbesondere als Linearläufer ausgeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion von Dichtungen an Verschluss-Stopfen von Bügelverschlussflaschen mit einer Transportvorrichtung und einer Drehvorrichtung und mindestens einer Inspektionsposition für die Dichtungen und einer Positioniervorrichtung zur Ausrichtung der Verschluss-Stopfen in der Inspektionsposition.
Die Verwendung von Bügelverschlüssen ist, vor allem in Deutschland, noch immer weit verbreitet. Der Bügelverschluss besteht aus einer Drahtfeder, die meistens aus Edelstahl gefertigt wird. An dieser Feder ist meist ein keramischer Zapfen beweglich befestigt; in neueren Ausführungen ist der Zapfen aus Kunststoff gefertigt. Das eine Ende des Zapfens ist so gefertigt, dass dort ein Dichtgummiring sicher befestigt werden kann. Über die Drahtfeder wird der Zapfen mit dem Dichtgummi auf die Flaschenöffnung dergestalt angedrückt, dass eine dichte Verbindung hergestellt wird.
Weiterhin sind die verwendeten Flaschen fast ausschließlich Mehrwegflaschen. Somit wird die überwiegende Mehrheit der Flaschen im Kreislauf des Mehrwegsystems in Flaschenwaschanlagen gesäubert. Das Bügelverschlusssystem bleibt dabei vollständig an der Flasche montiert. Es wird also auch der Keramikzapfen mit montiertem Dichtgummi in der Waschmaschine gesäubert. Neben hohen Temperaturen erfolgt auch der Einsatz basischer Reinigungsmittel. Beides beansprucht das Material des Dichtgummis. Neben rein optischen Veränderungen der Farbe wird das Material auch porös und brüchig. Nach mehrmaliger Reinigung kann der Fortschritt der Materialbeanspruchung so weit gegangen sein, dass keine abdichtende Wirkung des Gummis beim Verschließen der gefüllten Flasche mehr möglich ist. Die Folge ist, dass der Inhalt früher verderben kann oder die Flasche sogar undicht ist. Weiterhin befinden sich häufig Flaschen im rückläufigen Leergut, bei denen sich durch lange Lagerung bereits Schimmel am Dichtgummi gebildet hat. Nach Abschluss der Reinigung können noch Rückstände am Gummi verblieben sein. Es treten auch Fälle auf, in denen die rückläufige Flasche kein Dichtgummi mehr hat.
Es ist also zwingend notwendig eine Kontrolle der Dichtgummiringe durchzuführen. Typische Kontrollaufgaben sind dabei

• Anwesenheit des Dichtgummi
• Farbton des Gummi – Verblassen des Gummi ist ein Indiz für die Alterung – Brauereien nutzen verschiedene Gummifarben
• Risse, Kerben oder Ausbrüche

Diese Kontrollen sind also neben der Funktionalität des Gummis auch auf den Markenerhalt, z. B. hinsichtlich der Gummifarbe, ausgerichtet.
Seit ein paar Jahren existiert eine neue Verschlussart, sogenannter 3K-Verschluss, bei dem der Keramikzapfen aus zwei Teilen besteht. Ein Teil ist fest mit der Bügelfeder verbunden. Dieser besitzt einen den Druckknöpfen ähnlichen Mechanismus. Mit dieser Methode wird der zweite Teil des Zapfen an dem der Dichtgummi befestigt ist, kraftschlüssig befestigt. Bei Einsatz dieses 3K-Verschlusses können nun vor der Flaschenreinigung maschinell die Dichtgummi entfernt und später wieder neue montiert werden. Damit ist zwar eine Kontrolle des Dichtgummis nicht mehr nötig, andererseits erhöht sich der Materialverbrauch, es entstehen Abfall und Mehrkosten.
Eine automatisierte Kontrolle der Dichtgummi existiert derzeit nur in Form sogenannter Rundläufer. Einerseits ist die Kontrolle dabei in der Anlage zum Verschließen der gefüllten Flaschen integriert. Andererseits kann die Kontrollfunktion in einer dem Verschließer ähnlichen Bauform erstellt werden, wobei dann das Verschließen nicht durchgeführt wird.
Im ersten Fall wird bei fehlerhaftem Dichtgummi neben der Flasche auch der Inhalt ausgeschleust und verworfen. Dies ist naturgemäß kein befriedigender Zustand. Im zweiten Fall kann zwar die leere Flasche kontrolliert werden, jedoch ist der technische Aufwand eines solchen Rundläufers sehr hoch. Damit ist das Gerät teuer und aufwendig in der Wartung.
Auch könne Rundläufer nicht einfach nachgerüstet werden, da sie relativ viel Platz benötigen und entweder die Transportrichtung invertieren oder um 90° ablenken.
Zusätzlich sind Rundläufer meistens die die Anlagenleistung beschränkenden Komponenten der Abfüllanlage.
Die Kontrolle von Behältern ist in DE 41 15 264 C2 mit einer bekannten technischen Lösung beschrieben. Dabei wird die Bügelflasche auf einem Rundläufer mit mehreren Positionen aufgenommen. Danach senkt sich ein Spannkopf auf die Mündung und drückt sie auf einen Drehteller. Durch eine Drehung wird die Bügelverschlussflasche mit dem Bügelverschluss ausgerichtet. Anschließend wird ein Hubelement herangeführt, welches zwischen Verschluss-Stopfen und Flaschenhals eingreift, und den Verschluss-Stopfen mit der Dichtung in die Inspektionsposition ausrichtet. Die Inspektion der Dichtung erfolgt gemäß der Darstellung in der Inspektionsposition mit den üblichen Mitteln einer Kamera und der notwendigen Beleuchtung.
Nach erfolgter Inspektion wird die Bügelverschlussflasche wieder freigegeben, verlässt den Rundläufer.
Ein Nachteil dieser Lösung ist die Vielzahl an bewegten Elementen, die zur Inspektion notwendig sind. Der frei pendelnde Verschluss-Stopfen wird aufwändig gefasst und ausgerichtet. Dass diese Aufgabe nicht einfach ist, belegen weitere, von dem zitierten Patent abgeleitete Anmeldungen.
Nachteilig ist darüber hinaus die Verwendung eines Rundläufers mit mehreren Positionen. Das führt zur Installation einer Vorrichtung für jede dieser Positionen. Die Kosten für ein solches Inspektionsverfahren sind daher unnötig hoch.
Ein weiterer Nachteil ist die Berührung der Mündung der Bügelverschlussflasche vor und bei der Durchführung der Inspektion. Dabei können Verunreinigungen, die an der Flasche oder dem Spannelement anhaften, übertragen werden. Das führt zu einer Verschleppung der Verunreinigung auf eine Vielzahl der kontrollierten Behälter. Durch die steigenden Anforderungen an die Reduzierung von Keimzahlen sowie Verunreinigungen im und durch den Produktionsprozess sind mittlerweile hohe Aufwände zum Unterbinden vom Verschleppen von Verunreinigungen durch den Spannkopf nötig. Diese Reinigungen sind aufwändig und reduzieren die Produktivität. Eine Kompensation dieses Rückgangs der Produktivität durch eine parallele Installation eines zusätzlichen Rundläufers ist aus den vorgenannten Gründen keine Lösung.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, diese komplexe Anlage sehr stark zu vereinfachen und dabei zugleich die Prozesshygiene deutlich zu verbessern, um ein besonders leistungsfähiges Inspektionsverfahren zu erschaffen.
In DE 1 834 913 U ist ein System zum Ausrichten von Flaschen dargestellt, welches die Flaschen unterhalb der Mündung im bauchigen, zylindrischen Teil mit Greifern hält und damit berührt. Die Drehbewegung zur Ausrichtung wird durch Reibung am Umfang eingestellt. Durch die große Relativbewegung der Flasche in den Greifern und zur Reibfläche ist eine Produktivität verschleißbedingt begrenzt. Für hohe Produktivitäten (Produktionsraten von 18.000 bis 72.000 Flaschen pro Stunde wurden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht) bedürfen jedoch einer prinzipiell anderen Lösung, die Reibung durch große Relativgeschwindigkeiten ausschließt. Dies ist in der Erfindung gelungen, und wird weiter unten ausgeführt.
In DE 1 128 773 B ist eine linear geführte Anlage zum Verschließen von Bügelverschlussflaschen dargestellt. Die Flasche wird zunächst bezüglich des Verschlussbügels mittels schwammartiger Reibungselemente ausgerichtet. Dabei wird wie zuvor schon als bekannter Stand der Technik die Relativbewegung zwischen Reibfläche und Bügelverschlussflasche zur Ausrichtung verwendet. Dann wird jede Flasche erneut gedreht, damit der Verschlussbügel zum Einlauf in den Verschließer richtig ausgerichtet ist. Der Verschliesser verwendet ein ortsfestes Führungselement, welches den Verschlussbügel lediglich einseitig anhebt, und damit nicht vollständig kontrolliert.
Auch diese Lösung überwindet die Hürde der verschleißfreien und reibungsarmen Ausrichtung der Verschlussbügel nicht. Zudem ist die Ausrichtung der Verschlussbügel in zwei Schritten umständlich gelöst. Dieser zusätzliche Nachteil, die Flaschen nicht direkt in die Verwendungslage zu drehen, ist erheblich, und ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung überwunden.
Deutlich fehlt auch die eindeutige Lage-Kontrolle des Verschluss-Stopfens durch starre Führungselemente, denn nach dem ersten Führungselement sind die weiteren Führungselemente beweglich und/oder federbelastet. Die so vorgestellte Lösung bietet keinerlei Hinweise auf eine erfolgreiche Führung von Verschlussbügeln bei hoher Produktivität, und keinerlei Hinweise auf eine exakte Führung von Dichtungen durch die Fokusebene einer Kamera.
Es existieren Linearläufersysteme zur Kontrolle der Dichtgummis von Bügelverschlussflaschen, jedoch erreichen diese systembedingt sehr niedrige Kontrollwerte bezogen auf die flächige Kontrolle der Dichtgummis, da sie nicht in der Lage sind die Dichtgummis sicher vollständig abbilden zu können. Dies liegt daran, dass die zufällig ausgerichteten Verschlußstopfen aus großer Entfernung fotografieren. Wegen der zufälligen Ausrichtung sind die Dichtgummis nur in einem kleine Teil der Aufnahmen überhaupt auswertbar abgebildet. Da die Dichtgummis im Aufnahmepunkt um den Flaschenhals beliebig verdreht sind, liegen sie oft vor oder hinter der Fokusebene der Kamera. Daher ist eine optisch scharfe und detailreiche Aufnahme nur bei wenigen sichtbaren Dichtgummis möglich.
Die vollflächige Ansicht des Gummis wird sogar nur in 20% der Fälle erreicht.
Dieser Stand der Technik ist in der modernen Lebensmittelindustrie nicht akzeptabel, konnte aber trotz vieler Versuche nicht überwunden werden.
Die hier vorgestellte Erfindung behebt diese Unzulänglichkeiten der linearläufigen Systeme, indem der vollständige Kontrollprozess aus zwei Teilprozessen besteht:

1. Ausrichtung der Flasche, so dass der Zapfen orthogonal zur Transportrichtung ausgerichtet ist
2. mechanische Zwangsführung des Bügelsystems, so dass der Dichtgummi vollständig flächig abgebildet wird

Die Teilkomponente (1) der Ausrichtung kann in zwei unterschiedlichen Darstellungsformen realisiert werde:

i. Die Flasche wird von oben betrachtet und anhand der computergestützten Analyse der Position der Bügelelemente wird der notwendige Drehwinkel berechnet um den die Flasche gedreht werden muss, damit der Zapfen orthogonal zur Transportrichtung ausgerichtet ist. Dieser Winkel wird einem Bandsystem übergeben, welches die Flasche durch unterschiedliche, tangential am Flaschenkörper angreifende, Bandgeschwindigkeiten entsprechend dreht.
ii. Durch mitlaufende Bänder mit niedrigem Reibungskoeffizienten, welche auf Höher der Bügelmechanik konisch bis auf den Flaschendurchmesser auf dieser Höhe, entlang der Transportrichtung zusammenlaufen. Der Flaschendurchmesser hat bei orthogonaler Ausrichtung des Zapfens ein absolutes Minimum. Somit wird die Flasche mechanisch zwangsweise in diese Orientierung gedreht.

Die beliebig auf dem Transportsystem ausgerichtet transportierten Flaschen erreichen zunächst die Dreheinrichtung (1)-(i) bzw. (1)-(ii).
Unabhängig von der Art der Drehung wird die Flasche anschließend durch ein, mit dem Transportsystem synchron mitlaufendes, Riemenpaar gefasst und der optischen Gummiinspektion zugeführt. Die Flasche wird zwischen den Riemen derart festgeklemmt, dass die nicht umfallen kann.
Der Verschlussbügel wird nun in zwei Phasen mechanisch geführt:
In der ersten Phase wird das kleinere, halbkreisförmige Bügelelement gegen den Flaschenhals hochgedrückt. Dadurch entsteht eine Lücke zwischen den Bügelschenkeln und dem Flaschenhals. In diese Lücke stößt nun der zweite Teil des Manipulators derart, dass die Bügelschenkel um 90° in horizontale Lage angehoben werden. Im weiteren Verlauf bleibt diese zweiteilige Zwangsführung erhalten, so dass ein mechanisch stabiles System entsteht und der Bügel nicht weiter einknicken kann. In dieser Haltung steht der den Zapfen haltende Teil des Bügels frei zur Seite ab. Der Zapfen selber hängt mit dem Dichtgummi nach unten frei im Raume. In einer weiteren Ausführungsart wird dieser Orientierung des Zapfens durch eine oberseitige Zwangsführung für den Zapfen weiter garantiert.
Mittels einer Beleuchtungseinheit wird die Gummifläche erhellt und von einer Kamera direkt von unten oder über einen Spiegel von oben ein Bild des Gummis erzeugt.
Diese Bild hat die Gummifläche vollflächig abgebildet, so dass eine vollständige Kontrolle der Gummifläche möglich ist.
Dieses System aus Zwangsführung und Bildgebung ist beidseitig der Transportvorrichtung montiert, da die Flaschen zur Transportrichtung beidseitig orthogonal ausgerichtet sein können.
Der Dichtgummi kann nun vollflächig inspiziert werden. Dies gilt für jede Flasche, da durch die in den Teilprozessen (1)-(i) bzw. (1)-(ii) durchgeführt Orientierung der Prozess der Bügelführung für alle Flaschen durchgeführt werden kann.
Die Arten der beiden Ausführungen der Dreheinrichtung arbeiten nach den folgenden beiden verschiedenen Prinzipien:
(1)-(i):
Die frei auf dem Transportsystem stehenden, beliebig orientierten Flaschen werden von oben durch eine Kamera betrachtet. In einem Programm zur Bildverarbeitung werden die verschiedenen Drahtkomponenten der Bügelfeder gefunden und anhand ihrer Anordnung im Bild der Winkel berechnet, um den die Flasche gedreht werden muss, so dass der Zapfen orthogonal zur Transportrichtung ausgerichtet ist. Da die Drehung sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn durchgeführt werden kann, wird der kleinere der beiden Drehwinkel zur nachfolgenden Drehung genutzt. Somit beträgt der maximal notwendige Drehwinkel ±90°. Wäre die Gummikontrolle nur einseitig der Transportvorrichtung montiert, wäre der maximale Drehwinkel ±180° und dadurch das der Prozess weniger stabil.
Der berechnete Drehwinkel wird an die Steuerung eines Riemenpaares übergeben. Ist die Flasche kurz nach der Bildaufnahme in das Riemenpaar eingelaufen, so wird sie tangential an der zylindrischen Seitenwand fest zwischen den Riemen gehalten. Die Riemen laufen zunächst synchron mit dem Transportsystem, so dass beim Flascheneinlauf keine Kräfte auf die Flasche wirken und sie sich nicht verdrehen kann. Ist die Flasche soweit in das Riemenpaar eingelaufen, dass sie fest eingeklemmt ist, dann beschleunigen die beiden Riemen unterschiedlich in der Form, dass einer schneller und der andere langsamer wird. Durch die unterschiedlichen Riemengeschwindigkeiten wird die Flasche gedreht. Zum Ende der Drehung hin, beschleunigen die Riemen wieder dergestalt, dass sie wieder synchron mit dem Transportsystem laufen bevor die Flasche das Riemenpaar verlässt. Die jeweiligen Beschleunigungsphasen sind im Gesamtdrehungsprozess berücksichtigt.
Die nun korrekt ausgerichtete Flasche befindet sich noch ein kurzes Wegstück zwischen den, nun wieder mit dem Transportsystem synchron laufenden, Riemen bevor sie kraftfrei aus den Riemen herausläuft.
Nun folgt die oben bereits beschriebene Gummiinspektion.
(1)-(ii)
Die frei auf dem Transportsystem stehenden, beliebig orientierten Flaschen laufen in ein synchron mit dem Transportsystem mitlaufendes Riemenpaar ein. Das Riemenmaterial hat einen möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten, so dass eine möglichst geringe Haftung zwischen Riemen und Flaschenkomponenten vorliegt. Die Riemen laufen auf Höher des Flaschenhalses, dort wo die Bügelelemente angebracht sind. In der weiteren Transportrichtung laufen die Riemen konisch zusammen, bis ihr gegenseitiger Abstand dem Durchmesser der Flasche auf dieser Höhe entspricht. Damit die Flasche sich im Einlauf nicht verklemmen kann, beginnt einer der beiden Riemen vor dem anderen. Es ist unwichtig, welcher zuerst beginnt, der Abstand sollte nicht weniger als zwei Flaschendurchmesser betragen.
Der Flaschendurchmesser hat als Funktion der Orientierung zwei Minima, jeweils wenn das Bügelsystem mit dem Zapfen orthogonal zur Transportrichtung orientiert ist. Somit wird die Flasche durch die konisch zusammenlaufenden Riemen mechanisch in die Minimumlage zwangsgedreht. Durch die reduzierte Reibung und weil die Riemen synchron mitlaufen erfährt die Flasche keine in Transportrichtung wirkenden Beschleunigungen sondern nur eine rotatorische Bewegung. Die Flasche verlässt die Dreheinrichtung mit der korrekten Orientierung für die nachfolgende Gummiinspektion wie sie oben bereits beschrieben ist.
Diese Kombination aus Ausrichtung und definierter Positionierung mit einem nahen vorbeiführen an der Kamera ist grundlegend neuartig und ermöglicht es zum ersten Mal eine vollständige Dichtgummikontrolle in einem linear läufigen System zu realisieren.
Die Vorteile eines Linearläufers sind:

• geringerer Platzverbrauch
• einfache Nachrüstbarkeit
• einfacheres Maschinensystem – weniger komplex – weniger anfällig – geringere Kosten in Anschaffung und Wartung

Die weiteren Vorteile der Erfindung sind ebenfalls offensichtlich. Die zuvor erforderliche und zudem mehrfach ausgeführte Vorrichtungen zum Greifer-bewegten Ausrichten der Bügelverschlussflasche und des Verschluss-Stopfens ist durch eine einzige Drehvorrichtung und einer folgenden rein aus ortsfesten Führungselementen Positioniervorrichtung für die Verschluss-Stopfen ersetzt. Dadurch entfällt bislang mehrfach verwendete teure Kinematik und deren Ansteuerung. Die Verwendung starrer mechanischer Kurven zur Lagekontrolle des Verschluss-Stopfen führt zu einer von der aktuellen Taktrate oder Transportgeschwindigkeit unabhängigen Lösung.
Die Drehung der Bügelverschlussflasche ohne Berührung der Mündung der Bügelverschlussflasche ist dabei alternativ mit einer sensorisch gesteuerten oder rein mechanischen Lösung realisiert worden.
Der so realisierte Linearläufer ist wesentlich kompakter in der Stellfläche und zugleich produktiver als bekannte Rundläufer und besitzt kein Risiko von Keimverschleppung durch die Inspektion.
1 Übersicht über die Inspektionsvorrichtung
2 Drehvorrichtung mit tangentialem Eingriff in der Flaschenmitte
3 Aufsicht auf Drehvorrichtung mit tangentialem Eingriff am Bügelverschluss
4 Austrittsseite der Drehvorrichtung von 3
5 Positioniervorrichtung
6 Inspektionsvorrichtung mit zwei Inspektionspositionen
7 Transportvorrichtung mit Transportschnecke
In 1 ist die Inspektionsvorrichtung für Dichtungen von Bügelverschlussflaschen 1 in der Übersicht dargestellt. Die Bügelverschlussflaschen 4 besteht aus dem Flaschenkörper, dem Flaschenhals 14 und der Mündung 13. Am Flaschenhals 14 ist der Verschlussbügel 9 mit dem Verschluss-Stopfen und der Dichtung beweglich befestigt. Auf der Transportvorrichtung 5 stehen Bügelverschlussflaschen 4 und bewegen sich in Transportrichtung 15. Dabei durchfahren sie zunächst die Drehvorrichtung 6 und anschließend die Positioniervorrichtung 8 und die Inspektionsposition 7. Die Bügelverschlussflaschen 4 werden mit zufälliger, beliebiger verdrehter Ausrichtung der Verschlussbügel 9 an die Inspektionsvorrichtung 1 einzeln übergeben. Beim Passieren des Prüfpunktes auf der optischen Achse 17 der Kamera der Drehvorrichtung 16 wird der notwendige Drehwinkel bestimmt. Die Bügelverschlussflasche 4 wird in der Drehvorrichtung 6 von den flexiblen Bändern 12 tangential berührt und soweit gedreht, dass Verschlussbügel 9 mit dem Verschluss-Stopfen 3 mit der zu kontrollierenden Dichtung 2 ungefähr rechtwinklig zur Transportrichtung 15 ausgerichtet ist. Im Einlauf 10 der anschließenden Positioniervorrichtung 8 wird der Verschlussbügel 9 von den Führungselementen 11 berührt und gleitend geführt. In mehreren Bewegungsschritten wird der Verschluss-Stopfen 3 so ausgerichtet, dass er in der Inspektionsposition 7 eine geometrisch bestimmte Prüfposition passiert.
Die Inspektionsposition 7 enthält nach dem bereits dargelegten Stand der Technik in DE 41 15 264 C2 eine Kamera und eine notwendiger Beleuchtung, diese Mittel sind nicht einzeln dargestellt. Die optische Anordnung Beleuchtung und Kamera und die Bahnkurve der Dichtungen 2 der Verschluss-Stopfen 3 schneiden sich in der Prüfposition (dargestellt in 5 an der Stelle des Verschluss-Stopfen, der mit dem Bezugszeichen 3 markiert ist).
In 2 ist die Drehvorrichtung 6 aus 1 beschrieben. Die Bügelverschlussflasche 4 auf der Transportvorrichtung 5 wird am Eintritt in die Drehvorrichtung 6 mit einem Fühler oder Sensor auf das Maß der erforderlichen Drehung untersucht. Statt der hier dargestellte Kamera 16 mit deren optischen Achse 17 können auch eine oder mehrere Lichtschranken, Taster und insbesondere berührungslose Abstandsensoren, und hier besonders bevorzugt magnetische Sensoren, verwendet werden. Die Drehung des Verschlussbügels 9 der Bügelverschlussflasche 4 in eine senkrechte Ausrichtung zur Transportrichtung 15 kann wie in 1 gezeigt, immer genau auf eine Seite der Bahn erfolgen. Es hat sich aber gezeigt, dass wegen der zufälligen Anfangsausrichtung eine Ausrichtung vom Verschlussbügel 9 auf beide Bahnseiten, wie in 6 gezeigt, eine geringere Zeit zum Drehen benötigt, und somit kürzere Taktzeiten unterstützt. Die Drehung der Flasche erfolgt durch flexible Bänder 12, die die Bügelverschlussflasche 4 unter der Mündung 13, bevorzugt im unteren zylindrischen Abschnitt, berühren. Die Geschwindigkeit des ersten und zweiten Bandes 20, 21 ist beim Eintritt in die Drehvorrichtung 6 gleich, und entspricht der Transportgeschwindigkeit oder ist besonders bevorzugt bis zu doppelt so schnell. Das erste Band 20 oder zweite Band 21 wird in der Geschwindigkeit kontrolliert geändert, wodurch die Bügelverschlussflasche 4 gedreht wird. Die dazu technisch übliche Auswertung der Sensorinformationen und Ansteuerung von Motoren zum Bewirken einer gesteuerten oder geregelten Drehung der Bügelverschlussflasche 4 ist zur Vereinfachung nicht dargestellt. Nach der Drehung haben das erste Band 20 und das zweite Band 21 wieder die gleiche Geschwindigkeit, die gleich bevorzugt größer als die Transportgeschwindigkeit der Transportvorrichtung 5 ist.
In 3 ist eine andere Ausführung der Drehvorrichtung 6 dargestellt, die die aus ebenfalls zwei flexiblen Bändern 22 und 23 besteht, deren Abstand sich leicht verjüngt und die in ungefähr gleicher Geschwindigkeit jeweils umlaufend bewegt werden.
Die den Bügelverschlussflaschen 4 jeweils zugewandte Seite der Bänder 22, 23 bewegen sich in die gleiche Richtung wie die Bügelverschlussflaschen 4. Ohne Beachtung der Bügelverschlussflaschendrehung liegt keine oder nur eine geringe Relativgeschwindigkeit vor. Dies vermeidet Reibung, die bei dem hohen Durchsatz der Anlage zu nicht akzeptablem Verschleiß führt. Die Bänder werden mit nicht dargestellten Mitteln so geführt und abgestützt, dass sie dem Druck der Bügelverschlussflasche nicht nachgeben. Diese Mittel zum Abstützen und Führen sind Flächen mit nebeneinander angeordneten Wälzlagern, insbesondere aber nicht ausschließlich Ausführungen unter Verwendung von nebeneinander liegenden Nadellager, oder Gleitlagerflächen, insbesondere Gleitflächen aus Stahl und besonders bevorzugt aus Gleitlager aus Kunststoff.
Die Geschwindigkeit der Bänder 22, 23 entspricht dem 0,8-fachen bis 1,2-fachen Transportgeschwindigkeit, insbesondere dem 0,95-fachen bis 1,05-fachen. Es hat sich herausgestellt, dass sowohl eine der Transportgeschwindigkeit exakt gleiche Geschwindigkeit der Bänder 22, 23 die Drehung bewirkt, wie auch Geschwindigkeitsschwankungen um kleiner als 10% der Transportgeschwindigkeit.
Die Funktion ist durch das erste Beispiel mit der Flasche 24 in den Positionen 24.1–5 entlang der Transportrichtung 15 dargestellt. Am Eintritt berührt das erste Band 22 die Flasche 24.1 tangential, die in der ungünstigsten Position dargestellt ist. Der Eintritt ist genauso breit, wie die Breite des Bügelverschluss (Maß a). Die Bügelverschlussflasche vibriert beim Transport, und beginnt durch das Anschlagen an das erste Band 22 mit einer Drehung. Es folgt der Anfang des zweiten Bandes 23, mit der tangentialen Berührung auf der gegenüberliegenden Seite. Nun wird die Flasche 24.2 auf beiden Seiten, sich stetig verjüngend, geführt 24.3, 24.4. Das Abstandmaß b der beiden Bänder 22, 23 entspricht dem kleinsten möglichen Durchmesser, den der Flaschenhals 14 mit dem anliegenden Bügelring 9.1 aufweisen kann, wie in 4 für die Position 24.5 gezeigt ist.
Die Ausrichtung erfolgt hierbei in zu beiden Seiten der Transportrichtung 15, wie das Beispiel 2 mit der Flasche 25 zeigt. Die Richtung der Drehung ist nicht konstant, sondern ist von der Ausrichtung der Flasche am Eintritt abhängig.
In 4 ist das Beispiel 1 mit der Flasche in der Position 24.5 dargestellt. Die beiden Bänder 22, 23 liegen eng am Flaschenhals 14 an, unterhalb der Mündung 13. Der Bügelring 9 ist eng an den Flaschenhals 14 gepresst, und entspricht dem Austrittsabstand b. Dieser ist wie erkennbar größer als der Durchmesser der Mündung c der Bügelverschlussflasche.
In dieser Darstellung sind besonders gut der Bügelarm 9.2, der Verschluss-Stopfen 3 und die Dichtung 2 zu erkennen, ebenso wie die nur am Umfang der Flasche berührenden Flächen, um die Flasche zu drehen.
5 zeigt die Führungselemente 11 im Detail. Im Einlauf 10 in die Positioniervorrichtung 8 wird der Bügelring 9.1 der Bügelverschlussflasche 4 vom Führungselement 11.1 von der aufgrund der Schwerkraft hängenden Position nach oben in Richtung Mündung an die Flasche geklappt. Das in Transportrichtung 15 nachfolgende Führungselement 11.2 hebt den nun vom Flaschenhals beabstandeten Bügelarm 9.2 in eine hier dargestellte waagerechte Position. Im dritten Schritt wird der frei schwingende Verschluss-Stopfen 3 durch ein drittes Führungselement 11.3 gefangen und entlang einer bestimmten Bahn geführt. Auf dieser Bahn passiert der Verschluss-Stopfen 3 mit der daran befestigten Dichtung 2 die Inspektionsposition 7. Dort wird die Dichtung 2 mit einer nicht dargestellten Beleuchtung und Kamera ausgeleuchtet und fotografiert. Aufgrund der geradlinigen Führung der Dichtung 2 ist ein ebenes passieren der Fokusebene der Kamera gewährleistet, bei sehr dichtem Abstand. Dies führt zu hochaufgelösten, detailreichen Bildern, die eine hochwertige Qualitätsprüfung ermöglichen.
Deutlich ist in 5 zu erkennen, dass für die Ausrichtung der Dichtung in die Inspektionsposition nur noch starre, unbewegte Führungselemente verwendet werden. Diese sind in Bezug auf die Inspektionsvorrichtung 1 ortsfest. Die Verschlussbügel 9 gleiten an diesen aufgrund der Transportbewegung entlang. Entsprechend der ausgeführten Geometrie der Führungselemente wird der Verschlussbügel 9 in einer reproduzierbaren Bahn zwangsgeführt.
Dadurch kann hier, ebenso wie in der Ausführung der Drehvorrichtung nach 3 und 4 eine freie Folge der Bügelverschlussflaschen verarbeitet werden. Dieser Freiheitsgrad ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber einem getakteten Rundläufer.
Die Form der Führungselemente ist veränderbar. Die dargestellte Form zeigt den Bewegungsablauf und die Positionierung des Verschluss-Stopfens 3 in eine leicht abwärts zeigende Richtung (s. 5, Bezugszeichen 2). Die Führung des Bügelarm 9.2 ist in dieser Ausführung waagerecht. Je nach Anforderung kann der Bügelarm 9.2 von den Führungselementen in einer anderen Ausrichtung geführt werden, zum Beispiel schräg aufwärts zeigend. Als Führungselemente werden hier die mit dem Verschlussbügel und dessen verbundene Elementen in berührend führenden Linien und Flächen definiert. Daher kann es vorteilhaft sein, die benannten drei Führungselemente auch in nur einem oder zwei Bauteilen herzustellen.
In 6 ist die Inspektionsvorrichtung 1 für eine beidseitige Inspektion dargestellt. Die Bezugszeichen sind in 1 bereits erläutert. Abweichend ist zu erkennen, dass. es einen linken und rechten Einlauf 10 und Führungselement 11.1 gibt, sowie die beiden Inspektionspositionen 7. Nach der Ausrichtung der Bügelverschlussflasche 4 in der Drehvorrichtung 6 müssen die Bügelverschlussflasche 4 verdrehsicher durch die Positioniervorrichtung 8 geführt werden, da die Führungselemente auf den Verschlussbügel und dessen Elemente geringe Kräfte ausüben, was bei ungenügender Sicherung zum Kippen oder Verdrehen der Bügelverschlussflasche 4 führen kann.
In 7 ist eine Transportvorrichtung 5 mit Transportschnecke 30 dargestellt mit vorgeschaltetem Vereinzeler 31, hier in der Ausführung als Sternrad.
Auf der Transportvorrichtung 5 werden mehrere Bügelverschlussflaschen 4 transportiert. Ein Vereinzeler 31 taktet diese Bügelverschlussflaschen 4 gemäß der Transportgeschwindigkeit 15 in die zwischen die beiden Transportschnecken 30, die die Bügelverschlussflaschen 4 beidseitig umgeben. Durch den Formschluss wird die Bügelverschlussflasche 4 gegen Verkippen geschützt, sowie bei Bedarf Vortriebskraft eingeleitet. Die Transportschnecken 30 führen die Bügelverschlussflasche 4 durch den Bereich der Drehvorrichtung 6 und anschließend (vorteilhafterweise aber nicht unbedingt erforderlich) ohne Unterbrechung durch den Bereich der Positioniervorrichtung 8. Erst nach der Inspektionsposition 7 und Freigabe des Verschlussbügels 9 wird auch die Bügelverschlussflasche 4 freigegeben.
Die Drehrichtungen 32 der Transportschnecken 30 ist so gewählt, dass die Bügelverschlussflaschen im Falle der Krafteinleitung in Richtung Transportvorrichtung 5 gedrückt werden. In 7 sind die gegenläufigen Drehrichtungen zuusätzlich mit den Symbolen ”+” und ”–” verdeutlicht. Zusammen mit der Gewichtskraft wird durch die erhöhte Anpressung auf der Transportvorrichtung 5 ein Verdrehen innerhalb des Bereiches der Positioniervorrichtung 8 vermieden. In einer nicht dargestellten, aber weiteren erfinderischen Lösung, sind die Durchmesser der Transportschnecken 30 unterschiedlich entlang der Transportvorrichtung 15 ausgeführt. Im Bereich der Drehvorrichtung 6 ist eine Spielpassung zu den Bügelverschlussflaschen 4 vorteilhaft und im Bereich der Positioniervorrichtung 8 eine engere Ausführung (z. B. als Übergangs- oder leichte Presspassung).
Eine weitere nicht dargestellte erfindungsgemäße Ausführung ist die Kombination von Transportschnecken 30 mit einem oder mehreren flexiblen Bändern 12 im Bereich der Positioniervorrichtung 8, um Verdrehungen der Bügelverschlussflaschen 4 auszuschließen. In dieser Ausführung kann im Bereich der Drehvorrichtung 6 und Positioniervorrichtung 8 auf eine den Flaschenboden transportierende Vorrichtung 5 verzichtet werden.
Die besonderen Vorteile der Erfindung sind in den Figuren und den Erläuterungen zum Erfindungshintergrund dargestellt. Eine die Berührung der Bügelverschlussflaschen 4 im Bereich der Mündung 13 ist ausgeschlossen. Dadurch wird die Keimfreiheit gewährleistet. Die besonders ohne Meß- und Regeltechnik gestaltbare Ausführung der Drehvorrichtung nach 3 und 4 kann auch ohne Zusammenhang mit der Inspektion der Dichtungen 2 verwendet werden. Die Vorrichtung wird ausdrücklich sowohl eigenständig als auch in Verbindung mit anderen Funktionen wie Leergutkontrolle, Verschließen, Mündungsentkeimung oder Flascheninspektion beansprucht.
Die in der vorgestellten Positioniervorrichtung realisierte lineare Bewegung ermöglicht eine bessere Bildauswertung, da sich das Objekt sich innerhalb der Fokusebene bewegt, und nicht auf einer runden Bahn hinein und hinausgedreht wird. So sind wesentlich detailreichere Auswertungen zu verschiedenen Merkmalen der Dichtung ermöglicht worden.
Die Auswertung weiterer Merkmale, insbesondere die Integrität des Verschlussbügels 9 mit seinen Elementen wie Bügelring 9.1, Bügelarm 9.2 oder Verschluss-Stopfen 3 ist ebenfalls so integriert oder eigenständig möglich. Diese und vergleichbare Inspektionsaufgaben werden in Zusammenhang mit der Positioniereinrichtung ausdrücklich beansprucht.
Bezugszeichenliste

1: Inspektionsvorrichtung für Dichtungen von Bügelverschlussflaschen
2: Dichtung
3: Verschluss-Stopfen
4: Bügelverschlussflasche
5: Transportvorrichtung
6: Drehvorrichtung
7: Inspektionsposition
8: Positioniervorrichtung
9: Verschlussbügel
9.1: Bügelring
9.2: Bügelarm
10: Einlauf in die Positioniervorrichtung
11: Führungselemente
11.1: Führungselement zum Anheben des kleinen Bügelrings
11.2: Führungselement zum Ausrichten des Bügelarms
11.3: Führungselement zum Ausrichten des Verschluss-Stopfens
12: flexiblen Bänder
13: Mündung
14: Flaschenhals
15: Transportrichtung
16: Kamera der Drehvorrichtung
17: Optische Achse der Kamera
20: Erstes Band der Drehvorrichtung mit Eingriff in der Mitte
21: Zweites Band der Drehvorrichtung mit Eingriff in der Mitte
22: Erstes Band der Drehvorrichtung mit tangentialem Eingriff am Bügelverschluss
23: Zweites Band der Drehvorrichtung mit tangentialem Eingriff am Bügelverschluss
24: Flasche in Drehvorrichtung, Beispiel 1, die Positionen 24.1, 24.2, 24.3, 24.4 und 24.5 durchfahrend
25: Flasche in Drehvorrichtung, Beispiel 2
30: Transportschnecke
31: Vereinzeler
32: Drehrichtung
a: Eintrittsöffnung der Drehvorrichtung mit tangentialem Eingriff am Bügelverschluss
b: Austrittsöffnung der Drehvorrichtung mit tangentialem Eingriff am Bügelverschluss
c: Durchmesser des Mündungsbereichs der Bügelverschlussflasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4115264 C2 [0011, 0053]
DE 1834913 U [0017]
DE 1128773 B [0018]

Claims

Inspektionsvorrichtung 1 für Dichtungen 2 an Verschluss-Stopfen 3 von Bügelverschlussflaschen 4 bestehend aus mindestens einer in der Inspektionsposition 7 für die Dichtungen 2 angeordneten Kamera und mehreren Teilvorrichtungen, a. einer Transportvorrichtung 5, a.1. mit mindestens einem Mittel zum Stützen und Bewegen der Bügelverschlussflaschen 4 wie einem Förderband unter den Bügelverschlussflaschen 4, b. und einer Drehvorrichtung 6, b.1. mit mindestens einem Mittel zum Drehen der Bügelverschlussflasche 4, welches die Bügelverschlussflasche 4 beidseitig tangential und nur unterhalb der Mündung 13 berührt, b.2. die Bügelverschlussflasche 4 in Bezug auf die Ausrichtung des Verschlussbügel 9 kontrolliert dreht, b.3. die den Verschlussbügel 9 nach der Drehung zum Einlauf in die Positioniervorrichtung 8 ausgerichtet hat, c. und einer Positioniervorrichtung 8c c.1. zur Ausrichtung des Verschluss-Stopfen 3 in die Inspektionsposition 7 dadurch gekennzeichnet, dass in der Positioniervorrichtung 8 das Ausrichten der Verschlussbügel 9d d. aus mindestens einem ortsfesten Führungselement 11, e. mit einem ersten Führungselement 11.1 zur Ausrichtung am Bügelring 9.1 besteht, f. die Transportbewegung der Bügelverschlussflasche 4 den Verschlußbügel 9 in einer Zwangsführung definiert in die Inspektionsposition 7 führt.
Inspektionsvorrichtung 1 nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in der Positioniervorrichtung 8 das Ausrichten der Verschlussbügel 9 mit einem oder mehreren, und besonders bevorzugt mit allen, der folgenden Mittel erfolgt: a. mit einem ersten Führungselement 11.1 zum Anheben vom Bügelring 9.1, b. mit einem zweiten Führungselement 11.2 zur Ausrichtung am Bügelarms 9.2, insbesondere aber nicht ausschließlich zur waagerechten Ausrichtung des Bügelarms 9.2, c. mit einem dritten Führungselement 11.3 zur Ausrichtung am Verschluss-Stopfen 3, insbesondere aber nicht ausschließlich zur Ausrichtung der Dichtung 2 von der Flaschenmitte weg nach unten (s. 5, Bezugszeichen 2).
Inspektionsvorrichtung 1 nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass in der Drehvorrichtung 6 die Mittel zum Drehen der Bügelverschlussflasche 4a a. zwei oder mehr flexible Bänder (22, 23) sind, a.1. die in die Bügelverschlussflasche 4 in Höhe des Bügelrings 9.1 berühren, a.2. deren den Bügelverschlussflaschen 4 zugewandte Seiten in Transportrichtung 15 und mit Transportgeschwindigkeit der Bügelverschlussflaschen 4 bewegt werden, a.3 die in Transportrichtung 15 von mindestens der Breite des Bügelverschluß (Maß a) auf das kleinstmögliche Abstandsmaß b von Flaschenhals 14 und anliegendem Bügelring 9.1 zusammenlaufen.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung 6 die zur Drehung der Bügelverschlussflasche 4 nur durch Reibung des Bügelrings 9.1 an dem einen Band 22 oder 23 und des Flaschenhalses 14 an dem gegenüberliegenden Band 23 oder 22 erzeugt wird.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass in der Drehvorrichtung 6 die Mittel zum Drehen der Bügelverschlussflasche 4 bestehen aus a. mindestens einem Sensor 16 zur Bestimmung der Anfangsausrichtung des Verschlussbügel 9, b. und zwei oder mehr flexible Bänder 20, 21, b.1. die in die Bügelverschlussflasche 4 am zylindrischen Abschnitt berühren, b.2. deren den Bügelverschlussflaschen 4 zugewandte Seiten in Transportrichtung 15 und mit Transportgeschwindigkeit der Bügelverschlussflaschen 4 bewegt werden, c. und einem oder mehrere Antriebe der Bänder, c.1. der oder die je Band die Bandgeschwindigkeit und Bandposition nach Vorgabe steuern oder bevorzugt regeln, c.2. die nach Vorgabe die Geschwindigkeit eines oder mehrerer Bänder verändern, um durch die Änderung der Bandposition zueinander eine Drehung der Flasche zu bewirken, d. und einer Steuerung d.1. die aus der Sensorinformation der Anfangsausrichtung des Verschlussbügel 9 einer Bügelverschlussflasche 4 den erforderlichen Drehwinkel berechnet, d.2. die aus dem ermittelten Drehwinkel anhand der Transportgeschwindigkeit und des Bügelflaschendurchmessers Vorgabewerte für den oder die Antriebe der Bänder bestimmt.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der Ansprüche 1, 2, oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass in der Drehvorrichtung 6 der Sensor 16 zur Bestimmung der Anfangsausrichtung des Verschlussbügel 9 als Kamera ausgeführt ist.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung 5 im Wesentlichen geradlinig als Linearläufer ausgeführt ist, die im Bereich der Positioniervorrichtung 8a a. beidseitig Führungsmittel 12 enthält, die Bügelverschlussflasche 4 beidseitig berühren und stützen b. die Führungsmittel 12 mit Formschluß und/oder Kraftschluß und/oder Reibschluß eine Drehung der Bügelverschlussflaschen 4 verhindern.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass je Bahnseite der Transportvorrichtung 5 eine Positioniervorrichtung 8 mit folgender Inspektionsposition 7 angeordnet ist.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass a. in der Drehvorrichtung 6 die Bügelverschlussflasche 4 den Verschlussbügel 9 zum Einlauf 10 in die Positioniervorrichtung 8 hin b. durch nur eine Drehbewegung c. und ohne Richtungsumkehr der Drehbewegung einer einzelnen Bügelverschlussflasche 4 ausgerichtet werden, d. und die Drehrichtung (links/rechts) nur durch die Anfangsausrichtung des Verschlussbügel 9 zum Einlauf 10 der Positioniervorrichtung 8 bestimmt ist, e. und der Drehwinkel besonders bevorzugt kleiner oder gleich 90° ist.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung 5 im Bereich der Positioniervorrichtung 8 als beidseitiger Riementrieb 12 ausgeführt ist.
Inspektionsvorrichtung 1 nach mindestens einem der Ansprüche 1–9 dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung 5a a. als Transportschnecke 30 mit vorgelagertem Vereinzeler 31 ausgeführt ist, b. wobei der Vereinzeler insbesondere aber nicht ausschließlich als Sternrad ausgebildet ist.
Inspektionsverfahren für Dichtungen 2 an Verschluss-Stopfen 3 von Bügelverschlussflaschen 4 bestehend aus den Teilverfahren a. Transportieren von Bügelverschlussflaschen 4, b. Ausrichten der Dichtung 2, c. und Inspizieren der Dichtungen 2 in der Inspektionsposition 7 mit einer Kamera, dadurch gekennzeichnet dass d. das Transportieren im Wesentlichen geradlinig verläuft, e. beim Ausrichten die Bügelverschlussflaschen 4 nur tangential unterhalb der Mündung 13 berührt werden, f. und das Ausrichten in zwei Schritten erfolgt, f.1. einmaliges Drehen der Bügelverschlussflaschen 4 zum seitlichen Ausrichten der Verschlußbügel 9, f.2. Positionieren der Dichtungen 2 durch Entlanggleiten an einem oder mehreren ortsfesten Führungselement 11.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Vorrichtung mit mindestens einem Merkmal aus den Ansprüchen 1–11 verwendet.