DE19540545A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen des Sitzes von Verschlußkappen auf Gefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen des Sitzes von Verschlußkappen auf Gefäßen sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Aus der DE 41 09 555 A1 ist es bereits bekannt, die Oberseite einer auf einer Flasche befestigten Verschlußkappe im wesentlichen parallel zur Flaschenmittelachse mit Ultraschall zu bestrahlen und die wiederum im wesentlichen parallel zur Flaschenmittelachse reflektierte Strahlung hinsichtlich Laufzeit oder Intensität zu messen und auszuwerten. Dabei wird entweder die von der gesamten Oberfläche der Verschlußkappe oder die von einigen wenigen ausgewählten Zonen im Randbereich der Verschlußkappe reflektierte Strahlung berücksichtigt.

Ungünstig hierbei ist, daß die Oberflächenbeschaffenheit der Verschlußkappen stark in das Meßergebnis eingeht, insbesondere bei Verschlußkappen aus Kunststoff mit Einprägungen, Beschriftungen usw. Die Erkennungsgenauigkeit schräg sitzender Verschlußkappen ist daher stark von deren Beschaffenheit abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die zuverlässige Erkennung schräg sitzender Verschlußkappen auf Gefäßen erlauben, unabhängig von der Art und Beschaffenheit der Verschlußkappe.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Die erfindungsgemäße Erzeugung eines durchgehenden, vorzugsweise linienförmigen Höhenprofils, d. h. die Aufnahme der Gesamtheit der Entfernungen des vermessenen Bereichs der Verschlußkappenoberfläche von einer Bezugsebene, läßt sozusagen "auf den ersten Blick" eine Schräglage der Verschlußkappe erkennen. Dabei spielt die Oberflächenbeschaffenheit der Verschlußkappe keine Rolle. Als Bezugsebene dient im allgemeinen die Horizontale, bei der Überprüfung der üblichen Gefäße mit horizontaler Standfläche und parallel dazu verlaufender Mündungsfläche. Bei Gefäßen mit gegenüber dem Boden geneigter Mündung ist die Bezugsebene entsprechend schräg zu legen. Dabei kommt es nicht auf die absoluten Höhenwerte an, sondern auf die Form oder Neigung des Höhenprofils bezüglich der Bezugsebene.

Die erfindungsgemäße Erzeugung und Auswertung eines Höhenprofils ist mit einfachen Mitteln durchführbar. Entsprechende vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Besonders hervorzuheben ist die Schattenrißmethode gemäß den Ansprüchen 5 und 6 sowie 11 und 12 sowie die Auswertung bezüglich einer Symmetrieachse gemäß den Ansprüchen 8 und 13.

Zur einfacheren Auswertung ist es zweckmäßig, die Aufnahme des Höhenprofils zu normieren, wozu der im Anspruch 14 angegebene Taktgeber von Vorteil ist.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Überprüfen von Gefäßen

Fig. 2 die schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 mit integriertem Blockschaltbild

Fig. 3 den Verlauf eines Höhenprofils bei ordnungsgemäßem Sitz einer Verschlußkappe

Fig. 4 den Verlauf eines Höhenprofils bei schiefem Sitz einer Verschlußkappe.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 dient zum Kontrollieren des ordnungsgemäßen Sitzes von Verschlußkappen 1 in Form von Schraubkappen aus Kunststoff auf Gefäßen 2 in Form von gefüllten Getränkeflaschen aus Glas. Sie weist eine kontinuierlich in Pfeilrichtung angetriebene Transporteinrichtung 5 in Form einer Scharnierbandkette mit seitlichen Geländern auf, welche die Gefäße 2 aufrechtstehend mittig durch den Meßbereich transportiert. Dieser wird von einer Meßeinrichtung 3 in Form zweier gleichartiger Laser-Lichtschranken mit je einem Sender 10a, 10b und einem Empfänger 6a, 6b gebildet.

Die beiden Strahlengänge der Meßeinrichtung 3 liegen in einer horizontalen Ebene und damit parallel zur Transportebene bzw. zum Boden der Gefäße 2. Sie kreuzen sich unter einem Winkel von 90 Grad in der Mitte der Bewegungsbahn der Gefäße 2 auf der Transporteinrichtung 5 und schließen mit der durch den Pfeil angegebenen Transportrichtung einen Winkel von jeweils 45 Grad ein. Die Sender 10a, 10b und die Empfänger 6a, 6b der Meßeinrichtung 3 sind in der beschriebenen Zuordnung an der Transporteinrichtung 5 durch nicht gezeigte Halterungen starr befestigt.

Wie die Fig. 2 zeigt, sind die von den Sendern 10a, 10b ausgehenden Laserstrahlen in senkrechter Richtung aufgeweitet, wodurch ein Meßbereich mit einer Höhe von beispielsweise 10 mm gebildet wird, der einen festen Abstand von der Transportebene hat. Dieser Abstand ist in Abhängigkeit von der Höhe der zu kontrollierenden Gefäßsorte so gewählt, daß zumindest die Oberseite der auf die Gefäße 2 aufgeschraubten Verschlußkappen 1 unter Berücksichtigung der üblichen Toleranzen in der Gefäßhöhe mit Sicherheit den Meßbereich passiert. Die Eindringtiefe der Verschlußkappen 1 in die Laserstrahlen kann so mit einer Höhenauflösung von 0,01 mm gemessen werden und ist ein Maß für die Höhenlage.

An die Meßeinrichtung 3 ist eine Auswertungseinrichtung 4 mit einem digitalen Speicher 7, einem Rechner 8 in Form eines Mikroprozessors und einem den Weg der Transporteinrichtung 5 aufnehmenden Taktgeber 9 angeschlossen. Die Auswertungseinrichtung 4 ermittelt anhand der von der Meßeinrichtung 3 gelieferten Signale alle Gefäße 2 mit einer schief sitzenden Verschlußkappe 1 und steuert eine Sortiereinrichtung 11 in Form eines Pushers an, welcher die betreffenden Gefäße 2 von der Transporteinrichtung 5 entfernt.

Zwei beispielhafte Signalverläufe sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Darin ist jeweils über dem Weg L der Transporteinrichtung 5 und damit auch der Verschlußkappen 1 das Ausgangssignal eines Empfängers 6a oder 6b in Form einer Spannung U aufgetragen. Befindet sich keine Verschlußkappe 1 im Meßbereich, so liefert der Empfänger 6a eine max. Spannung, die nicht gespeichert bzw. ausgewertet wird. Befindet sich eine Verschlußkappe 1 im Meßbereich, so sinkt das Signal unter einen vorgegebenen Grenzwert G ab. Der Signalverlauf unterhalb des Grenzwerts G bildet das gewünschte Höhenprofil der Verschlußkappenoberseite und wird kurzzeitig gespeichert und in Echtzeit ausgewertet.

Hierbei wird als erstes die Symmetrieachse S des Höhenprofils ermittelt, welche mittig zwischen den beiden Signaldurchgängen durch den Grenzwert G liegt. Dann werden zwei auf verschiedenen Seiten der Symmetrieachse S mit gleichem Abstand a zu dieser liegende Punkte des Höhenprofils ausgewählt und ihre Signalwerte U1 bzw. U2 ausgelesen und verglichen. Sind die beiden Signalwerte bzw. Höhenwerte U1 und U2 gleich groß oder ist ihre geringe Differenz unterhalb eines definierten Schwellwerts, so wird die betreffende Verschlußkappe 1 vom Rechner 8 als "gut" bewertet (Fig. 3). Die Sortiereinrichtung 11 bleibt unbetätigt. Überschreitet dagegen die Differenz zwischen den beiden Signalwerten bzw. Höhenwerten U1 und U2 den vorgegebenen Schwellwert, so ist dies ein sicheres Indiz für einen schiefen Sitz der betreffenden Verschlußkappe 1 und diese wird vom Rechner 8 mit "schlecht" bewertet (Fig. 4). Der Rechner 8 gibt in diesem Falle ein Steuersignal an die Sortiereinrichtung 11 ab, welche das betreffende Gefäß 2 ausscheidet.

Der vorstehend beschriebene Signalvergleich kann auch mehrmals mit unterschiedlichen Abständen a durchgeführt werden, bis hin zum Vergleich aller Punkte des Höhenprofils, wodurch die Aussagefähigkeit der Auswertung erhöht wird. Aufgrund der Symmetrieauswertung spielt die absolute Höhenlage keine Rolle, die aufgrund der Gefäßtoleranzen unterschiedlich sein kann.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Weg der Transporteinrichtung 5 durch den Taktgeber 9 in Schritten von 0,3 mm unterteilt, so daß beispielsweise bei einer Verschlußkappe mit einem Durchmesser von 30 mm rund einhundert Messungen zur Erzeugung der Höhenkontur durchgeführt werden. Statt dessen ist es auch möglich, in bestimmten Zeitabständen von z. B. 0,5 Millisekunden jeweils eine Messung durchzuführen.

Der Höhenvergleich kann auch zwischen zwei auf der gleichen Seite der Symmetrieachse S liegenden Punkten des Höhenprofils bzw. der Höhenkontur der Verschlußkappenoberseite durchgeführt werden. In diesem Falle können auch Verschlußkappen 1 mit ballig hochgewölbter Oberseite erkannt werden. Bei bestimmten Verschlußkappen 1 ist dies ein sicheres Indiz für einen mangelhaften Verschluß des Gefäßes 2.

In jedem Falle wird durch die gekreuzte Anordnung zweier Rotlicht-Laser-Sender 10a, b sichergestellt, daß unabhängig von der Winkelposition einer Verschlußkappe 1 zumindest eines der beiden aufgenommenen Höhenprofile die Schieflage einer Verschlußkappe 1 deutlich anzeigt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Überprüfen des Sitzes von Verschlußkappen auf Gefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß in Querrichtung der Verschlußkappenoberseite mindestens ein durchgehendes Höhenprofil erzeugt und untersucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durchgehende Höhenprofil durch eine kontinuierliche Messung aufgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durchgehende Höhenprofil durch eine Vielzahl aufeinanderfolgender Einzelmessungen aufgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenprofil während einer Translationsbewegung des Gefäßes bezüglich einer ortsfesten Meßstelle aufgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenprofil mittels eines parallel zur Gefäßmündung verlaufenden Lichtstrahls nach der Schattenrißmethode aufgenommen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß mit dem Bereich der Verschlußkappe durch einen aufgeweiteten Laserstrahl geführt und dessen Abschwächung durch die hindurchtretende Verschlußkappe als Maß für die momentane Höhe der Verschlußkappenoberseite aufgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Form des Höhenprofils zwischen einem ordnungsgemäßen und einem fehlerhaften Sitz der Verschlußkappe unterschieden wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise linienförmige Höhenprofil gespeichert, seine Symmetrieachse ermittelt und mindestens zwei auf verschiedenen Seiten und/oder der gleichen Seite der Symmetrieachse liegende Punkte des Höhenprofils hinsichtlich ihres Höhenwerts verglichen werden, wobei bei Unterschreiten einer bestimmten Differenz der beiden Höhenwerte ein ordnungsgemäßer Sitz und bei Überschreiten ein fehlerhafter Sitz angenommen wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (3) zur Erzeugung eines durchgehenden Höhenprofils in Querrichtung einer Verschlußkappenoberseite und eine daran angeschlossene Auswertungseinrichtung (4) für das aufgenommene Höhenprofil.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet, durch eine ortsfeste, die Verschlußkappenoberseite abtastende optische Meßeinrichtung (3) und durch eine die Gefäße mit den Verschlußkappen an der Meßeinrichtung (3) vorbeiführende Transporteinrichtung (5).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (3) durch mindestens eine Laser- Lichtschranke (6, 10) mit einem im wesentlichen quer zur Transportrichtung der Gefäße und deren Mittelachse verlaufendem Strahlengang gebildet wird, deren Empfänger (6) ein der Eintauchtiefe der Verschlußkappe in den Laserstrahl entsprechendes Signal erzeugt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (3) durch zwei Laser- Lichtschranken (6, 10) gebildet wird, deren Strahlengänge in einer parallel zur Transportebene verlaufenden Ebene einen Winkel von 90 Grad bilden und gegenüber der Transportrichtung unter einem Winkel von 45 Grad angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung (4) einen das Signal des Empfängers (6) aufnehmenden Speicher (7) und einen das gespeicherte Höhenprofil bezüglich der Symmetrie oder Asymmetrie auswertenden Rechner (8) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung (4) einen einen Meßvorgang auslösenden Taktgeber (9) aufweist, der zeitsynchron oder synchron zur Transporteinrichtung (5) arbeitet.