DE19834185A1

DE19834185A1 - Verfahren zum Prüfen von Behälterverschlüssen

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Publication number: DE19834185A1
Application number: DE19834185A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Heuft
Original assignee: Heuft Systemtechnik GmbH
Current assignee: Heuft Systemtechnik GmbH
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-03
Also published as: PT1101090E; US6494083B1; ATE252227T1; CA2336969A1; WO2000006986A1; HUP0103118A2; PL192886B1; CA2336969C; AU5416999A; PL345571A1; KR100604996B1; JP2002521287A; EP1101090B1; HU223990B1; EP1101090A1; DK1101090T3; HUP0103118A3; ES2209482T3; RU2224230C2; BR9912558B1

Abstract

Zum Prüfen der Dichtigkeit und/oder des ordnungsgemäßen Verschlusses von Behältern, die auf einer Bahn befördert werden, wobei die Behälter in kurzen zeitlichen Abständen aufeinanderfolgen und wobei die Behälter durch Anbringen eines Verschlusses verschlossen werden, wird ein vom Innendruck abhängendes Merkmal (= Innendruckmerkmal) der Behälter gemessen. Beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern werden das Innendruckmerkmal oder Parameter der Verschlüsse oder Behälter, deren Kenntnis für die Messung des vom Innendruck abhängenden Merkmals notwendig sind, erfaßt. Die Behälter werden spätestens beim Anbringen des Verschlusses in einer Weise markiert, die eine Zuordnung der beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Werte zu dem jeweiligen Behälter zuläßt. Der Innendruck des Behälters wird aus dem in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessene Wert des Innendruckmerkmals und Vergleich mit dem beim Anbringen des Verschlusses gemessenen Wertes des Innendruckmerkmals bzw. unter Berücksichtigung der erfaßten Parameter ermittelt wird. Bei starren Behältern, wie Glasflaschen, handelt es sich bei dem Innendruckmerkmal typischerweise um die Schwingungsfrequenz der Verschlüsse, bei flexiblen Behältern, wie PET-Flaschen, dagegen um den Füllstand. Die Markierung kann in einer Magnetisierung des Verschlusses bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Dichtig keit und des ordnungsgemäßen Verschlusses einer Mehrzahl von Behältern, die auf einer Bahn befördert werden, wobei die Behälter in kurzen zeitlichen Abständen aufeinanderfolgen, wobei die Behälter durch Anbringen eines Verschlusses ver schlossen werden und wobei ein vom Innendruck abhängendes Merkmal (= Innendruckmerkmal) der Behälter in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessen wird.

Bei starren Behältern wie Glasflaschen handelt es sich bei dem Innendruckmerkmal typischerweise um die Schwingungsfrequenz der Verschlüsse, bei flexiblen Behältern, wie PET-Flaschen, dagegen um den Füllstand.

Starre Behälter, z. B. Beispiel Glasfaschen, die Fruchtsaft oder Bier enthalten, sind bisher durch Messung des Innendrucks auf Dichtigkeit geprüft worden. Diese Prüfung wurde etwa 5 Minuten nach dem Füllen und Verschließen durchgeführt. Bei Fruchtsäften, die heiß eingefüllt werden, bildet sich inner halb dieser Zeitspanne durch Abkühlung ein Unterdruck, während sich bei Bier durch das freiwerdende CO₂ ein geringer Über druck von 0,6 bis 1,5 bar aufbaut. Bei Fruchtsäften, die nach dem Verschließen in einem Pasteur erhitzt werden, baut sich ein höherer Druck auf. Es ist bekannt, diesen Druck durch Messung der Schwingungsfrequenz des Behälterverschlusses zu ermitteln (DE-A-40 04 965 und DE-A-196 46 685). Die Messungen sind mit einer großen Unsicherheit behaftet, da die gemessene Frequenz offensichtlich von weiteren Parametern beeinflußt wird, wozu auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung "Verfahren zum Prüfen von verschlossenen Behältern" (eigenes Zeichen: 31866/Verschlußklassifizierung) verwieden wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Ver fahren der eingangs genannten Art, die Zuverlässigkeit der Prüfung der Dichtigkeit oder des Verschlusses zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst:

1. daß beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern
- 1. das Innendruckmerkmal gemessen wird und/oder
- 2. Parameter der Verschlüsse oder Behälter, deren Kennt nis für die Ermittlung des Innendruckes aus der Messung des Innendruckmerkmals notwendig sind, erfaßt werden;
2. daß die Behälter spätesten beim Anbringen des Verschlusses in einer Weise markiert werden, die eine Zuordnung der beim Anbringen der Verschlüsse gemessenen oder erfaßten Werte zu dem jeweiligen Behälter zuläßt,
3. daß der Innendruck des Behälters aus dem in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessene Wert des Innendruckmerkmals
- 1. und Vergleich mit dem beim Anbringen des Verschlusses gemessenen Wertes des Innendruckmerkmals bzw.
- 2. unter Berücksichtigung der erfaßten Parameter
ermittelt wird.

Aus dem ermittelten Wert des Innendrucks wird ein Kriterium für die Dichtigkeit oder die Ordnungsmäßigkeit des Verschlus ses abgeleitet. Der Innendruck braucht dazu selbstverständlich nicht zahlenmäßig gemessen werden. Es genügt, eine Größe zu ermitteln, die für den Innendruck repräsentativ ist, oder auch nur festzustellen, ob diese Größe über oder unter einem empirisch ermittelten Schwellwert liegt.

Daß das Innendruckmerkmal der Behälter beim Anbringen der Verschlüsse erfaßt wird, bedeutet, daß diese Erfassung stattfindet, bevor der Innendruck ansteigt oder abfällt. Wird ein Parameter der Verschlüsse oder Behälter erfaßt, deren Kenntnis für die Messung des Innendruckmerkmals notwendig ist, so genügt es, diesen Parameter zu erfassen, solange eine Verfolgung des betreffenden Behälters und damit eine Zuordnung noch möglich ist.

Die Zeitspanne zwischen dem Anbringen der Verschlüsse und der Messung des Innendruckmerkmals kann so groß sein, daß eine Vielzahl von Behältern innerhalb dieser Zeitspanne auf der Fördereinrichtung befördert wird.

Bei CO₂-haltigen Getränken findet die Messung z. B. nach 10 Minuten statt. Bei Fruchtsäften, die pasteurisiert werden, kann das Innendruckmerkmal nach dem Pasteur gemessen werden.

Bei der Verfahrensalternative, bei der beim Anbringen der Ver schlüsse an den Behältern das Innendruckmerkmal erfaßt wird, wird dieses Merkmal zweimal gemessen, nämlich das erste Mal beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern und das zweite Mal in dem erwähnten zeitlichen Abstand. Die erste Messung entspricht dann dem Innendruck Null, so daß dieser Wert im wesentlichen nur von den Eigenschaften des Verschlusses und/oder des Verschließkopfes (= Verschlußparameter) abhängt. Die Abweichung des bei der zweiten Messung erhaltenen Wertes von dem bei der ersten Messung erhaltenen Wert ist daher praktisch ausschließlich auf die Änderung des Innendrucks zurückzuführen, so daß die Messwertdifferenz unmittelbar und im allgemeinen sogar linear die Erhöhung oder Erniedrigung des Innendrucks anzeigt.

Werden dagegen beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern die Eigenschaften des Verschlusses und/oder des Verschließkop fes (= Verschlußparameter) erfaßt, so wird dann bei der spä teren Messung des Innendruckmerkmals aus dem gemessenen Wert dieses Merkmals der Innendruck anhand von Erfahrungswerten, die in Wertetabellen für die Parameter gespeichert sind, er mittelt. Man hat dann sozusagen für jeden Verschließkopf und/oder zusätzlich für jeden Verschlußtyp einen eigenen Para metersatz und Schwellwert für die gemessene Frequenz bei starren Behältern bzw. des Füllstandes bei Kunststoffbehäl tern, mit denen die ermittelte Frequenz bzw. der ermittelte Füllstand verglichen werden. Der Einfluß der Eigenschaften des Verschlußrohlings oder aufgebrachten Verschlusses, z. B. Materialstärke und Compound-Menge), und der Eigenschaften des Verschließkopfes, z. B. die Verschließkraft, auf die Schwin gungsfrequenz des aufgebrachten Verschlusses, wird in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung "Verfahren zum Prüfen von verschlossenen Behältern" (eig. Z.: 31866/Verschluß- Klassifizierung) erläutert.

Durch die Markierung der Behälter wird eine dauerhafte Zuord nung des beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Wertes des Merkmals oder der anderen Parameter zu den einzelnen Behältern ermöglicht.

Die gemessenen Werte des Merkmals und die Parameter können mittels der Markierung unmittelbar an dem Behälter angebracht werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Behälter mittels der Markierung durchzunumerieren und in einem Computer dann bei jeder Behälternummer das beim Anbringen des Verschlusses gemessene Innendruckmerkmal oder die erfaßten Verschlußparame ter zu hinterlegen. Die Durchnumerierung kann periodisch er folgen, da im großen und ganzen die Behälter der Reihe nach weiterbewegt werden oder aus dem Pasteur herauskommen. Falls die Behälter bereits fortlaufend oder periodisch numeriert sind, so kann diese Numerierung für die Zuordnung des erfaßten Wertes bzw. der Parameter zu den Behältern verwendet werden.

Bei starren Behältern wie Glasflaschen enthält die Markierung vorzugsweise jedoch nur eine Information über die Schwingungs frequenz des Verschlusses, die bei der ersten Messung er mittelt wurde, wobei die erste Messung im allgemeinen un mittelbar nach dem Verschließen stattfindet. Wie erwähnt, hängt diese Schwingungsfrequenz in erster Linie vom Verschluß typ und der Schließkraft des Verschließkopfs (= Verschlußpara meter) ab. Bei der zweiten Messung, wenn sich z. B. in einer mit einem Kronkorken verschlossenen Bierflasche ein Überdruck aufgebaut hat, wird eine davon abweichende Frequenz gemessen, und zwar meistens eine höhere Frequenz. Die Frequenzerhöhung ist dabei ausschließlich auf den inzwischen aufgebauten Über druck zurückzuführen. Bei der ersten Messung, die unmittelbar nach dem Aufdrücken des Kronkorkens durchgeführt wird, beträgt die Frequenz z. B. zwischen 7 und 8 kHz, wobei die Unterschiede zwischen den einzelnen Flaschen durch Abweichungen in der Stärke des Materials des Kronkorkens und der unterschiedlichen Schließkraft der Verschließköpfe (Verschlußparameter) bedingt sind. Nach 5 Minuten hat sich z. B. ein Überdruck von 1 bar aufgebaut, was dazu führt, daß bei der dann durchgeführten zweiten Messung eine um 0,7 kHz höhere Frequenz gemessen wird. Diese Frequenzerhöhung liegt innerhalb der Schwankungsbreite, die durch Unterschiede in den Verschlußparametern bedingt ist. Eine Frequenzmessung nur nach Aufbau des Innendrucks würde daher nicht eine zuverlässige Aussage über die Dichtigkeit des Flaschenverschlusses ermöglichen; man könnte nicht sicher zwischen Frequenzabweichungen unterscheiden, die durch Unter schiede der Verschlußparameter verursacht sind, und solchen, die auf die Erhöhung des Innendrucks zurückzuführen sind.

Die Markierung kann in Form eines Bar- oder Strichcodes erfol gen. In der Praxis kann diese Art der Markierung auf Schwie rigkeiten stoßen, da dann auf dem Behälter oder dem Verschluß ein Strichcode angebracht werden müßte, was von den Verbrau chern bisweilen nicht akzeptiert würde. Auch mit UV-Tinte kann die Markierung aufgebracht werden. Die Markierung, d. h. die Zuordnung bestimmter erfaßter Größen zu den Behältern, kann durch Transponder erfolgen.

Statt mit dem Bar- oder Strichcode, mittels UV-Tinte oder Transponder kann man den Behälter oder den Verschluß auch mag netisch markieren. Dies kann einmal über das Material des Behälters oder Verschlusses, z. B. bei ferromagnetischem Material, oder durch die Verwendung eines magnetisierbaren Lackes ähnlich wie bei Computerdisketten erfolgen. Grundsätz lich besteht die Möglichkeit, analog oder digital zu ver fahren, also über die Stärke des Magnetfeldes oder nur über die Richtung. Beide Verfahren lassen sich auch kombinieren. Die magnetische Markierung kann nach drei verschiedene Ver fahren erfolgen:

a) Analoge Verschlüsselung der Information
b) Analoge Verschlüsselung der Information mit Referenz markierung
c) Digitale Verschlüsselung der Information

Ein Nachteil der analogen Methode ist, daß man Effekte kontrollieren muß, die die Stärke der Magnetisierung beein flussen. Dazu gehören z. B. die unvermeidlichen Schwankungen der Materialstärke und -zusammensetzung des Verschlusses. Dies läßt sich dadurch korrigieren, daß zunächst ein Schreib impuls definierter Stärke auf den Deckel aufgeprägt wird und dieser ausgelesen wird. Aus der Höhe des Lesesignals kann dann auf die Magnetisierbarkeit des Deckels geschlossen werden. Aufgrund dieser Information wird dann die nötige Stärke des Schreibimpulses zur Informationsspeicherung berechnet. Eine andere Korrekturmöglichkeit besteht darin, die Magnetisierung gleichzeitig in mehreren Richtungen vorzunehmen. Beispiels weise in der Deckelebene und senkrecht dazu. Die Magnetisie rung wird dann in allen drei Raumrichtungen wieder ausgelesen und aus der Magnetisierung in zwei der drei Richtungen wird die Magnetisierung in der Deckelebene z. B. im Mittelpunkt des Deckels errechnet. Die Information steckt dann im Winkel des Vektors der Gesamtmagnetfeldstärke über der Deckelebene. So ist keine Ausrichtung der Flasche notwendig ist. Die Effekte der Magnetisierbarkeit der einzelnen Deckel werden herausge rechnet.

Bei der analogen Verschlüsselung der Information sind ferner die Höhentoleranzen der Flaschen zu berücksichtigen. Mögliche Maßnahmen:
Bei dem oben beschriebenen Verfahren, bei dem zunächst ein Schreibimpuls definierter Stärke auf den Verschluß aufgeprägt wird, wird zugleich die Höhentoleranz kor rigiert. Höhentoleranzen der Flaschen und damit der Abstand des Verschlusses zum Schreib- bzw. Lesekopf lassen sich auch aktiv messen und in die Auswertung der Magnet feldstärke integrieren. Schließlich kann auch noch der Abstand des Schreib- und Lesekopfes aktiv der Flaschenhöhe nachgeführt werden.
Diese Nachteile der analogen Methode lassen sich auch dadurch beheben, daß ein Referenzimpuls gleichbleibender Stärke auf den Verschluß aufgebracht wird. Dieser kon stante Referenzimpuls wird dann zur Rekonstruktion der Information im variablen Schreibimpuls wieder verwendet. Damit sind gleichzeitig die oben beschriebenen Probleme gelöst.

Die digitale Methode hat naturgemäß eine besseres Signal-zu- Rauschverhältnis, da nur die Richtung des Magnetfeldes als Informationseinheit verwendet wird. Es müssen also unter schiedliche Bereiche des Deckels in verschiedenen Richtungen magnetisiert werden. Beispielsweise läßt sich der Verschluß orthogonal zur Deckelebene in unterschiedlichen Orientierungen magnetisieren. Einfache Muster für die Magnetisierung sind Streifen unterschiedlicher Polarität oder, um die Rotations symmetrie zu bewahren, konzentrische Ringe unterschiedlicher Polarität.

Alle diese Methoden sind möglich. Sie unterscheiden sich nur in der Aufwendigkeit des Verfahrens, sowie in der erzielbaren Informationsmenge, die in die Markierung gepackt werden kann.

Letztendlich ist eine Steigerung der Informationsdichte auch durch eine Kombination des analogen und des digitalen Ver fahrens möglich. Beispielsweise bringt man konzentrische Ringe unterschiedlicher Orientierung auf den Verschluß auf und diese dann noch in mehreren leicht voneinander zu unterscheidenden Stufen der Magnetfeldstärke. Jede zusätzliche Stufe erhöht dann die Anzahl der maximalen möglichen Informationsmenge (d. h. der unterschiedbaren Zustände).

Vorzugsweise erfolgt sowohl das Magnetisieren als auch das Auslesen der Verschlüsse richtungsunabhängig, d. h. das Muster der Magnetisierung ist rotationssymmetrisch zur Rotationsachse der Behälter, z. B. von Getränkeflaschen aus Glas mit Kronkor ken oder Schraubverschluß. Man kann dazu den Verschluß, wie bereits erwähnt, in konzentrischen Ringen magnetisieren. Eine andere Möglichkeit ist, in der Richtung der Magnetisierung die Information zu speichern. Wegen der geforderten Richtungsunab hängigkeit oder Rotationssymmetrie steht dabei nur ein Winkel bereich von insgesamt 180° zur Verfügung.

Was die Konstruktion des Schreibkopfes betrifft, so ist zum Schreiben analoger Signale bereits eine stromdurchflossene . Spule eventuell mit hochpermeablem Kern ausreichend. Die Stärke des analogen Signals wird durch den Spulenstrom geregelt. Eine Feldformung läßt sich durch geeignete Polschuhe des weichmagnetischen Kerns der Spule erzeugen. Soll die Rotationssymmetrie bewahrt werden, so ist es am einfachsten, den Magnetisierungsimpuls senkrecht zur Deckelebene auf zubringen. Die Information ist dann im Betrag und im Vor zeichen der Magnetisierung enthalten. Dazu ist die Spule als Schreibkopf über den vorbeilaufenden Behältern anzubringen und ein Stromimpuls entsprechender Stärke zu erzeugen, wenn sich ein Behälter unter dem Schreibkopf befindet.

Eine gleichzeitige Magnetisierung in mehreren Richtungen läßt sich durch Anbringung von zwei oder mehr Spulen, die gleich zeitig getriggert werden realisieren. Auch hier lassen sich natürlich Magnetfeldstärke und Magnetfeldform durch ent sprechend geformte Polschuhe optimieren.

Magnetisierungsmuster in konzentrischen Ringen auf dem Verschluß lassen sich durch ineinandergeschachtelte Spulen realisieren, deren Stromrichtung und Stromstärke variabel sind.

Bereits das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Drahtes reicht aus, um Elektronenspins des Verschlußmaterials auszu richten. Beispielsweise lassen sich also durch parallele stromdurchflossene Drähte Streifenmuster auf die Verschlüsse aufbringen. Muster von beispielsweise zehn Streifen lassen sich so erzeugen. Rotationssymmetrische Magnetisierungsmuster lassen sich entsprechend durch Drähte in Ringform erzeugen.

Durch Spitzen aus hochpermeablem Material lassen sich punkt weise hohe Magnetfeldstärken erzeugen, die die Orientierung der Elektronenspins des Deckelmaterials lokal ausrichten können.

Der Lesekopf besteht je nach Komplexität der Muster aus einem . oder mehreren Magnetfeldsensoren. Aus deren Ausgangssignalen wird durch eine Analysesoftware die Information wieder rekon struiert. Für einfache Magnetisierungsmuster genügen Hall- Sensoren. Vorzugsweise werden magnetoresistive Sensoren verwendet, die wesentlich empfindlicher sind als Hall-Senso ren. Auch die wesentlich teureren SQUIDs oder die sogenannten GMRs (Giant Magnetic Resistivity Detektoren) sind natürlich einsetzbar, im allgemeinen reichen jedoch magnetoresistive Sensoren aus und liefern eine ausreichende Auflösung, um die Magnetisierungsmuster auch im Abstand von einigen Millimetern wieder auszulesen. Ihre Ausgangssignale liefern ortsaufgelöste Informationen über Betrag und Richtung des gemessenen Magnet feldes.

Bei der Magnetisierung ferromagnetischer Werkstoffe ist die Abhängigkeit von der Vorgeschichte also die Hysterese zu beachten. Die im Material erzielbare magnetische Flußdichte B hängt nicht nur von der aufgeprägten äußeren Magnetfeldstärke H_ext ab, sondern auch von der Vorgeschichte des Materials.

Es ist daher sowohl für das analoge als auch in eingeschränk ter Form für das digitale Verfahren der Magnetisierung von Vorteil für alle Verschlüsse eine definierte Ausgangsmagnetis ierung erzeugen, um die Reproduzierbarkeit der Schreibimpulse zu erhöhen. Das bedeutet, man braucht noch einen zusätzlichen Löschkopf, der dem Schreibkopf vorgelagert ist.

Als definierte Ausgangsmagnetisierung eignen sich zum einen eine Sättigungsmagnetisierung und zum anderen eine Entmagneti sierung der Verschlüsse. Sättigungsmagnetisierung erreicht man durch ein sehr starkes äußeres Magnetfeld. Entmagnetisierung läßt sich durch ein magnetischen Wechselfeld abnehmender Intensität erreichen, das man durch eine wechselstromdurch flossene Spule erzeugt. Wird der Behälterverschluß am Lösch kopf vorbeigeführt, so erfährt er dabei automatisch ein ab nehmendes Magnetfeld, auch wenn der Spulenstrom konstant ist. Zur Entmagnetisierung reicht daher ein Löschkopf aus, der in geringem Abstand über den unter ihm durchlaufenden Behälter verschlüssen angebracht ist und mit Wechselstrom konstanter Stärke gespeist wird. Der Durchmesser des Löschkopfes soll größer als der Durchmesser des zu entmagnetisierenden Ver schlusses sein, um diesen vollflächig entmagnetisieren zu können.

Beim Schreiben selbst stellt sich eine ähnliche Problematik, wenn der Schreibkopf mit Spulen mit weichmagnetischen Spulen kernen arbeitet. Nach einem Schreibimpuls hoher Feldstärke kann man keinen Schreibimpuls gleicher Richtung erzeugen, der kleiner ist als die zum ersten Impuls gehörende Remanenz. Zur Lösung dieses Problems kann man folgende Maßnahmen ergreifen:

a) Nur den Bereich zwischen Remanenz und Sättigungs magnetisierung als Dynamikbereich des Schreibkopfes nutzen.
b) Zwischen den Flaschen einen Löschimpuls für den Schreibkopf mittels Wechselstrom geben.
c) Nicht den Strom, sondern das Magnetfeld des Schreib impulses vorgeben. Das Magnetfeld muß dann gemessen werden und die Ströme des Schreibkopfes entsprechend geregelt werden.

Das elegantere Verfahren ist natürlich den Schreibkopf und den Löschkopf in einem Kopf zu integrieren. Damit entmagnetisiert man gleichzeitig die Verschlüsse und den Schreibkopf. Dazu muß man nur einen geeigneten Schreibimpuls generieren. Wieder gibt es zwei Verfahren, die in der Zeichnung verdeutlicht sind:

a) Über den gewünschten Gleichspannungsimpuls wird ein hoher abnehmender Wechselstrom gelegt, der während der Impulsdauer auf Null zurückgeht (siehe Fig. 1).
b) Mittels eines hohen Wechselstroms wird die gesamte Hysteresekurve für jeden Verschluß (und das Spulen kernmaterial!) durchfahren. Bei der gewünschten Impulshöhe wird abgebrochen (siehe Fig. 2).

Das Kodieren oder Markieren der einzelnen Flaschen ist nicht nur für die Kontrolle der Dichtigkeit des Verschlusses von Glasflaschen, sondern auch zur Messung der Dichtigkeit von PET-Flaschen einsetzbar. Man mißt dazu den Füllstand unmittel bar nach dem Verschließen der PET-Flasche und dann zu einem späteren Zeitpunkt und aus dem Vergleich kann man dann sehr genau feststellen, ob die Flasche dicht ist. Normalerweise baut sich nach dem Verschließen der Druck auf, da CO₂ frei wird. Die PET-Flasche dehnt sich etwas aus und dadurch sinkt der scheinbare Füllstand um einen bestimmten Betrag. Ist die PET-Flasche im Bereich der flüssigen Phase undicht, so sinkt der Füllstand stärker. Ist das Leck dagegen im oberen Bereich, also wo sich die Luftblase befindet, so sinkt der Füllstand nicht. Bei Kunststoffflaschen kann daher durch den Vergleich des Füllstandes zu zwei auseinanderliegenden Zeitpunkten eine Undichtigkeit festgestellt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert, das sich auf die Prüfung der Dichtig keit von Bierflaschen bezieht, die mit einem Kronkorken aus Stahl verschlossen werden. Die Flaschen werden in geringem Abstand oder sogar unter Staudruck auf einem Förderband mit einem Durchsatz von bis zu 80 000 Flaschen pro Stunde beför dert.

Für die Prüfung der Dichtigkeit und des ordnungsgemäßen Ver schlusses wird eine Einrichtung mit einer ersten Einrichtung zum Messen der Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses, mit einem Löschkopf, mit einem Schreibkopf, mit einem Lesekopf und mit einer zweiten Einrichtung zum Messen der Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses sowie der jeweils zugehörigen Elektronik verwendet:

Als erstes wird die Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses einer gefüllten und auf einem Gliederkettenför derer zugeführten Flasche gemessen. Dies erfolgt in bekannter Weise, indem durch einen kurzen magnetischen Impuls der Ver schluß angestoßen wird und dann durch ein Mikrofon die Frequenz der Schwingungen des Verschlusses aufgenommen wird. Diese Frequenz liegt im Bereich von z. B. 7 bis 8 kHz.

Der Verschluß wird dann mittels eines Löschkopfes entmagneti siert. Als Löschkopf dient eine Spule mit weichmagnetischem Eisenkern, die mit einem Dauerwechselstrom einer Frequenz von etwa 100 Hz und einer Stromstärke von mehreren Ampere betrie ben wird. Der Durchmesser der Spule beträgt 3 cm und ist damit etwas größer als der Durchmesser der zu beschreibenden Ver schlüsse. Die Spule hat etwa 50 Windungen. Der Löschkopf löscht sämtliche vorhandene Signale auf dem Verschluß; ent magnetisiert also vollständig alle Verschlüsse der Flaschen, die in einem Abstand von 5 mm unter ihm hindurchgeführt werden.

Der Schreibkopf ist baugleiche zu dem Löschkopf und wird mit einem kurzen Gleichstromimpuls zwischen 1 und 10 Ampere gespeist, wenn sich der zu beschreibende Verschluß direkt unter ihm im Abstand von etwa 3 mm befindet. Der Schreibkopf richtet die Weißschen Bezirke des ferromagnetischen Materials senk recht zur Verschlußebene aus und über die Stärke des Gleich stromimpulses kann man die verbleibende Magnetfeldstärke (Remanenz) des Verschlußmaterials steuern. Den richtigen Zeitpunkt für den Magnetisierungsimpuls bestimmt man durch eine Lichtschranke, die die Ankunft eines Behälters anzeigt.

Die Markierung der Verschlüsse erfolgt analog. Die Verschlüsse werden senkrecht zu ihrer Fläche magnetisiert. Flaschen, deren Verschlüsse eine Frequenz außerhalb des Bereichs von 7 bis 8 kHz haben, werden sofort ausgesondert, da sie offensichtlich defekt sind. Der Bereich von 7 bis 8 kHz wird in analoger Form durch die Stärke der aufgebrachten Magnetisierung wieder gegeben. Eine Frequenz von 7 kHz wird durch eine im Abstand von 3 mm vom Verschluß gemessene Feldstärke von 1 Gauß bei nach unten gerichtetem Magnetfeld und eine Frequenz von 8 kHz durch eine Feldstärke von 1 Gauß bei nach oben gerichtetem Magnetfeld wiedergegeben. Insgesamt steht daher für die Wiedergabe des Frequenzbereichs von 7 bis 8 kHz ein Bereich von 2 Gauß zur Verfügung. Der Zwischenbereich wird etwa linear interpoliert.

Die Flaschen laufen dann durch einen Etikettierer und nach 5 Minuten wird zunächst mittels des Lesekopfes die magnetisch verschlüsselte Information aus dem Verschluß ausgelesen. Durch einen induktiven Abstandsmesser wird auch die vertikale Position des Verschlusses und damit der Abstand zwischen Lesekopf und Verschluß gemessen.

Als Lesekopf dient in einachsiger, magnetoresistiver Sensor. Die Leseachse ist senkrecht zur Verschlußebene ausgerichtet, der Abstand zu den Verschlüssen beträgt etwa 5 mm und die Flaschen werden mit den Verschlüssen mittig unter dem Sensor durchgeführt. Die Ausgangssignale des Sensors von einigen mV müssen dann noch elektronisch aufbereitet und verstärkt werden. An dieser Stelle findet auch eine Korrektur der Unter schiede in der Höhe der einzelnen Flaschen statt, wozu das Signal des induktiven Abstandsmesser verarbeitet wird. Es werden dabei sowohl die sich beim Schreiben als auch die sich beim Lesen ergebenden Abweichungen der Stärke der Magnetisie rung bzw. des ausgelesenen Signals korrigiert. Die übertragene Information steckt dann im maximalen Hub der Magnetfeldstärke des gerade gemessenen Verschlusses. Dieser Hub wird aus den Ausgangssignalen des Magnetsensors von der Auswertesoftware bestimmt und gibt die bei der ersten Frequenzmessung er mittelte Frequenz der mechanischen Schwingungen des Ver schlusses an. Das Auslesen wird wiederum durch eine Licht schranke getriggert.

Schließlich wird nochmals die aktuelle Frequenz der mechani schen Schwingungen des Verschlusses ermittelt. Bei dieser zweiten Messung wird das gleiche Verfahren wie bei der ersten Messung angewandt. Aus dem Unterschied der bei der ersten und bei der zweiten Messung erhaltenen Werte für die mechanischen Schwingungen des Verschlusses kann nun der sich zwischen beiden Messungen in der Flasche aufgebaute Druck bestimmt werden.

Während die Absolutwerte der Frequenzen sehr stark von den Verschlußparametern abhängen, wird der Frequenzunterschied davon nicht beeinflußt. Die mit dem Einschreiben und Auslesen der magnetischen Markierung verbundenen Fehler sind wesentlich kleiner als die Frequenzverschiebung durch die Verschlußparam eter.

Zeigt der festgestellte Frequenzunterschied einen unzulässig kleinen Innendruck an, so ist die ein Anzeichen für einen undichten Verschluß und wird die betreffende Flasche ausgeson dert.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit und/oder des ord nungsgemäßen Verschlusses eines Behälters, der zusammen mit einer Vielzahl gleicher Behälter auf einer Bahn beför dert wird, wobei die Behälter in kurzen zeitlichen Abstän den aufeinanderfolgen, wobei die Behälter durch Anbringen eines Verschlusses verschlossen werden und wobei ein vom Innendruck abhängendes Merkmal (= Innendruckmerkmal) der Behälter in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessen wird, dadurch gekennzeichnet,

1. daß beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern
- 1. das Innendruckmerkmal gemessen wird und/oder
- 2. Parameter der Verschlüsse oder Behälter, deren Kenntnis für die Ermittlung des Innendruckes aus der Messung des Innendruckmerkmals notwendig sind, erfaßt werden;
2. daß die Behälter spätesten beim Anbringen des Ver schlusses in einer Weise markiert werden, die eine Zuordnung der beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Werte zu dem jeweiligen Behälter zuläßt,
3. daß der Innendruck des Behälters aus dem in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessene Wert des Innendruckmerkmals
- 1. und Vergleich mit dem beim Anbringen des Ver schlusses gemessenen Wertes des Innendruckmerkmals bzw.
- 2. unter Berücksichtigung der erfaßten Parameter ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Innendruckmerkmals in einem zeitlichen Abstand zum Anbringen der Verschlüsse erfolgt, der so groß ist, daß eine Vielzahl von Behältern innerhalb dieser Zeit spanne auf der Bahn befördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Anbringen der Ver schlüsse das Innendruckmerkmal erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung den für den jeweiligen Behälter erfaßten Wert des Innendruckmerkmals wiedergibt.

4. Verfahren man nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung in einer Magnetisierung des Verschlusses besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung des Verschlusses Daten in analoger Form enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Behälter und die Verschlüsse aus starrem Material beste hen, dadurch gekennzeichnet, daß das Innendruckmerkmal die Schwingungsfrequenz der Verschlüsse ist und daß die Markierung die beim Anbringen der Verschlüsse erfaßte Schwingungsfrequenz wiedergibt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Behälter aus flexiblem Material bestehen, dadurch gekenn zeichnet, daß das Innendruckmerkmal der Füllstand ist und daß die Markierung den beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Füllstand wiedergibt.