DE4132425C2 - Vorrichtung zur Prüfung eines Prüflings, insbesondere eines Behälters aus Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler, insbesondere Mündungs- oder Halsfehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US 4 491 728) ist eine Lampe 16 als Lichtquelle oben innerhalb des Gehäuses 15 angebracht. Ihr Licht wird durch drei plan­ konvexe Linsen 17 bis 19 auf die Dichtfläche 7 der Mündung 2 des Prüflings 3 fokussiert. Der Linsensatz 17 bis 19 wird hier also in seiner abbildenden Funktion verwendet. Die unterste Linse 19 nimmt in einer zentra­ len Bohrung 28 einen Bildtubus 29 auf, der unten ein Objektiv 31 und oben einen Umlenkspiegel 36 aufnimmt. Das Objektiv hat einen verhältnismäßig geringen Öff­ nungswinkel. Der Spiegel 36 reflektiert das von dem Objektiv 31 entworfene Bild der Dichtfläche 7 durch eine seitliche Öffnung 34 im Bildtubus 29 auf die Lichtemp­ fänger 40, die in einer zu der Längsachse 12 des Gehäu­ ses 15 parallelen Ebene angeordnet sind. Dieser Prüfkopf ist insbesondere zur Feststellung von Achsversatz (Tau­ melfehler) und fehlerhafter Dichtfläche 7 (Abweichung von der Waagerechten) der Mündung 2 geeignet (Sp. 2, Z. 3 bis 15). Für die Erkennung von Licht reflektierenden Fehlern, wie Rissen, im Prüfling wäre dieser Prüfkopf aufgrund seiner spezifischen Strahlengänge nicht gedacht, weil die Beleuchtung zu steil erfolgt und der Öffnungs­ winkel des Objektivs 31 zu gering ist.

Eine an sich bekannte Vorrichtung dieser Art (DE 31 11 194 C2) weist oberhalb des Prüflings 3 und schräg unter­ halb des Gehäuses 33 eine kreisringförmige Gruppe 18 von Blitzlampen 13 als Lichtquellen auf. Die Gruppe 18 kann die Mündung 9 des Prüflings 3 bei flachem Winkel nur aus verhältnismäßig großer Entfernung beleuchten. So ist das Gehäuse 33 unten eingezogen,um für eine hinreichend starke Beleuchtung Platz zu schaffen. Entsprechend wenige Fehlerreflexe 37 kann das als konkavkonvexe Linse ausgebildete untere optische Elemente aufnehmen. Die Abbildungsoptik 34 ist aufwendig, um bei der noch ver­ bleibenden (und notwendigen) relativ großen Öffnung extrem kurzbrennweitig zu werden.

Aus der DE 27 18 802 A1 ist es an sich bekannt, eine Mündung 3 des Prüflings 1 durch eine oberhalb und koaxial angeordnete, kreisringförmige Lichtquelle 2 von verhält­ nismäßig großem Durchmesser und daher nur mit ungünstig großem Abstand zu beleuchten. Oberhalb der Mündung 3 befindet sich koaxial ein Objektiv 5, dessen Durchmesser etwa dem der Mündung 3 entspricht, und das ein Bild der Mündung 3 auf Lichtempfänger 6 auf einem koaxialen Kreis projiziert. Hier sollen nur die Unversehrtheit und/oder der Reinigungszustand der Mündung 3 überwacht werden. Für den Nachweis feiner Risse wird die Beleuchtungsinten­ sität handelsüblicher Ringlampen kaum ausreichen.

Eine an sich bekannte Vorrichtung (DE-AS 19 60 326) weist einen um seine Längsachse drehbaren und in Richtung der Längsachse heb- und senkbaren Prüfkopf auf. Es besteht ein nur verhältnismäßig geringer radia­ ler Spalt zwischen den distalen Enden 75, 76 der als Lichtleiter ausgebildeten Lichtsender 73, 74 und den Lichtempfängern 57, 58 einerseits und der Mündung 78 des Prüflings 20 andererseits. Dadurch ist ausreichende Sicherheit bei der Fehlererkennung zu erzielen und sind Streulichteinflüsse und eine gegenseitige Beeinträchti­ gung benachbarter Prüfstrecken möglichst gering zu halten. Diese Bauweise ist aber insgesamt nach heutiger Auffassung mit recht aufwendiger Mechanik verbunden und führt wegen unerwünschter Berührung durch die Mündung zu Verschleiß und heute nicht mehr akzeptabler Verkürzung der Standzeit des Prüfkopfs. Da die Lichtsender und die Lichtempfänger offen liegen, können sie verschmutzen und verursachen dadurch Servicekosten und nicht konstante Prüfverhältnisse.

In der nicht vorveröffentlichten DE 39 40 693 C1 ist offenbart, eine Mündungslippe 43 des Prüflings durch eine oberhalb und koaxial angeordnete, kreisringförmige Stroboskoplampe 28 von verhältnismäßig großem Durchmes­ ser über einen innerhalb der Lampe 28 angeordneten, ringförmigen ersten Lichtleitkörper 30 zu beleuchten. Dieses Beleuchtungssystem 20 hängt unten an einem unten offenen Gehäuse 14, in dem eine CCD-Videokamera 18 untergebracht ist, mit der durch eine mittige Sichtöff­ nung 40 des ersten Lichtleitkörpers 30 hindurch Bilder der Lippe 43 aufgenommen werden. So sollen Fehler in der oberen Stirnfläche der Lippe 43 festgestellt werden. Hier ist mit Service kosten durch Staub und Schmutz zu rechnen, die das Beleuchtungssystem 20 und die Videoka­ mera 18 erreichen können. Für den Nachweis feiner Risse ist diese Vorrichtung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erkennung Licht reflektierender Fehler bei geringem baulichen Aufwand und Servicebedarf zu verbessern und langfristig konstant zu halten.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Prüflinge können z. B. auf einem Förderband in einer Reihe angeliefert werden und sich kontinuier­ lich durch eine den Prüfkopf enthaltende Prüfstation bewegen. Die Prüflinge brauchen also zur Prüfung selbst nicht angehalten zu werden. Durch an sich bekannte Lichtschranken wird die Prüfung ausgelöst, sobald sich der Prüfling in der gewünschten Prüfposition unter dem Prüfkopf befindet. Zu erkennende Fehlertypen sind insbe­ sondere Risse, und zwar vor allem waagerechte und schrä­ ge, vergleichsweise feine Risse in und unterhalb der Mündung von Hohlglasgegenständen. Der Prüfling braucht während des Prüfzyklus auch nicht um seine Längsachse zu rotieren. Wegen seiner stationären Anordnung kann der mechanische Teil des Prüfkopfs verhältnismäßig einfach gebaut sein. Das Gehäuse des Prüfkopfes kann durch die optischen Elemente unten hermetisch dicht abgeschlossen werden, so daß eine Verschmutzung der ebenfalls in dem Gehäuse untergebrachten Lichtsender und Lichtempfänger weitestgehend ausgeschaltet ist. Die verbleibende glatte Fläche an der Unterseite der optischen Elemente ist leicht sauberzuhalten. Durch die Umkehrung des Strahlen­ ganges im Vergleich zum Stand der Technik können Licht­ wellenleiter und Lichtempfänger in optimaler Position relativ zu dem Prüfling in dem Prüfkopf angeordnet sein. Die Lichtwellenleiter können z. B. als Glasstab oder als Lichtleitfaserbündel ausgebildet sein. Gespeist werden die Lichtwellenleiter durch wenigstens eine vorzugsweise ebenfalls im Prüfkopf untergebrachte Lampe, z. B. LED. Besonders zweckmäßig bei der Prüfung von Mündungen von Hohlglaskörpern ist die Anordnung der Lichtempfänger auf einem oder mehreren zur Längsachse des zweiten optischen Elements konzentrischen Kreisen.

Die Hindurchführung der Lichtwellen­ leiter durch das zweite optische Element bringt den Vorteile daß keine inneren Reflexe aufgrund von Beleuch­ tungslicht auf die Lichtempfänger gelangen. So wird ein besonders gutes Signal/Rauschverhältnis erzielt.

Die Ausbildung des zweiten optischen Elements gemäß Anspruch 2 ist besonders kostengünstig und führt zu einer Verkürzung der radialen Baumaße. Es ist außerdem servicefreundlich, weil es sich an seiner Unterseite leicht sauberhalten läßt. Der Empfangswinkel des zweiten optischen Elements kann für jeden Einsatzfall ausrei­ chend groß gestaltet werden.

Ein zusätzlicher Vorteil des zweiten optischen Elements gemäß Anspruch 3 ist seine geringe axiale Erstreckung, die das Einbringen des ersten optischen Elements und der Lichtempfänger erleichtert.

Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist besonders kosten­ günstig.

Die Gestaltung des Lichtsenders gemäß Anspruch 5 ist besonders gut für die Prüfung der Mündung von Hohlglas­ gegenständen, wie Flaschen, geeignet. Es können auch die neuerdings aufkommenden unrunden Mündungen geprüft werden. Unrunde Mündungen können z. B. oval oder quadra­ tisch bzw. rechteckig mit gerundeten Ecken ausgebildet sein. Man erhält eine besonders gute Lichtausnutzung dann, wenn der Lichtleitfaserkranz zumindest annähernd mit dem Mündungsrand fluchtet.

Auch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 führt zu einer guten Lichtausnutzung bei günstigen Herstellungskosten. Die Lichtwellenleiter können z. B. bei einer runden Mündung auf einem zur Längsachse des zweiten optischen Elements konzentrischen Kreis angeordnet sein. Sie können aber auch in einer an den Prüfling angepaßten, nicht kreisförmigen Konfiguration angeordnet sein.

Gemäß Anspruch 7 ergibt sich eine gut symmetrische Auswertung bei großem Empfangsraumwinkel, mit der Möglichkeit, auch flache Strahlen zu erfassen.

Die Merkmale des Anspruchs 8 steigern die Erkennungssi­ cherheit von kleinen Fehlern und bewirken eine Verbes­ serung des Signal/Rauschverhältnisses.

Die Merkmale des Anspruchs 9 gestatten eine beliebige, auch gleichzeitige Bewertung der Fehlersignale.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Prüfvorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungs­ form eines Teils der Prüfvorrichtung,

Fig. 3 die Schnittansicht nach Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil einer wiederum anderen Ausführungsform der Prüfvorrichtung und

Fig. 5 die Ansicht gemäß Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Prüfung von Prüflin­ gen 2, in diesem Fall der Mündung einer Glasflasche. In dem Prüfling 2 befinden sich Fehler 3 und 4 in Gestalt annährend waagerechter Risse. Diese Fehler sollen durch die Vorrichtung 1 detektiert werden.

Dazu werden die Prüflinge 2 vorzugsweise nacheinander in einer Reihe durch ein Förderband unter der stationären Vorrichtung 1 entlangbewegt, bis durch eine nicht ge­ zeichnete Lichtschranke festgestellt wird, daß sich der Prüfling 2 koaxial mit der Vorrichtung 1 in seiner Prüfposition befindet. In diesem Augenblick wird ein Prüfkopf 5 der Vorrichtung 1 aktiviert.

Der Prüfkopf 5 ist stationär angeordnet und weist in einem Gehäuse 6 ein zweites optisches Element 7 in Gestalt einer plan-konvexen Linse auf, die mit ihrer planen Fläche nach unten weist. Das zweite optische Element 7 ist mit einer mittigen, durchgehenden Bohrung 8 versehen, durch die hindurch sich ein als massiver Glasstab ausgebildeter Lichtwellenleiter 9 als erstes optisches Element erstreckt. Das untere Ende des Licht­ wellenleiters 9 fluchtet mit der planen Fläche des zweiten optischen Elements 7. Das obere Ende des Licht­ wellenleiters 9 wird durch eine Lampe 10 mit Licht gespeist, das aus dem unteren Ende des Lichtwellenlei­ ters 9 in Richtung der Pfeile 11 austritt und die Mün­ dung des Prüflings 2 beleuchtet. Trifft ein solcher Lichtstrahl einen der Fehler 3,4, entsteht ein Fehlerre­ flex 12 und/oder 13, der durch das zweite optische Element 7 eingefangen und zu Sammellinsen 14 hin gebro­ chen wird. Jede Sammellinse 14 bündelt die von ihr aufgefangenen Fehlerreflexe und leitet sie einem Licht­ empfänger 15 zu, deren Ausgangssignale, vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 6, in eine ODER-Schaltung 16 eingegeben werden. Die ODER-Schaltung 16 ist mit einer Auswerteschaltung 17 und diese wiederum mit einem Aus­ werfer 18 für fehlerhafte Prüflinge 2 verbunden.

Die Sammellinsen 14 und die zugehörigen Lichtempfänger 15 sind jeweils auf einem Kreis um die Längsachse 19 des Optikelements 7 herum angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das zweite optische Element wiederum als plan-konvexe Linse ausge­ bildet, die eine verhältnismäßig große mittige Bohrung 8 aufweist. Wie auch Fig. 3 zeigt, sind am Umfang der Bohrung 8 als erstes optisches Element zahlreiche, als Glasstäbe ausgebildete Lichtwellenleiter 20 im Abstand voneinander angeordnet und in ihrer Position durch eine Vergußmasse 21 aus Kunststoff fixiert. Die Lichtwellen­ leiter 20 sind auf einem Kreis angeordnet, der in der Prüfposition des Prüflings 2 dem Rand der Mündung gegen­ überliegt und daher eine besonders gute und effektive Einspeisung des Lichtes in den Prüfling 2 zur Folge hat.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist das zweite optische Element 7 als Fresnellinse ausgebildet, die verhältnismäßig flach baut und eine relativ große mittige Bohrung 8 aufweist. In der Bohrung 8 ist als erstes optisches Element und als Lichtwellenleiter in diesem Fall ein zur Längsachse 19 koaxialer, kreisring­ förmiger Lichtleitfaserkranz 22 angeordnet, der durch einen zentralen Stopfen 23 aus Kunststoffvergußmasse fixiert ist.

Wie Fig. 4 zeigt, ist der Lichtleitfaserkranz 22 nach oben hin zu einem Lichtleitfaserbündel 24 zusammengefaßt, in das das von der Lampe 10 ausgehende Licht eingespeist wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Prüfung eines Prüflings, insbe­ sondere eines Behälters, aus Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler, insbesondere Mündungs- oder Halsfehler, mit

• - einem oberhalb des Prüflings stationär angeord­ neten, durch ein Gehäuse umschlossenen Prüfkopf,
• - einer den Prüfling beleuchtenden Lichtquelle, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist,
• - mehreren in dem Gehäuse angeordneten Lichtemp­ fängern, deren Ausgänge mit einer Auswerte­ schaltung verbunden sind,
• - eine untere Öffnung des Gehäuses verschließen­ den optischen Elementen, wobei ein erstes optisches Element zum Leiten des Lichts von der Lichtquelle auf den Prüfling und ein zweites optisches Element zum Sammeln von von den Fehlern herrührenden Fehlerreflexen und zu deren Leiten auf die Lichtempfänger (15) ausgebildet sind, und wobei ferner eines der beiden optischen Elemente in einer konzentri­ schen, durchgehenden Bohrung des anderen opti­ schen Elements angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Ele­ ment (9; 20; 22) ein Lichtwellenleiter ist, der durch wenigstens eine Lampe (10) mit Licht gespeist wird,
daß das zweite optische Element (7) die das erste optische Element (9; 20; 22) aufnehmende konzentrische, durchgehende Bohrung (8) aufweist,
und daß die Lichtempfänger (15) um die Längsachse (19) des zweiten optischen Elements (7) herum ange­ ordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische Element (7) als unten plane, plankonvexe Linse ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische Element (7) als unten plane Fresnellinse ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes optisches Element ein zentraler Lichtwellenleiter (9) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes optisches Element ein zur Längsachse (19) des zweiten optischen Elements (7) koaxialer Lichtleitfaserkranz (22) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um die Längsachse (19) des zwei­ ten optischen Elements (7) herum mehrere Lichtwellen­ leiter (20) im Abstand voneinander als erstes opti­ sches Element angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger (15) auf einem oder mehreren zur Längsachse (19) des zweiten opti­ schen Elements (7) konzentrischen Kreisen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Lichtempfänger (15) und dem zweiten optischen Element (7) eine Sammellinse (14) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgänge der Licht­ empfänger (15) und die Auswerteschaltung (17) eine ODER-Schaltung (16) eingeschaltet ist.