DE3115635A1

DE3115635A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von innenflaechen rationssymmetrischer hohlkoerper

Info

Publication number: DE3115635A1
Application number: DE19813115635
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4811 Leopoldshöhe Farwick
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Lasor Laser Sorter GmbH
Priority date: 1981-04-18
Filing date: 1981-04-18
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE3115635C2

Description

Anlage zur Eingabe vom ins4.1981
Pat/12.873/vB-Hx Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Innenflächen rotationssymmetrischer Hohlkörper.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Innen flächen offener rotationssymmetrischer Holhlkörper.
Unter dem Begriff rotationssymmetrischer Hohlkörper sind alle Körper zu verstehen, die rotationssymmetrische offene Ausnehmungen aufweisen, d.h. also, Körper, die Durchgangsbohrungen oder Sacklöcher besitzen, beispielsweise Zylinderblöcke, ebenso jedoch auch Gefäße, wie Flaschen, Konserven- oder Getränkedosen.
Wegen der enormen Stückzahlen, mit denen Konserven-, bzw. Getränkedosen gefertigt werden, kommt dieser Einsatzmöglichkeit des Anmeldegegenstandes besondere Bedeutung zu, weshalb die Erfindung nachstehend am Beispiel der Getränkedosenprüfung beschrieben wird, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.
Getränkedosen, insbesondere Dosen für Erfrischungsgetränke, wie kohlensäurehaltige Mineralwässer und Limonaden, aber auch Bier, werden in zwei unterschiedliche Dosentypen abgefüllt. Bei dem einen Dosentyp handelt es sich um tiefgezogene Aluminium-oder Weißblechdosen mit nach innen gewölbten Böden.
Die zweite Dosenform ist mehr der üblichen Konserven- dose ähnlich, d.h., ist eine Weißblechdose mit gefalztem Mantel und angebördeltem Boden. Beiden Dosen ist gemeinsam, daß Fruchtsaft und/oder kohlensäurehaltige Getränke nicht direkt mit dem Metall in Berührung kommen dürfen, da diese Stoffe das Metall angreifen und sich dadurch 1. der Geschmack der abgepakten Waren ändert; 2. aber auch die Verpackung beeinträchtigt wird; was soweit gehen kann, daß das Gut sich durch die Verpackung, also die Dose hindurchfrißt und durch Poren austritt. Die Dosen werden deshalb innen lackiert, was wegen der hohen anfallenden Stückzahl durch Automaten erfolgt. Die Lackiervorrichtung arbeitet dabei so, daß jede Dose einzeln ergriffen wird und um ihre eigene Achse rotiert. Bei dieser Rotation senkt sich ein mit zwei Düsen besetztes Spritzrohr in die Dose, wobei eine nach unten gerichtete Düse den Dosenboden spritzt und eine zur Seite gerichtete Düse die Dosenwandung, also den Rumpf besprüht. Zu den von der Dosenfertigung herrührenden Fehlern, wie Ziehriefen oder Beulen, bzw.
Schmutz, kommen jetzt noch Lackierungsfehler hinzu, die einmal auf das Verstopfen der Düsen beim Lackiervorgang zurückzuführen sind, d.h., daß der Dosenboden, der Dosenrumpf, oder evtl.beides, nicht lackiert wurden. Weitere Fehler können auf die Drehbewegung der Dose zurückzuführen sein, d.h., daß zwar das Spritzrohr in die Dose eingefahren und auch Lack gespritzt, die Dose aber nicht gedreht wurde.
In diesem Fall ergibt sich ein Lackstreifen entlang Rumpf und Boden, aber keine Lackierung der Wandung, bzw. des Bodens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. Fehler dieser Art zu erfassen und dadurch bei hoher Stückgeschwindigkeit im kontinuierlichen Durchlauf fehlerhafte Dosen auszusortieren. Da die Fertigungsgeschwindigkeit weit über 600 Stück/Min. liegt und auch looo Stck./Min. überschreiten kann, steht für die Prüfung der einzelnen Dose nur der Bruchteil einer Sekunde zur Verfügung. Trotzdem soll das Aggregat eine hohe Zuverlässigkeit und sichere Fehlerermittlung ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen der Innenflächen von offenen rotationssymmetrischen Hohlkörpern mit dem Merkmal, daß die zu prüfenden Hohlkörper über eine Förderstrecke kontinuierlich einer Prüfstation zugeführt, in dieser in ihrer Lage ausgerichtet und unter einem die Hohlkörpc»dusleuchtenden Meßkopf durchgeführt werden, das von den Innenflächen der Hohlkörper reflektierte Licht aufgefangen und in dem Moment ausgewertet wird, wenn der zu prüfende Hohlkörper gleichmäßig ausgeleuQtet ist.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Förderstrecke mit mindestens einer Parallelführung zur Ausrichtung der Hohlkörper, einem darüber befindlichen Meßkopf mit einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle, um die kreisförmig Fotoelemente angeordnet sind, die über Leitungen mit einer Auswerteeinrichtung in Verbindung stehen)und einer Lichtschranke 5 besteht.
Die Förderstrecke selbst besteht aus handelsüblichen Aggregaten, beispielsweise einem Förderband, dessen Geschwindigkeit vorzugsweise variabel ist, damit diese der Stückzahl der zu prüfenden Dosen und ihrem Durchmesser angepaßt werden kann. Die Geschwindigkeit liegt zweckmäßig oberhalb 40 m/Min.
und kann, insbesondere wenn Dosen mit größeren Durchmessern geprüft werden, 150 m/Min. erreichen.
Eine Parallelführung, die mit der Förderstrecke verbunden ist, gewährleistet, daß die Dosen jeweils nur in einer Linie dem Prüfkopf zugeführt, d.h., ausgerichtet werden. Die lichte Weite zwischen der Parallelführung ist dabei geringfügig größer als der Außendurchmesser der Dosen, so daß nur wenig seitliches Spiel vorhanden ist, um eine genaue Positionierung der Dose unterhalb des Meßkopfes zu ermöglichen. Der Meßkopf als solcher, der zweckmäßig in seiner Höhe verstellbar ausgerüstet ist, weist eine punktförmige Lichtquelle auf, die vorteilhaft als Halogenlampe ausgeführt sein kann. Die punkSförmige Lichtquelle,der zweckmäßig eine Optik, bevorzugt eine Sammellinse, zugeordnet ist, wirft auf den Boden der Dose einen Lichtfleck, der diesen zu 25 bis 80 % ausleuchtet. Der Lichtfleck liegt-dabei zentrisch in der Dosenmitte, wobei geringe Abweichungen von der Zentrizität, die auf die Toleranz zwischen der Parallelführung und dem Dosenaußendurchmesser zurückzuführen sind, unwesentlich sind und das Meßergebnis nicht beeinflussen. Der Lichtfleck ist andererseits in seiner Größe aber so gewählt, daß auch unter Berücksichtigung dieser Toleranzen der auf dem Boden abgebildete Lichtfleck nicht den Übergangsbereich vom Boden zum Dosenrumpf erreicht. Da das Licht auf Grund der Aufweitung des Lichtpunktes der Lichtquelle nicht rechtwinklig auf den Boden auftritt, wird es vom Boden zum Dosenrumpf reflektiert, d.h., daß die Innenwandungen des Hohlkörpers ebenfalls mit Licht beaufschlagt werden.
Das von der Dose insgesamt reflektierte Licht wird über die kreisförmig um die Lichtquelle angeordneten und von der Lichtquelle durch einen Tubus abgeschirmte;;Fotoelemente erfaßt. Da auch die dünnste Lackschicht, gleich welchen Lackes, gegenüber dem sonst spiegelnden Metall der Wandung und des Bodens eine gewisse Lichtabsorption verursacht, läßt sich, wenn die Fotoelemente hintereinander geschaltet sind, ein recht deutlicher Spannungsabfall ermitteln, wenn eine vollflächige Lackierung vorliegt, gegenüber einer nur teilflächigen Lackierung, bzw. einer unlackierten Dose. Die Fotoelemente sind über Leitungen mit der Auswerteeinrichtung verbunden, in der dieser Vergleich stattfindet und die ein Fehlersignal auslöst, um eine teil- oder nichtlackierte Dose auszusondern.
Das Fehlersignal wird in eine Fehlerverschleppeinricht-ung eingespeist, in die auch ein Zählimpuls eingeht. Dadurch ist es möglich, den Auswerfer so zu steuern, daß nur die fehlerhafte Dose ausgesondert wird, obwohl auf der Strecke zwischen dem Meßkopf und dem Auswerfer noch eine Vielzahl anderer Dosen gefördert werden, die ggf. fehlerfrei sein können. Der Fehlerimpuls wird solange verzögert, bis die fehlerhafte Dose die Stelle der Förderstrecke erreicht hat, an der der Auswerfer installiert ist. Der Zählimpuls wird zweckmäßig durch die Lichtschranke ausgelöst, die auch die Auswerte- einrichtung steuert. Während die Lichtquelle kontinuierlich das jeweils refyttierte Licht aufnehmen und entsprechend die ermittelte Helligkeit weiter an die Auswerteeinrichtung melden, wird in der Auswerteeinrichtung lediglich dann der Wert ermittelt, wenn gleichzeitig von der Lichtschranke das Signal eingeht, das die Dose auf ihrem Transportweg die Prüfposition erreicht hat. Sender und Empfänger der Lichtschranke sind zu diesem Zweck zweckmäßig in den Meßkopf integriert. Durch die Dose wird der Impuls der Lichtschranke dann ausgelöst, wenn sie auf ihrem Weg über die Förderstrecke zentrisch unter der Lichtquelle steht, wobei ihr äußerer Rand in den Lichtstrahl des Senders der Lichtschranke eintritt.
Zweckmäßig kann die Lichtquelle dabei glc-ichzcitig als Sender für die Lichtschranke dienen, wobei vorzugsweise das Licht über einen optischen Lichtleiter an die geforderte Stelle geleitet wird. Zur Ausschaltung von Fremdlichteinflüssen wird jedoch bevorzugt als Sender ein Infrarotstrahler eingesetzt, wodurch die Anlage praktisch störunanfällig wird.
Sollen außer groben Lackierungsfehlern auch feinere Fehler gefunden werden, so sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Fotoelemente einzeln abgefragt werden. Unterschiedliche Helligkeit in einzelnen Bereichen der Dose fahrt zu unterschiedlicher Reflektion und damit zu unterschiedlicher Spannung in den einzelnen Fotoelementen. Beim Spannungsvergleich in der Auswerteeinrichtung ergibt sich damit auch dann ein Fehlersignal, wenn sonst der durchschnittliche Wert innerhalb derDoleranz liegt.
Besonders gute Ergebnisse werden erlangt, wenn die Fotoelemente mit einer Ringblende abgedeckt sind, so daß nur ein Spalt für den Eintritt des reflektierten Lichtes übrig bleibt, der in seiner Lage und Weite so angeordnet'ist, daß nur diffus reflektiertes Licht ausgewertet wird, das durch diesen Spalt auf die Fotoelemente fällt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnittaufbruch; Fig. 2 die Vorderansicht in Richtung II auf Fig.1; Fig. 3 die Draufsicht auf eine Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung (III auf Fig. 1 und 2); Fig. 4 einen Meßkopf im Schnitt in der Ebene IV - IV der Fig. 2.
Die Förderstrecke 1 besteht aus einer Stahlkonstruktion aus U-Profilen 16, in die Walzen 17 eingesetzt sind, über die ein Förderband 18 läuft. Im Bereich der Prüfstation 2 ist das Förderband 18 durch einen Gleittisch 19 abgestützt, um für die Prüfung eine exakte Lage der Hohlkörper 4 zu erreichen.
Die Hohlkörper 4 werden seitlich durch eine Parallelführung 20 ausgerichtet, so daß sie mit nur sehr geringem Spiel, das ungefähr den Toleranzen bei der Herstellung der Hohlkörper 4 entspricht, unter dem Meßkopf 3 hergeführt werden. Der Meßkopf 3 ist in seiner llöhe über ein Handrad 21 verstellbar an einem Rahmen 22 befestigt, der mit den U-Profilen 16 verschweißt ist.
Die Höheneinstellung des Meßkopfes 3 erfolgt durch Betätigen des Handrades 21 über ein Kegelradgetriebe So Spindelmutter 51 und Gewinde-Hubspindel 52, wobei zwischen den Hohlkörpern 4 und dem Meßkopf 3 ein Abstand A von ca. 2 mm eingestellt wird. In den Meßkopf 3 ist eine Lichtschranke 5 integriert, die seitlich den Meßkopf 3 nach unten überragt und aus einem Sender 11 und einem Empfänger 12 besteht. Der Meßkopf 3 als solcher besteht aus einem Gehäuse 23, das lösbar am Kopfträger 24 verschraubt ist. Der Kopfträger 24 ist wie bereits ausgeführt, über das Handrad 21 und die Hubspindel 52 in der Höhe verstellbar und am Rahmen 22 durch Spindelmuffe 53 geführt.
Das Innere des Gehäuses 23 nimmt einen Tubus 25 auf, der die Lichtquelle 7 enthält, die im Normalfall als Halogenbirne ausgeführt ist. Hinter der Lichtquelle 7 ist ein Konkavspiegel 28 angeordnet, der im Tubus 25 verstellt und damit durch Justiervorrichtung 54 justiert werden kann (Fig. 4). Er wirft das von der Lichtquelle 7 erzeugte Licht durch das optische Element 15, das aus einer bikonvexen Linse 29, einer bikonkaven Linse 55 und einer Lochblende 30 besteht, auf den Boden 31 des Hohlkörpers 4, von dem es reflektiert, auf den Rumpf 32 des Hohlkörpers 4 gelangt und als diffuses Licht durch die Ringblende 13 auf die Fotoelemente 8 fällt. Die Fotoelemente 8 sind über eine Leitung 9 mit der Auswertevorrichtung 6 verbunden, die so gestaltet werden kann, daß für einfache Prüfaufgaben alle Elemente gleichzeitig abgefragt werden und nur einen einzigen Helligkeitswert angeben, oder so, daß jedes Fotoelement 8 einzeln abgefragt wird und die dabei ermittelten Werte sowohl untereinander als auch mit einem Sollwert verglichen werden.
Wird an das Prüfgerät nur die Anforderung gestellt festzustellen, ob ein Hohlkörper 4 innenlackiert ist oder nicht innenlackiert ist, so reicht die Anordnung von drei Fotoelementen 8 auf der Trägerplatte 33, die sich im Kreisring um den Tubus 25 herum erstreckt. Sollen Aussagen über eine Teilinnenlackierung gemacht werden, so ist die Anordnung von mehreren Fotoelementen 8 auf der Trägerplatte 33 erforderlich. Im vorliegenden Fall sind für diesen Zweck zehn Fotoelemente 8 eingesetzt.
Zur Anpassung an den Innendurchmesser der Hohlkörper 4 und auch deren Höhe kann die lichte Weite der Ringblende 13 verändert werden. Dazu werden Kegelrohre 26 auf den Tubus 25 aufgesetzt und mit diesem durch Madenschraube 56 verschraubt. Desweiteren kann der Tubus 25 in seiner Höhe, also in seiner Lage gegenüber dem Gehäuse 23 bzw. gegenüber der Montageplatte 34 verstellt und durch Madenschraube 57 arretiert werden, ebenso wie der gesamte Meßkopf 3 in seiner Lage zur Förderstrecke 1 verstellt werden kann.
Die Trägerplatte 33 ist über Stehbolzen 35 mit der Montageplatte 34 verbunden. Durch Anker 36 ist der Abstand der Montageplatte 34 zum Kopfträger 24 festgelegt. Mittels Gewindestangen 38 ist auf der Montageplatte 34 oberhalb der Lichtquelle 7 ein Lufter 39 installiert. Über ein Filter 40 saugt der Lüfter 39 Umgebungsluft außerhalb des Meßkopfes 3 an und bläst diese durch Öffnungen 58 über die Lichtquelle 7 und auch seitlich über den Tubus 23 nach unten, wobei sie durch die Ringblende 13 austritt. Im Gehäuse 23 herrscht dadurch ein geringer Luftüberdruck, der das Eindringen von Staub und damit ein Verschmutzen des Meßkopfes 3 verhindert.
Gleichzeitig wird die Lichtquelle 7 hierdurch gekühlt.
Beim Auftreten eines Lackierfehlers in einem Hohlkörper 4 wird durch die Änderung der Lichtintensität des reflektierten Lichtes in deX Auswertevorrichtung 6 ein Signal erzeugt. Dieses Signal wird so lange gespeichert, bis, getaßktet durch die Lichtschranke 5, der fehlerhafte Hohlkörper 4 eine Position in Höhe des Auswerfers lo auf der Förderstrecke 1 erreicht hat. In diesem Moment wird ein Impuls zur Betätigung des Auswerfers lo ausgelöst, wodurch der fethlerhafte Hohlkörper 4 von der Förderstrecke 1 abgestoßen wird und in einen Ableittrichter 41 gelangt.

Claims

Anlage zur Eingabe vom 16.4.1981 Pat/12.873/vB-Hx Patentansprüche.

Verfahren zum kontinuierlichen Prüfen der Innenflächen offener rotationssymmetrischer Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die zu prüfenden Hohlkörper über eine Förderstrecke kontinuierlich einer Prüfstation zugeführt, in dieser in ihrer Lage ausgerichtet und unter einem die Hohlkörper ausleuchtenden Meßkopf durchgeführt werden, das von den Innenflächen der Hohlkörper reflektierte Licht aufgefangen und in dem Moment ausgewertet wird, wenn der zu prüfende Hohlkörper gleichmäßig ausgeleuchtet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung über eine Lichtschranke gesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke Zählimpulse auslöst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählimpulse zur Fehlerverschleppung dienen.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Förderstrecke (1) mit mindestens einer Parallelführung (20) zur Ausrichtung der Hohlkörper (4), einem darüber befindlichen Meßkopf (3) mit einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle (7)> um die kreisförmig Fotoelemente (8) angeordnet sind, die über Leitungen (9) mit einer Auswerteeinrichtung (6) in Verbindung stehend und einer Lichtschranke (5) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (3) höhenverstellbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der punktförmigen Lichtquelle (7) eine Optik (15) zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Fotoelementen (8) eine Ringblende (13) vorgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoelemente (8) hintereinander geschaltet sind.
lo. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoelemente (8) einzeln abfragbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) eine Halogenlampe ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) der Lichtschranke (5) ein Infrarotstrahler (14) ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) gleichzeitig als Sender (11) für die Lichtschranke (5) dient.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) und der Empfänger (12) der Lichtschranke (5) in den Meßkopf (3) integriert sind.