DD143359A3

DD143359A3 - Vorrichtung zur kontrolle des vakuums in behaeltern

Info

Publication number: DD143359A3
Application number: DD20432978A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Hagemann; Manfred Mueller; Holger Wandcura; Manfred Schroeder; Gerhard Ulber; Hans Geisenhainer; Monika Mens; Erika Schneider; Christa Uhlemann
Original assignee: Reinhard Hagemann; Manfred Mueller; Holger Wandcura; Manfred Schroeder; Gerhard Ulber; Hans Geisenhainer; Monika Mens; Erika Schneider; Christa Uhlemann
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1978-03-22
Publication date: 1980-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle des Vakuums in Behältern, insbesondere in Konservengläsern mit flexiblem Metalldeckel. Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Kontrolle berührungslos und mit großer Empfindlichkeit technisch unkompliziert durchzuführen, wobei sich die Vorrichtung an jeden Deckeldurchmesser anpassen läßt, die notwendige Meßzeit eine hohe Relativgeschwindigkeit der Behälter zuläßt und das Behälterortungsund Vakuumfühlsystem sich gegenseitig nicht beeinflussen soll, Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß über der Fließstrecke ein Tubus angeordnet ist, in dem sich jeweils zentrisch angeordnet eine Lichtquelle, ein an der Tubuswand befestigter Kondensor und ein Lichtempfänger befinden. Der Lichtempfänger ist mit einer Auswerteschaltung verbunden, die eine Ausstoßeinrichtung ansteuert.

Description

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Vorrichtung zur Kontrolle des Vakuums in. Behältern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle des Vakuums in Behältern, die gekennzeichnet sind durch eine feste_s durch Vakuum nicht verformbare Wandung, einen ebensolchen Boden und einen flexiblen Runddeckel mit einer stark reflektierenden Oberfläche^ insbesondere einen flexiblen Metallöeokel, wie Z.B. Konservengläser·

Zur Herstellung eines dichten Verschlusses von Behältern, insbesondere von Konservengläsern, verwendet man vorwiegend Metalldeckelverschlüsse mit einem Dichtungsring,Die Dichtheit der Verschlüsse ist sowohl für die Sterilisation als auch für die Haltbarkeit der Konserven von großer Bedeutung„Bei den meisten Sterilisationsverfahren wird bereits, abhängig vom Sterilisationsregim, vor der Sterilisation im Behälter ein bestimmter Grad des Vakuums erzeugt«Das Vakuum ist somit vor der Sterilisation, vor allem aber nach Sterilisation ein Gradmesser für die Haltbarkeit„

Die verschiedenen bekannten Vorrichtungen zur Kontrolle des Vakuums bauen auf der Erkenntnis auf _$ daß die Durchbiegung des Deckels ein Maß für den Grad des Vakuums ist. Somit muß als Kennzeichen eines ausreichenden Vakuums der Deckel eine bestimmte, mindeste Durchbiegung aufweisen«.

Aus der DT-AS 20 00 611 ist eine Vorrichtung zum Peststellen von Lageabweichungen des zentralen Teils gegenüber den Randbereichen des Deckels bekannt. Bei dieser senkt und hebt sich eine Einrichtung, die in einem Tauchspulmagneten angeordnet ist, wobei diese Einrichtung aus einem auf dem Randbereich zu liegen kommenden Tastabschnitt zur Höhenjustierung der Meßeinrichtung und einem im mittleren Teil de3 Deckels zu liegen kommenden Schaltfühlers besteht. Der Schaltfühler ist als elektronischer Kontaktgeber ausgebildet. Die Hotwendigkeit der Berührung des Verschlußdeckels zur Einleitung des Meßvorganges erweist sich als ungünstig. Für die Überprüfung des Vakuums eignet sich nur der Zeitraum, in dem sich der Behälter genau unter der Meßeinrichtung befindet und so der Schaltfühler genau an der tiefsten Stelle des konkav gebogenen Deckels zu liegen kommt. Bei der kontinuierlichen und relativ schnellen Bewegung der Behälter steht also nur ein äußerst kurzer Meßzeitraum zur Verfügung«, In diesem Zeitraum muß die Meßeinrichtung abgesenkt, geraessen und ?/ieder angehoben werden· Obwohl die bewegte Masse gering gehalten werden kann und die Ansprechzeit des Tauchspuimagneten klein ist, wird die Höhe des Durchsatzes der gesamten Fließstrecke durch die Prüfvorrichtung begrenzt, Darüberhinaus erweist sich der Schaltfühler gerade im Übergangsbereich von noch ausreichendem Vakuum zu schon nicht mehr ausreichendem Vakuum als unzuverlässig, weil die diesen Zuständen entsprechende Differenz der Fühlerauslenkung sehr klein ist und sich demzufolge dann auch noch Überschreitungen in dem äußerst kurzen zur Verfügung stehenden Meßzeitraum stärker auswirken. Mit steigender Geschwindigkeit der Fließstrecke wird hierdurch der Anteil der Behälter, die ein noch ausreichendes Vakuum haben, aber trotzdem ausgestoßen werden, immer größer. '

Weiherhin ist aus der US-PS 3-392.829 ein berührungslos arbeitendes Behälterortungs- und Vakuumfühlsystem bekannt. Bei diesem v/erden induktiv durch eine Gruppe von Spulen die jeweiligen Entfernungen zwischen Spule und Deckel gemessen und aus der Größe des Differenzsignala der Grad des Vakuums abgeleitet« Ein derartig arbeitendes System ist mit einem erheb- .

lichen Schaltungs- und Kostenaufwand verbunden«, Darüberhinaus wirkt sich insbesondere bei kleineren Behälterdurchmessern die gegenseitige Beeinflussung der Spulen auf die Empfindlichkeit ungünstig aus. Sine genaue Justierung der einzelnen Spulenkö'rpe und eine Überprüfung deren gegenseitiger Beeinflussung sowohl innerhalb des Meßsystems als auch bezüglich des Ortungssystems auf das Meßsystem sind unumgänglich.

Schon seit langem ist die fotoelektrische Abtastung der Oberflächen bekannte So wird in der DL-PS 31 936 das reflektierte Licht einer in ihrer Lage justierten Lichtquelle nach der Beeinflussung durch das Meßobjekt von einem Lichtempfänger aufgefangen und ausgewertet.

Ziel der Erfindung

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Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Grad des Vakuums in Behältern durch eine Vorrichtung so zu kontrollieren, daß die Vorrichtung in eine vorhandene Fließstrecke ohne Behinderung der kontinuierlichen Bewegung und Begrenzung des Durchsatzes eingebaut v/erden kann, wobei die Empfindlichkeit der Vorrichtur so groß sein soll, daß eine zuverlässige. Aussonderung von Behältern mit unzureichendem Vakuum erfolgt» Hierbei sollen sich das Behälterortungssystem und das Vakumnfühlsystem nicht gegenseitig ungünstig beeinflussen. Weiterhin soll die Vorrichtung einfach aufgebaut₅ mit wenig Kostenaufwand verbunden und wartungsarm sein«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kontrolle des Vakuums in Behältern« insbesondere in Konservengläsern mit flexiblen Metalldeckel, zu schaffen, die berülirungslos und mit großer Empfindlichkeit, insbesondere im Bereich zwischen noch ausreichendem und unzureichendem Vakuum, arbeitet, wobei die Vorrichtung sich an jeden Deckeldurchmessei

anpassen laesen und die notwendige Meßzeit eine hohe Relativgeschwindigkeit des Behälters zulassen soll. Behälterortungsund Vakuumfühlsystem sollen, die gleiche bzw. in ihrer Wirkung voneinander unabhängige Signalquelle haben. Die Vorrichtung soll dabei technisch unkompliziert aufgebaut sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über der Fließstrecke, auf der sich die zu kontrollierenden Behälter einzeln nacheinander bewegen, ein Tubus in einem Abstand, der etwa der Höhe der Behälter entspricht, angeordnet ist. Im Tubus sind in Richtung der Fließstrecke jeweils zentrisch angeordnet eine Lichtquelle, an der Tubuswand befestigt ein Kondensor, dessen Brennpunkt in der Lichtquelle liegt, und ein in einer Hülse steckender Vakuumkontroll-Lichtempfänger, vorzugsweise ein Fototransistor. Sin an der Tubuswand befestigter Steg, der in der den Vakuumkontroll-Lichtempfänger aufnehmenden Hülse endet, nimmt die Kabel auf, die diesen mit einer Auswerteschaltung außerhalb des Tubus verbinden. Die Auswerteschaltung ist mit einer an sich bekannten Ausstoßeinrichtung zur Aussonderung von Behältern mit unzureichendem Vakuum verbunden.

Es ist günstig, wenn der Tubus an der der Fließstrecke abgewandten Seite durch einen Deckel verschlossen ist, der den Einfall stärkerer äußerer Lichtquellen verhindert., Die Auswert eschaltung besteht vorzugsweise aus einem Schwellwertschalter mit einstellbarem Schwellwert, einer Schaltstufe, die zwei Positionsmelde-Lichtempfänger, vorzugsweise Fototransistoren, und ein Logikglied enthält, und einem Hetzteil, das auch die Lichtquelle versorgt. Die· beiden Positionsmelde-Lichtempfänger sind so am Tubus angeordnet, daß ihr Abstand zueinander etwas unter dem Deckeldurchmesser liegt und die Achse durch beide gegenüber der Längsachse der Fließstrecke in Abhängigkeit vom Behälterdurchmesser 55 bis 90 _s vorzugsweise 70 , gedreht ist. Um den Einfall von nichtreflektiertem Licht zu vermeiden, stecken sie jeweils in einer Hülse, Durch Verstellen der Höhe des Tubus über der Fließstrecke kann die Vorrichtung einerseits an die Höhe der Behälter und andererseits an den Grad

des notwendigen Vakuums angepaßt werden.Die Punktion der Ausstoß einrichtung kann zusätzlich durch den Betrag des eingestellten Schwollwertes gesteuert v/erden» Durch Verschieben der Positionsmelde-Lichtempfänger längs der durch beide verlaufenden Achse kann die Vorrichtung an jeden beliebigen Deckeldurchmesser angepaßt werden*

Gelangt ein Behälter unter den Tubus, so wird das von der Lichtquelle erzeugte und vom Kondensor parallelisierte Licht vom Metalldeckel reflektiert* In dem Moment, wo sich der Be-Hälter genau unter dem Tubus ~also in Kontrollposition- befindet, geben beide Positionsraelde-Lichtempfanger ein durch das reflektierte Licht hervorgerufenes Signal an das Logikglied ab« Während das Logikglied beim Anliegen nur einee Signals gesperrt bleibt, öffnet es sich nun und der Vakuummeß-Lichtempfanger wird elektronisch dem Schwellwertschalter zugeschaltete Ist das Vakuum im Behälter ausreichend, so liegt der Brennpunkt des Deckels ira Vakuuimaeß-Lichtempfänger baw. in jedem Falle ist am Empfänger die größte Lichtstärke_$. so daß der eingestellte Betrag des Schwellwertes am Schwellwertschalter überschritten und hierdurch die Ausstoßeinrichtung blockiert wird* Bei zu geringem Vakuum liegt der Brennpunkt über dem Valcuummeß-Lichtempfänger, so daß die an diesem herrschende Lichtdichte nicht mehr ausreicht, um ein Signal zu erzeugen, daß den eingestellten Sch.wellw.ert überschreitet. Somit sondert die Ausstoßeinrichtung den Behälter aus*

Die vorangegangene Beschreibung läßt ein neues Herangehen an. . · die Kontrolle des Vakuums in Behältern erkennen« Schon seit langem ist bekannt, daß nur berührungslos arbeitende Meßvorrichtungen die Anforderungen bezüglich Kontinuität der Bewegung und hoher Durohsatzraten voll erfüllen* Die diesbezüglich bekannten Lösungen sind aber mit einem erheblichen Schaltungen und Kostenaufwand verbunden* Als ungünstig erweist sich weiter die Notwendigkeit, die Punktion der Fühlkcpfe durch weitere berührungslos arbeitende Fühlköpfe zur Feststellung der Annäherung des Behälters an den günstigsten Meßort zu steuern. Denn die induktiv arbeitenden Fühlköpfe beeinflussen sich gegenseitig

Sas

und setzen u.a. hierdurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung herab. Als Kompromiß zur teilweisen Umgehung dieser Nachteile sind die Vorrichtungen anzusehen, die einen mechanisch wirkenden Kontaktgeber haben₉ der einen berührungslos arbeitenden Fühlkopf in die richtige Meßposition bringt.

Obwohl die Abtastung von Oberflächen mit Licht schon seit langem bekannt ist, wurde bisher nicht erkannt, daß sich dieses Prinzip auch zur Kontrolle des Vakuums in Behältern eignet. Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, daß durch die berührungslose und einen extrem kurzen Kontrollzeitraum benötigende Vorrichtung gewährleistet ist, daß sich die Vorrichtung in jede heute übliche Fließstrecke, in der sich die Behälter einzeln nacheinander bewegen, einfügen läßt, ohne die Höhe des Durchsatzes zu begrenzen und die Kontinuität der Bewegung der Behälter zu behindern. Eine gegenseitige Beeinflussung der Liehtempfänger zur Vakuumkontrolle und zur Positionsmeldung ist durch die Verwendung nur einer Signalquelle ausgeschlossen, Schon kleine Unterschreitungen des notwendigen Grades des Vakuums bewirken eine entsprechende Verschiebung des Brennpunktes und damit eine starke Abnahme der Lichtstärke an dem Vakuumkontroll-Licht empfänger, so daß der in der Schwellwertstufe eingestellte Schwellwert nicht erreicht wird und somit die Ausstoßeinrichtung wirksam wird. Evtl. vorhandenes Wasser auf dem Behälterdeckel beeinträchtigt die Punktionsweise und die Genauigkeit der Vorrichtung nicht. Der mechanische Aufbau der Vorrichtung ist einfach und wartungsfrei, Die elektronische Auswerteschaltung mit den Lichtempfängern stellt keine besonderen Anforderungen beim' Aufbau, Durch die Möglichkeit der Variierung des Tubusabstandes vom Fließband, der getrennten Justierung der Lichtempfänger und der Beeinflussung des Schwellwertes kann die Vorrichtung schnell und leicht an jeden Deckeidruchmesser, die Behälterhöhe und den Grad des notwendigen Vakuums angepaßt werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungabeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung,

Über der Fließstrecke, auf der sich die zu kontrollierenden Behälter einzeln nacheinander bewegen, ist ein Tubus 1 in einem Abstand, der etwa der Höhe der Behälter entspricht, angeordnet. Im Tubus 1 sind in Richtung Fließstrecke jeweils zentrisch angeordnet eine Lichtquelle 2, ein Kondensor 3 und ein Vakuumkontroll-Lichtempfänger Ai vorzugsweise ein Fototransistor* Der Brennpunkt des Kondensors 3 liegt in der Lichtquelle 2, Der Valoiumkontroll-Lichtempfanger steckt in einer Hülse 5_s die ihn gegen direktes, nichtreflektiertes Licht von oben und der Seite abschirmt, wobei die Hülse 5 durch einen an der Tubuswand befestigten Steg 6 in ihrer zentrischen Lage gehalten wird«, Gegen den Einfall stärkerer äußerer Lichtquellen in den Tubus 1 dient ein auf diesen aufgesetzter Deckel 7« Der Vakuumkontroll-Licht empf anger 4 ist übex^ ein Kabel, das durch den Steg 6 läuft, mit einer Auswerteschaltung δ verbunden, die eine an sich bekannte Ausstoßeinrichtung ansteuert_β Die Auswerteschaltung 8 besteht aus einem Schwellwertschalter mit einstellbarem Schwellwert, einer Schaltstufe j bestehend aus zwei in Hülsen steckenden Positionsmelde-Lichtempfängern, vorzugsweise Fototransistoren, und einem Logikglied, und einem Netzteil, das auch die Lichtquelle 2 versorgt. Die beiden Positionsmelde-Lichtempfänger sind so am Tubus 1 angeordnet, daß ihr Abstand zueinander etwas unter dem Deckeldurchmesser liegt und die Achse durch beide gegenüber der Längsachse der Fließstrecke in Abhängigkeit vom Behälterdurchmesser 55° Ms 90°, vorzugsweise 70°, gedreht ist» Es ist zweckmäßig, wenn man diese Achsen nur so weit gegeneinander dreht, daß, wenn zwei Behälter direkt aufeinander folgen, gerade noch eine Trennung durch die Positionsmelde-Lichterapfänger möglic ist. Durch Verstellen der Höhe des Tubus 1 über der Fließstrecke kann die Vorrichtung einerseits an die Höhe der Behälter und andererseits an den Grad des notwendigen Vakuums angepaßt werden« Durch Beeinflussung des Schwellwertes kann der Einsatzpunkt der Ausstoßeinrichtung zusätzlich beeinflußt werden* Durch Ver~ schieben der Positionsmelde-Lichtempfänger längs der durch beide verlaufenden Achse kann die Vorrichtung an jeden beliebigen Deckeldurchmesser angepaßt werden.

Die Vorrichtung wird sunächst auf die zu prüfenden Behälter

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eingestellt. Der Abstand des Tubus 1 zur Fließstrecke ist so groß, daß die Behälter ohne anzustoßen durchlaufen können. Danach werden die Positionsmelde-Lichtempfänger so Justiert, daß, wenn ein Behälter genau unter dem Tubus 1 in Meßposition steht, beide Lichtempfänger ein, durch das reflektierte Licht der Lichtquelle 2 hervorgerufenes Signal abgeben. Wird der Behälter weiter bewegt, so erhält höchstens ein Lichtempfänger ein Signal, auch dann, wenn die nächsten Behälter sehr dicht aufeinander folgen. Schließlich wird die Vorrichtung auf den Grad des notwendigen Vakuums geeicht, indem entweder der Abstand des Tubus 1 solange verändert wird, bis der Brennpunkt des als Hohlspiegel wirkenden Deckels in dem Vakuummeß-Lichtempfänger 4 liegt oder indem der. Umschlagpunkt des Schwellwertschalters verändert wird. Laufen nun die Behälter einzeln nacheinander auf der Fließstrecke unter dem Tubus 1 durch, so geben die beiden Positionsmelde-Lichtempfanger immer gerade dann ein Signal ab, wenn sich der Behälter unter ihnen befindet. Das Logikglied schaltet im Falle des Vorhandenseins beider Signale über einen elektronischen Schalter den Vakuummeß-Lichtempfänger 4 an den Schwellwertschalter» Erreicht das der Lichtstärke entsprechende Signal den eingestellten Wert am Schwellwertschalter, so wird die Ausstoßeinrichtung blockiert und der Behälter kann ungehindert die Kontrollvorrichtung passieren.

Claims

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1. Vorrichtung zur Kontrolle des Vakuums in Behältern, insbesondere in Konservengläsern mit flexiblen Metalldeckel, die einzeln nacheinander auf einer Fließstrecke bewegt werden bestehend aus einem Tubus, einer Lichtquelle, einem Kondensor und einem Vakuumkontroll-Lichtenipfänger mit Auswerteschaltung dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) über der Fließstrek ke in einem Abstand, der etwa der Höhe der Behälter entsprich' angeordnet ist, wobei im Tubus (1) in Richtung Fließstrecke jeweils zentrisch die Lichtquelle (2), der an der Tubuswand befestigte Kondensor (3)» dessen Brennpunkt in der Lichtquelle (2) liegtj und der in einer Hülse (5) steckende und über einen Steg (6) an der Tubuswand befestigte Vakuumkontroll-Lichtempfänger (4)j vorzugsweise ein Fototransistor, angeordnet sind und der VakuuniKontroll-Lichtempfänger (4) über ein Kabel, das durch den Steg (6) läuft, mit der Auswerteschaltung (0), die eine an sich bekannte Ausstoßeinrichtung ansteuert, verbunden ist,

2c Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) oben durch einen Deckel (7) verschlossen ist,

3« Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (8) vorzugsweise aus einem Schwellwertschalter mit einsteilbarem Schwellwert, aus einer Schaltstufe mit zwei in einer Hülse steckenden Positionsmelde-Lichtempfängern, vorzugsweise Fototransistoren, und einem Logikglied, da3 nur dann ein Ausgangssignal an einen nachgeschalteten elektronischen Schalter abgibt, v/enn zwei Eingangssignale -der Positionsmelde-Lichtempfänger- anliegen, und einem Netzteil besteht, wobei die Achse durch die am Tubus (1) angeordneten Positionsmelde-Lichtempfänger'gegender Längsachse der Fließstrecke in Abhängigkeit vom Π
ist,

Behälterdurchmesser 55° bis 90°, vorzugsweise 70 , gedreht

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4» Vorrichtung nach den Punkt 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) bezüglich des Abstandes von der Pließstrekke und die Positionsmelde-Lichtempfänger längs der durch beide verlaufenden Achse verschiebbar angeordnet sind.

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