DE3123635C2 - Vorrichtung zur Prüfung der Maßhaltigkeit von Glasflaschen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Prüfung der Maßhaltigkeit von Glasflaschen mit einer Haltevorrichtung (8) für die zu prüfende Flasche (6), mit wenigstens einem an die Flaschenoberfläche anlegbaren, wegmessenden Aufnehmer (2), mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Flasche (6) und wegmessendem Aufnehmer (2) und mit einer, mit dem wegmessenden Aufnehmer (2) verbundenen Einrichtung (14) zur Anzeige und/oder Auswertung der Meßsignale.

Description

Die Erfindung betrifft ei.ie Vorrichtung zur Prüfung der Maßhaltigkeit von Glasflascht .ι entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das maschinelle Füllen, Schließen und/oder Etikettieren von Glasflaschen setzt voraus, daß Abweichungen der Abmessungen sowie der geometrischen Form sich innerhalb bestimmter Toleranzen halten. Hierzu erforderliche Vorrichtungen, sind beispielsweise bekannt aus US-PS 30 18 889 oder 23 52 091. Diese Vorrichtungen arbeiten mit Meßtastern, die mit einstellbaren Endschafte rn gekoppelt sind, so daß bei Maß- oder Formüberschreitungen eines vorgegebenen Toleranzfeldes die betreffende Flasche vom Transportband abgenommen werden kann. Die bekannten Vorrichtungen erlauben jedoch nur eine verhältnismäßig grobe Kontrolle.

Während bei Gebrauchsflaschen für Getränke verhältnismäßig große Toleranzfelder zulässig sind, müssen Glasflaschen für Kosmetika und Parfümerien formgenau hergestellt werden, da hier Maß- und Formabweichungen von nur wenigen Zehntel Millimetern zulässig sind. So müssen beispielsweise die Etiketten auf Parfüm- und Duftwasserflaschen präzise und faltenfrei aufgebracht werden, so daß hier eine maximale Balligkeit von 0,3 mm konvex bzw. 03 mm konkav im Bereich der Etikettierfläche nicht überschritten werden darf. Ferner muß die durch die Flaschenöffnung verlaufende Mittelachse der Flasche genau senkrecht zur Bodenfläche der Flasche verlaufen, da sonst bei den üblichen kleinen Flaschenöffnungen die Gefahr besteht, daß beim Befüllen der Flaschen oder aber beim Schließen die entsprechende Vorrichtung beschädigt wird.

Eine Kontrolle der Maschineneignung von Flaschen nach Zeichnungsmaßen reicht nicht aus, da es hier nicht möglich ist, die maschinenspezifischen Beurteilungskriterien zu erfassen. Darüber hinaus ist eine derartige Einzelmeßmethode, in der einzelne Meßpunkte tabellarisch erfaßt werden müssen, sehr zeitaufwendig und läßt die Erfassung von nur wenigen Stichproben einer Lieferung zu.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prüfung der Maßhaltigkeit von Flaschen zu schaffen, durch die der Meßvorgang nicht nur automatisiert, sondern die Messung auch Li einer Weise erfolgt, die die für die betreffende Flaschenf^rm bzw.

ίο Flaschenart charakteristischen Form- und Maßmerkmale, die für den jeweiligen Behandlungsvorgang wie Füllen, Verschließen und/oder Etikettieren erforderlich sind, maschinengerecht erfaßt und eine analogische Aussage über die Art der Formabweichung ermöglicht Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Durch die Haltevorrichtung werden die einzelnen Flaschen in vergleichbarer Ausrichtung in bezug auf die Meßtaster gehalten. Die Vorrichtung wird hierbei durch eine genau vermessene Musterflasche oder einen der zu prüfenden Raschenform entsprechenden Meßkörper geeicht Die erforderliche Relativbewegung zwischen der zu prüfenden Flasche und dem Meßtaster wird zum einen durch die Form der Flasche und zum anderen durch die zu prüfende Flaschencharakteristik in bezug auf den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang gewählt So besteht die Relativbewegung bei Flaschen mit rundem oder quasi rundem Querschnitt in der Regel in einer Drehung um die Mittelachse der Flasche.

Hierbei kann entweder die Flasche gedreht werden oder aber der Meßtaster in bezug auf die Mittelachse wenigstens teilweise herumgeführt werden. Bei Flaschen mit rechteckigem oder quasi rechteckigem Querschnitt wird die Relativbewegung als translatorische Bewegung auszuführen sein, schon um den erforderlichen Meßhub des Meßtasters innerhalb beherrschbarcr Grenzen zu halten. Verbindet man nun den Meßtaster über entsprechende Schaltungseinrichtungen mit einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Linienschreiber, so läßt sich schon während des jeweiligen Meßvorgangs die Abweichung der gemessenen Istlinie von der durch den Eichkörper vorgegebenen Sollinie unmittelbar ablesen. Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung mit mehreren Meßtastern versehen, die gleichzeitig mit der Flaschenoberfläche in Verbindung stehen, so daß die Überprüfung etwaiger Formabweichungen im Bereich »kritischer« Stellen der zu prüfenden Flasche in einem Meßvorgang erfolgen kann. Hierdurch ist nicht nur eine Verkürzung der Meßzeit, sondern auch eine Automatisierungsmöglichkeit gegeben. Nicht nur die Zahl der möglichen Stichproben kann erhöht werden, sondern es besteht auch die Möglichkeit, die Vorrichtung im Bereich der Flaschenzuführung einer Füll- und Etikettiereinrichtung einzuordnen, um so im Produktionsprozeß fehlerhafte Flaschen aussortieren zu können.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß nunmehr auch eine Untersuchungssystematik möglich ist, durch die Fehlertendenzen feststellbar sind, die es erlauben, unmittelbar auf den Flaschenherstellungsprozeß Einfluß zu nehmen, beispielsweise in bezug auf die maßliche Gestaltung der Flaschenformen, der Temperaturführung beim Herstellungs- und Kühlprozeß usw. Hierdurch ist es letztlich möglich, die Ausschlußquote durch Beseitigung von Fehlerquellen zu vermindern.

Bei der Ausgestaltung mit mehreren Meßtastern läßt sich praktisch ein vollständiges Bild der Kontur und der

Ausrichtung der abgetasteten Oberfläche erzeugen. Diese Anordnung eignet sich besonders für die Verbindung mit einem Analog/Digitalumsetzer und einer entsprechenden Auswertereinrichtung, die den Soll/Istvergleich der einzelnen Meßpunkte durchgeführt und lediglich Überschreitungen der zulässigen Toleranzgrenze anzeigt bzw. das Ergebnis in einem Drucker ausdruckt

Für systematische Flaschenüberprüfungen ist jedoch die Verwendung eines elektromechanischen Schreibers bevorzugt, da hier in einfacher Form Kontur-, Durchmesser- und Achsabweichungen durch einen Vergleich zwischen Soll- und Istkurven möglich ist

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Meßanordnung mit einer zwölfkantigen Flasche,

F i g. 2 einen Meßschrieb der Meßanordnung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform für eine Meßanordnung,

F i g. 4 eine Querschnittslinie einer SpezialPasche,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform für eine Meßanordnung mit einer Spezialflasche entsprechend dem Querschnitt gemäß F i g. 4,

Fig.6a 4- b einen Meßschrieb der Meßanordnung gemäß F i g. 5,

F i g. 7 eine Meßanordnung für flache Flaschen,

Fig.8 eine andere Meßanordnung für flache Flaschen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Meßanordnung sind in einem schematisch angedeuteten Gestell 1 vier wegmessende Meßtaster 2, 3, 4 einstellbar befestigt. Mit dem Gestell 1 ist ferner eine Haltevorrichtung für eine Flasche 6 verbunden, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem drehbar gelagerten Aufnahmedorn 7 und einer ebenfalls drehbar gelagerten Haiteplatte 8 mit einer Zentrierung 9 besteht Die Zentrierung 9 ist jeweils an die Form der zu prüfenden Flasche angepaßt und so ausgebildet, daß der Boden der zu haltenden Flasche in der Drehachse liegt. Bei der dargestellten zwölfkantigen Flasche besteht die Zentrierung aus einer Vertiefung mit konisch verlaufenden Seitenwandungen, da der Kantenverlauf der unteren Schräge 10 der Flasche in seiner Ausrichtung zur Bodenfläche innerhalb des gewünschten Tolerenzfeldes als hinreichend maßhaltig angesehen werden kann.

Die drehbar gelagerte Halteplattc 8 ist mit einem Antriebsmotor 11 verbunden, so daß die Flasche 6 um ihre Mittelachse 12 gedreht werden kann.

Zu messen ist nun einmal die Balligkeit des Flaschenkörpers, ώ\ für den Etikettiervorgang bestimmte Toleranzgrenzen nicht überschritten werden dürfen. 1st die Flasche zu sehr ausgebaucht bzw. zu sehr nach innen eingezogen, dann läßt sich das Etikett nicht mehrfaltenfrci aufbringen. Bei extremen Ausbauchungen besteht darüberhinaus die Gefahr, daß die Flasche in der Etikettiervorrichtung zerdrückt wird. Für die Messung der Balligkeit sind die Meßtaster 3,4 und 5 vorgesehen, die an der Schulter, in der Mitte und unmittelbar über dem Boden am Flaschenkörper anliegen. Der Meßtaster 2 liegt am Haltering 13 der Flasche an. so daß hier eine etwaige Abweichung der Flaschenöffnung von der Drehachse festgestellt werden kann. Bei den wegmessenden Meßtastern handelt es sich um handelsübliche, elektrisch arbeitende Systeme, die mit einem elektromechanisch arbeitenden 4-Unien-Schreiber 14 zusammengcschaltct sind. Der Papiertransport des Schreibers 14 ist über eine entsprechende elektrische oder mechanische Kopplung, die hier durch die Verbindungslinie 15 angedeutet ist mit dem Antriebsmotor 11 der Haltephite 8 gekoppelt, so daß die Drehung der Halteplatte 8 und der Papiervorschub miteinander synchronisiert sind, wobei mit üblichen Mitteln entsprechende Obersetzungsverhältnisse vorgesehen werden können, um zu einer Vergrößerung der Anzeige zu kommen, was insbesondere bei Flaschen mit kleinem Durchmesser wün-

!O sehenswert ist

Bei einer Drehung der Flasche werden nun die Ausschläge der Meßtaster 2,3,4 und 5 erfaßt, wobei durch den Schreiber die Bewegung des Meßtasters als fortlaufende Linie 16 auf einen Schrieb 15 übertragen werden.

Die Vorrichtung wird nun mit einer maßgenauen Flasche bzw. einem maßgenauen Eichkörper geeicht so daß die jeweiligen Sollinien der einzelnen Meßebenen festliegen.
Wird nun eine beliebige, aus der laufenden Produktion genommene Probe-Flasche gemessen, so ergibt sich der in Fig.2 dargestellte Meßschr.-o mit den Kurven 11, 111, IV, V, die den Meßtastern 2,3,4 ur-d 5 zuzuordnen sind. Bei einer Drehung der dargestellten zwölfkantigen Flasche erscheint nun der Flaschenumfang in der jewei- !igen Meßebene für den Flaschenkörper als fortlaufende We'fenlinie und für den Haltering 13 als Gerade. Bei der Messung des Eichkörpers lassen sich die Wellenlinien des Flaschenkörpers jeweils an ihren Spitzen durch zwei parallele Gerade eingrenzen, während der Haltering als exakte Gerade dargestellt wird·. Bei einem Prüfling, der aufgrund des Herstellungsprozesses (Formenverschleiß, zu schnelles Ausformen oder dgl.) Abweichungen von der Idealform aufweist, ergibt sich dann der in Fig.2 dargestellte Meßschrieb. Aufgrund einer Ausbauchung und eines überlagerten Achsfehlers ist die Wellenlinie V nicht mehl' zwischen zwei parallelen Geraden begrenzbar, sondern weist einen Bugen auf, dessen Überhöhung 1,2 mm beträgt (bei der verwendeten Maßvorrichtung wurde ein Vergrößerungsverhältnis von 10:1 vorgesehen).

Die Überhöhung der Linie IV (Flaschenmitte) beträgt nur noch 0,4 mm, während die Überhöhung der Linie III (Flaschenschulter) eine Überhöhung von nur noch 0,2 mm aufweist, die jedoch aufgrund einer Formabweichung um 180° versetzt zu der Ausbauchung der beiden anderen Meßebenen liegt.

Die Messung des Halterings (Linie II) ergibt ebenfalls gegenüber der Sollinie, die eine Gerade darstellen müßte, eine langgestreckte Wellenlinie mit einer Überhöhung von 0.4 mm.

Die Auswertung des Schriebes nach Fig. 2 ermöglicht nun die Beurteilung, ob die betreffende Flasche für die maschinelle Füllung und Schließung brauchbar ist oder nicht. Die Mantelfläche der gemäß Fig. 1 gemessenen Flasche weist im Bodenbereich eine Exzentrizität zur Flaschenachse von 0,6 mm, in der Flaschtnmitte von 0,2 mm und an der Schulter von 0,1 mm und am Haltering von 0,2 mm auf. Diese Werte liegen noch innerhalb der zulässigen Toleranzen, insbesondere fluchtet der Gewindekopf 18 der Flasche mit dem Füller und dem Verschließer der Maschine, so daß hier bei der maschinellen Handhabung keine Störungen ai'ftretsn Können. Eine siebbedruckte oder blanke Flasche könnte ohne weiteres verwendet werden. Soll jedoch diese Flasche mit einem großflächigen Etikett versehen werden, wäre die Balligkeit bereits so groß, daß das Etikett nicht mehr faltenfrei aufgebracht werden könnte.

In Fig.3 ist eine Meßanordnung dargestellt, mit de-

ren Hilfe lediglich die Rundlauf- und Achsgenauigkeit des Halterings 13 einer Aerosol-Glasflasche 18 überprüft werden soll, da nach dem Füllvorgang der Verschlußkopf durch Umbördeln um den Haltering mit der Flasche verbunden wird. Dementsprechend ist auch nur ein Meßtaster 2' vorgesehen, der am Haltering 13 anliegt. Bei dieser Vorrichtung ist eine andere Ausführungsform der Haltevorrichtung für die Flasche 18 dargestellt. Die Haltevorrichtung besteht im wesentlichen wiederum aus einer Platte 19, die mit einer zentrierenden Kante 20 für den Flaschenboden versehen ist, da es im vorliegenden Fall darauf ankommt, festzustellen, ob die Mittelachse 12 der zu prüfenden Flasche senkrecht zur Standfläche 21 der Flasche verläuft. Die Aufnahme ist mit einem Dichtmittel 22. beispielsweise einer Gummimanschette versehen, so daß über eine Unterdruckleitung 23 die Flasche 18 in der Haltevorrichtung 19 gegen die Anlagekante 20 angepaßt und gleichzeitig fixiert wird. HsItS¹MsUe 19 und Meßisstcr 22 sind wie derum in einem Gestell gelagert, wobei entweder die Halteplatte 19 gedreht oder aber der Meßtaster 2' um die Achse 12 verschwenkt werden kann. Der Meßtaster ist wiederum mit einer Anzeigevorrichtung verbunden, die beispielsweise wiederum als Schreiber ausgebildet sein kann, so daß ein unmittelbarer Soll-Ist-Vergleich möglich ist.

In F i g. 4 ist die Querschnittskontur der sogenannten Molanusflasche dargestellt, die eine zylinderförmig gewölbte Wandfläche 24 zur Aufnahme eines Etikettes sowie fünf ebenflächigen, im Winkel zueinanderstehenden Wandflächen aufweist. Eine Seitenansicht dieser Flasche, mii Aufsicht auf die zylinderförmig gewölbte Fläche 24 ist aus F i g. 5 zu entnehmen.

In F i g. 5 ist eine andere, bevorzugte Ausführungsform der Meßvorrichtung dargestellt. Ausgehend von der Erkenntnis, daß der Gewindekopf 18 einer Flasche einschließlich eines Halteringes 13 sehr präzise gefertigt werden kann, ist bei dieser Meßanordnung die Haltevorrichtung für die Flasche als Greifer 25 ausgebildet, der den Gewindekopf 18 der zu prüfenden Flasche am Haltering 13 umfaßt, wobei die axiale Ausrichtung über einen Zentrierdorn 26 im Greifer erfolgt. Der Greifer wird durch wenigstens zwei den Haltering 13 erfassende, bewegbare Halteklauen gebildet, was hier nicht näher dargestellt ist, die durch einen ebenfalls nicht dargestellten Verschlußmechanismus betätigbar sind. Der Greifer 25 ist in dem in der Zeichnung nicht dargestellten Maschinengestell drehbar gelagert, so daß bei Drehung des Greifers 25 die eingespannte Flasche um die Achse 12 gedreht werden kann. Bei einer maßgenauen Flasche fällt die Mittelachse der Flasche mit der Drehachse 12 zusammen.

Dem Flaschenkörper 6" sind die Meßtaster 3,4 und 5 zugeordnet, mit denen in der jeweiligen Berührungsebene der Flaschenumfang abgetastet wird. Die Meßtaster sind wiederum, wie in F i g. 1 dargestellt, mit einem Mehrkanalschreiber 14 verbunden, wobei im vorliegenden Fall lediglich drei Kanäle benötigt werden.

Wird nun ein der zu messenden Flaschenform entsprechender, exakter Eichkörper eingespannt, so ergeben sich die in Fig.6a und b dick ausgezogenen Linien, wobei die markanten Punkte der Flasche im Schrieb mit den zugehörigen Winkelgeraden entsprechend Fig.4 gekennzeichnet sind. Die Linie A entspricht der Ideallinie für den Meßtaster 3, die Linie B für den Meßtaster 4 und Linie C für den Meßtaster 5. Die stark ausgezogenen Linien A. B und Cstellen hierbei die Sollinien dar.

Wird nun ein Flaschen prüfung eingespannt und durchgemessen, so ergeben sich beispielsweise die in F i g. 6a, 6b dargestellten, dünn ausgezogenen Ist-Kennlinien III, IV und V.

Für die Beurteilung der Flasche in Bezug auf ihre Brauchbarkeit für das maschinelle Etikettieren können die sich ergebenden Abweichungen auf der Flaschcnrückseite (der Bereich von 202" bis 338°) unberücksichtigt bleiben. Von Bedeutung ist lediglich die Frontfläche der Flasche (Bereich 22° bis 158°), deren Abweichung, d. h. die sogenannte maximale Balligkeit, entweder + 0,3 mm (konvex) oder —03 mm (konkav) aufweisen darf. Wird dieses Toleranzfeld überschritten, so ist eine fehlerfreie Etikettierung nicht mehr möglich.

Aus dem Meßschrieb ergibt sich für die gemessene Flasche folgende Beurteilung: Während im Schulterbereich und in der Mitte die Fläche noch innerhalb der zulässigen Grenze liegt, springt die Frontfläche im Bodenbereich um etwa 0,8 mm vor, d. h. die Frontfläche verläuft vorn Boden zur Schulter hin konkav mit einer unzulässigen Abweichung, so daß ein einwandfreies Etikettieren dieser Flasche nicht mehr möglich ist. Der Etikettierbereich 27 der Frontfläche 24 ist in F i g. 5 durch eine unterbrochene Linie angedeutet.

Die vorstehend beschriebenen drehenden Meßanordnungen sind jedoch nur für solche Flaschen verwendbar, deren Querschnittskontur noch als »kreisförmig« anzusprechen sind, d. h. die sich aus dem Konturenverlauf ergebenen Durchmesseränderungen liegen noch innerhalb des maximalen Meßbereiches des verwendeten Wegmeßaufnehmers. Bei Flaschen mit einem im wesentlichen »rechteckigen« Querschnitt, auch bei Querschnitten in Form langgestreckter Ellipsen oder dgl., ist es zweckmäßiger, die Flasche und die Meßtaster in einer translatorischen Bewegung zueinander zu führen. Eine derartige Anordnung ist in einer Aufsicht in F i g. 7 dargestellt. Bei dieser Anordnung sind wiederum mehrere Meßtaster, beispielsweise drei Meßtaster in einer Linie nebeneinander angeordnet. Die zu prüfende Flasche 6'" wird in eine entsprechende Haltevorrichtung 28 gesetzt und in Richtung des Pfeiles 29 an den Meßtastern (in der Aufsicht ist nur der oberste Meßtaster 3 dargestellt) vorbeigeführt, so daß Maß- und Formabweichungen der Frontfläche 30 der zu prüfenden Flasche von der Sollkontur wiederum über einen Mehrkanallinienschreiber 14 über einen Schrieb 15 im Vergleich zu entsprechenden Sollinien feststellbar sind.

In F i g. 8 ist eine weitere Ausführungsform zur Überprüfung flacher Flaschen in einer Aufsicht dargestellt. Bei dieser Anordnung sind eine Vielzahl schematisch angedeuteter Meßtaster 31 rasterförmig angeordnet. Die Haltevorrichtung 28 für die zu messende Hasche 6'' ist wieder translatorisch bewegbar ausgebildet, jedoch hier in Richtung des Pfeiles 32 senkrecht gegen die Meßtaster, so daß jeder Meßtaster einen Punkt der zu messenden Fläche erfaßt und dessen Abweichung gegenüber einem vorgegebenen Sollmaß festgelegt Die von allen Meßtastern gewonnenen Meßwerte, die bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise über Analog/Digitalumsetzer einem Rechner 33 zugeführt, dort verarbeitet und unmittelbar als Signal »brauchbar« oder »unbrauchbar« ausgeworfen werden. Das gewonnene Signal 34 kann hierbei entweder zur Anzeige und/ oder bei einer automatischen Prüfeinrichtung zum Aussortieren der gemessenen Rasche verwertet werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Prüfung der Maßhaltigkeit von Glasflaschen, insbesondere von Glasflaschen mit von der Kreisform abweichenden Querschnitten, mit einer Haltevorrichtung für die zu prüfende Flasche, wenigstens einem an die Flaschenoberfläche anlegbaren Meßtaster sowie mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der zu prüfenden Flasche und dem Meßtaster, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßtaster (2,3,4,5,31) wegmessend ausgebildet ist und mit einem Signalgeber zur Erzeugung eines weganalogen Meßsignals verbunden ist, der mit einer Einrichtung zur Anzeige und/oder Auswertung des weganalogen Meßsignals in Verbindung steht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere wegmessende Meßtaster (2, 3,4,5,31)zur gleichzeitigen Anlage an der Flaschenoberfläcbt die an einer Trägervorrichtung befestigt sind, vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber mit einem elektromechanischen Schreiber (14) in Verbindung steht

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Signalgeber über einen Analog/Digitalumsetzer mit einem Rechner/ Drucker in Verbindung steht