DE4132425A1 - Vorrichtung zur pruefung auf licht reflektierende fehler - Google Patents

Description

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

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE 31 11 194 C2) weist oberhalb des Prüflings 3 und schräg unterhalb des Gehäuses 33 eine kreisringförmige Gruppe 18 von Blitzlam­ pen 13 als Lichtsender auf. Die Gruppe 18 kann die Mündung 9 des Prüflings 3 bei flachem Winkel nur aus ungünstig großer Entfernung beleuchten. Als Kompromiß ist das Gehäuse 33 unten eingezogen, wodurch seine untere Öffnung verhältnismäßig klein wird. Entsprechend wenige Fehlerreflexe 37 kann das als konkavkonvexe Linse ausgebildete untere Optikelemente aufnehmen. Die Abbil­ dungsoptik 34 ist verhältnismäßig aufwendig und weist zwei weitere plankonvexe Linsen auf, um bei notwendiger­ weise relativ großer Öffnung extrem kurzbrennweitig zu werden.

Aus der US 44 91 728 A ist es an sich bekannt, eine Lampe 16 als Lichtsender oben innerhalb des Gehäuses 15 anzubringen. Ihr Licht wird durch drei plankonvexe Linsen 17 bis 19 auf die Dichtfläche 7 der Mündung 2 des Prüflings 3 fokussiert. Die unterste Linse 19 nimmt in einer zentralen Bohrung 28 einen Bildtubus 29 auf, der unten ein Objektiv 31 und oben einen Umlenkspiegel 36 aufnimmt. Der Spiegel 36 reflektiert das von dem Objektiv 31 entworfene Bild der Dichtfläche 7 durch eine seitliche Öffnung 34 im Bildtubus 29 auf die Lichtempfänger 40, die in einer zu der Längsachse 12 des Gehäuses 15 paral­ lelen Ebene angeordnet sind. Dieser Prüfkopf ist insbe­ sondere zur Feststellung von Achsversatz (Taumelfehler) und fehlerhafter Dichtfläche 7 (Abweichung von der Waagerechten) der Mündung 2 geeignet. Für die Erkennung von Licht reflektierenden Fehlern, wie Rissen, im Prüf­ ling wäre dieser Prüfkopf aufgrund seines spezifischen Strahlenganges nicht geeignet, weil zu wenig empfindlich.

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-Auslegeschrift 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 Spalt zwischen den distalen Enden 75, 76 der Lichtsender 73, 74 und den Lichtempfängern 57, 58 einerseits und der Mündung 78 des Prüflings 20 andererseits. Dadurch ist ausreichen­ de Sicherheit bei der Fehlererkennung zu erzielen und sind Streulichteinflüsse und eine gegenseitige Beein­ trächtigung benachbarter Prüfstrecken möglichst gering zu halten. Diese Bauweise ist aber insgesamt nach heuti­ ger 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.

Aus der DE 39 40 693 C1 ist es an sich bekannt, eine Mündungslippe 43 des Prüflings durch eine oberhalb und koaxial angeordnete, kreisringförmige Stroboskoplampe 28 von verhältnismäßig großem Durchmesser über einen inner­ halb der Lampe 28 angeordneten, ringförmigen ersten Lichtleitkörper 30 zu beleuchten. Dieses Beleuchtungs­ system 20 hängt unten an einem unten offenen Gehäuse 14, in dem eine CCD-Videokamera 18 untergebracht ist, mit der durch eine mittige Sichtöffnung 40 des ersten Licht­ leitkörpers 30 hindurch Bilder der Lippe 43 aufgenommen werden. So sollen Fehler in der oberen Stirnfläche der Lippe 43 festgestellt werden. Hier ist mit Servicekosten durch Staub und Schmutz zu rechnen, die das Beleuchtungs­ system 20 und die Videokamera 18 erreichen können. Für den Nachweis feiner Risse ist diese Vorrichtung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschmut­ zung der Lichtsender und Lichtempfänger weitestgehend zu unterdrücken und die Fehlererkennung bei gleichzeitig gesenktem baulichen Aufwand und Servicebedarf zu verbes­ sern 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 kontinuierlich durch eine den Prüfkopf enthaltende Prüfstation bewegen. Die Prüflinge brauchen also zur Prüfung selbst nicht angehalten zu werden. Durch an sich bekannte Lichtschran­ ken wird der Prüfzyklus eingeschaltet, 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. Ein nunmehr völlig abdichtbares Gehäuse des Prüfkopfes kann durch das Optikelement 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 des Optik­ elements ist leicht sauberzuhalten. Durch die Umkehrung des Strahlenganges im Vergleich zum Stand der Technik können Lichtsender und Lichtempfänger in optimaler Position relativ zu dem Prüfling in dem Prüfkopf angeord­ net 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 Optikelements konzentrischen Kreisen. Die Hindurch­ führung der Lichtwellenleiter durch das Optikelement bringt den Vorteil, daß keine inneren Reflexe aufgrund von Beleuchtungslicht auf die Lichtempfänger gelangen. So wird ein besonders gutes Signal/Rauschverhältnis erzielt.

Die Ausbildung des Optikelements 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 Optikelements kann für jeden Einsatzfall ausreichend groß gestaltet werden.

Ein zusätzlicher Vorteil des Optikelements gemäß Anspruch 3 ist seine geringe axiale Erstreckung, die das Einbrin­ gen von Elementen des Lichtsenders und der Empfänger erleichtert.

Die Ausbildung des Lichtsenders gemäß Anspruch 4 ist besonders einfach und erzeugt eine besonders hohe Be­ leuchtungsstärke am Prüfling. Durch die zentrale Anord­ nung des Lichtsenders wird eine gut symmetrische Beleuch­ tung des Prüflings und entsprechend gut symmetrische Fehlerauswertung erzielt.

Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ist besonders kosten­ günstig.

Die Gestaltung des Lichtsenders gemäß Anspruch 6 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 7 führt zu einer guten Lichtausnutzung bei günstigen Herstellungskosten. Die Lichtwellenleiter können z. B. bei einer runden Mündung auf einem zur Längsachse des Optikelements konzentrischen Kreis angeordnet sein. Sie können aber auch in einer dem Prüfling angepaßten, nicht kreisförmi­ gen Konfiguration angeordnet sein.

Die Merkmale des Anspruchs 8 steigern die Erkennungssi­ cherheit von kleinen Fehlern: Es stehen zahlreiche diskrete "optische Achsen" zur Verfügung, die durch Aufteilung der Mündung in viele kleine Teilabschnitte eine Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses bewir­ ken.

Die Merkmale des Anspruchs 9 gestatten eine beliebige geeignete 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 annähernd 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 Optikelement 7 in Gestalt einer plan-konvexen Linse auf, die mit ihrer planen Fläche nach unten weist. Das Optikelement 7 ist mit einer mittigen, durchgehenden Bohrung 8 versehen, durch die hindurch sich ein als massiver Glasstab ausgebildeter Lichtwellenleiter 9 erstreckt. Das untere Ende des Lichtwellenleiters 9 fluchtet mit der planen Fläche des Optikelements 7. Das obere Ende des Lichtwellenleiters 9 wird durch eine Lampe 10 mit Licht gespeist, das aus dem unteren Ende des Lichtwellenleiters 9 in Richtung der Pfeile 11 austritt und die Mündung des Prüflings 2 beleuchtet. Trifft ein solcher Lichtstrahl einen der Fehler 3, 4, entsteht ein Fehlerreflex 12 und/oder 13, der durch das Optikelement 7 eingefangen und zu Sammel­ linsen 14 hin gebrochen wird. Jede Sammellinse 14 bündelt die von ihr aufgefangenen Fehlerreflexe und leitet sie einem Lichtempfänger 15 zu, deren Ausgänge, 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 Auswer­ fer 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 Optik­ element wiederum als plan-konvexe Linse ausgebildet, die eine verhältnismäßig große mittige Bohrung 8 aufweist. Wie auch Fig. 3 zeigt, sind am Umfang der Bohrung 8 zahlreiche, als Glasstäbe ausgebildete Lichtwellenleiter 20 im Abstand voneinander angeordnet und in ihrer Posi­ tion durch eine Vergußmasse 21 aus Kunststoff fixiert. Die Lichtwellenleiter 20 sind auf einem Kreis angeord­ net, der in der Prüfposition des Prüflings 2 dem Rand der Mündung gegenüberliegt 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 Optikelement 7 als Fresnellinse ausgebildet, die verhält­ nismäßig flach baut und eine relativ große mittige Bohrung 8 aufweist. In der Bohrung 8 ist als Lichtwellen­ leiter in diesem Fall ein zur Längsachse 19 koaxialer, kreisringförmiger Lichtleitfaserkranz 22 angeordnet, der durch einen zentralen Stopfen 23 aus Kunststoffvergußmas­ se 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 (9)

1. Vorrichtung (1) zur Prüfung von Prüflingen (2) aus Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler (3; 4),
mit wenigstens einem den Prüfling (2) beleuchtenden Lichtsender (9; 20; 22),
und mit einem oberhalb des Prüflings (2) stationär angeordneten, durch ein Gehäuse (6) umschlossenen Prüfkopf (5),
wobei in dem Gehäuse (6) mehrere Lichtempfänger (15) vorgesehen sind, deren Ausgänge mit einer Auswerte­ schaltung (17) verbunden sind,
und wobei eine untere Öffnung des Gehäuses (6) durch ein Fehlerreflexe (12; 13) sammelndes und zu den Lichtempfängern (15) hin durchlassendes Optikelement (7) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Lichtsender (9; 20; 22) innerhalb des Gehäuses (6) angeordnet ist,
und daß jeder Lichtsender einen sich durch das Optik­ element (7) hindurch erstreckenden Lichtwellenleiter (9; 20; 22) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Optikelement (7) als unten plane, plan­ konvexe Linse ausgebildet ist.

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

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtwellenleiter (9; 20; 22) sich durch einen mittleren Bereich (s. 8) des Optik­ elements (7) hindurch erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Lichtwellenleiter (9) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtwellenleiter ein zur Längsachse (19) des Optikelements (7) koaxialer Lichtleitfaserkranz (22) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß um die Längsachse (19) des Optikelements (7) herum mehrere Lichtwellenleiter (20) im Abstand voneinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeden Lichtempfänger (15) und dem Optikelement (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.