PL192886B1 - Sposób kontroli zamknięcia pojemnika - Google Patents

Abstract

1. Sposób kontroli zamkniecia pojemnika, transpor- towanego wraz z wieloma takimi samymi pojemnikami na przenosniku, które to pojemniki nastepuja po sobie w krótkich odstepach czasu, przy czym pojemniki za- myka sie przez zalozenie zamkniecia, a po uplywie pewnego czasu od zalozenia zamkniecia mierzy sie zalezna od cisnienia wewnetrznego ceche charaktery- styczna pojemników, która stanowi wielkosc charaktery- zujaca cisnienie wewnetrzne, znamienny tym, ze przy zakladaniu zamkniec na pojemniki mierzy sie wielkosc charakteryzujaca cisnienie wewnetrzne, przy czym pojemniki najpózniej przy zakladaniu zamkniecia znaku- je sie w sposób umozliwiajacy przyporzadkowanie do danego pojemnika wartosci zmierzonych przy zaklada- niu zamkniec, a nastepnie okresla sie cisnienie we- wnetrzne pojemnika na podstawie zmierzonej po uply- wie pewnego okresu czasu od zalozenia zamkniecia wartosci wielkosci charakteryzujacej cisnienie we- wnetrzne i porównania ze zmierzona przy zakladaniu zamkniecia wartoscia wielkosci charakteryzujacej ci- snienie wewnetrzne, przy czym przyporzadkowania wielkosci charakteryzujacej cisnienie wewnetrzne zmie- rzonej przy zakladaniu zamkniecia dokonuje sie na podstawie oznakowania. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kontroli zamknięcia pojemnika, transportowanego z wieloma takimi samymi pojemnikami na przenośniku, zwłaszcza na taśmie technologicznej.

Szczelność sztywnych pojemników, takich jak na przykład butelki szklane zawierające sok owocowy lub piwo, sprawdza się dotychczas przez pomiar ciśnienia wewnętrznego. Badanie to wykonuje się po upływie około 5 minut od napełnienia i zamknięcia. W przypadku soków owocowych napełnianych na gorąco powstaje w tym czasie podciśnienie wskutek ochłodzenia, natomiast w przypadku piwa uwalniający się CO2 tworzy nieznaczne nadciśnienie wynoszące od 0,6 do 1,5 bar. Gdy soki owocowe nagrzewa się po zamknięciu w pasteryzatorze, to wytwarza się wyższe ciśnienie.

W celu oceny prawidłowości zamknięcia pojemników określa się wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne, przy czym w przypadku sztywnych pojemników, takich jak butelki szklane, typową wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne, jest zwykle częstotliwość drgań zamknięć, natomiast w przypadku pojemników elastycznych, jak butelki polietylenowe, jest to poziom napełnienia.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 4 004 965 znany jest sposób sprawdzania szczelności zamknięcia pojemnika, przy czym w pojemniku istnieje podciśnienie. Pojemnik jest transportowany z większą liczbą takich samych pojemników na przenośniku taśmowym, przy czym pojemniki te następują po sobie w krótkich odstępach czasu. Pojemniki te zamyka się przez umieszczenie zamknięcia, a następnie w zamknięciu tym za pomocą impulsu magnetycznego wytwarza się drgania mechaniczne. Drgania te są oceniane pod względem ich częstotliwości, czasu trwania cykli i/lub tłumienia i na podstawie tej oceny drgań określa się podciśnienie w pojemniku.

W celu określenia podciśnienia zmierzone wartości drgań porównuje się z zapamiętanymi danymi dotyczącymi ciśnienia.

Z niemieckiego zgłoszenia patentowego nr DE 196 46 685 znany jest sposób określania parametrów, na przykład poziomu napełnienia, ciśnienia, składu gazu w przestrzeni górnej i stanu materiału, w zamkniętych pojemnikach, przy czym za pomocą impulsu magnetycznego w ściance pojemnika, na przykład w zamknięciu, wzbudza się pierwotne drgania mechaniczne. Pierwotne drgania mechaniczne wytwarzają wewnątrz pojemnika w przestrzeni pomiędzy zamknięciem i cieczą drgania wtórne i na podstawie wyznaczonego przebiegu częstotliwości drgań wtórnych określa się wspomniane parametry.

W obu tych znanych sposobach drgania mierzy się tylko jeden raz i na podstawie tego pomiaru określa się wymagane parametry.

Pomiary takie są obarczone dużą niepewnością, ponieważ na zmierzoną częstotliwość wpływają oczywiście inne czynniki.

Celem wynalazku jest poprawienie niezawodności kontroli szczelności lub zamknięcia pojemników w sposobie określonego wyżej rodzaju.

Sposób kontroli zamknięcia pojemnika, transportowanego wraz z wieloma takimi samymi pojemnikami na przenośniku, które to pojemniki następują po sobie w krótkich odstępach czasu, przy czym pojemniki zamyka się przez założenie zamknięcia, a po upływie pewnego czasu od założenia zamknięcia mierzy się zależną od ciśnienia wewnętrznego cechę charakterystyczną pojemników, którą stanowi wielkość charakteryzująca ciśnienie wewnętrzne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przy zakładaniu zamknięć na pojemniki mierzy się wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne, przy czym pojemniki najpóźniej przy zakładaniu zamknięcia znakuje się w sposób umożliwiający przyporządkowanie do danego pojemnika wartości zmierzonych przy zakładaniu zamknięć, a następnie określa się ciśnienie wewnętrzne pojemnika na podstawie zmierzonej po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięcia wartości wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne i porównania ze zmierzoną przy zakładaniu zamknięcia wartością wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne, przy czym przyporządkowania wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne zmierzonej przy zakładaniu zamknięcia dokonuje się na podstawie oznakowania.

Korzystnie, pomiaru wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne dokonuje się po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięć, który jest tak duży, że w tym okresie czasu przechodzi wiele pojemników przez określone miejsce przenośnika.

Korzystnie, w przypadku, gdy przy zakładaniu zamknięć mierzy się cechę charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne, oznakowanie odwzorowuje zmierzoną dla danego pojemnika wartość wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne.

PL 192 886B1

Korzystnie, oznakowanie wykonuje sięza pomocą magnetyzacji zamknięcia.

Korzystnie, magnetyzacja zawiera dane w postaci analogowej.

Korzystnie, w przypadku, gdy pojemniki i zamknięcia są wykonane z materiału sztywnego wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest częstotliwość drgań zamknięć, przy czym oznakowanie odwzorowuje zmierzoną przy zakładaniu zamknięć częstotliwość drgań.

Korzystnie, w przypadku, gdy pojemniki są wykonane z materiału elastycznego, wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest poziom napełnienia, przy czym oznakowanie odwzorowuje zmierzony przy zakładaniu zamknięć poziom napełnienia.

Według drugiej odmiany wynalazku sposób kontroli zamknięcia pojemnika transportowanego wraz z wieloma takimi samymi pojemnikami na przenośniku, które to pojemniki następują po sobie w krótkich odstępach czasu, przy czym pojemniki zamyka się przez założenie zamknięcia, a po upływie pewnego czasu od założenia zamknięcia określa się zależną od ciśnienia wewnętrznego cechę charakterystyczną pojemników, którą stanowi wielkość charakteryzująca ciśnienie wewnętrzne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przy zakładaniu zamknięć na pojemniki określa się parametry zamknięć lub pojemników, których znajomość jest niezbędna do określenia ciśnienia wewnętrznego z pomiaru wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne, przy czym pojemniki najpóźniej przy zakładaniu zamknięcia znakuje się w sposób umożliwiający przyporządkowanie do danego pojemnika wartości zmierzonych przy zakładaniu zamknięć, a następnie określa się ciśnienie wewnętrzne pojemnika na podstawie zmierzonej po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięcia wartości wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne i z uwzględnieniem parametrów zmierzonych przy zakładaniu zamknięcia, przy czym przyporządkowania parametrów zmierzonych przy zakładaniu zamknięcia dokonuje się na podstawie oznakowania.

Korzystnie, pomiaru wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne dokonuje się po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięć, który jest tak duży, że w tym okresie czasu przechodzi wiele pojemników przez określone miejsce przenośnika.

Korzystnie, oznakowanie wykonuje się za pomocą magnetyzacji zamknięcia.

Korzystnie, magnetyzacja zamknięcia zawiera dane w postaci analogowej.

Korzystnie, w przypadku, gdy pojemniki i zamknięcia są wykonane z materiału sztywnego wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest częstotliwość drgań zamknięć.

Korzystnie, w przypadku, gdy pojemniki są wykonane z materiału elastycznego, wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest poziom napełnienia.

Z określonej wartości ciśnienia wewnętrznego wyprowadza się kryterium szczelności lub prawidłowości zamknięcia. Oczywiście nie trzeba dokonywać pomiaru liczbowego ciśnienia wewnętrznego. Wystarczy określić wielkość reprezentatywną dla ciśnienia wewnętrznego, albo też tylko stwierdzić, czy ta wielkość jest większa albo mniejsza od empirycznie określonej wartości progowej.

To, że wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne w pojemnikach mierzy się przy zakładaniu zamknięć, oznacza, że ten pomiar odbywa się przed wzrostem lub spadkiem tego ciśnienia. Jeżeli określa się parametr zamknięć lub pojemników, którego znajomość jest niezbędna przy pomiarze wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne, to wystarczy określić ten parametr, dopóki jest jeszcze możliwe śledzenie danego pojemnika i przez to jego przyporządkowanie.

Przedział czasu między założeniem zamknięć i pomiarem wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne może być tak duży, że w ciągu tego czasu jest transportowanych wiele pojemników na przenośniku.

W przypadku napojów zawierających CO2 pomiar odbywa się na przykład po 10 minutach.

W przypadku pasteryzowanych soków owocowych można zmierzyć wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne po pasteryzacji.

W alternatywnym sposobie, gdzie wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne określa się przy zakładaniu zamknięć na pojemniki, mierzy się dwukrotnie tę wielkość, a mianowicie pierwszy raz przy zakładaniu zamknięć na pojemniki i drugi raz we wspomnianym odstępie czasowym. Pierwszy pomiar odpowiada wtedy zerowemu ciśnieniu wewnętrznemu, tak że wartość ta zależy w zasadzie tylko od właściwości zamknięcia i/lub głowicy zamykającej, tj. od parametrów zamknięcia. Tak więc odchyłka wartości otrzymanej przy drugim pomiarze od wartości z pierwszego pomiaru jest dlatego spowodowana praktycznie wyłącznie zmianą ciśnienia wewnętrznego, tak że różnica wartości pomiarowych wskazuje bezpośrednio na ogół liniowe podwyższenie lub obniżenie ciśnienia wewnętrznego.

PL 192 886 B1

Jeżeli natomiast określa się właściwości zamknięcia i/lub głowicy zamykającej tj. parametry zamknięcia przy zakładaniu zamknięć na pojemniki, to przy późniejszym pomiarze wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne ze zmierzonej wartości tej wielkości wyznacza się ciśnienie wewnętrzne na podstawie wartości doświadczalnych, które są zapamiętane w tabelach wartości dla tych parametrów. Mamy wtedy dla każdej głowicy zamykającej i/lub dodatkowo dla każdego typu zamknięcia własny zestaw parametrów i wartość progową dla mierzonej częstotliwości przy sztywnych pojemnikach względnie dla poziomu napełnienia przy pojemnikach z tworzywa sztucznego, z którymi porównuje się wyznaczoną częstotliwość lub też wyznaczony poziom napełnienia. Na częstotliwość drgań założonego zamknięcia mają wpływ takie właściwości półwyrobu zamknięcia lub założonego zamknięcia, jak na przykład grubości materiału i ilości nałożonego kompozytu, oraz właściwości głowicy zamykającej, jak na przykład siły zamknięcia.

Oznakowywanie pojemników umożliwia trwałe przyporządkowanie wyznaczonej przy zakładaniu zamknięć wartości wielkości charakteryzującej lub innych parametrów do poszczególnych pojemników.

Zmierzone wartości wielkości charakteryzującej i parametry można umieścić bezpośrednio na pojemnikach za pomocą oznakowania.

Inna możliwość polega na ponumerowaniu pojemników w ramach oznakowywania i zapisaniu w pamięci komputera przy każdym numerze pojemnika wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne zmierzonej przy zakładaniu zamknięcia albo zmierzonych parametrów zamknięcia. Numerowanie można wykonywać cyklicznie, ponieważ na ogół pojemniki są przemieszczane i wyprowadzane z pasteryzatora seriami. Gdy pojemniki są już ponumerowane bieżąco lub cyklicznie, to można wykorzystać tę numerację do przyporządkowania zmierzonej wartości lub parametrów do pojemników.

W przypadku sztywnych pojemników, takich jak butelki szklane, oznakowanie zawiera jednak korzystnie tylko informację o częstotliwości drgań zamknięcia, którą określono przy pierwszym pomiarze, przy czym ten pierwszy pomiar odbywa się na ogół bezpośrednio po zamknięciu. Jak wspomniano, ta częstotliwość drgań zależy przede wszystkim od typu zamknięcia i siły zamykania głowicy zamykającej, tj. od parametrów zamknięcia. Przy drugim pomiarze, gdy na przykład w zamkniętej kapslem koronowym butelce piwa wytworzyło się nadciśnienie, mierzona jest odmienna, najczęściej wyższa częstotliwość. Przy tym zwiększenie częstotliwości jest spowodowane wyłącznie powstałym nadciśnieniem.

Podczas pierwszego pomiaru, wykonywanego bezpośrednio po zaciśnięciu kapsla, częstotliwość wynosi na przykład między 7 i 8 kHz, przy czym różnice między poszczególnymi butelkami są uwarunkowane różnicami w grubości materiału kapsla i zróżnicowaną siłą działania głowic zamykających (parametry zamknięcia). Po 5 minutach wytworzyło się przykładowo nadciśnienie 1bar, w wyniku czego podczas drugiego pomiaru zmierzona częstotliwość jest wyższa o 0,7 kHz. To podwyższenie częstotliwości mieści się w zakresie wahań uwarunkowanych różnicami parametrów zamknięcia. Dlatego pomiar częstotliwości tylko po podwyższeniu ciśnienia wewnętrznego nie pozwala uzyskać pewnej informacji o szczelności zamknięcia butelki; nie można odróżnić niezawodnie odchyłek częstotliwości, które są spowodowane zróżnicowaniem parametrów zamknięcia, oraz od odchyłek wynikających z podwyższenia ciśnienia wewnętrznego.

Oznakowanie może mieć formę kodu paskowego lub kreskowego. W praktyce są pewne trudności z takim sposobem znakowania, ponieważ na pojemniku lub zamknięciu musiałby być umieszczony kod kreskowy, co czasem mogłoby nie być akceptowane przez użytkowników. Można też znakować atramentem widocznym w świetle nadfioletowym. Znakowanie, czyli przyporządkowywanie określonych zmierzonych wielkości do pojemników, może odbywać się także przez transponder.

Zamiast kodu paskowego lub kreskowego, atramentu nadfioletowego albo transpondera można znakować pojemniki lub zamknięcia także magnetycznie. Odbywa się to z wykorzystaniem materiału pojemnika lub zamknięcia, na przykład materiału ferromagnetycznego albo przez zastosowanie magnesowalnego lakieru jak w dyskietkach komputerowych. W zasadzie jest tu możliwa procedura analogowa albo cyfrowa, a więc za pośrednictwem natężenia pola magnetycznego lub tylko jego kierunku. Oba te sposoby można kojarzyć ze sobą.

Znakowanie magnetyczne może odbywać się trzema różnymi metodami:

a) analogowe kodowanie informacji

b) analogowe kodowanie informacji ze znakowaniem wzorcowym

c) cyfrowe kodowanie informacji

PL 192 886B1

Wadą metody analogowej jest konieczność kontrolowania czynników, które wpływają na natężenie magnetyzacji. Należą do nich na przykład nieuniknione różnice w grubości i składzie materiału zamknięcia. Można to korygować w ten sposób, że najpierw doprowadza się na pokrywkę impuls zapisujący o określonym natężeniu i następnie wykonuje się odczyt. Na podstawie wielkości sygnału odczytu można wnioskować o magnesowalności pokrywki. Na podstawie tej informacji oblicza się natężenie impulsu zapisującego niezbędne do zapamiętania informacji.

Inna możliwość korekcji polega na wykonaniu jednoczesnej magnetyzacji w kilku kierunkach, na przykład w płaszczyźnie pokrywki i prostopadle do niej. Potem odczytuje się tę magnetyzację we wszystkich trzech kierunkach przestrzennych i z magnetyzacji w dwóch z tych trzech kierunków wylicza się magnetyzację w płaszczyźnie pokrywki, na przykład na środku pokrywki. Informacja jest wtedy zawarta w kącie wektora całkowitego natężenia pola magnetycznego na płaszczyźnie pokrywki. Tak więc nie jest konieczne ukierunkowywanie butelki. Wylicza się efektywną magnesowalność poszczególnych pokrywek.

W przypadku analogowego kodowania informacji trzeba ponadto uwzględnić tolerancje wysokości butelek.

Możliwe są następujące środki:

W opisanej wyżej metodzie, gdzie najpierw doprowadza się na zamknięcie impuls zapisujący o określonym natężeniu, koryguje się jednocześnie tolerancję wysokości. Tolerancje wysokości butelek, a więc i odstęp zamknięcia od głowicy zapisującej lub odczytującej, można też mierzyć aktywnie i włączyć do analizy natężenia pola magnetycznego. Wreszcie można też dopasowywać aktywnie odstęp głowicy zapisującej i odczytującej do wysokości butelki.

Te wady metody analogowej można też wyeliminować przez wprowadzanie na zamknięcie impulsu wzorcowego o stałym natężeniu. Taki stały impuls wzorcowy wykorzystuje się następnie do rekonstrukcji informacji w zmiennym impulsie zapisującym. Rozwiązuje to jednocześnie wyżej opisane problemy.

Metoda cyfrowa ma oczywiście lepszy stosunek sygnału do szumów, ponieważ jako jednostkę informacji wykorzystuje się tylko kierunek pola magnetycznego. A więc muszą być magnetyzowane różne strefy pokrywki w różnych kierunkach. Na przykład można magnetyzować zamknięcie ortogonalnie do płaszczyzny pokrywki w różnych ustawieniach. Prostym wzorcem magnetyzacji są paski o różnej biegunowości albo, żeby zachować symetrię kołową, koncentryczne pierścienie o różnej biegunowości.

Możliwe jest stosowanie wszystkich tych metod.

Różnią się one tylko kosztami oraz ilością informacji, którą można upakować w oznakowaniu.

Wreszcie, można zwiększyć gęstość informacji przez kojarzenie metody analogowej i cyfrowej. Na przykład wprowadza się na zamknięcie koncentryczne pierścienie o różnej orientacji i jeszcze wprowadza się kilka łatwo rozróżnialnych stopni natężenia pola magnetycznego. Każdy dodatkowy stopień zwiększa wtedy ilość maksymalnie możliwych informacji (to znaczy odróżnialnych stanów).

Korzystnie zarówno magnesowanie jak też odczytywanie zamknięć odbywa się niezależnie od kierunku, to znaczy wzór magnetyzacji jest kołowo-symetryczny względem osi obrotu pojemników, na przykład szklanych butelek napojów z zamknięciem koronowym lub zakrętką. Można w tym celu magnetyzować zamknięcie, jak już wspomniano, w koncentryczne pierścienie. Inną możliwość stanowi zapamiętanie informacji w kierunku magnetyzacji, przy czym jest tu do dyspozycji tylko zakres kątowy 180°, ze względu na wymaganą niezależność od kierunku lub na symetrię kołową.

Jeżeli chodzi o konstrukcję głowicy zapisującej, to do zapisywania sygnałów analogowych wystarcza już cewka prądowa ewentualnie z rdzeniem o wysokiej przenikalności magnetycznej. Natężenie sygnału analogowego jest regulowane prądem cewki. Pole można kształtować przez odpowiednie nabiegunniki magnetycznie miękkiego rdzenia cewki. Jeżeli ma być zachowana symetria kołowa, to najprościej jest nanosić impuls magnetyzacji prostopadle do płaszczyzny pokrywki. Informacja jest wtedy zawarta w wartości bezwzględnej i znaku magnetyzacji. W tym celu należy umieścić cewkę jako głowicę zapisującą nad przemieszczającymi się pojemnikami i wytworzyć impuls prądowy o odpowiednim natężeniu, gdy pojemnik znajduje się pod głowicą zapisującą.

Jednoczesną magnetyzację w kilku kierunkach można zrealizować przez umieszczenie dwóch lub więcej cewek, które są jednocześnie wysterowane. Również tu można oczywiście optymalizować natężenie i kształt pola magnetycznego poprzez odpowiednio uformowane nabiegunniki.

PL 192 886 B1

Wzór magnetyzacji z pierścieniami koncentrycznymi na zamknięciu można zrealizować poprzez włożone w siebie cewki o zmiennym kierunku i natężeniu prądu.

Już pole magnetyczne przewodu prądowego wystarcza, żeby ukierunkować spiny elektronowe materiału zamknięcia. Tak więc na przykład za pomocą równoległych przewodów prądowych można nanieść na zamknięcia wzory pasmowe. W ten sposób można wytworzyć wzór na przykład o dziesięciu pasmach. Kołowo-symetryczny wzór magnetyzacji można wytworzyć podobnie za pomocą przewodów w kształcie pierścienia.

Za pomocą ostrzy z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej można wytworzyć punktowo wysokie natężenia pola magnetycznego, które mogą lokalnie ukierunkować spiny elektronowe materiału pokrywki.

Głowica odczytująca składa się, zależnie od stopnia skomplikowania wzoru, z jednego lub kilku czujników pola magnetycznego. Z jej sygnałów wyjściowych jest rekonstruowana informacja poprzez oprogramowanie analizujące. W przypadku prostych wzorów magnetyzacji wystarczą czujniki Halla.

Korzystnie stosuje się czujniki magnetorezystywne (o rezystancji zależnej od pola magnetycznego), które w zasadzie są czulsze od czujników Halla. Oczywiście można też zastosować znacznie droższe SQULDy albo tak zwane GMRy (detektory Giant Magnetic Resistivity), ale na ogół wystarczają czujniki magnetorezystywne. Dają one dostateczną rozdzielczość, żeby odczytać wzory magnetyzacji nawet w odstępie kilku milimetrów. Ich sygnały wyjściowe dostarczają wydzielonych miejscowo informacji o wartości bezwzględnej i kierunku mierzonego pola magnetycznego.

W przypadku magnetyzacji materiałów ferromagnetycznych trzeba uwzględnić zależność od stanu początkowego czyli histerezę. Uzyskiwana w materiale indukcja magnetyczna B zależy nie tylko od przyłożonego natężenia zewnętrznego pola magnetycznego Hext, ale także od stanu początkowego materiału.

Dlatego zarówno w analogowej jak i w ograniczonym zakresie także w cyfrowej metodzie magnetyzacji korzystne jest dla wszystkich zamknięć wytworzenie określonej magnetyzacji wyjściowej, żeby poprawić powtarzalność impulsów zapisu. Oznacza to potrzebę zastosowania dodatkowej głowicy kasującej usytuowanej przed głowicą zapisującą.

Na określoną magnetyzację wyjściową nadaje się po pierwsze magnetyzacja nasycenia i po drugie demagnetyzacja zamknięć. Magnetyzację nasycenia uzyskuje się za pomocą bardzo silnego zewnętrznego pola magnetycznego. Demagnetyzację można uzyskać poprzez zmienne pole magnetyczne o malejącym natężeniu, które wytwarza cewka z przepływającym prądem przemiennym. Gdy zamknięcie pojemnika przechodzi przy głowicy kasującej, to poddawane jest ono automatycznie działaniu malejącego pola magnetycznego, nawet gdy prąd cewki jest stały. Dlatego do odmagnesowania wystarcza głowica kasująca, która jest umieszczona w małej odległości nad przemieszczającymi się pod nią zamknięciami pojemnikowymi i jest zasilana prądem przemiennym o stałym natężeniu. Głowica kasująca powinna mieć średnicę większą niż średnica odmagnesowywanego zamknięcia, żeby umożliwić demagnetyzację na całej powierzchni.

Podczas samego zapisywania powstaje podobny problem, gdy głowica zapisująca pracuje z cewkami z miękkimi magnetycznie rdzeniami. Po impulsie zapisującym o wysokim natężeniu pola nie można wytworzyć impulsu zapisującego o tym samym kierunku, który jest mniejszy niż pozostałość magnetyczna należąca do pierwszego impulsu. W celu rozwiązania tego problemu można zastosować następujące środki:

a) Wykorzystywać tylko zakres między pozostałością magnetyczną i magnetyzacją nasycenia jako zakres dynamiczny głowicy zapisującej.

b) Między butelkami podawać na głowicę zapisującą impuls kasujący za pomocą prądu przemiennego.

c) Nie podawać prądu, lecz pole magnetyczne impulsu zapisującego. Pole magnetyczne trzeba potem zmierzyć i odpowiednio wyregulować prądy głowicy zapisującej.

Bardziej eleganckim rozwiązaniem jest oczywiście zespolenie głowicy zapisującej i głowicy kasującej w jedną głowicę. Dzięki temu odmagnesowuje się jednocześnie zamknięcia i głowicę zapisującą. Trzeba wtedy tylko wygenerować odpowiedni impuls zapisujący.

PL 192 886B1

Znów istnieją tu dwie metody:

a) Na wymagany impuls napięcia stałego nakłada się wysoki, malejący prąd przemienny, który zmniejsza się do zera podczas trwania impulsu.

b) Za pomocą wysokiego prądu przemiennego przechodzi się przez całą krzywą histerezy dla każdego zamknięcia (i materiału rdzenia cewki !). Przerwanie następuje przy wymaganej wysokości impulsu.

Kodowanie lub znakowanie poszczególnych butelek można wykorzystać nie tylko do kontroli szczelności zamknięcia butelek szklanych, lecz także do pomiaru szczelności butelek polietylenowych (PET).

W tym celu mierzy się poziom napełnienia tuż po zamknięciu butelki PET i potem w późniejszym czasie i z porównania można dokładnie stwierdzić, czy butelka jest szczelna. Normalnie po zamknięciu wzrasta ciśnienie, gdyż uwalnia się CO2. Butelka PET nieco rozszerza się i w efekcie obniża się o określoną wielkość obserwowany poziom napełnienia. Jeżeli butelka PET jest nieszczelna w strefie fazy płynnej, to bardziej obniża się poziom napełnienia. Natomiast gdy przeciek jest w górnej części wypełnionej powietrzem, to poziom napełnienia nie obniża się. Dlatego w przypadku butelek z tworzywa sztucznego można stwierdzić nieszczelność przez porównanie poziomu napełnienia w dwóch odległych od siebie momentach.

Sposób według wynalazku w przykładach wykonania został bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres zespolonego impulsu zapisu i kasowania wytwarzanego przy zastosowanej podczas kontroli szczelności butelek metodzie zapisu i kasowania z nakładaniem wysokiego, malejącego prądu przemiennego na wymagany impuls napięcia stałego, a fig. 2 - wykres zespolonego impulsu zapisu i kasowania wytwarzanego przy zastosowanej podczas kontroli szczelności butelek metodzie zapisu i kasowania z przechodzeniem wysokiego prądu przemiennego przez całą krzywą histerezy dla każdego zamknięcia.

Poniżej objaśniony został przykład realizacji sposobu według wynalazku w zastosowaniu do kontroli szczelności butelek z piwem zamkniętych stalowymi kapslami koronowymi. Butelki są transportowane w małych odstępach lub nawet pod naciskiem przy spiętrzeniu na przenośniku taśmowym o wydajności do 80 000 na godzinę.

Do sprawdzania szczelności i prawidłowości zamknięcia wykorzystuje się urządzenie z pierwszym układem do pomiaru częstotliwości drgań mechanicznych zamknięcia, z głowicą kasującą, głowicą zapisującą, głowicą odczytującą i z drugim zespołem do pomiaru częstotliwości drgań mechanicznych zamknięcia oraz przyporządkowanymi każdorazowo zespołami elektronicznymi:

Najpierw mierzy się częstotliwość drgań mechanicznych zamknięcia napełnionej butelki doprowadzanej na przenośniku łańcuchowym ogniwowym. Odbywa się to w znany sposób przez pobudzenie zamknięcia krótkim impulsem magnetycznym i następnie uchwycenie mikrofonem częstotliwości drgań zamknięcia. Częstotliwość ta mieści się w zakresie na przykład 7 do 8 kHz.

Następnie odmagnesowuje się zamknięcie za pomocą głowicy kasującej, przy czym jako taka głowica służy cewka z miękkim magnetycznie rdzeniem żelaznym, która pracuje z ciągłym prądem przemiennym o częstotliwości około 100 Hz i natężeniu kilku amperów. Cewka ma średnicę 3 cm i jest ona nieco większa od średnicy zamknięć, na których dokonywany jest zapis. Cewka ma około 50 zwojów.

Głowica kasująca likwiduje wszystkie istniejące sygnały na zamknięciu; następuje więc całkowite odmagnesowanie wszystkich zamknięć butelek, które przechodzą pod nią w odległości 5 mm.

Głowica zapisująca ma taką samą budowę jak głowica kasująca i jest zasilana krótkim impulsem prądu stałego o wielkości między 1 i 10 amperów, gdy zapisywane zamknięcie znajduje się bezpośrednio pod nią w odległości około 3 mm. Głowica zapisująca ukierunkowuje domeny Weissa materiału ferromagnetycznego prostopadle do płaszczyzny zamknięcia i poprzez natężenie impulsu prądu stałego można sterować utrzymującym się natężeniem pola magnetycznego (pozostałością magnetyczną) materiału zamknięcia. Moment właściwy dla impulsu magnetyzującego wyznacza się za pomocą zapory świetlnej, która wskazuje nadejście pojemnika.

Analogicznie odbywa się znakowanie zamknięć, które są magnetyzowane prostopadle do ich powierzchni. Butelki, których zamknięcia mają częstotliwość poza zakresem od 7 do 8 kHz, są natychmiast oddzielane, ponieważ są prawdopodobnie uszkodzone. Zakres od 7 do 8 kHz jest odwzorowywany analogicznie poprzez natężenie magnetyzacji. Częstotliwość 7 kHz jest odwzorowywana przez mierzone w odległości 3 mm od zamknięcia natężenie pola o wartości 1 gausa przy skierowanym w dół polu magnetycznym, a częstotliwość 8 kHz jest odwzorowywana przez natężenie pola 1

PL 192 886 B1 gaus przy skierowanym w górę polu magnetycznym. Dlatego w rezultacie do odwzorowania zakresu częstotliwości od 7 do 8 kHz jest do dyspozycji zakres 2 gausów. Zakres wartości pośrednich jest interpolowany w przybliżeniu liniowo.

Butelki przechodzą następnie przez etykieciarkę i po 5 minutach głowica odczytująca najpierw odczytuje z zamknięcia zakodowaną magnetycznie informację. Za pomocą indukcyjnego miernika odległości wyznacza się również pozycję zamknięcia w pionie i przez to odstęp między głowicą odczytującą i zamknięciem.

Funkcję głowicy odczytującej pełni jednoosiowy, magnetorezystywny czujnik. Oś odczytu jest ukierunkowana prostopadle do płaszczyzny zamknięcia, odległość od zamknięć wynosi około 5 mm i butelki przechodzą środkiem zamknięć pod czujnikiem. Sygnały wyjściowe czujnika o wielkości kilku mV musza być jeszcze przetworzone i wzmocnione elektronicznie. W tym miejscu następuje jeszcze korekcja różnic wysokości poszczególnych butelek, do czego jest przetwarzany sygnał indukcyjnego miernika odległości. Odbywa się przy tym korygowanie wynikających, zarówno przy zapisie, jak i przy odczycie, różnic natężenia magnetyzacji lub też odczytanego sygnału. Przekazywana informacja znajduje się potem w maksymalnym skoku natężenia pola magnetycznego mierzonego właśnie zamknięcia. Skok ten jest wyznaczany z sygnałów wyjściowych czujnika magnetycznego przez oprogramowanie analizujące i podaje określoną przy pierwszym pomiarze częstotliwość drgań mechanicznych zamknięcia. Odczyt jest znów wysterowany przez zaporę świetlną.

Wreszcie mierzy się ponownie aktualną częstotliwość drgań mechanicznych zamknięcia.

W tym drugim pomiarze wykorzystuje się taką samą metodę, jak w pierwszym pomiarze. Z różnicy otrzymanych przy pierwszym i drugim pomiarze wartości częstotliwości drgań mechanicznych zamknięcia można teraz wyznaczyć ciśnienie wytworzone w butelce pomiędzy tymi dwoma pomiarami.

Wartości bezwzględne częstotliwości zależą bardzo wyraźnie od parametrów zamknięcia, natomiast nie wpływają one na różnicę częstotliwości. Błędy związane z zapisywaniem i odczytywaniem oznaczenia magnetycznego są w zasadzie mniejsze niż przesunięcie częstotliwości przez parametry zamknięcia.

Jeżeli stwierdzona różnica częstotliwości wskazuje na niedopuszczalnie niskie ciśnienie wewnętrzne, to jest to oznaką nieszczelnego zamknięcia i następuje odrzucenie danej butelki.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kontroli zamknięcia pojemnika, transportowanego wraz z wieloma takimi samymi pojemnikami na przenośniku, które to pojemniki następują po sobie w krótkich odstępach czasu, przy czym pojemniki zamyka się przez założenie zamknięcia, a po upływie pewnego czasu od założenia zamknięcia mierzy się zależną od ciśnienia wewnętrznego cechę charakterystyczną pojemników, którą stanowi wielkość charakteryzująca ciśnienie wewnętrzne, znamienny tym, że przy zakładaniu zamknięć na pojemniki mierzy się wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne, przy czym pojemniki najpóźniej przy zakładaniu zamknięcia znakuje się w sposób umożliwiający przyporządkowanie do danego pojemnika wartości zmierzonych przy zakładaniu zamknięć, a następnie określa się ciśnienie wewnętrzne pojemnika na podstawie zmierzonej po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięcia wartości wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne i porównania ze zmierzoną przy zakładaniu zamknięcia wartością wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne, przy czym przyporządkowania wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne zmierzonej przy zakładaniu zamknięcia dokonuje się na podstawie oznakowania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiaru wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne dokonuje się po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięć, który jest tak duży, że w tym okresie czasu przechodzi wiele pojemników przez określone miejsce przenośnika.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku, gdy przy zakładaniu zamknięć mierzy się wielkość charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne, oznakowanie odwzorowuje zmierzoną dla danego pojemnika wartość wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne.

   PL 192 886B1
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oznakowanie wykonuje się za pomocą magnetyzacji zamknięcia.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że magnetyzacja zawiera dane w postaci analogowej.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku, gdy pojemniki i zamknięcia są wykonane z materiału sztywnego, wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest częstotliwość drgań zamknięć, przy czym oznakowanie odwzorowuje zmierzoną przy zakładaniu zamknięć częstotliwość drgań.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku, gdy pojemniki są wykonane z materiału elastycznego, wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest poziom napełnienia, przy czym oznakowanie odwzorowuje zmierzony przy zakładaniu zamknięć poziom napełnienia.
8. 8. Sposób kontroli zamknięcia pojemnika transportowanego wraz z wieloma takimi samymi pojemnikami na przenośniku, które to pojemniki następują po sobie w krótkich odstępach czasu, przy czym pojemniki zamyka się przez założenie zamknięcia, a po upływie pewnego czasu od założenia zamknięcia określa się zależną od ciśnienia wewnętrznego cechę charakterystyczną pojemników, którą stanowi wielkość charakteryzująca ciśnienie wewnętrzne, znamienny tym, że przy zakładaniu zamknięć na pojemniki określa się parametry zamknięć lub pojemników, których znajomość jest niezbędna do określenia ciśnienia wewnętrznego z pomiaru wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne, przy czym pojemniki najpóźniej przy zakładaniu zamknięcia znakuje się w sposób umożliwiający przyporządkowanie do danego pojemnika wartości zmierzonych przy zakładaniu zamknięć, a następnie określa się ciśnienie wewnętrzne pojemnika na podstawie zmierzonej po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięcia wartości wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne i z uwzględnieniem parametrów zmierzonych przy zakładaniu zamknięcia, przy czym przyporządkowania parametrów zmierzonych przy zakładaniu zamknięcia dokonuje się na podstawie oznakowania.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że pomiaru wielkości charakteryzującej ciśnienie wewnętrzne dokonuje się po upływie pewnego okresu czasu od założenia zamknięć, który jest tak duży, że w tym okresie czasu przechodzi wiele pojemników przez określone miejsce przenośnika.
10. 10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że oznakowanie wykonuje się za pomocą magnetyzacji zamknięcia.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że magnetyzacja zamknięcia zawiera dane w postaci analogowej.
12. 12. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że w przypadku, gdy pojemniki i zamknięcia są wykonane z materiału sztywnego, wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest częstotliwość drgań zamknięć.
13. 13. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że w przypadku, gdy pojemniki są wykonane z materiału elastycznego, wielkością charakteryzującą ciśnienie wewnętrzne jest poziom napełnienia.