專利名稱：測量容器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量容器，尤其是測量玻璃或塑料瓶的方法，該方法包括將一測頭密封地放置在容器的入口，通過一個可相對于測頭移動的測量活塞使容器內(nèi)部加壓，和通過一個壓力傳感器測量壓力以檢測容器的容積。
本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)上述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于密封地移動在容器入口的測頭，一個可相對于測頭移動并可用于對容器的內(nèi)部加壓的測量活塞，和一個用于測量容器內(nèi)部壓力的壓力傳感器。
聯(lián)邦德國專利DE3722422C2公開了這樣一種連接于塑料瓶檢測機上的設(shè)備。在這種已知的設(shè)備中，瓶子可通過一個以可自由轉(zhuǎn)動的方式固定在一個可垂直移動的平臺上的測頭夾住在一塊板上。瓶子的內(nèi)部可通過測頭加壓，所述的壓力用一個設(shè)置在測頭上的壓力傳感器記錄下來。容器的內(nèi)部用一個測量活塞加壓，該測量活塞可在平臺內(nèi)提供的一個氣缸內(nèi)垂直于測頭移動。一根連接在測量活塞上的活塞桿能借助于一個連接到機架上的凸輪盤經(jīng)過一個隨動輥子克服回動彈簧的壓力而移動。一個圓筒腔室位于最接近回動彈簧的測量活塞一側(cè)上。每當(dāng)測量活塞移動時，在這個圓筒腔室內(nèi)的空氣總是沿著測頭內(nèi)設(shè)置的一個通孔壓入瓶子內(nèi)，壓力傳感器隨即記錄下瓶子內(nèi)建立起來的壓力。一個電子分析器將這個壓力與一極限值進行比較，并隨后在離這個極限值出現(xiàn)過大偏差的情況下驅(qū)動一個排出器。標定容積的瓶子具有一個給定的極限壓力值。如果瓶子的容積小于或大于該標定的容積，則當(dāng)所述容積的空氣壓入其內(nèi)時，該極限壓力值相應(yīng)地被超過或不能達到。
上述的檢測機主要用于檢測由塑料制成的可回收的瓶子，即從用戶那里回收的瓶子，然后進行再充灌。已知的設(shè)備在這類檢測機上的工作情況是令人滿意的。但是已表明如果這種設(shè)備用于一臺從事于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃瓶的連續(xù)生產(chǎn)的檢測機時可能出現(xiàn)一些問題。容積偏差甚至可以出現(xiàn)在這種連續(xù)制造過程中。因此有必要用一種開頭所述型式的設(shè)備來檢測瓶子的容積。如果容積偏差超過一個給定的允許偏差，則這些瓶子被認為是不合格的并被除去。在這種型式的連續(xù)生產(chǎn)過程中，通常用吹模機制成的瓶子含有熱空氣。使用測量活塞壓入瓶子內(nèi)的空氣容積與該瓶子的容積比較是相對少的，并且由壓入空氣的容積所產(chǎn)生的過壓情況相應(yīng)地也是少的。如果在連續(xù)生產(chǎn)過程中，測量結(jié)果也受在不同溫度下的空氣容積的影響，則不再可能獲得可靠的讀數(shù)。此外，在任何情況下，提供一個總是理想地處于相同溫度并且是常量的外部空氣量并將其壓入一個瓶內(nèi)并非易事，因為在連續(xù)生產(chǎn)中對每一個瓶子全面檢查的時間通常不到一秒鐘。
已發(fā)現(xiàn)安排壓力測量的起始點是一件困難的事，而對于壓力測量來說，一個精確的起始點是必不可少的，因為通常必須在可利用來測量的很短的時間里，在各種確定的測量條件下進行多次壓力測量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能簡單和可靠地安排容器檢測的起始點的測量容器的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，當(dāng)測頭放在容器上時壓力傳感器讀出壓力梯度，所述的壓力梯度作為開始接著發(fā)生的測量活塞的移動和壓力測量的信號。
據(jù)發(fā)現(xiàn)通過在測頭放在適當(dāng)位置時分析壓力梯度，就有可能高精度地為隨之而進行的測量循環(huán)安排最佳的起始點。因為壓力梯度可用在任何情況下提供的壓力傳感器來記錄，所以該方法實現(xiàn)起來既簡單又便宜。
容器檢測最好包括滲漏測量，在不同的時間記下多個壓力讀數(shù)，并且將至少兩個壓力讀數(shù)用于檢查容器的滲漏。
本發(fā)明還涉及實現(xiàn)上述方法的設(shè)備。所述設(shè)備包括一個對不同容器高度進行補償?shù)钠胶饣钊?，下面將進一步說明。
在PET瓶、玻璃瓶和其它一些容器的連續(xù)生產(chǎn)過程中容器可能出現(xiàn)高度上的不同。如果位于設(shè)備下面的容器在其上移動的平板或傳送帶總是位于相同的高度，那么容器高度的變化將使設(shè)備給出一個不正確的讀數(shù)，因為測量活塞進入容器的深度也將不同。雖然為了使容器入口總是在相同的位置上開始，可以設(shè)想在設(shè)備上升高或降低各個容器以適應(yīng)容器高度的變化，然而這將相當(dāng)大地增加設(shè)備的結(jié)構(gòu)成本，為了不破壞本發(fā)明設(shè)備的簡單性和操作的可靠性，上述設(shè)想是不理想的。
在本發(fā)明的一個實施例中，在保持一個固定的測量活塞驅(qū)動機構(gòu)和容器基本不動的同時使用一個固定的平衡活塞來補償容器的不同高度。一根導(dǎo)管將容器內(nèi)的測量容積連接到補償腔室內(nèi)的一個補償容積上。補償?shù)娜莘e一方面由測量活塞的恒定起始位置決定，另一方面由測頭的移動行程的長度決定，它根據(jù)特定容器的高度而變化。這就意味著對于不同高度的容器，壓力比總是完全相同的。
平衡活塞和測量活塞的直徑是否相等并不重要，如果不相等，則需要做一些變化，或者要求用一種具有可變傳送比或類似方式的連接來代替測頭和氣缸之間的固定連接。
在本發(fā)明的一個實施例中，用一根由在測量活塞上通入測頭上圍繞測量活塞的一個環(huán)形腔室的第一孔和將環(huán)形腔室連接到補償腔室的第二孔組成的導(dǎo)管是一種將容器內(nèi)部連接到補償腔室上的簡單方法。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二驅(qū)動機構(gòu)是一個曲柄驅(qū)動裝置，在曲柄驅(qū)動裝置和測量活塞之間設(shè)有一個平行于測量活塞的導(dǎo)桿，其上設(shè)有一個滑動裝置將測量活塞與連在曲柄驅(qū)動裝置上的一個活塞桿連接起來。所述的曲柄驅(qū)動裝置可以是一個氣動的旋轉(zhuǎn)輪葉驅(qū)動裝置，該裝置通過以正弦波移動的測量活塞保證一種恒定的，迅速和漸止的向下運動。
由于旋轉(zhuǎn)的輪葉驅(qū)動裝置是固定的，在一個實施例中，從外部看測頭呈可移動的活塞形狀并安排成在一個固定的短行程氣缸內(nèi)上下移動的氣動活塞，因此，不管容器有多高，測頭總是可以按一獨立的密封行程放置在容器的入口上。
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明的一個示范性的實施例進行更詳細的說明，其中

圖1是本發(fā)明設(shè)備的側(cè)視剖面圖;
圖2是用在圖1所示設(shè)備中的曲柄驅(qū)動裝置的零件圖，圖中示出兩個不同的操作位置;
圖3是圖1所示設(shè)備的工作曲線圖，在整個有效的測試周期完成了一個測量行程和一個密封行程。
圖4是表示容器測試時壓力傳感器上的梯度對時間的曲線圖。
圖1表示檢測容器容積的設(shè)備的側(cè)視剖面圖。以一個瓶子1作為這種容器的一個例子，該瓶子可以由玻璃或塑料制成，最好是由PET制成。瓶子1沿著一條傳送帶(未顯示)移動到圖1所示的設(shè)備下面的一個位置上，當(dāng)它的容積已被檢查之后該瓶子被移動到，例如一個包裝或充填位置，如果檢查時測出的容積偏差超過一個給定的允許偏差，則這個瓶子被除去。
設(shè)備固定到一個圓盤傳送帶或檢測機22的機架20上。該設(shè)備具有一個整體用標號2表示的測頭，該測頭在機架20上可垂直移動以允許它可密封地移動到瓶子1的入口21上。從外部看測頭2具有一個可移動的活塞23的形式，它在一個固定的短行程氣缸24內(nèi)上下移動?；钊?3底端帶有一個接嘴26，瓶子1的入口21可以一種基本上是無間隙的方式接納在接嘴中。在接嘴26內(nèi)側(cè)的底端面上活塞23有一個密封件3，當(dāng)活塞23移到瓶子1上時該密封件靠在入口21上?；钊?3從短行程氣缸24向上和向下伸出并用在氣缸支承表面上的未給標號的0型環(huán)予以密封。這些0型環(huán)和設(shè)備上的另外的0型環(huán)的結(jié)構(gòu)從圖1中是易于看懂的，在這里不必進一步說明?；钊?3的外圓周上包括一個凸環(huán)部25，它將氣缸的內(nèi)部分成上下氣缸腔室。為了使活塞23上下移動，導(dǎo)管14交替地將壓縮空氣送入這些氣缸腔室內(nèi)。
測量活塞7是一個圓柱形的桿件，在圖1所示的起始位置測量活塞的約一半位于測頭2內(nèi)，一半位于測頭2外面。測量活塞7的直徑，至少在插入瓶子1內(nèi)的那部分的直徑緊密地與瓶子1的入口21的內(nèi)徑相配合?；钊?3有一個縱向中心孔28，測量活塞7可移動地容納在其內(nèi)?？v向中心孔28的密封方式在圖1中是清楚的。為了將測量活塞7引入瓶子1內(nèi)，設(shè)有一個連接到一個曲柄5上的氣動旋轉(zhuǎn)輪葉驅(qū)動裝置形式的驅(qū)動機構(gòu)4。因此，該驅(qū)動機構(gòu)4是一個曲柄驅(qū)動裝置，利用一個曲柄銷50驅(qū)動一個由一樞軸銷60連接到一個滑動裝置65上的活塞桿6，滑動裝置又通過一個銷68連接到測量活塞7的頂端?；瑒友b置65可移動地設(shè)置在平行于測量活塞7的導(dǎo)桿69上。
一個氣缸80通過一個支架82固定在測頭2的頂端，如圖1所示。氣缸80的支架82就作為環(huán)形腔室27的頂部擋板，環(huán)形腔室27形成在縱向中心孔28的壁部和測量活塞7之間的氣缸24內(nèi)。一個固定的平衡活塞13以其一端連接在機架20上。該平衡活塞13的另一端可移動地伸入其底部是開口狀的氣缸80內(nèi)，并界定一個在所述氣缸內(nèi)的補償腔室。補償腔室12的容積隨著測頭2從圖1所示的固定的起始位置向下完成的行程而變化，直到它停止在瓶1的入口21上為止。
一條整體用標號10表示的導(dǎo)管將瓶子1的內(nèi)部11與補償腔室12連通起來。導(dǎo)管10由一個位于測量活塞7上的由一個第一橫向孔16通入圍繞著測頭2上的測量活塞的環(huán)形腔室27的第一孔15，和一個第二孔17以及一個第二橫向孔18所組成，第二孔17和第二橫向孔18使環(huán)形腔室27與補償腔室12連通起來。一個靈敏的壓力傳感器9連接在補償腔室12上。
現(xiàn)在參照圖2和3說明本設(shè)備的操作方式。
當(dāng)圖1所示測頭2的下方位置有一個瓶子1時，設(shè)備的氣動驅(qū)動機構(gòu)通過從一壓縮空氣源(未顯示)經(jīng)過導(dǎo)管14中的上面一個導(dǎo)管將壓縮空氣引入使測頭降到瓶子上面。當(dāng)密封件3以一預(yù)定的壓力封住瓶子1時測頭2停止下降。圖3中從t0點到t1表示完成這個密封行程D的間隔。在點t1處，驅(qū)動測量活塞7的氣動驅(qū)動機構(gòu)4，以便開始一個測量行程M。現(xiàn)在通過曲柄5和活塞桿6使測量活塞7插入瓶內(nèi)，直到曲柄5到達底部死點8(圖2)為止，圖3中對應(yīng)點為t2?，F(xiàn)在用壓力傳感器9測量瓶1內(nèi)產(chǎn)生的過壓(并將測量值送到一個圖中未顯示的分析器)，點t2到t3之間的間隔完成這一步驟。從點t3開始，驅(qū)動機構(gòu)4使測量活塞7回到其起始位置。于此同時測頭2也移回到它的起始位置。在圖示的這個例子中，整個可能的測試循環(huán)T，也就是t0和t4之間的間隔是0.9秒。相應(yīng)表示在圖3所示行程的起始和終了處的0.05秒的延遲是隨該系統(tǒng)所決定的。
測出的容積是瓶子1的內(nèi)部11的容積加上導(dǎo)管10的容積。與測出的容積相連的補償腔室12的容積一方面由測量活塞7的固定起始高度決定，另一方面由測頭2的密封行程長度來決定。補償?shù)娜莘e保證對于不同的瓶子高度總是有完全相同的壓縮比。這是由于不同的瓶子高度通過平衡活塞13被補償?shù)袅?，平衡活塞以相反的方向插入氣?0并保持壓縮的測量容積總是精確的恒定。
圖4表示壓力傳感器上的壓力梯度與時間的關(guān)系。在測頭放在容器上的160毫秒的時間范圍內(nèi)壓力的上升和下降是清楚可見的。這種壓力梯度是通過用于傳感器輸出信號的分析電路來分辯的，并作為隨后測量循環(huán)的起始點(在區(qū)域Pd1、Pdi、Pd11和Pd01上的測量值)。可以使用壓力增加的脈沖上升邊緣、峰值或脈沖后緣。容器的容積可由測出的壓力水平來決定。
在Pd1和Pd11區(qū)域上的兩個壓力測量值最好也用于檢測容器上的滲漏情況。滲漏的直徑與Pd1-Pd11恒定值的大小成比例。
權(quán)利要求
1.一種檢測容器，尤其是玻璃或塑料瓶的方法，該方法包括下列步驟將測頭密封地放在容器的入口上，用一個可相對于測頭移動的測量活塞使容器的內(nèi)部加壓，用一壓力傳感器測量壓力以檢測容器的容積，其特征在于當(dāng)測頭放在容器上時壓力傳感器記錄壓力梯度，所述的梯度用作起動接著發(fā)生的測量活塞的移動和壓力測量的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在不同的時間記錄多個壓力讀數(shù)，至少兩個壓力讀數(shù)用于檢測容器的滲漏。
3.用于實現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于密封地移動在容器的入口上的測頭，一個可相對于測頭移動并可用于對容器的內(nèi)部加壓的測量活塞，和一個測量容器的內(nèi)部壓力的壓力傳感器，其特征在于設(shè)有一個用于將測頭(2)從一個固定的初始測頭位置移動到容器(1)的入口(21)上的驅(qū)動機構(gòu)(14、24、25)，一個可靠地固定在測頭(2)上的氣缸(80)，一個伸入氣缸(80)內(nèi)并在氣缸內(nèi)界定一個補償腔室(12)并隨著測量活塞的所述移動相對于氣缸移動的固定的平衡活塞(13)，和一根將容器(1)的內(nèi)部(11)與補償腔室(12)連通的導(dǎo)管(10)，壓力傳感器(9)對補償腔室(12)內(nèi)的壓力起反應(yīng)，并且分析裝置連接到壓力傳感器上，以便當(dāng)測頭(2)放在容器(1)上，所述的測量活塞對容器加壓時，檢測補償腔室(12)內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于測定電路安排成在離開壓力波動的檢測多個預(yù)定的間隔處進行三次壓力測量。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于分析電路安排成結(jié)合三個壓力讀數(shù)決定容器的容積。
6.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于分析電路安排成結(jié)合第一和第三個壓力讀數(shù)檢測容器的滲漏。
7.如權(quán)利要求3至6中任一項所述的設(shè)備，其特征在于測量活塞(7)是栓塞形式的，適合于通過測頭(2)和入口(21)伸入容器(1)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于至少適合于伸入容器(1)內(nèi)的那部分測量活塞(7)是圓柱形的并具有一個與容器(1)的入口(21)的內(nèi)徑緊密配合的直徑。
9.如權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于設(shè)有一個第二驅(qū)動機構(gòu)(4)，用于將測量活塞(7)從一個固定的測量活塞起始位置引入容器(1)內(nèi)。
10.如權(quán)利要求3至9中任一項所述的設(shè)備，其特征在于平衡活塞(13)具有與測量活塞(7)相同的直徑。
11.如權(quán)利要求3至10中任一項所述的設(shè)備，其特征在于導(dǎo)管(10)由通入測頭(2)內(nèi)圍繞著測量活塞(7)的一個環(huán)形腔室(27)的測量活塞(7)內(nèi)的第一孔(15)和將環(huán)形腔室(27)與補償腔室(12)連通的第二孔(17)組成。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于第二驅(qū)動機構(gòu)(4)是一個曲柄驅(qū)動機構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于曲柄驅(qū)動機構(gòu)(4)和測量活塞(7)之間設(shè)有一個平行于測量活塞(7)的導(dǎo)桿(69)，導(dǎo)桿上安排有一個滑動裝置(65)，它與測量活塞(7)和與曲柄驅(qū)動機構(gòu)(4)連接的活塞桿(6)相連。
14.如權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于曲柄驅(qū)動機構(gòu)(4)是一個氣動旋轉(zhuǎn)輪葉驅(qū)動裝置。
15.如權(quán)利要求3至14中任一項所述的設(shè)備，其特征在于從外部看測頭(2)呈可移動的活塞(23)形狀，并安排在一個固定的短行程氣缸(24)內(nèi)上下移動。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于可移動的活塞(23)是由氣動驅(qū)動的。
全文摘要
一種檢測容器容積的設(shè)備和方法，該設(shè)備包括一個可密封地移動到容器入口上的測頭，一個可相對于測頭移動并對容器加壓的測量活塞和一個測量容器內(nèi)產(chǎn)生過壓的壓力傳感器。待測量的容器通過一條導(dǎo)管連接到一個補償腔上。補償?shù)娜莘e一方面由測量活塞的恒定起始高度決定，另一方面由測頭的變動的移動路徑長度來決定，這就保證了對不同高度的容器的壓縮比總是相同的。因為容器高度的不同被位于相反方向的平衡活塞所補償，由此總是保持壓縮的測理容積精確的恒定。
文檔編號G06K1/12GK1068650SQ9210577
公開日1993年2月3日 申請日期1992年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月8日
發(fā)明者O·施蒂格, A·文格爾 申請人:埃爾帕特朗尼股份公司