DE19736869A1 - Verfahren zur Prüfung von Behältern mit Verschlüssen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Merkmalen von Behältern, die mit einem Verschluß verschlossen sind, wo bei in dem Verschluß mechanische Schwingungen angeregt werden und die mechanischen Schwingungen analysiert werden. Bei die­ sen Merkmalen kann es sich beispielsweise um den mittigen Sitz des Verschlusses auf der Behälteröffnung, die Festigkeit der Anbringung des Verschlusses an der Behälteröffnung oder das Restluftvolumen bei Behältern handeln, in denen die Flüssig­ keit zur Verdrängung der Restluft vor dem Verschließen auf­ geschäumt wird oder die verfahrensbedingt randvoll gefüllt werden sollen.

Aus DE-A-40 04 965 ist es bekannt, Unterdruckverschlüsse mit federndem Deckel, insbesondere Unterdruck-Schraubverschlüsse, auf die Dichtigkeit ihrer Anbringung zu überprüfen, indem in dem Deckel mechanische Schwingungen erzeugt werden, die Schwin­ gungen bezüglich ihrer Frequenz, Periodendauer, Zeitintegral der Amplitude und/oder Dämpfung verarbeitet und ausgewertet werden und daraus die Höhe des Unterdrucks im Behälter ermittelt wird. Der Unterdruck kann beispielsweise durch Ein­ blasen von Wasserdampf in das verbleibende Restvolumen des Behälters erzeugt werden oder dadurch, daß das Getränk heiß eingefüllt wird. In jedem Fall entwickelt sich der Unterdruck erst nach Abkühlen des Wasserdampfes bzw. wenn das Getränk die Umgebungstemperatur angenommen hat. Ähnliche Verfahren zur Messung der Dichtigkeit des Verschlusses sind auch bei Behäl­ tern bekannt, in denen der Inhalt unter Überdruck steht, ins­ besondere bei Getränkeflaschen mit kohlensäurehaltigen Geträn­ ken wie Mineralwässer oder Bier. Auch dieser Überdruck baut sich erst allmählich auf. Eine Prüfung der Dichtigkeit von Be­ hälterverschlüssen auf dem Umweg über eine Prüfung des Über­ drucks oder Unterdrucks in-einem Behälter ist daher erst mög­ lich, wenn sich durch Temperaturausgleich der Unterdruck ge­ bildet hat bzw. sich durch entweichende Kohlensäure ein gewis­ ser Überdruck aufgebaut hat. Unmittelbar nach dem Aufbringen der Verschlüsse durch einen Verschließer muß man daher eine bestimmte Zeit abwarten, bevor die Dichtigkeitsprüfung durch­ geführt werden kann. Auf einem Transporteur werden die Behäl­ ter mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,5 m/s bis 1,5 m/s innerhalb dieser Zeit etwa 8 m weitertransportiert; unter der Annahme, daß sich merklicher Druckauf- bzw. -abbau erst nach frühestens 5-10 Sekunden einstellt (bei Heißabfüllung noch später), wird je nach Empfindlichkeit der Meßapparatur eine Prüfung über Druckunterschiede erst ab 5 bis 10 Meter hinter dem Verschließer möglich. Insbesondere da nicht nur der Druckaufbau/-abbau gering ist, sondern zusätzlich die Undich­ tigkeit äußerst gering ist.

Beim Abfüllen von schäumenden Getränken, insbesondere Bier, muß darauf geachtet werden, möglichst wenig Luft in die Flasche einzuschließen, da durch den Luftsauerstoff das Bier geschmacklich beeinträchtigt wird. Es besteht keine Möglich­ keit die Größe des eingeschlossenen Luftvolumens laufend zu messen. Bisher kann die Größe des Luftvolumens nur stich­ probenweise durch Öffnen der Bierflasche überprüft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst ein­ fache Prüfung von Merkmalen von Behältern mit Verschlüssen zu ermöglichen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Auf­ gabe dadurch gelöst, daß die Analyse der in dem Verschluß an­ geregten Schwingungen unmittelbar nach dem Aufbringen der Ver­ schlüsse durchgeführt wird, d. h. bevor sich in dem Behälter ein merklicher Unterdruck oder Überdruck aufgebaut hat.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Merkmale wie der mittige Sitz des Verschlusses, die Güte der Crimpung bei Kron­ korkverschlüssen oder Festigkeit der Anbringung des Verschlus­ ses bei Twist-Off-Verschlüssen bzw. der richtige Sitz und Ver­ schluß von Dosendeckeln geprüft werden, und das auch bei Pro­ dukten bzw. Fülltechniken, die kein Vakuum oder Überdruck er­ zeugen. Ferner wird eine laufende Kontrolle des bei aufschäu­ menden Getränken in den Behälter eingeschlossenen Luftvolumens ermöglicht.

Bei der Analyse der mechanischen Schwingungen des Verschlusses wird insbesondere die Frequenz, die Abklingzeit der Schwingung (Dämpfung), das Zeitintegral der Schwingungsamplitude und/oder die Absolutstärke der Schwingung untersucht.

Die Anregung der mechanischen Schwingung in dem Verschluß kann durch einen mittels eine Magnetspule erzeugten kurzen magneti­ schen Impuls oder durch einen kurzen Ultraschallimpuls oder mechanisches Anschlagen erfolgen. Die Detektierung der mecha­ nischen Schwingungen des Verschlusses kann durch ein Mikrofon, auf induktivem Weg oder dergleichen erfolgen.

Nachfolgend wird zunächst das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert, soweit es die Untersuchung und Prüfung des richti­ gen Sitzes von Behälterverschlüssen betrifft. Diese Untersu­ chung erfolgt vorzugsweise dadurch, daß die Abklingzeit der Schwingung ermittelt wird und überprüft wird, ob die Abkling­ zeit außerhalb eines bestimmten Schwellwertbereiches liegt, was dann als Anzeichen für einen nicht korrekten Sitz des Be­ hälterverschlusses interpretiert wird.

Ein anderes oder zusätzliches Prüfkriterium ist das Zeitinte­ gral der Schwingungsstärke (Amplitude), das nachfolgend als Energie bezeichnet wird.

Die Prüfung erfolgt jeweils unmittelbar nach dem Anbringen des Behälterverschlusses. Dadurch kann der Einfluß einer Änderung des Innendrucks nach dem Verschließen des Behälters weitgehend eliminiert werden, da sich eine solche Änderung des Innen­ drucks erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung ein­ stellt.

Ziel der Erfindung ist letzten Endes, sicherzustellen, daß die Behälter dicht verschlossen sind. Die Dichtigkeit wird jedoch nicht unmittelbar durch Ermittlung des Innendrucks festge­ stellt, sondern dadurch, das die häufigste Ursache für undich­ te Behälterverschlüsse festgestellt wird, nämlich der nicht korrekte Sitz des Verschlusses.

Es hat sich gezeigt, daß Behälterverschlüsse, insbesondere Kronkorkdeckel, die schief oder nicht mittig auf der Öffnung einer Getränkeflasche sitzen, sich im Schwingverhalten von Verschlüssen mit richtigem Sitz unterscheiden. Die Messung der Schwingungsfrequenz ermöglicht dabei im allgemeinen keine sichere Unterscheidung, da die Frequenz schief sitzender Ver­ schlüsse auch im Bereich mittig sitzender Verschlüsse liegen kann. Die Abklingzeit der Schwingung und die Energie der Schwingung haben sich dagegen als ein wesentlich zuverlässige­ res Unterscheidungskriterium herausgestellt. Beide Werte hän­ gen zwar zu einem gewissen Ausmaß auch vom Innendruck ab. In der Hauptsache hängen sie jedoch vom ordnungsgemäßen Anbringen des Verschlusses an dem Behälter ab. Es ist einleuchtend, daß ein schief gezogener Deckel ähnlich wie ein asymmetrisch auf­ gespanntes Trommelfell keine sauberen Schwingungen ausbilden kann. Insbesondere wenn der Deckel so schief auf der Flasche sitzt, daß auf einer Seite eine Öffnung zwischen dem Deckel und dem Öffnungsrand verbleibt, klingen Deckelschwingungen sehr rasch ab. Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine etwa um 10% bessere Erkennungssicherheit auf­ weist als ein Verfahren, bei dem mittels Frequenzanalyse die Dichtigkeit eines Verschlusses festgestellt wird.

In der älteren deutschen Patentanmeldung "Verfahren zur Be­ stimmung von Parametern, z. B. Füllstand, Druck, Gaszusammen-Setzung in verschlossenen Behältern", amtliches Aktenzeichen 196 46 685.7 vom 12. November 1996, ist ein Verfahren zur Be­ stimmung von Parametern von verschlossenen Behältern angege­ ben, bei dem in einer Behälterwand primäre mechanische Schwin­ gungen angeregt werden und dann die durch die primären mecha­ nischen Schwingungen der Behälterwand in dem Behälter angereg­ ten sekundären Schwingungen aufgenommen und analysiert werden, die innerhalb des Raumes zwischen Verschluß und der Flüssig­ keit stattfinden, wobei aus der festgestellten Frequenz der sekundären Schwingungen die gesuchten Parameter ermittelt wer­ den. Die primären Schwingungen und die sekundären Schwingungen treten zeitlich verschoben auf und können durch entsprechend zeitlich versetzte Meßfenster getrennt erfaßt werden. Die in dem zweiten Zeitfenster zu beobachtende Schwingung ist auf die Ausbildung einer stehenden Welle zwischen dem Deckel und dem Flüssigkeitsspiegel zurückzuführen. Bei einer nicht ordnungs­ gemäß verschlossenen Flasche ist die Ausbildung dieser stehen­ den Welle gestört, was sich insbesondere in kleineren Werten der gemessenen Energie der sekundären Schwingungen bemerkbar macht.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl für Kronkor­ ken, die aufgecrimpt werden, als auch für Schraubverschlüsse, deren Gewinde durch Anrollen erst geformt wird, und für Twist-Off-Verschlüsse, als auch für Dosendeckel.

Vorrichtungen zum Aufbringen von Verschlüssen auf Getränkefla­ schen, sogenannte Verschließer, bestehen im allgemeinen aus mehreren Crimp- bzw. Anrollorgangen. Es wurde festgestellt, daß die einzelnen Verschließorgane Verschlüsse mit unter­ schiedlichen Werten der Abklingzeit, der Energie und der Fre­ quenz des Schwingungsmusters herstellen. Es hat sich insbeson­ dere gezeigt, daß sich eine Änderung der Füll- und Verschließ­ geschwindigkeit bei vielen Verschließern in einer Änderung der Verschließkraft niederschlägt, was bedeutet, daß die Werte der Abklingzeit, der Energie und der Frequenz der einzelnen Ver­ schließorgane von der Füll- und Verschließgeschwindigkeit ab­ hängig sind und entsprechend korrigiert werden können, um eine optimale Konstanz zu erhalten. Insbesondere bei der Frequenz­ auswertung zeigen sich deutliche Unterschiede, was darauf zu­ rückzuführen ist, daß die einzelnen Verschließorgane Ver­ schlüsse mit unterschiedlichen Vorspannungen herstellen. Das erfindungsgemäße Prüfverfahren läßt sich daher dadurch verfei­ nern, daß den einzelnen Verschließorganen jeweils eigene Grenzwerte für die Beurteilung der Behälterverschlüsse zuge­ ordnet werden. Es wird dadurch möglich, besonders enge Grenz­ werte zu setzen und damit das erfindungsgemäße Verfahren mit einer hohen Treffsicherheit durchzuführen.

Gleichzeitig besteht auch die Möglichkeit, die einzelnen Ver­ schließorgane einer Verschließvorrichtung so einzustellen, daß sie weitgehen einheitliche Verschlüsse produzieren, vorausge­ setzt natürlich, daß die maschinenbautechnische Konstruktion der Verschließorgane eine Änderung dieser Einstellparameter zuläßt.

Eine genaue und gleichförmige Einstellung der Verschließpara­ meter ist insbesondere für die in Amerika weit verbreiteten Twist-Off-Verschlüsse von Bedeutung, die ähnlich wie Kronkor­ ken aufgecrimpt werden, beim Öffnen der Flasche jedoch wie ein Schraubverschluß durch eine kurze Drehung abgeschraubt werden. Hier ist es wichtig, daß die Crimpung in einem engen Toleranz­ bereich liegt, denn nicht fest genug gecrimpte Deckel werden leicht undicht oder lösen sich, während zu fest gecrimpte Dec­ kel nicht abgeschraubt werden können. Mittels des erfindungs­ gemäßen Verfahrens kann die Festigkeit oder Stärke der Crim­ pung, d. h. die durch die Crimpung bewirkte Vorspannung des Deckels, überprüft werden. Die Überprüfung kann sich dabei sowohl auf eine Messung der Energie als auch der Abklingzeit stützen. Besonders geeignet ist hierbei jedoch eine Messung der Frequenz der Deckelschwingung. Die Überprüfung der Deckel­ spannung sollte dabei unmittelbar nach dem Anbringen des Ver­ schlusses durchgeführt werden, da sich dann ein eventuell ent­ wickelnder Unter- oder Überdruck innerhalb des Behälters nur sehr wenig auf das Meßergebnis auswirkt.

Die gemessenen Werte der Frequenz, der Abklingzeit und der Energie werden auch durch die Dichtungsmasse innerhalb des Verschlusses, das sogenannte Compound beeinflußt. Abweichun­ gen der Meßwerte können ihren Grund daher auch in Unregelmä­ ßigkeiten im Compound haben. Flaschen oder Behälter mit Un­ regelmäßigkeiten des Compounds werden daher ebenfalls als Aus­ schuß angesehen und aus der Produktion ausgeschleust.

Getränkeflaschen haben unterschiedliche Größen, d. h. Abwei­ chungen in der vertikalen Höhe. Selbst bei genormten Flaschen einer Produktionscharge beträgt die Höhendifferenz bis zu 1,5 mm. Da wiederverwendete Flaschen auch von anderen Herstellern stammen können und einige Jahre alt sein können, treten Höhen­ abweichungen bis zu 10 mm auf. Der Abstand zwischen der Ein­ richtung zum Anregen der mechanischen Schwingungen in dem Ver­ schluß, beispielsweise einer Magnetspule, und dem Verschluß selbst liegt dabei in der gleichen Größenordnung und beträgt üblicherweise zwischen 3 und 10 mm. Gleiches gilt für den Ab­ stand zwischen dem Deckel und der Einrichtung zum Detektieren der mechanischen Schwingungen, beispielsweise einem Mikrofon. Für die Messung der Abklingzeit und gegebenenfalls der Fre­ quenz spielen unterschiedliche Flaschengrößen zwar kaum eine Rolle. Die Energiemessung hängt jedoch sehr stark von der Fla­ schenhöhe ab, da zum einen die magnetische Erregung des Deckels mit zunehmendem Abstand zwischen Magnetspule und Deckel kleiner wird und zum anderen der Verlust im Schallpegel vom Deckel zurück zum Mikrofon ebenfalls größer wird. Der Wert der gemessenen Energie hängt daher stark vom Abstand zwischen Behälter und Meßeinrichtung ab. Vorzugsweise wird daher die Flaschenhöhe mittels einer Kamera, über Ultraschall, Laser, induktive Abstandsmessung oder dergleichen bestimmt und als Korrekturfaktor berücksichtigt. Der Korrekturfaktor hängt da­ bei exponentiell von dem ermittelten Abstand ab. Allerdings treten in den Grenzbereichen Nicht-Linearitäten auf und es ist daher vorzuziehen, den Korrekturfaktor anhand einer Korrektur­ kurve zu ermitteln, die durch Einzelmessungen mit verschiede­ nen Abständen aufgestellt wurde. Es kann zweckmäßig sein, auch die ermittelten Werte der Abklingzeit und der Frequenz in Ab­ hängigkeit des Abstandes zwischen Verschluß und Meßeinrichtung zu korrigieren. Wie erwähnt, sind die erforderlichen Korrektu­ ren hierbei wesentlich geringer, und sie können im allgemeinen über eine eingelernte Kurve vorgenommen werden.

Es wird nun die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Größe des Luftvolumens in Getränkeflaschen, die mit einem aufschäumenden Getränk wie Bier gefüllt sind, be­ schrieben. Die laufende Bestimmung des beim Verschließvorgang in die Flasche gelangenden Luftsauerstoffs ist ein bisher un­ gelöstes Problem des Abfüllvorgangs in modernen Brauereien. Zur Verdrängung des Luftsauerstoffs werden die Flaschen oder Dosen nach dem Füllen und kurz vor dem Verschließen mittels eines dünnen Wasserstrahls (sogenannte Wasser-Injektion) zum Aufschäumen gebracht. Durch den Schaum und das dabei ent­ wickelte CO₂ wird die im Kopfraum verbleibende Luft verdrängt. Bisher war es nicht möglich, bei voller Produktionsgeschwin­ digkeit zu überprüfen, ob diese Verdrängung des Luftsauer­ stoffs einwandfrei von statten geht. Die Wasser-Injektion kann fehlerhaft verlaufen, da die Wasser-Injektion selbst fehler­ haft arbeiten kann oder weil ein Teil des Schaums einer an sich richtig aufgeschäumten Flasche durch die Zentrifugalkraft am Einlauf des Verschließers wieder aus der Flasche oder der Dose herausgeschleudert wird, so daß wieder Luft in den Kopf­ raum der Flasche oder Dose eindringen kann, die dann durch den Verschluß eingeschlossen wird. Der Luftsauerstoff reagiert in der Folgezeit mit dem Bier, was zumindest zu einer Geschmacks­ beeinträchtigung führt. Zur Vermeidung von Geschmacksbeein­ trächtigungen soll das miteingeschlossene Luftvolumen kleiner als 0,2 und vorzugsweise kleiner als 0,1 ml sein. In der Praxis treten jedoch Fälle auf, bei denen das eingeschlossene Luftvolumen bis zu einigen ml beträgt. Erst ab einer Größe von ca. 1 ml kann das Luftvolumen mit einer Lichtschranke erkannt werden. Kleinere Luftvolumina sind mit optischen Mitteln unter den Kronkorken nicht erkennbar und in Dosen gar nicht erkenn­ bar. Bisher konnte der Sauerstoffgehalt in den einzelnen Flaschen nur stichprobenweise durch Öffnen der Behälter be­ stimmt werden. Es wurde nunmehr gefunden, daß auch sehr kleine Luftblasen unter dem Verschluß durch Bestimmung der Dämpfungs- und/oder Energiewerte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt werden können.

Bei einer mittels Wasser-Injektion aufgeschäumten Bierflasche steht der Schaum bis zum Öffnungsrand und benetzt die Unter­ seite eines aufgebrachten Kronkorkverschlusses. Der die Unter­ seite des Kronkorkverschlusses benetzende Schaum dämpft me­ chanische Schwingungen des Deckels, so daß die Abklingzeit der mechanischen Schwingungen verkürzt wird und die Energie der Schwingungen verringert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren machen sich auch sehr kleine Luftvolumina unter dem Kronkorken durch signifikant längere Abklingzeit und eine höhere Energie der Schwingung bemerkbar. Ein zu großes Luftvolumen läßt sich daher am Über­ schreiten eines oberen Grenzwertes der Abklingzeit oder der Energie der Schwingung erkennen.

Die Abklingzeit der Schwingungen hängt auch von der Schaum­ dichte ab. Die Schaumdichte nimmt nach dem Aufschäumen relativ rasch ab, so daß vergleichbare Bedingungen zur Bestimmung des Luftvolumens durch Messung der Abklingzeit bzw. der Energie der Schwingungen nur bei weitgehend konstanter Füllgeschwin­ digkeit vorliegen. Bei unterschiedlichen Füllgeschwindigkeiten und unterschiedlicher Zeitdauer zwischen Aufschäumen, Ver­ schließen und Durchführung der Messungen werden diese Unter­ schiede vorzugsweise in die Auswertung der Meßergebnisse ein­ bezogen, d. h. die Grenzwerte entsprechend dem geringeren Dämpfungsverhalten von weniger Schaum heraufgesetzt. Zweckmä­ ßig werden die Korrekturen wiederum anhand von Korrekturtabel­ len vorgenommen. Dadurch können auch bei unterschiedlichem zeitlichen Verlauf der einzelnen Maßnahmen, die für das Füllen und Verschließen der Behälter erforderlich sind, zuverlässige Aussagen über das Volumen eingeschlossener Luftblasen im Kopf­ raum der Behälter getroffen werden.

Anstatt die Schaumdichte anhand von Erfahrungswerten entspre­ chend der Füllgeschwindigkeit zu berücksichtigen, kann die Schaumdichte auch unmittelbar meßtechnisch erfaßt werden, z. B. über die Dämpfung eines Lichtstrahls, wobei dichter Schaum stärker dämpft, über die Dämpfung eines Röntgen- oder Gamma­ strahls, der durch höhere Schaumdichte stärker absorbiert wird, mittels Messung der Feinporigkeit des Schaums mittels einer Kamera, wobei dichterer Schaum feinere Poren aufweist, oder mittels Auswertung einer kapazitiven Füllstandskontrolle, die in der Lage ist, eine Aussage über die Schaumdichte zu treffen. Ein so erhaltener Wert kann dazu benutzt werden, Dämpfungs- bzw. Energiewerte der Schwingung derart zu kom­ pensieren, daß bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen (un­ terschiedliche Geschwindigkeiten, verschiedene Biersorten, an­ deres Aufschäumverhalten) eine zuverlässige Erkennung auch von nur kleinen Luftblasen gewährleistet ist.

Beide Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich bei dem Abfüllen von Getränken kombinieren, die zur Verdrängung von restlicher Luft unmittelbar vor dem Ver­ schließen aufgeschäumt werden, also z. B. bei Bier. Bei den Gut-Flaschen befindet sich die Abklingzeit dabei innerhalb eines bestimmten Bereichs. Ist die Abklingzeit länger als der obere Grenzwert dieses Bereichs, so ist dieses ein Hinweis darauf, daß ein zu großes Restluftvolumen in der Flasche ver­ blieben ist. Ist die Abklingzeit dagegen kürzer als der untere Grenzwert, so ist dies ein Hinweis darauf, daß der Verschluß nicht richtig auf der Flaschenöffnung sitzt. Entsprechendes gilt für die Energie der Schwingung, d. h. das Zeitintegral der Amplitude; ein zu hoher Energiewert deutet auf ein zu großes Restluftvolumen hin und ein zu niedriger Energiewert deutet auf einen schlecht sitzenden Verschluß hin.

Die oben nur in Verbindung mit der Überprüfung des mittigen Sitzes von Behälterverschlüssen beschriebene Korrektur der Meßwerte zur Berücksichtigung von Abweichungen in der Fla­ schenhöhe und ebenso die nur in Verbindung mit dein Messen des Restvolumens erwähnte Korrektur zur Berücksichtigung der zwi­ schen Verschließen der Behälter und Durchführung der Messung verstrichenen Zeit sind jeweils grundsätzlich auch bei allen anderen hier beschriebenen Ausführungsformen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zweckmäßig.

Ebenso können die oben beschriebenen Verfahren auch bei ande­ ren Behältern und Verschlußarten wie z. B. Dosen angewandt wer­ den.

Eine weitere Möglichkeit, Restluft im Produkt auszuschließen ist das sogenannte Randvoll- bzw. Schwarzvollfüllen bei Heiß­ abfüllung von Fruchtsäften. Hierbei kann mittels des oben be­ schriebenen Verfahrens direkt hinter dem Verschließer die Be­ netzung des Verschlusses bzw. eine akzeptabel kleine Luftblase festgestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt eine Vorrichtung zum Prüfen von Behälterverschlüssen;

Fig. 2 und 3 den Signalverlauf bei Gut-Flaschen;

Fig. 4 bis 6 den Signalverlauf bei schräg sitzenden Ver­ schlüssen; und

Fig. 7 und 8 den Signalverlauf bei zu großen Restluftmen­ gen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flüssigkeitsbehälter eine übliche 0,5 l-Bierflasche 10 mit einem metallenen Kronenverschluß 12. Die Flasche 10 wird stehend auf einem Transporteur 14 mittels einer Gliederkette 16 unter einer Meßeinrichtung 20 hindurch transportiert.

Die Meßeinrichtung 20 enthält eine Lichtschranke 22, deren Lichtstrahl die Flasche 10 unmittelbar unterhalb der Mündungs­ öffnung trifft, die durch den Kronenverschluß 12 verschlossen ist. In einem Abstand von 3 bis 10 mm über dem Kronenverschluß 12 ist eine Magnetspule 24 angeordnet, deren Achse vertikal und damit parallel zur Längsachse der Flasche 12 verläuft. Die Magnetspule 24 enthält einen Kern 26 mit einer axialen Bohrung 28, an deren unterem Ende ein Mikrofon 30 angeordnet ist.

Die Höhe der Lichtschranke 22 über dem Transporteur 14 und ebenso der vertikale Abstand zwischen der Lichtschranke 22 und der Magnetspule 24 sowie dem Mikrofon 30 ist veränderbar, so daß Flaschen unterschiedlicher Größe und Form und auch son­ stige Behälter untersucht werden können. Die Vorrichtung weist ferner eine nicht dargestellte Einrichtung zur Messung des Ab­ standes zwischen dem Mikrofon 30 und dem Kronenverschluß 12 auf. Diese Einrichtung arbeitet mittels induktiver Abstands­ messung.

Im Betrieb erzeugt die Lichtschranke 22 ein Triggersignal zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Kronenverschluß 12 unter der Magnetspule 24 befindet und die Magnetspule 24 wird durch die­ ses Triggersignal mittels eines kurzen Stromimpulses erregt.

Das dadurch erzeugte kurzzeitige Magnetfeld übt auf den aus Metall bestehenden Kronenverschluß 12 kurzzeitig eine nach oben gerichtete Kraft aus, die in dem Kronenverschluß 12 eine primäre mechanische Schwingung oder Vibration auslöst. Diese Vibration hat typischerweise eine Frequenz von 7 kHz und kann daher als akustisches Signal von dem Mikrofon 30 aufgenommen werden.

Die Schwingung des Kronenverschlusses ist stark gedämpft und klingt innerhalb einer bestimmten Zeit T auf den Wert 1/e ab. Ist die Abklingzeit kürzer, so deutet dies darauf hin, daß der Kronkorken nicht korrekt aufgebracht ist. Die Flasche wird da­ her aus dem Produktionsablauf ausgeschleust. Beträgt die Ab­ klingzeit dagegen mehr, so ist dies ein Hinweis darauf, daß bei der vorausgehenden Heißwasser-Injektion das Bier in der Flasche nicht genügend aufgeschäumt wurde oder der Schaum herausgeschleudert wurde, so daß im Kopfbereich ein Luftvolu­ men vorhanden ist. Diese Flaschen werden ebenfalls aus dem weiteren Produktionsablauf ausgeschleust.

Die Fig. 2 bis 8 zeigen Diagramme mit unterschiedlichen Signalverläufen. Die Diagramme der Fig. 2 und 3 betreffen Gut-Flaschen, und zwar 12-ounce-long-neck-Bierflaschen. Die Para­ meter für Gut-Flaschen liegen in folgenden Bereichen:
Frequenz: 7200-7800 Hz
Abklingzeit: 400-600 (relative Einheiten)
Energie: 150-250 (relative Einheiten).

Ein spezielles Problem, sind Flaschen mit nicht zentrisch sitzendem Verschluß. Aufgrund ihrer unregelmäßigen Form schwingen diese Verschlüsse in komplizierten Schwingungsmodi, deren mittlere Frequenz in einem wesentlich größeren Bereich als normal schwankt. Dieser Bereich überlappt sich mit dem von Gut-Flaschen, so daß nicht auszuschließen ist, daß derartige Schlecht-Flaschen ähnliche Frequenzwerte wie Gut-Flaschen be­ sitzen. Die Häufigkeit hängt sehr vom Flaschen- und Verschluß­ material sowie von der Art des Verschließers ab. Die Identifi­ kation solcher Schlecht-Flaschen allein durch die Frequenz gelingt daher nicht. Es werden daher als zusätzliche Parameter die Abklingzeit oder die Energie aus den Signalverläufen extrahiert. Unterscheidet sich eine Flasche in einem der drei Parameter Frequenz, Abklingzeit oder Energie von Gut-Flaschen, so wird sie aus dem Produktionsablauf ausgeschleust. Beispiele von Signalverläufen von Flaschen mit schiefsitzendem Verschluß sind in den Fig. 4 bis 6 angegeben. In Fig. 4 weicht die Frequenz geringfügig, die Abklingzeit und die Energie jedoch deutlich von den Werten von Gut-Flaschen ab. Bei dem Diagramm von Fig. 5 ist die Frequenz und die Energie niedriger, die Abklingzeit jedoch länger als bei Gut-Flaschen. In dem Diagramm von Fig. 6 weicht die Frequenz kaum von der von Gut-Flaschen ab, während die Abklingzeit deutlich länger und die Energie deutlich geringer ist.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Diagramme mit Signalverläufen von Schlecht-Flaschen mit zu großem Restluftvolumen. Zur Erkennung solcher Schlecht-Flaschen ist es zweckmäßig, wenn die Messung unmittelbar nach dem Verschließer durchgeführt wird. Bei Fla­ schen mit zu großem Restluftvolumen wird die Schwingung des Verschlusses nicht durch den dichten Schaum gedämpft, was sich dahin äußert, daß der Energiewert erhöht und die Abklingzeit verlängert ist. Ein Vergleich mit den Diagrammen der Fig. 2 und 3, die Gut-Flaschen mit geringem oder ohne Restluftvolumen betreffen, zeigt, daß die Frequenz nicht ausreicht, um der­ artige Fälle zu erkennen, daß in der Abklingzeit und der Ener­ gie jedoch deutliche Unterschiede bestehen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Prüfen von Merkmalen von mittels eines Verschlusses (12) verschlossenen Behälters (10), wie mittigem Sitz des Verschlusses (12) auf der Behälteröff­ nung, Festigkeit des Sitzes des Verschlusses (12) oder Restluftvolumen in Behältern (10), in denen die Flüssig­ keit zur Verdrängung des Restluftvolumens vor dem Ver­ schließen aufgeschäumt wird, wobei in dem Verschluß (10) mechanische Schwingungen angeregt werden und die mechani­ schen Schwingungen analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse der mechanischen Schwingungen unmittelbar nach dem Aufbringen des Verschlusses (12) erfolgt, bevor in dem Behälter eine wesentliche Änderung des Innendruckes stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Analyse der Schwingungen des Verschlusses (12) die Fre­ quenz, die Abklingzeit, die Schwingungsamplitude und/oder das Zeitintegral der Schwingungsamplitude untersucht und mit Grenzwerten verglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Feststellung des richtigen Sitzes des Verschlusses (10), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abklingzeit und/oder das Zeitintegral der Schwingungsamplitude mit einem Grenzwert verglichen werden, wobei das Unterschreiten des Grenzwertes auf einen falschen Sitz des Verschlusses (10) hinweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie einer Schwingung gemessen wird, die als stehende Welle zwischen dem Verschluß und der Flüssigkeitsoberflä­ che in dem Behälter ausgebildet wird, wobei diese Schwin­ gung durch die in dem Verschluß angeregte mechanische Schwingung verursacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Feststellung des Restluftvolumens, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ klingzeit und/oder das Zeitintegral der Signalamplitude mit einem oberen Grenzwert verglichen werden, wobei das Überschreiten des Grenzwertes auf ein zu großes Restluft­ volumen hinweist.

6. Verfahren zum Prüfen der Festigkeit der Anbringung eines Verschlusses (12) an der Öffnung eines Behälters (10), da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Verschluß (10) mecha­ nische Schwingungen angeregt werden und die mechanischen Schwingungen analysiert werden, indem die Abklingzeit der Schwingung und das Zeitinegral der Schwingungsamplitude mit Grenzwerten verglichen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mechanischen Schwingungen in dem Verschluß (12) durch einen von einem Schwingungserzeuger (Magnetspule 24) erzeugten Impuls angeregt werden und daß die in dem Verschluß (12) angeregten mechanischen Schwin­ gungen durch einen Aufnehmer (Mikrofon 30) aufgenommen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Schwingungserzeuger (Magnetspule 24) und dem Verschluß (12) und zwischen dem Aufnehmer (Mikro­ fon 30) und dem Verschluß (12) gemessen wird und daß die ermittelten Werte der Frequenz, der Abklingzeit, der Schwingungsamplitude bzw. des Zeitintegrals der Schwin­ gungsamplitude entsprechend den gemessenen Abständen kor­ rigiert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ermittelten Werte der Frequenz, der Abklingzeit, der Schwingungsamplitude bzw. des Zeitinte­ grals der Schwingungsamplitude unter Berücksichtigung der zwischen dem Anbringen der Verschlüsse (12) und der Durch­ führung der Messung verstrichenen Zeit korrigiert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaumdichte der in dem Behälter ab­ gefüllten Flüssigkeit gemessen wird und daß die ermittel­ ten Werte der Frequenz, der Abklingzeit, der Schwingungs­ amplitude bzw. des Zeitintegrals der Schwingungsamplitude unter Berücksichtigung der gemessenen Schaumdichte korri­ giert werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in einem Arbeitsgang jeweils eine größere Anzahl von Flaschen mittels einer Verschließvorrichtung mit einer entsprechen­ den Anzahl von Verschließorganen mit Verschlüssen versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verschließorgan eigene Grenzwerte der gemessenen Schwingungsparameter zugeordnet sind.