СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ БАНОК С ПРОДУКТАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR CONTROLLING TIGHTNESS OF JARS WITH FOOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на повышение производительности и эффективности контроля герметичности металлических и стеклянных банок с продуктами, а также на обеспечение его автоматизации, и может найти применение в пищевой и химической промышленности.
При производстве консервной продукции контроль герметичности металлических и стеклянных банок после закатки имеет существенное значение для обеспечения качества готовых изделий. Герметичность -способность оболочки (корпуса), отдельных ее элементов и соединений (швов) препятствовать газовому или жидкостному обмену между внутренней областью оболочки и внешней средой. В результате утраты герметичности банка с продуктом направляется в брак, что приводит к потерям ценного сырья и материалов. Причиной утраты банкой герметичности является наличие в оболочке течевых каналов. Появление течевого канала в металлической и стеклянной банке с продуктом приводит к расходу воздуха и жидкости через указанный канал при создании избыточного давления на банку.
Известны способ контроля герметичности металлических банок с пищевыми продуктами и устройство для его осуществления (RU №2396529, МПК G01M 03/00, опубл. 10.08.2010), содержащее средства для получения видеоинформации, ее обработки, позиционирования банок, связанные с блоком управления. В качестве средства получения видеоинформации и ее обработки использована система технического зрения, включающая системный контроллер, запрограммированная на индикацию неоднородности цвета поверхности банки, и связанные с ним две видеокамеры. Средство позиционирования выполнено в виде ленточного транспортера с нанесенной разметкой мест установки банок, причем видеокамеры установлены по обе стороны от транспортера с возможностью синхронного поворота вокруг своих вертикальных осей. Кроме того, устройство снабжено механизмом отбраковки, связанным с блоком управления. При поступлении консервной банки в зону обзора оппозитно установленные видеокамеры выполняют поворот и сопровождают изделие. После окончания видеосъемки видеокамеры возвращаются в исходное положение.
Способ обладает решающими недостатками, к которым относятся малая производительность и низка точность контроля герметичности. Негерметичная консервная банка может иметь нормальную форму и не содержать следов подтеков продукта, что приводит к пропускам негерметичных банок. Ряд жидких пищевых продуктов являются практически прозрачными, что не позволяет определить следы их подтеков методом видеонаблюдения. Необходимость возвратного движения видеокамер не позволяет располагать консервные банки на малом расстоянии друг от друга во избежание пропусков. Кроме того, способ чувствителен к оптическим помехам и перепадам освещенности рабочей зоны.
Известен способ контроля герметичности металлических банок (RU №2025730, МПК G01N 33/04, G01M 3/00, опубл. 30.12.1994), заключающийся в том, что металлические консервные банки укладывают рядами, швами вниз (местами стыков продольных и поперечных швов) на полки термостата, предварительно обернув белой или обработанной индикатором фильтровальной бумагой, и выдерживают при температуре 83-87°С в течение 5 мин. По появлению на бумаге маслянистых жирных пятен продукта в результате проникновения через капилляры в швах банки как следствие физического расширения продукта в банке при нагревании судят о герметичности металлических банок с продуктом. Относительным количеством негерметичных банок определяется качество партии.
Недостатками данного способа являются низкая эффективность контроля, обусловленная большим числом операций, выполняемых вручную, и непосредственным участием оператора по определению локальных выделений продукта из банки, а также сложность автоматизации процесса контроля.
Известны способ испытания закрытого контейнера на герметичность, способ изготовления герметично закрытых контейнеров и устройство для испытания на герметичность (RU №2492440, МПК G01M 3/36, опубл. 10.09.2013). В способе испытания на герметичность в закрытом контейнере предусматривается гибкая зона стенки и отверстие, закрытое гибким герметизирующим элементом, при этом к указанной гибкой стенке указанного контейнера прикладывается сила. Измерение результирующей силы осуществляется с помощью датчика силы, расположенного рядом с указанным гибким закрывающим элементом или находящегося в контакте с ним, в результате чего определяется, является ли указанный контейнер герметичным или имеющим течь, в зависимости от выходного сигнала указанного датчика силы.
Решающим недостатком данного способа является необходимость наличия в закрытом контейнере по меньшей мере одной гибкой зоны стенки и одного отверстия, закрытого гибким герметизирующим элементом, существенно ухудшающих прочностные свойства контейнера. Указанные гибкая зона стенки и гибкий герметизирующий элемент имеют малую прочность и могут разрушаться под внешним воздействием. В связи с этим, данный способ испытания на герметичность не может применяться для контроля герметичности металлических банок с консервированными продуктами, в которых недопустимо наличие гибкой зоны стенки и отверстия, закрытого гибким герметизирующим элементом.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения негерметичности укупоренных консервных банок (RU №1439429, МПК G01M 3/36, опубл. 23.11.1988). Его сущность заключается в том, что испытуемую банку помещают в удерживающее приспособление, выполненное в виде рабочей камеры, в которую подают сжатый воздух для создания избыточного давления на банку. Давление воздуха в рабочей камере повышают до заданного значения и регистрируют прогиб крышки банки. По достижении в камере давления заданной величины снижают давление и повторно регистрируют прогиб крышки банки. Деформация крышки банки фиксируется контактным приспособлением, выполненным в виде электроконтактного датчика. Посредством регистрирующего приспособления, выполненного в виде лампы и источника питания и соединенного с контактным приспособлением, регистрируют величины давления в камере в моменты равенства прогиба крышки банки заданному значению. По зарегистрированным величинам давления в камере судят о негерметичности банки.
Решающим недостатком данного способа является низкая производительность, обусловленная длительностью процессов повышения и снижения давления в камере путем подачи сжатого воздуха, а также длительностью регистрации величин давления в камере при заданном прогибе крышки. Данный способ характеризуется низкой эффективностью контроля и малой универсальностью, связанной с необходимостью наличия герметичной камеры, в которой создается избыточное давление, большим количеством операций, выполняемых вручную при управлении подачей воздуха в камеру и регистрации величин давления, а также сложностью автоматизации процесса контроля. Использованием данного способа для контроля герметичности стеклянных банок существенной ограничено прочностью стеклянной тары и возможностью ее разрушения при создании избыточного давления.
Изобретение решает задачу повышения производительности контроля герметичности банок с продуктами за счет динамической деформации крышки банки свободно падающим на поверхность указанной крышки грузом при непрерывном движении банки, задачу повышения эффективности контроля за счет определения амортизационных свойств крышки банки по параметрам функции перемещения свободно падающего груза по времени, регистрации негерметичности банки по изменению амортизационных свойств указанной крышки и регулировки расстояния от поверхности крышки банки до нижней точки указанного груза в исходном положении в зависимости от высоты банки, а также задачу обеспечения автоматизации за счет определения диаметра, высоты и положения указанной банки при контроле.
Для достижения необходимого технического результата в известном контроле герметичности банок с продуктами, включающем фиксацию банки в удерживающем приспособлении, создание избыточного давления на банку, определение упругой деформации крышки банки, регистрацию негерметичности банки по величине упругой деформации крышки банки, предлагается для создания избыточного давления на банку осуществлять динамическую деформацию крышки банки свободно падающим на поверхность указанной крышки грузом. Предлагается определять амортизационные свойства крышки банки при динамической деформации поверхности указанной крышки свободно падающим грузом по параметрам функции перемещения свободно падающего груза по времени. Постоянство расстояния от поверхности крышки банки до нижней точки свободно падающего груза в исходном положении предлагается обеспечивать путем регулировки исходного положения свободно падающего груза относительно указанной поверхности крышки. Регистрацию негерметичности и отбраковку банки осуществлять по величине изменения амортизационных свойств крышки банки при динамической деформации поверхности крышки банки свободно падающим грузом по сравнению с герметичной банкой. Для обеспечения контакта свободно падающего груза с центром крышки банки и регулировки исходного положения свободно падающего груза относительно поверхности крышки банки предлагается проводить измерение диаметра, высоты банки и положения указанной банки в удерживающем приспособлении.
Известно устройство для контроля герметичности изделий (RU №1772645, МПК G01M 3/06, опубл. 30.10.1992), содержащее ванну, заполняемую жидкостью, конус-уловитель, установленный в жидкости, источник света, установленный так, что световой луч направлен под углом к поверхности жидкости, фотоприемник, установленный по ходу отраженного от поверхности жидкости луча, а также кольцо, установленное на поверхности жидкости над конусом-уловителем.
Недостатками данного устройства является низкая производительность, сложность устройства и низкая эффективность контроля герметичности, обусловленная значительным влиянием на процесс оптических помех, перепадов освещенности и колебаниями поверхности жидкости.
Известно устройство для определения давления в укупоренной консервной таре (RU №1326918, МПК G01L 9/12, опубл. 30.07.1987) с торцом в виде гофрированной металлической мембраны, содержащее преобразователь перемещения мембраны, выполненный в виде размещенных на диэлектрической подложке концентрических плоских колец из электропроводного материала, идентичных по форме плоским участкам мембраны и подсоединенного к мембране контакта, и измерительный прибор, выполненный в виде измерителя емкости, подключенного к контакту и к концентрическим плоским кольцам.
Решающими недостатками данного устройства является низкая производительность и малая универсальность. Для определения давления в консервной таре требуется создание внешнего избыточного давления. Устройство требует существенной ручной перенастройки и изменения размеров концентрических плоских колец при определении давления в консервной таре различных размеров. Устройство обладает низкой точностью контроля герметичности, обусловленной значительным влиянием влажности окружающей среды на изменение электрической емкости между кольцевой пластиной и торцом консервной тары.
Наиболее близким техническим решением является устройство для контроля герметичности замкнутых цилиндрических изделий (RU №1783340, МПК G01M 3/36, опубл. 23.12.1992), содержащее регистрирующее приспособление, включающее контактное приспособление, выполненное в виде штока индикатора, удерживающее приспособление, включающее кольцевую камеру с отверстием для подачи сжатого воздуха, торцовое уплотнение, радиальное уплотнение, держатель изделия. Консервная банка помещается в держатель изделия удерживающего приспособления, обжимается кольцевой камерой, торцовым и радиальным уплотнениями. В кольцевую камеру и радиальное уплотнение подается сжатый воздух, который при наличии течевых каналов поступает внутрь банки, что приводит к выгибанию ее крышки. Деформация крышки фиксируется регистрирующим приспособлением, выполненным в виде индикатора.
Решающим недостатком данного устройства является низкая производительность, обусловленная длительностью процесса создания и снятия избыточного давления в удерживающем приспособлении путем подачи сжатого воздуха. Устройство имеет малую универсальность, поскольку при контроле банок различных размеров требуется подбор и замена стакана и кольцевой камеры. При контроле стеклянных банок при создании повышенного давления возможно разрушение банки. Наряду с этим, точность контроля герметичности банок является низкой вследствие утечек сжатого воздуха через торцовое уплотнение и манжету. Устройство не обеспечивает непрерывный контроль герметичности банок в потоке.
Изобретение решает задачу повышения производительности за счет увеличения скорости подачи банок и ускорения создания избыточного давления на банку путем формирования динамической нагрузки на крышку банки со стороны свободно падающего груза во время движения банки, задачу повышения точности за счет определения утечек воздуха из внутренней области банки по параметрам функции перемещения указанного груза по времени, регулировки высоты исходного положения свободно падающего груза относительно поверхности крышки банки и управления процессом создания избыточного давления, задачу улучшения универсальности за счет измерения диаметра, высоты и положения указанной банки на подающем конвейере, а также задачу обеспечения непрерывности контроля герметичности в потоке банок за счет непрерывной подачи банок лентой конвейера к контактному приспособлению.
Для достижения необходимого технического результата в известном устройстве, содержащем удерживающее приспособление, контактное приспособление, регистрирующее приспособление, предлагается удерживающее приспособление выполнить в виде снабженного приводом, лазерным источником и фотоприемником конвейера, в котором плоскостью подачи является лента, причем лазерный источник и фотоприемник установить на конвейере оппозитно. Контактное приспособление выполнить в виде втулки с пазами и снабдить элементом деформации крышки банки в виде свободно падающего груза, установленным в полости втулки с возможностью свободного его падения в полости втулки под действием собственного веса для создания ударной нагрузки на поверхность крышки банки. Также предлагается снабдить контактное приспособление держателем элемента деформации в исходном верхнем положении, расположенным в верхней части полости втулки с возможностью возвратно-поступательного перемещения элемента деформации в полости указанного держателя. Втулку контактного приспособления предлагается снабдить отверстиями для выхода воздуха из полости указанной втулки при перемещении элемента деформации. Элемент деформации снабдить ограничителем нижнего нерабочего положения и ограничителем исходного верхнего положения в полости втулки. Регистрирующее приспособление предлагается выполнить в виде индуктивного датчика линейного перемещения элемента деформации, установленного в нижней части полости втулки контактного приспособления с возможностью возвратно-поступательного перемещения элемента деформации в полости указанного индуктивного датчика. Кроме того, предлагается дополнительно снабдить устройство приспособлением для регулировки исходного положения элемента деформации относительно плоскости крышки банки, закрепленным на конвейере и включающим привод и направляющие, причем направляющие закрепить в пазах втулки контактного приспособления с возможностью вертикального перемещения указанной втулки относительно плоскости подачи конвейера. Также предлагается снабдить устройство управляющим блоком, соединенным с приводом конвейера, лазерным источником, фотоприемником, индуктивным датчиком линейного перемещения элемента деформации, держателем элемента деформации, приводом приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации.
Описание изобретения иллюстрируется прилагаемыми схемами, где на:
фиг. 1 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, общий вид со стороны фотоприемника;
фиг. 2 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, общий вид со стороны управляющего блока;
фиг. 3 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, вид спереди с выключенным лазерным источником;
фиг. 4 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, вид сзади;
фиг. 5 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, вид слева;
фиг. 6 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, вид справа.
фиг. 7 - предлагаемое устройство для контроля герметичности банок с продуктами, вид сверху;
фиг. 8 - втулка контактного приспособления, продольный разрез;
фиг. 9 - контактное приспособление, закрепленное на приспособлении для регулировки исходного положения элемента деформации (со снятой крышкой привода приспособлении для регулировки исходного положения элемента деформации);
фиг. 10 - контактное приспособление, общий вид.
На схемах приняты следующие обозначения:
1 - рама опорная;
2 - конвейер;
3 - лента конвейера;
4 - привод конвейера;
5 - лазерный источник;
6 - фотоприемник;
7 - лазерная линия;
8 - приспособление для регулировки исходного положения элемента деформации;
9, 10 - направляющая приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации;
11 - привод приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации;
12 - втулка контактного приспособления;
13 - управляющий блок;
14 - банка с продуктами;
15 - элемент деформации;
16 - ограничитель исходного верхнего положения элемента деформации в полости втулки;
17 - ограничитель нижнего нерабочего положения элемента деформации в полости втулки;
18 - катушка держателя элемента деформации в исходном верхнем положении;
19 - обмотка держателя элемента деформации в исходном верхнем положении;
20 - ферромагнитный сердечник;
21 - постоянный магнит;
22 - катушка индуктивного датчика положения;
23 - обмотка индуктивного датчика положения;
24 - отверстие для выхода воздуха из полости втулки контактного приспособления;
25, 26 - паз втулки контактного приспособления;
27, 28 - электродвигатель привода приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации.
Крышка банки с продуктом представляет собой защемленную по краю гофрированную упругую мембрану на упругом основании. Функцию упругого основания выполняет воздух во внутренней области банки. При ударе свободного падающего груза по крышке банки указанная крышка деформируется, а воздух во внутренней области банки сжимается. Деформированная крышка банки и сжатый воздух аккумулируют упругую энергию, а затем возвращают запасенную энергию грузу. Аккумулированная упругая энергия деформированной крышки и сжатого воздуха превращаются в кинетическую энергию груза.
Амортизационные свойства крышки банки характеризуют способность указанной крышки поглощать энергию удара внешнего тела. Изменение амортизационных свойств крышки, как упругой мембраны на упругом основании при ее динамической деформации свободно падающим грузом существенно зависит от изменения внутреннего давления в банке. Изменение свойств упругого основания (воздуха во внутренней области банки) приводит к изменению амортизационных свойств упругой мембраны (крышки банки), расположенной на этом основании.
В случае герметичности банки при отсутствия течевого канала объем воздуха во внутренней области банки является постоянным. Кинетическая энергия свободно падающего груза, представляющего собой элемент деформации, при ударе переходит в упругую энергию деформированной крышки банки и упругую энергию сжатого воздуха во внутренней области банки. Упругая энергия деформированной крышки и сжатого воздуха за вычетом тепловых потерь преобразуется обратно в кинетическую энергию груза, в результате чего происходит отскок указанного груза вверх от поверхности крышки. Поскольку упругая энергия сжатого воздуха при отсутствии течевого канала в банке практически не рассеивается и возвращается элементу деформации за вычетом тепловых потерь, это приводит к отскоку элемента деформации от крышки банки на большую высоту, близкую к высоте исходного положения груза. В данном случае имеют место низкие потери кинетической энергии груза при преобразовании указанной кинетической энергии в упругую энергию деформированной крышки и сжатого воздуха. Амортизационные свойства крышки герметичной банки в данном случае являются низкими, поскольку указанная крышка плохо поглощает удар груза.
В случае негерметичности банки при динамической деформации крышки свободно падающим грузом воздух после сжатия выходит из внутренней области банки через течевой канал. Это приводит к снижению количества воздуха и падению давления сжатого воздуха во внутренней области банки. Упругая энергия сжатого воздуха в банке быстро рассеивается вследствие расхода воздуха из внутренней области банки через течевой канал в окружающую среду. По этой причине часть запасенной при ударе упругой энергии сжатого воздуха безвозвратно теряется и не превращается в кинетическую энергию элемента деформации. В результате при негерметичности банки отскок элемента деформации от крышки происходит на меньшую высоту по сравнению с герметичной банкой. Амортизационные свойства крышки негерметичной банки в данном случае являются высокими, поскольку крышка негерметичной банки (упругая мембрана) поглощает удар существенно лучше, чем крышка герметичной банки, по причине рассеивания упругой энергии сжатого воздуха (упругого основания) через течевой канал.
Таким образом, от величины снижения давления сжатого воздуха в банке зависят параметры функции перемещения свободно падающего груза по времени. По значению указанных параметров определяют амортизационные свойства крышки контролируемой банки с продуктами, а также устанавливают их изменение по сравнению с герметичной банкой и регистрируют негерметичность контролируемой банки. Параметрами функции перемещения элемента деформации при этом являются координата наивысшей точки подъема (максимальная высота) указанного элемента деформации при отскоке от крышки банки и скорость достижения элементом деформации наивысшей точки подъема при отскоке.
Следовательно, определение изменения амортизационных свойств крышки контролируемой банки при ее динамической деформации свободно падающим грузом по функции перемещения указанного груза по времени позволяет установить изменение внутреннего давления в контролируемой банке при создании избыточного давления на указанную банку по сравнению с герметичной банкой, что позволяет достоверно определить наличие в контролируемой банке течевого канала и существенно повысить точность контроля. Малые изменения параметров перемещения элемента деформации регистрируются индуктивным датчиком и служат надежными признаками наличия течевого канала в банке, что позволяет с высокой точностью установить негерметичность банки.
Кроме негерметичности, по параметрам функции перемещения элемента деформации определяют наличие повышенного давления в герметичной банке с пищевыми продуктами при ее хранении, что свидетельствует о бомбаже - пороке консервов с продуктами питания, выражающемся во вспучивании крышки консервной банки или ее дна под воздействием образовавшихся в ней газов. При бомбаже давление воздуха в банке является существенно повышенным, в результате чего сжатый воздух в банке аккумулирует больше упругой энергии при динамической деформации крышки банки свободно падающим грузом. По этой причине отскок элемента деформации от крышки бомбажной банки происходит на большую высоту по сравнению с банкой без бомбажа. Амортизационные свойства крышки бомбажной банки ниже амортизационных свойств герметичной банки без бомбажа.
Высокая чувствительность и точность определения параметров функции перемещения элемента деформации обеспечивается путем использования индуктивного датчика, предназначенного для точных измерений линейных перемещений посредством перемещения штока с сердечником в полости обмотки датчика относительно указанной обмотки. Благодаря отсутствию механического и электрического контакта между штоком и корпусом, датчик имеет высокое быстродействие, большой ресурс и устойчив к воздействию внешних условий.
Создание избыточного давления на банку свободно падающим грузом и определение параметров функции перемещения указанного груза по времени осуществляется за короткий интервал времени без остановки банки на конвейере, что позволяет существенно сократить длительность процесса контроля герметичности каждого экземпляра и проводить непрерывный контроль в потоке банок. Наличие конвейера позволяет осуществлять непрерывную подачу банок к контактному приспособлению, за счет чего обеспечивается непрерывность контроля. Все операции по контролю герметичности банок с продуктами выполняются автоматически, что позволяет полностью исключить ручной труд.
Наличие лазерного источника и фотоприемника позволяет определить диаметр и высоту банки, а также ее положение на конвейере, благодаря чему удар свободно падающего груза осуществляется по центру крышки банки. Использование приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации относительно плоскости крышки банки обеспечивает постоянную высоту исходного положения свободно падающего груза относительно поверхности крышки банки, что также позволяет повысить точность контроля герметичности. Применение указанного приспособления, а также использование лазерного источника и фотоприемника позволяет осуществлять автоматическое регулирование исходного положения элемента деформации относительно плоскости крышки банки с целью поддержания постоянства высоты исходного положения элемента деформации, а также обеспечивать при ударе контакт элемента деформации с центром поверхности крышки при поступлении банок различных размеров, что существенно увеличивает универсальность устройства.
Наличие управляющего блока позволяет по данным фотоприемника определить диаметр, высоту банки и ее положение на конвейере, по данным регистрирующего приспособления определить параметры функции перемещения элемента деформации по времени, по данным индуктивного датчика положения элемента деформации контролировать достижение требуемого расстояния между нижней точкой указанного элемента деформации до поверхности крышки банки, а также в необходимые моменты времени формировать управляющие воздействия на лазерный источник, привод конвейера, контактное приспособление и приспособление приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации относительно плоскости крышки банки. Программа управляющего блока позволяет на основании полученных данных от регистрирующего приспособления рассчитать параметры функции перемещения свободно падающего груза по времени, определить амортизационные свойства крышки банки, изменение которых зависит от наличия течевого канала в оболочке или бомбажа, установить негерметичность и бомбаж банки, а также выработать управляющее воздействие на ее отбраковку.
В предлагаемом устройстве для контроля герметичности банок с продуктами на опорной раме 1 установлено удерживающее приспособление, выполненное в виде конвейера 2, на котором закреплена лента 3. Конвейер 2 соединен с приводом 4. На конвейере 2 оппозитно установлены лазерный источник 5 и фотоприемник 6. Лазерный источник 5 проецирует на фотоприемник 6 лазерную линию 7. На конвейере 7 закреплено приспособление для регулировки исходного положения элемента деформации 8, посредством которого регулируется высота исходного положения элемента деформации относительно плоскости крышки банки. На приспособлении для регулировки исходного положения элемента деформации 8 закреплен привод 11, включающий установленные под защитной крышкой электродвигатели 27 и 28. На приводе 11 приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации 8 закреплены с возможность вращения направляющие 9 и 10, соединенные с валами электродвигателей 27 и 28 соответственно. Направляющие 9 и 10, выполненные в виде ходовых винтов, закреплены посредством резьбы в пазах 25 и 26 втулки 12 контактного приспособления. В пазах 25 и 26 выполнена внутренняя резьба, соответствующая резьбе направляющих 9 и 10. Посредством направляющих 9 и 10 на валах электродвигателей 27 и 28 привода 11 приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации 8 соединена втулка 12 контактного приспособления с возможностью вертикального перемещения втулки 12 относительно ленты 3 конвейера 2. В полости втулки 12 установлен элемент деформации 15, выполненный в виде штока с закрепленным на его конце грузом. Втулка 12 закреплена на приспособлении для регулировки исходного положения элемента деформации 8 посредством направляющих 9 и 10 над лентой 3 конвейера 2 таким образом, что элемент деформации 15 расположен над центральной осью ленты 3 конвейера 2. В нижней части элемента деформации 15 закреплен ограничитель 16 исходного верхнего положения элемента деформации 15 в полости втулки 12. В верхней части элемента деформации 15 закреплен ограничитель 17 нижнего нерабочего положения элемента деформации 15 в полости втулки 12. В верхней части полости втулки 12 неподвижно закреплен держатель элемента деформации в исходном верхнем положении, выполненный в виде катушки 18 и закрепленной на катушке 18 обмотки 19. Элемент деформации 15 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения элемента в полости катушки 18. В верхней части элемента деформации 15 закреплен ферромагнитный сердечник 20. В нижней части элемента деформации 15 закреплен постоянный магнит 21. Оси ферромагнитного сердечника 20 и постоянного магнита 21 совпадают с осями катушек 18 и 22. Элемент деформации 15, катушки 18 и 22, обмотки 19 и 23, ферромагнитный сердечник 20, постоянный магнит 21 установлены в полости втулки 12 соосно. В нижней части полости втулки 12 неподвижно закреплен индуктивный датчик линейного перемещения элемента деформации, выполненный в виде катушки 22 и закрепленной на катушке 22 обмотки 23. Элемент деформации 15 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения элемента в полости катушки 22. В корпусе втулки 12 выполнена перфорация 24 в виде нескольких отверстий для выхода воздуха из полости втулки 12. На конвейере 2 закреплен управляющий блок 13. Управляющий блок 13 соединен с приводом 4 конвейера 2, лазерным источником 5, фотоприемником 6, обмоткой 19 держателя элемента деформации 15 в исходном верхнем положении, обмоткой 23 индуктивного датчика линейного перемещения элемента деформации, электродвигателем 27 и электродвигателем 28.
Конкретный пример осуществления способа.
Оператор включает управляющий блок 13. Управляющий блок 13 подает команды включения на привод 4 конвейера 2 и лазерный источник 5. Лазерный источник 5 проецирует лазерную линию 7 высотой 150 мм на фотоприемник 6. Банка с продуктами 14 помещается на ленту 3 конвейера 2 по центральной оси ленты 3. Лента 3 конвейера 2 перемещает банку с продуктами 14 в сторону контактного приспособления со скоростью 0,1 м/с. Банка с продуктами 14 пересекает лазерную линию 7, в связи с чем на фотоприемнике 6 проекция лазерной линии 7 сокращается на величину высоты банки 14. Фотоприемник 6 передает в управляющий блок 13 информацию о текущей высоте лазерной линии 7, а также о моментах времени изменения высоты лазерной линии 7. По данным фотоприемника 6 о высоте лазерной линии 7 и моментах времени изменения высоты лазерной линии 7 управляющий блок рассчитывает диаметр, высоту и положение банки с продуктами 14 на ленте 3 конвейера 2. При перемещении банки с продуктами 14 на ленте 3 конвейера 2 управляющий блок непрерывно рассчитывает координату указанной банки относительно элемента деформации 15 контактного приспособления. При пересечении банкой с продуктами 14 лазерной линии 7 управляющий блок подает электрический ток на обмотку 19 держателя элемента деформации 15 в исходном верхнем положении. При протекании электрического тока по обмотке 19 вокруг обмотки 19 возникает магнитное поле, под действием которого ферромагнитный сердечник 20 втягивается в полость катушки 18, в результате чего элемент деформации 15 поднимается вверх. При подъеме элемента деформации 15 ограничитель 16 исходного верхнего положения элемента деформации 15 в полости втулки 12 упирается во втулку 12, в результате чего элемент деформации 15 останавливается в исходном верхнем положении и удерживается в нем до подхода банки с продуктами 14. Управляющий блок 13 рассчитывает вертикальное расстояние между крышкой банка с продуктами 14 и текущим положением втулки 12 и подает команды включения на электродвигатели 27 и 28 привода приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации. Валы электродвигателей 27 и 28 вращают направляющие 9 и 10 приспособления для регулировки исходного положения элемента деформации в пазах 25 и 26 втулки 12, в результате чего втулка 12 перемещается относительно плоскости ленты 3 конвейера 2. В случае, если расстояние между крышкой банки с продуктами 14 и текущим положением втулки 12 меньше требуемого расстояния 50 мм, электродвигатели 27 и 28 вращают направляющие 9 и 10 по часовой стрелке, в результате чего втулка 12 поднимается вверх. Если расстояние между крышкой банки с продуктами 14 и текущим положением втулки 12 больше требуемого расстояния 50 мм, электродвигатели 27 и 28 вращают направляющие 9 и 10 против часовой стрелки, в результате чего втулка 12 опускается вниз. Вращение электродвигателей 27 и 28 по команде управляющего блока 13 и вертикальное перемещение втулки 12 осуществляются до достижения требуемого расстояния 50 мм между крышкой банки с продуктами 14 и текущим положением втулки 12, за счет чего происходит регулировка исходного положения элемента деформации 15 относительно поверхности крышки указанной банки 14 с целью обеспечения постоянного расстояния 50 мм от поверхности указанной крышки до нижней точки элемента деформации 15 в исходном положении. Когда банка с продуктами 14 оказывается под элементом деформации 15, управляющий блок 13 прекращает подачу электрического тока на обмотку 19 и одновременно измеряет силу тока в обмотке 23 индуктивного датчика положения. Элемент деформации 15 перестает удерживаться в полости катушки 18 в исходном верхнем положении и под действием собственного веса свободно падает на крышку банки с продуктами 14 с заданной высоты 50 мм. В результате удара элемента деформации 15 массой 200 г по крышке банки с продуктами 14 указанная крышка испытывает упругую деформацию и прогибается вниз. При герметичности банки с продуктами 14 постоянный объем воздуха во внутренней области указанной банки сжимается, оказывает сопротивление прогибу крышки банки и запасает упругую энергию. Упругая энергия сжатого воздуха во внутренней области банки 14 высвобождается, передается через крышку банки 14 элементу деформации 15 и превращается в кинетическую энергию элемента деформации 15. В результате удара по крышке банки с продуктами 14 элемент деформации 15 отскакивает вверх. Высота отскока элемента деформации 15 определяется величиной упругой деформации сжатого воздуха во внутреннем объеме банки с продуктами 14 и крышки указанной банки 14. В случае герметичности банки 14 высота отскока элемента деформации 15 составляет 36-38 мм. Амортизационные свойства крышки герметичной банки являются малыми. В случае негерметичности банки с продуктами 14 сжатый воздух из внутреннего объема указанной банки 14 выходит через течевой канал, в результате чего существенная часть запасенной упругой энергии сжатого воздуха во внутреннем объеме банки 14 рассеивается в окружающую среду. По этой причине высота отскока элемента деформации 15 массой 200 г от крышки негерметичной банки составляет 23-26 мм и оказывается меньше высоты отскока элемента деформации 15 от крышки герметичной банки 14 на 10-15 мм в зависимости от вида и размера течевого канала. Амортизационные свойства крышки негерметичной банки являются высокими. При умеренном бомбаже банки высота отскока элемента деформации 15 массой 200 г от крышки негерметичной банки составляет 43-44 мм и превышает наибольшую высоту отскока элемента деформации 15 от крышки герметичной банки в среднем на 5-6 мм. Амортизационные свойства крышки бомбажной банки являются очень малыми по сравнению с герметичной банкой. При отскоке элемента деформации от указанной крышки постоянный магнит 21 перемещается вверх в полости катушки 22. Перемещение постоянного магнита 21 внутри обмотки 23 является причиной возникновения в обмотке 23 индукционного электрического тока. Изменение величины электрического тока в обмотке 23 по времени записывается в память управляющего блока 13, после чего управляющий блок 13 рассчитывает координаты положения элемента деформации 15 относительно крышки банки с продуктами 14 в каждый момент времени с начала свободного падения элемента деформации 15. По параметрам функции перемещения элемента деформации 15 управляющий блок 15 определяет величину упругой деформации крышки банки с продуктами 14. Параметрами функции перемещения элемента деформации 15 являются координата наивысшей точки подъема при отскоке и скорость достижения элементом деформации наивысшей точки подъема. При отскоке элемент деформации 15 достигает наивысшей точки подъема, в которой его потенциальная энергия является максимальной, а скорость движения равна нулю. После достижения наивысшей точки подъема и через 0,2 с после начала движения элемента деформации 15 вниз управляющий блок подает электрический ток на обмотку 19, в результате чего ферромагнитный сердечник 20 втягивается в полость катушки 18 в течении 0,4 с. Одновременно управляющий блок 13 прекращает измерение величины индукционного электрического тока в обмотке 23. В результате втягивания ферромагнитного сердечника 20 в полость катушки 18 элемент деформации 15 поднимается и удерживается в исходном верхнем положении до подхода следующей банки с продуктами 14. Таким образом, при непрерывном движении банки с продуктами 14 на ленте 3 конвейера 2 за цикл контроля происходит по меньше мере один удар элемента деформации 15 по крышке указанной банки, а также последующий расчет положения постоянного магнита 21 относительно обмотки 23 по параметрам изменения величины индукционного электрического тока в обмотке 23, а также расчет параметров функции перемещения элемента деформации 15 по времени, после чего элемент деформации 15 приводится в исходное верхнее положение посредством удержания в магнитном поле обмотки 19 ферромагнитного сердечника 20, закрепленного на элементе деформации 15. Время контроля герметичности одной банки составляет 0,6 с, время приведения элемента деформации 15 в исходное верхнее положение составляет 0,3 с, полное время цикла контроля одной банки составляет 0,9 с. По результатам измерения высоты отскока элемента деформации и определения величины упругой деформации крышки банки с продуктами 14 управляющий блок 13 сравнивает указанную величину со значением, соответствующим герметичной банке. В случае, если определенная управляющим блоком 13 величина отскока элемента деформации 15 оказалась меньше известного диапазона отскока указанного элемента от крышки герметичной банки с продуктами данного типа, то контролируемая банка 14 отмечается как негерметичная и подлежащая утилизации. В случае, если определенная управляющим блоком 13 величина отскока элемента деформации 15 оказалась в диапазоне значений отскока, соответствующем герметичной банки с продуктами данного типа, то контролируемая банка 14 отмечается как герметичная и годная. В случае, если определенная управляющим блоком 13 величина отскока элемента деформации 15 оказалась больше на 5 мм известной величины диапазона отскока указанного элемента от крышки герметичной банки с продуктами данного типа, то контролируемая банка 14 отмечается как имеющая бомбаж и подлежащая утилизации. В случае контроля крупногабаритной банки с продуктами 14, имеющей диаметр более 100 мм при скорости конвейера 0,1 м/с цикл контроля включает два и более удара элемента деформации 15 по крышке указанной банки, что приводит к повышению точности определения величины упругой деформации указанной крышки. При длительном отсутствии банки с продуктами 14 между лазерными источником 5 и фотоприемником 6 управляющий блок прекращает подачу электрического тока в обмотку 19 в результате чего элемент деформации перемещается вниз. Ограничитель 17 упирается во втулку 12 и элемент деформации занимает нижнее нерабочего положения в полости втулки 12. При появлении следующей банки с продуктами 14 между лазерными источником 5 и фотоприемником 6 цикл контроля герметичности повторяется.
Предлагаемый способ позволил существенно повысить производительность и увеличить эффективность процесса контроля герметичности металлических и стеклянных банок, автоматизировать процесс, полностью устранив ручные и длительные операции при контроле герметичности.
При использовании предлагаемого устройства, по сравнению с устройством, описанным в ближайшем аналоге, обеспечиваются повышение производительности и увеличение точности контроля герметичности, а также улучшение универсальности относительно геометрических размеров металлических и стеклянных банок.
Как показывают промышленные исследования, производительность при контроле герметичности увеличивается в 30 раз, точность контроля увеличивается на 25%. Предлагаемым способом осуществляется быстродействующий и точный контроль герметичности всех применяемых на производстве типов стандартных металлических и стеклянных банок, что характеризует его высокую универсальность. Это позволяет обеспечить ресурсосбережение на производстве путем снижения брака, повысить качество готовой продукции и сократить количество персонала.