УСТАНОВКА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СТЕКЛЯННЫХ СОСУДОВ НА ВЫХОДЕ ФОРМОВОЧНОЙ МАШИНЫ
INSTALLATION FOR OPTICAL CONTROL OF GLASS VESSELS ON OUTFEED OF MOLDING MACHINE

Изобретение относится к технической области оптического контроля светопроницаемых или прозрачных сосудов или полых изделий, имеющих высокую температуру.
В частности, изобретение относится к скоростному оптическому контролю изделий, таких как стеклянные бутылки или флаконы, выходящие из производственной или формовочной машины. Таким образом, объект изобретения связан с контролем предметов в горячем секторе производственной установки.
Классически формовочная машина содержит различные полости, каждая из которых оснащена по меньшей мере одной дутьевой формой, в которой сосуд принимает свою конечную форму при высокой температуре. На выходе формовочной машины сосуды, все еще находящиеся при высокой температуре, захватываются на уровне их кольца и перемещаются, выстраиваясь в линию на транспортере. Промежуток между сосудами может меняться и задается формовочной машиной в зависимости от ее собственного межосевого расстояния и от диаметра сосудов. Транспортер перемещает сосуды, доставляя их последовательно на различные посты обработки, такой как напыление и отжиг. Следует отметить, что эта формовочная машина создает вибрации, в частности, на транспортере, по причине быстрых движений скоростных тяжелых деталей.
Возникает необходимость идентифицировать формовочный дефект как можно раньше на выходе формовочной машины до поступления на различные посты обработки, чтобы иметь возможность исправить его как можно раньше на уровне формовочной машины. Так, предпочтительно обнаруживать, в частности, размерные отклонения или деформации сосудов, которые непосредственно связаны с регулировками процесса формования, чтобы в случае нарушения регулировки как можно быстрее внести поправки в процесс.
Из предшествующего уровня техники известно, что на выходе формовочной машины располагают систему бесконтактного оптического контроля, позволяющую контролировать еще горячие сосуды, то есть сосуды, находящиеся при температуре от 300°С до 600°С. Как правило, такая система оптического контроля содержит по меньшей мере одну камеру, чувствительную к видимому излучению или к инфракрасному излучению, исходящему от сосудов, как описано, например, в документе ЕР 1 477 797.
Такая система оптического контроля требует адаптации к условиям окружающей промышленной среды. В патенте ЕР 0 177 004 предложена система бесконтактного контроля еще горячих стеклянных сосудов сразу после их формования. Эта система содержит источник освещения и линейную камеру, которая установлена в кожухе, называемом «защитным корпусом» и закрепленном на полу. Этот кожух установлен над плоскостью транспортера таким образом, чтобы ось визирования камеры была направлена на верхнюю часть горлышка вдоль горизонтального радиуса. Спереди объектива камеры установлен теплозащитный фильтр, чтобы исходящее от сосудов излучение в области близких к микрону длин волн не мешало приему видимого светового излучения источника освещения. Спереди кожуха находится также пылеулавливающая секция, закрытая стенкой, содержащей щель, позволяющую наблюдать сосуды при помощи линейной камеры. Этот кожух окружен на расстоянии цилиндром, образующим пространство для циркуляции охлаждающего воздуха, поступающего в пылеулавливающую секцию, в которой, таким образом, создается повышенное давление.
Даже если такое устройство имеет приспособления, чтобы защищать камеру от внешней окружающей среды, предложенная адаптация не является достаточной для защиты камеры от условий, связанных с промышленной окружающей средой формовочной машины. Кроме того, такая система требует ручной регулировки, чтобы корректировать поле и направление визирования камеры в зависимости от размера сосудов. Действительно, наклон и/или высоту транспортировочного транспортера изменяют в зависимости от размера изготавливаемых сосудов. Такие изменения требуют перемещения кожуха и, возможно, камеры в кожухе, чтобы корректировать ее положение в зависимости от изменений высоты и/или наклона транспортера с целью поддержания поля и направления визирования камеры на уровне сосудов.
Чтобы решить эту проблему в патенте ЕР 0 540 419 предложено устройство, выполненное с возможностью осуществлять автоматический бесконтактный контроль сосудов, имеющих высокую температуру. Это устройство содержит раму для установки по меньшей мере одного источника света и камеры. Эта рама представляет собой не деформирующуюся конструкцию, охватывающую сверху транспортер, но не соединенную со станиной транспортера. Эта рама соединена с полом, будучи поддерживаемой домкратами. Перемещением домкратов управляют, чтобы позиционировать раму относительно пола в зависимости от регулируемого в вертикальной плоскости наклона транспортера. Источник света и камера установлены на раме независимо от станины транспортера, поскольку, как указано в описании, установка органов контроля непосредственно на станине транспортера не представляется возможной по причине сильных вибраций, действию которых подвергается станина. Однако такое устройство является дорогим и имеет большой габарит на полу, ограничивающий возможности его размещения на выходе формовочной машины.
В области контроля сосудов в холодном секторе, как известно из документа DE 199 20 007, горлышко сосудов, перемещаемых транспортером, контролируют при помощи оптической системы визуального наблюдения, установленной на станине транспортера. Система визуального наблюдения, находящаяся в холодном секторе, может быть установлена на станине транспортера противоположно к транспортеру, находящемуся на выходе машины горячего формования сосудов и подверженному действию сильных вибраций.
В этой же области контроля сосудов в холодном секторе в патентной заявке FR 2 712 089 описано устройство оптического контроля качества перемещаемых транспортером прозрачных изделий. Это устройство содержит световой источник и камеру, измерительная линейка которой ориентирована в направлении, перпендикулярном к направлению движения изделий. На пути света, пропускаемого или отражаемого изделием, находится оптическая система, выполненная с возможностью выдавать световые лучи, параллельные между собой в плоскости визирования измерительной линейки. Камеру можно располагать в разных положениях относительно транспортера, чтобы она могла принимать световые пучки.
Изобретение призвано устранить недостатки известных технических решений и предложить установку для оптического контроля стеклянных сосудов с высокой температурой, выполненную с возможностью предохранять камеру от внешней среды и с возможностью своего размещения на выходе формовочной машины, одновременно обеспечивая возможность легко корректировать поле и направление визирования камеры в зависимости от размера сосудов.
Для решения этих задач заявленная установка обеспечивает оптический контроль стеклянных сосудов с высокой температурой, изготавливаемых формовочной машиной, на выходе которой сосуды движутся с высокой скоростью в направлении перемещения по меньшей мере перед первым устройством контроля, будучи последовательно расположенными на транспортировочной плоскости транспортера с регулируемой высотой или наклоном, причем этом первое устройство контроля содержит по меньшей мере одну камеру, установленную внутри монтажного отсека.
Согласно изобретению, установка содержит систему крепления монтажного отсека первого устройства контроля на транспортере таким образом, чтобы этот монтажный отсек располагался сбоку транспортера и имел под транспортировочной плоскостью нижнюю секцию, в которой установлена камера, чтобы на нее не действовали напрямую исходящие от сосудов излучения, при этом монтажный отсек имеет над транспортировочной плоскостью верхнюю секцию, которая оснащена смотровым окном и в которой установлена оптическая система отражения таким образом, чтобы поле наблюдения камеры было направлено через смотровое окно для контроля движущихся сосудов.
Кроме того, заявленная установка может дополнительно иметь в комбинации по меньшей мере один и/или другой из следующих отличительных признаков:
- она содержит второе устройство контроля, включающее в себя по меньшей мере одну камеру, установленную внутри монтажного отсека, закрепленного на транспортере со стороны, где находится первое устройство контроля, при этом монтажный отсек этого второго устройства имеет под транспортировочной плоскостью нижнюю секцию, в которой установлена камера, чтобы на нее не действовали напрямую исходящие от сосудов излучения, при этом монтажный отсек имеет над транспортировочной плоскостью верхнюю секцию, которая оснащена смотровым окном и в которой установлена оптическая система отражения таким образом, чтобы поле наблюдения камеры было направлено через смотровое окно для контроля движущихся сосудов.
- устройства контроля расположены таким образом, чтобы направления визирования камер образовали между собой угол, составляющий от 20 до 90°;
- устройства контроля расположены таким образом, чтобы направление визирования камеры образовало с плоскостью, ортогональной по направлению перемещения, угол, составляющий от 10 до 45°;
- каждое устройство контроля содержит в качестве оптической системы отражения отражающее зеркало, и камера оснащена объективом;
- система крепления монтажного отсека на транспортере содержит зажимной хомут, установленный на транспортере и охватывающий цилиндрическое сечение монтажного отсека, позволяя регулировать направление визирования камеры;
- система крепления монтажного отсека на транспортере содержит устройство регулирования промежутка между указанным отсеком и транспортером и/или положения указанного отсека вдоль транспортера;
- каждый монтажный отсек содержит в своей нижней секции систему воздушного охлаждения, генерирующую холодный воздушный поток, напрямую обдувающий камеру;
- система воздушного охлаждения представляет собой вихревую трубу, питаемую сжатым воздухом и выдающую, с одной стороны, холодный воздушный поток в направлении камеры и, с другой стороны, горячий воздушный поток в верхнюю секцию для создания в ней повышенного давления;
- она содержит световой источник, закрепленный на транспортере со стороны, противоположной к стороне, где находятся устройство контроля или устройства контроля, чтобы каждая камера наблюдала сосуды, освещенные с обратной стороны.
Другие различные отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие представленные в качестве неограничивающих примеров варианты осуществления изобретения.
На фиг. 1 схематично показана заявленная установка контроля, расположенная на выходе машины для формования сосудов вид сверху;
на фиг. 2 схематично показана заявленная установка контроля, изображенная на фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 3 схематично показана заявленная установка контроля, изображенная на фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 4 показана заявленная установка контроля, вид, аналогичный фиг. 2, с частичным разрезом;
на фиг. 5 схематично показан другой вариант выполнения заявленной установки контроля, вид сверху.
На фиг. 1 показана заявленная установка 1, позволяющая контролировать в горячем состоянии прозрачные или светопроницаемые сосуды 2, например, такие как стеклянные бутылки или флаконы. Установка 1 расположена таким образом, чтобы обеспечивать контроль сосудов 2, выходящих из производственной или формовочной машины 3 любого известного типа. На выходе формовочной машины сосуды 2 имеют высокую температуру, как правило, составляющую от 300°С до 600°С.
Формовочная машина 3 классически содержит ряд полостей 4, каждая из которых обеспечивает формование сосуда 2. Как известно, сосуды 2, отформованные машиной 3, последовательно поступают на выходной транспортер 5, образуя линейный ряд сосудов. Сосуды 2 перемещаются в ряду в направлении F перемещения транспортером 5, доставляющим их последовательно на различные посты обработки. Классически этот транспортер 5 содержит неподвижную станину 5а, опирающуюся на пол S и поддерживающую подвижный ленточный конвейер 5b, образующий транспортировочную плоскость Р, на которую опираются сосуды 2. Этот транспортер 5 является транспортером с регулируемой высотой, то есть расстояние между транспортировочной плоскостью Р и полом S может меняться, будучи при этом параллельным относительно пола или с углом наклона между полом и направлением F перемещения.
Ленточный конвейер 5b перемещается на неподвижной станине 5а, содержащей две боковые стенки 5с, 5d, которые проходят по существу параллельно друг другу под транспортировочной плоскостью Р. Эти две неподвижные стенки 5с, 5d образуют две противоположные стороны неподвижной станины 5а, то есть относительно зоны вмешательства оператора, соответственно переднюю сторону и заднюю сторону транспортера. Следовательно, стенки 5с, 5d называются соответственно передней стенкой и задней стенкой транспортера. Эти стенки 5с, 5d могут иметь любую форму, придающую неподвижной станине 5а сечение в виде прямоугольника, в виде Х, в виде Н, в виде перевернутого U, в виде омеги и т.д.
Согласно изобретению, заявленная установка 1 расположена как можно ближе к формовочной машине 3 таким образом, чтобы выходной транспортер 5 обеспечивал последовательное движение сосудов 2 с высокой температурой перед этой установкой 1 контроля, которая позволяет, таким образом, контролировать в режиме онлайн присутствие или отсутствие дефектов на сосудах 2. Как правило, установка 1 расположена между выходом формовочной машины 3 и отжиговой шахтой 6 и предпочтительно перед шкафом 7 для поверхностной обработки, обычно образующим первый пост обработки после формования.
Согласно примеру осуществления, представленному на фиг. 1-4, заявленная установка 1 содержит первое устройство I контроля, и в примере, показанном на фиг. 5, первое устройство I контроля и второе устройство II контроля, аналогичное первому устройству I контроля. Каждое устройство I, II контроля содержит по меньшей мере одну камеру 10, установленную внутри монтажного отсека, кожуха или короба 11.
Каждая система I, II контроля содержит по меньшей мере одну камеру 10, оснащенную объективом. Как правило, камера 10 содержит датчик электронного изображения, выдающий электронное цифровое или аналоговое изображение в систему анализа или запоминания или просмотра изображений. Указанный датчик изображения является линейным или матричным. Он является чувствительным к свету любого типа, но в случаях применения для контроля горячих сосудов, как известно, используют датчики, чувствительные либо к видимому свету, излучаемому источником света, освещающим сосуды, либо к инфракрасному излучению, испускаемому сосудами. Установленный на камере объектив фокусирует оптическое изображение сосудов или части сосудов на датчике изображения. Иначе говоря, объектив создает оптическое изображение, которое датчик изображения преобразует в электронное изображение.
Согласно изобретению, для каждого устройства I, II контроля заявленная установка 1 содержит систему 13 крепления монтажного отсека 11 на транспортере 5 таким образом, чтобы этот монтажный отсек 11 располагался сбоку транспортера 5. В примере выполнения, представленном на фиг. 1-4, монтажный отсек 11 закреплен на передней стороне, то есть на передней стенке 5с транспортера 5. В примере, показанном на фиг. 5, монтажные отсеки 11 первого устройства контроля и второго устройства контроля закреплены на одной и той же стороне транспортера 5, а именно на передней стороне, то есть на передней стенке 5с.
1
Установка 1 содержит также световой источник 14, закрепленный на транспортере 5 на стороне, противоположной к стороне, где находятся устройство или устройства контроля, чтобы каждая камера 10 наблюдала просвечиваемые с обратной стороны сосуды. Этот световой источник может быть источником любого известного типа и находится в представленном примере на задней стороне транспортера, будучи закрепленным на задней стенке 5d. Световой источник 14 установлен неподвижно на транспортере при помощи системы 13 крепления любого типа, связанной или не связанной с системой демпфирования вибраций.
Каждый монтажный отсек 11 закреплен на транспортере 5 и имеет под транспортировочной плоскостью Р нижнюю часть или секцию 11b, в которой установлена камера 10, чтобы на нее не действовали напрямую излучения от сосудов 2. Точно так же, каждый монтажный отсек 11 закреплен на транспортере 5 и имеет над транспортировочной плоскостью Р верхнюю часть или секцию 11h, оснащенную смотровым окном 15. Таким образом, понятно, что каждый монтажный отсек содержит верхнюю секцию 11h, выступающую над транспортировочной плоскостью Р, и нижнюю секцию 11b, расположенную под транспортировочной плоскостью Р.
Предпочтительно обе секции, верхняя 11h и нижняя 11b, монтажного отсека 11 не отделены друг от друга, поэтому этот монтажный отсек ограничивает внутри единый объем, что позволяет горячему воздуху подниматься из нижней секции в верхнюю секцию.
Каждый монтажный отсек 11 может быть выполнен разными способами. В представленном примере каждый монтажный отсек 11 выполнен в виде цилиндрического короба, закрытого на каждом из своих концов и установленного в вертикальном положении.
В верхней секции 11h установлена оптическая система 16 отражения изображения таким образом, чтобы поле наблюдения камеры 10 было направлено через смотровое окно 15 для контроля движущихся сосудов. В представленном примере выполнения каждое устройство I, II контроля содержит в качестве оптической системы 16 отражения отражающее зеркало 16. Как показано на фиг. 4, камера расположена по существу вертикально, и ее поле наблюдения направлено в сторону верхней секции 11h и отклонено отражающим зеркалом. Поле наблюдения камеры предусмотрено для наблюдения сосудов по всей их высоте. Считается, что отклоненное поле наблюдения камеры имеет направление Dv визирования, определяемое как направление оптической оси в вертикальной проекции на транспортировочную плоскость Р, как показано на фиг. 5.
Предпочтительно устройства I, II контроля расположены таким образом, чтобы направление визирования каждой камеры 10 образовало с плоскостью Т, ортогональной к направлению F перемещения, угол А, составляющий от 10° до 45°.
В примере выполнения, показанном на фиг. 5 и содержащим два устройства I, II контроля, устройства контроля расположены таким образом, чтобы направления Dv визирования оптических датчиков образовали между собой угол В, составляющий от 20° до 90°.
1
1
Неподвижное соединение устройств I, II контроля с транспортером 5 при помощи систем 13, 13 крепления позволяет им следовать и адаптироваться к изменениям положения транспортера, а также к изменениям наклона транспортера, не прибегая к регулировке, в отличие от известных систем, не закрепленных неподвижно на транспортере. Кроме того, как неожиданно выяснилось, решение позволяет следовать и адаптироваться также к вибрациям или к кручениям транспортера под действием расширения, не влияя на устройства контроля. Эта адаптация позволяет постоянно сохранять поле и направление наблюдения камеры, зафиксированные относительно плоскости Р транспортера. Каждую систему 13, 13 крепления можно выполнить соответствующим образом, чтобы получить жесткое соединение, связанное или не связанное с системой демпфирования вибраций.
Согласно предпочтительному отличительному признаку выполнения, система 13 крепления монтажного отсека 11 на транспортере 5 содержит устройство 23 регулирования промежутка между указанным отсеком 11 и транспортером 5 и/или положения указанного отсека вдоль транспортера. Иначе говоря, устройство 23 регулирования позволяет перемещать в боковом направлении каждый отсек параллельно направлению F перемещения, а также перпендикулярно к направлению F перемещения. Например, отсек 11 поддерживается опорным блоком 23а, установленным с возможностью перемещения скольжением на первой кулисе 23b, чтобы обеспечивать перемещение отсека в плоскости Т, перпендикулярной к направлению перемещения. Эта первая кулиса 23b установлена с возможностью перемещения скольжением на второй кулисе 23с, проходящей перпендикулярно к первой кулисе, то есть параллельно направлению F перемещения. Эта вторая кулиса 23с жестко установлена на транспортере 5 и, в частности, на передней стенке 5с.
Согласно предпочтительному отличительному признаку выполнения, система 13 крепления монтажного отсека 11 на транспортере 5 содержит зажимной хомут 27, установленный на транспортере и охватывающий цилиндрическое сечение монтажного отсека 11, позволяя регулировать направление Dv визирования камеры. Согласно этому примеру, система 13 крепления содержит устройство, позволяющее регулировать угол А, а также направление Dv визирования камеры относительно плоскости Т, ортогональной к направлению F перемещения.
В представленном примере этот зажимной хомут 27 установлен на опорном блоке 23а, который оснащен системой, позволяющей ослаблять или закреплять монтажный отсек 11 относительно опорного блока 23а, чтобы соответственно иметь возможность поворачивать отсек 11 вокруг вертикальной оси или блокировать неподвижное угловое положение этого отсека 11. Таким образом, это устройство 27 регулирования угла и направления камеры применяют в комбинации с устройством 23 регулирования промежутка между указанным отсеком 11 и транспортером 5 и/или положения указанного отсека вдоль транспортера. Разумеется, устройство 27 регулирования угла и направления камеры можно установить непосредственно на транспортере.
Согласно другому предпочтительному отличительному признаку, заявленная установка позволяет при помощи устройств 23, 27 регулирования легко изменять угол визирования в зависимости от расстояния между сосудами. Расстояние между сосудами, движущимися на ленточном конвейере транспортера, зависит от межосевого расстояния производственной машины, от числа секций и от числа полостей на секцию, от ритма производства, от диаметра корпуса сосудов и от скорости транспортера. Таким образом, каждую камеру можно легко регулировать, чтобы она могла в оптимизированных условиях наблюдать индивидуально каждый из сосудов, перемещаемых перед камерой.
Согласно предпочтительному отличительному признаку выполнения, каждый монтажный отсек 11 содержит в своей нижней секции 11b систему 30 воздушного охлаждения, генерирующую воздушный поток, непосредственно обдувающий камеру 10. Предпочтительно система 30 воздушного охлаждения представляет собой вихревую трубу или трубу Ранка-Хилша, соединенную с магистралью 31 питания сжатым воздухом и выдающую, с одной стороны, через сопло 32 холодный воздушный поток, проходящий в направлении камеры 10, и, с другой стороны, через трубку 33 горячий воздушный поток, заходящий в верхнюю секцию 11h, создавая в ней повышенное давление. Предпочтительно горячий воздушный поток направлен в сторону верхней секции 11h таким образом, чтобы обогревать отражающее зеркало и окно 15 для предупреждения появления конденсата. Верхний конец 11h отсека 11 имеет отверстия для удаления воздуха.
Изобретение не ограничивается описанными и представленными примерами, и в них можно вносить различные изменения, не выходя за рамки его объема.