В стекольной промышленности существует тенденция к автоматизации производственного процесса и поставлена задача создания завода-автомата по производству стеклянной тары.
Процессы приготовления шихты, варки стекломассы, формования полых стеклоизделий и визуальная система контроля качества уже сейчас автоматизированы. Контроль основных параметров стеклянной тары на ряде заводов страны также производится автоматически.
Из множества различных методов определения дефектом стеклянной тары самым простым, но одновременно самым трудоемким является визуальный метод. Визуальный контроль осуществляется либо на специальном пункте контроля, либо при упаковке тары. Но так как способность человека ошибаться очень велика, то даже при оптимальных условиях визуальная сортировка является ненадежной.
Механическая калибровка, заключающаяся в измерении контролируемых параметров при помощи различных калибров и шаблонов, очень надежна в эксплуатации. Однако применение этого метода ограничивается скоростью и возможностью повреждения изделия.
Электромеханический метод основан на использовании калибров и шаблонов и подаче сигнала об отклонении требуемых параметров. Если контролируемая величина выходит за пределы допусков, вырабатывается электрический сигнал, приводящий в действие бракующий механизм. Метод надежен при постоянных внешних условиях, но требует высококвалифицированного обслуживающего персонала.
Указанные методы применимы только для контроля геометрических размеров стеклянной тары (внутренний и наружный диаметры, высота). Но они непригодны для обнаружения таких дефектов, как посечки, трещины, острые выступы и т. п.
Оптический метод контроля универсален, так как позволяет определять размеры, посечки, трещины, острые выступы, камни в стекле и инородные тела. Применение этого метода основано на отражении света посечками, трещинами и на изменении интенсивности света в случае отклонения от заданных размеров, обнаружения загрязнений и инородных тел в бутылках и банках.
Одной из разновидностей оптического метода является метод теневого изображения, позволяющий осуществлять измерения в течение нескольких секунд как цветных, так и бесцветных стеклянных изделий.
Кроме контроля геометрических размеров и обнаружения различных дефектов, определяют термостойкость и механическую прочность стеклянной тары.
Применяются и другие менее распространенные методы контроля качества стеклянной тары.
Контроль размеров.
Современные разливочные и укупорочные машины предъявляют высокие требования к стабильности размеров стеклянной тары, поэтому их контроль является важнейшей проблемой в условиях массового производства.
Простое решение найдено для проверки внутреннего и наружного диаметров горла бутылки. Когда бутылка находится под контролирующей головкой, в ее горло вводится калибр. В зависимости от глубины опускания калибра, выполненного в форме ступенчатой пробки, можно установить, находится ли размер горла в заданных допусках.
Наружный диаметр горла проверяют аналогичным образом с использованием колпака.
Проверка других размеров тары провидится следующим образом.
Изделие во время вращения ощупывается рычагом в контролируемых местах. Когда движение рычага превышает величину, устанавливаемую в соответствии с требованиями стандарта, включается контактное устройство, которое выбрасывает бракованное изделие.
Если к точности измерения предъявляются более высокие требования, то применяется индуктивный или емкостный способ измерения движения контактного рычага. В этом случае железный сердечник индуктивного датчика перемещается контактным рычагом внутри двух расположенных одна за другой катушек. При этом индуктивность одной катушки уменьшается, а другой - повышается. Если катушки находятся в одной из ветвей измерительного моста переменного тока, то вследствие изменения индуктивности равновесие моста нарушается и по нулевой ветви моста проходит ток.
Сложнее проверить параллельность венчика дну изделия и полноту его выпрессовки. Для выполнения такого контроля в потоке требуется дорогостоящее электронное оборудование. Электронные приборы различают, изменяется ли данная величина (заданная высота) медленно (венчик не параллелен дну) или быстро, скачкообразно (неотпрессованный венчик).
Основной трудностью описанных методов является выбор исходной точки для измерения. Чаще всего за такую точку принимают дно изделия или поверхность, на которой это изделие установлено. В последнем случае предполагают, что поверхность не смещается при движении транспортера.
Диаметр изделия контролируют, зондируя два противоположных участка, при этом измеряют разность смещения индикаторов датчика. Проще всего это выполнить с помощью индуктивного датчика: его катушку соединить с одним контактным рычагом, а железный сердечник - с другим.
В данном случае при вращении изделия не требуется тщательного центрирования его относительно измерительного устройства.
Для контроля размеров горла разработан прибор, который состоит из двух пластмассовых калибров, скользящих по внутренней и наружной поверхности неподвижной латунной трубы, играющей роль направляющей. Световой барьер контролирует положение калибров. Оба калибра и неподвижная труба снабжены отверстиями.
Только в том случае, если внутренний и наружный диаметры находятся в пределах допустимых величин, отверстия располагаются на одинаковой высоте и пропускают луч света от датчика к приемнику. У широкогорлой тары с помощью этого прибора можно проверять, находится ли диаметр витков нарезки в пределах допуска.
В приборе имеются два электрода, расположенные на расстоянии 4 мм друг от друга. Они перемещаются над поверхностью стекла на расстоянии 0,15 мм. Измерение осуществляется с помощью моста Соти.
Прибор успешно применяют в установках карусельного типа для контроля широкогорлой тары.
Многие производители занимаются разработкой методов отбраковки стеклянной тары в потоке и созданием промышленных устройств, сортирующих тару по разным показателям.
Например, выпускается ряд устройств для контроля внутреннего диаметра и формы горла. В устройстве используется электромеханическая система, опускающая калибровочную пробку из твердой резины внутрь горла. В случае несоответствия внутреннего диаметра и формы горлышка бутылки размеру и конфигурации контрольного калибра сопротивление калибра продвижению внутрь бутылки резко возрастает или падает до нуля. Пружинный динамометр измеряет силу сопротивления движению калибровочной пробки, и, если сила превышает установленные пределы, подает команду на включение электро-пневматической системы. Дефектная стеклянная тара сдувается с конвейера в приемный бункер боя стекла.
Другая машина устанавливается в конвейерную линию транспортировки бутылок и контролируя их высоту, диаметр и форму. С помощью электромеханической системы удаляют с конвейера бутылки, параметры которых не соответствуют допустимым нормам.
Некоторые производители применяют несколько видов машин для контроля качества стеклянной тары. Пример:
Одна машина автоматически сортирует бутылки и банки благодаря четырем головкам, совершающим круговое движение вокруг изделия. Машина осуществляет проверку минимального и максимального внутреннего диаметра горла, минимального и максимального наружного диаметра, высоты, вертикальности оси, резьбы на горле и диаметра под горлам, параллельности дна и горла.
Вторая машина предназначена для автоматической сортировки стеклоизделий. Контролируются следующие параметры: максимальный и минимальный наружный и внутренний диаметры венчика горла; диаметр корпуса; максимальная и минимальная высота тары и вертикальность оси.
Существует также бракеражный автомат, который предохраняет от поломки машины автоматического контроля путем удаления наиболее дефектных изделий.
С конвейерной ленты изделия проходят между двумя вращающимися колонками, снабженными ячеистыми колесами, расположенными на уровне, соответствующем положению контролируемых точек. Если размеры изделий ниже допустимых пределов, то контакт с углублениями отсутствует, а если они превышают допустимые пределы, то контактируемые изделия вызывают усилия на углублении, в результате оси смещаются. Это смещение регистрируется дифференциальным преобразователем, и информация сохраняется до тех пор, пока изделие не отбракуется выбрасывающей стойкой. Подобно этому контактным устройством контролируется высота изделия, находящегося в движении.
Кроме перечисленных машин существуют также установки для автоматического контроля размеров бутылок и флаконов, для автоматического контроля планиметрии и герметичности банок, для проверки размеров бутылок, для автоматического контроля размеров, планиметрии (параллельность венчика горла и дна) и герметичности бутылок, для автоматической проверки качества банок.
Сообщается также об автомате для контроля формы и габаритов бутылок, который проверяет пять различных параметров бутылок: овальность или неправильность формы круглых, прямоугольных или продолговатых бутылок, размеры горла, диаметр резьбы или верхней части венчика, отклонения в пределах двух допусков и высоту бутылки.
Измерительный процесс осуществляется серией точных концентрических трубок, которые предназначены для измерения параметров бутылки, когда она проходит через 16 позиций. Бутылки поступают в ротационную машину с помощью питающего винта и выходят через револьверный механизм.
Машина для калибровки стеклянных сосудов устойчивой формы проверяет высоту венчика горла и эксцентричность сосудов. Причем машина бракует все изделия, у которых эксцентричность укупорки и венчика, а также венчика и корпуса отклоняется больше, чем на 0,8 мм.
Для измерения толщины стенок может применяться агрегат, который представляет собой поточный диодный детектор. Прибор контролирует бутылки при транспортировке их конвейером от формующих машин.
Радиоактивный источник и детектор составляют основу измерительного устройства, которое позволяет локализовывать и измерять тонкие места в стеклянных сосудах.
Сортировка по форме и контроль чистоты.
На разливочные заводы в большом количестве поступает возвратная стеклянная тара различной формы и размеров, которую сортируют на машинах.
Сортировочная машина имеет колесо с пазами для бутылок, которые закрепляются в них при помощи вакуумных присосных чашек. Бутылки сортируются по размеру и форме.
В машине находится запоминающее устройство, благодаря ему отобранные бутылки могут быть освобождены от многих контрольных операций, если их характеристика сходна с характеристикой бутылок, находящихся на предыдущих позициях. Вакуумная система обеспечивает индивидуальное управление вакуумом на каждой из присасывающих чашек.
Селекторный переключатель клапанного исполнительного механизма непосредственно измеряет диаметр бутылки в двух противоположных точках любой заданной плоскости. Подобный замер отличается повышенной точностью.
Рекомендуется использовать также устройство, сортирующее бутылки по внешнему диаметру и диаметру горла. В направляющей пластине, способной вращаться вокруг центральной оси, сделаны отверстия, расположенные концентрично вокруг центральной оси и служащие для приема сортируемых бутылок. Устройство имеет также стационарную пластину, находящуюся ниже направляющей пластины, и блокирующий элемент.
Поверхность блокирующего элемента с плитой образует одну плоскость. Диаметр бутылки определяется специальным калибром. Сортируемые бутылки расположены горизонтально в специальных вырезах а перемещаются справа налево через направляющие пластины.
Бутылки в соответствии с траекторией принимаются в одной точке пластинами и перемещаются на один шаг вправо. После этого пластины опускаются, а бутылки попадают на опорную планку, и процесс начинается снова. Калибр, расположенный перед опорной планкой, образует вторую точку прилегания бутылки, если диаметр горлышка бутылки и диаметр всей бутылки больше, чем ширина калибра. Если измеряемый диаметр попадает под щель калибра, то у бутылки нет второй точки прилегания, и она опрокидывается с планки в желоб, т. е. сортируется. Во время этого процесса пластины попадают под бутылки, опирающиеся на планку, и перемещаются справа налево. Машина для сортировки бутылок способна определять незначительные различия в диаметре бутылок (и других сосудов).
Машина генерирует электрические контрольные сигналы, посредством которых приводится в действие бракирующее устройство. Зеркало ориентировано так, что, когда на контрольной станции нет бутылки, и конец рукоятки занимает крайнее внутреннее положение, луч света отражается под определенным углом на фотоэлемент (фототранзистор).
Когда же колесо отодвигается от крайнего внутреннего положения широкой бутылкой, проходящей через контролирующую станцию, зеркало моментально принимает такую ориентацию, что пучок света отражается под определенным углом на фототранзистор.
Если через контролирующую станцию проходит узкая бутылка, колесо отодвигается от крайнего внутреннего положения и зеркало, принимая соответственное положение, отражает пучок света под определенным углом, но пучок света падает между фототранзисторами, не попадая ни на один из них.
Oсуществляется серийное производство контрольно-сортирующей машины для контроля стеклянной тары по форме и размерам и для обнаружения неровностей стекла на укупориваемых поверхностях горлышек бутылок.
Для обнаружения металлических включений в стекле и металлических предметов в стеклянной таре применяется электро-индуктивный метод. Металлические включения по сравнению с воздушными промежутками резко изменяют индуктивность электрического контура, размещенного вне бутылки, это изменение индуктивности преобразуется в выходной сигнал на отбраковку дефектной бутылки. Прибор обладает высокой чувствительностью и может устанавливаться на любом участке технологического процесса - от поступления бутылок в моечную машину до их подачи на разливочно-укупорочный автомат. При бор прост и надежен в эксплуатации.
Машина в виде самостоятельного агрегата для скоростной проверки чистоты как внутренней, так и наружной поверхности бутылок может быть установлена в поточной разливочной линии между моечной и разливочной машинами.
Вымытая бутылка, передвигаясь по конвейеру, входит в вырез фигурного диска машины и перемещается над узлом контроля дна. Если дно грязное, в запоминающее устройство посылается сигнал «брак». Бутылка переправляется на вращающуюся стойку для контроля боковой поверхности сканированием. Если на боковой поверхности есть загрязнение, то в запоминающее устройство вторично посылается сигнал «брак». Следующий фигурный диск переносит бутылку на выходной конвейер.
Забракованные бутылки отводятся или на боковой стол, или на другой конвейер для повторного контроля и мойки, или на уничтожение. Достоинством машины является плавное непрерывное движение бутылок с постоянной скоростью, что предотвращает повреждения.
Одним из производителей оборудования была разработана система отбраковки бутылок, загрязненных смазывающими форму веществами.
Формы смазывают через определенные промежутки времени, и первые бутылки, получаемые непосредственно после смазывания, легко загрязняются графитом. Когда бутылки пустые, эти следы иногда нелегко определить, особенно в янтарном стекле, но, когда бутылки наполнены, пятна становятся хорошо видимыми. Такие бутылки обычно удаляются в процессе осмотра, но все-таки их небольшой процент может быть пропущен. Бутылки, освобожденные от формы, проходят определенную точку ленты конвейера, и запоминающее устройство включает соответствующее устройство, отряхивающее бутылку со следами графита в ящик боя.
Некоторые производители устанавливают систему полной отбраковки бутылок на своих производственных линиях.
В результате ее внедрения исключен выпуск загрязненных бутылок и бутылок с зауженным горлом. Автоматическая бракирующая система может быть установлена на любой машине без нарушения нормального производственного процесса, даже на высокоскоростных линиях. Для удобства в систему включены автоматические счетчики для регистрации бутылок, отбракованных с линии и поступающих в лер.