专利名称：表面加工设备和方法及检验工位的制作方法
表面加工设备和方法及检验工位本发明涉及一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备，包括多个加工工位以及一个输送装置，该输送装置有一些用于固定要加工物品的固定装置，在这里，输送装置设计为，将各固定装置固定的物品，按节拍从一个加工工位传送到下一个加工工位。本发明还涉及一种相应设计的对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备的检验工位，以及一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的方法，包括的步骤是，将要加工的物品暂时设置在输送装置的固定装置上，以及通过输送装置将各固定装置固定的物品，按节拍从一个加工工位传送到下一个加工工位。有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品例如是用金属，优选地用铝或镀锡板制的饮料罐头。优选地，物品设计为旋转对称，例如有开口端和封闭端的整体式空心圆柱形容器。优选地只加工空心圆柱体的外壁，不包括封闭端的外表面。饮料罐头外壁的表面，通常在饮料罐头用充填物充填和饮料罐头用罐头盖封闭前，在前言所述的表面加工设备中加工。这种设备例如是节拍式设备或同步式设备，其中沿物品输送方向优选地以相同的间距排列多个加工工位。用于固定物品的固定装置同样沿物品输送方向优选地以相同的间距排列，从而由各加工工位平行加工被各固定装置固定的物品，以及按节拍由输送装置向各自的下一个加工工位传送。在物品外壁的表面与加工工位之间总是形成一个空腔或间隙，它例如在饮料罐头表面加工时根据要实施的加工可小于 Imm0在加工工位可供用于加工有关物品的时间等于生产节拍扣除从一个加工工位到下一个加工工位必要的输送时间，并因而是有限的。在加工工位可能的加工步骤例如是物品的印刷、干燥和/或涂漆。为了实施这些加工步骤，加工工位配备相应的工具或加工部件。这些工具或部件往往是昂贵和容易损坏的精密仪器。尤其在生产节拍短和加工速度高的情况下，在前言所述的设备中，在加工工位处总是重复发生损坏，这些损坏不利地干扰加工过程，以及导致一个或多个加工工位或整个设备停工。由于这种停工时间，再加上更多的废品和/或高昂的修理费，从而形成高成本。因此本发明的目的是，提供一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备和方法，借助这种设备或方法减少或排除一个或多个所列举的缺点。按本发明此目的通过前言所述类型的设备达到，它的特征在于，加工工位之一是检验工位，该检验工位有电源、与电源连接的电极和评估装置，其中，评估装置设计为，检测在电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化。本发明基于下述认识在加工工位上的损坏经常通过不规则性引起，例如要加工的物品外壁或外轮廓表面内的凸拱、压屈或凹坑。基于加工工位与物品外壁表面之间非常狭窄的间隙，物品外壁或外轮廓表面内例如小于l/2mm的小的不规则性，便已经可以导致损坏加工工位。此外，这些不均勻度还会导致，不能保证相应物品的加工有所需要的质量， 从而产生更多的废品。对于一个或多个加工工位受损的情况，为了修理加工工位，大多需要
4暂停设备的运行，其结果是，除了修理费用外，会导致高的停工成本。
例如在物品与设计为用于物品数字化印刷的印刷工位的加工工位压印头之间的距离约为0.6mm士0.2mm。由于物品外壁表面的不规则性，所述距离有的地方可能小于 0.3mm。由此当例如在物品外壁表面内的凸拱与加工工位接触时，会造成加工工位损坏。此夕卜，若物品外壁表面与加工工位之间的距离太小，则可降低精加工的质量。例如，在数字印刷工位中当物品外壁表面与印刷工位压印头之间的距离小于0. 25mm时，则只能得到很差的印刷结果。 通过按本发明的设备可以克服这些缺点，因为按本发明的加工工位之一是检验工位，它用于检测在物品外壁或外轮廓表面内的不规则性。为此，按本发明检验工位有电源、 与电源连接的电极和评估装置。借助电源，在当时处于检验工位的物品与连接电源的电极之间建立电压。在物品外壁或外轮廓表面内的不规则性，导致电极与物品之间的电压改变。 按本发明，评估装置设计用于检测上述电压变化。以此方式，可以快速而可靠地确定物品外壁或外轮廓表面内的不规则性，无需检验工位与物品外壁表面之间直接接触。与其他可能的检测表面不规则性的方案例如借助摄像机光学检测或借助激光扫描器检测相比，本发明的优点是，它能简单和经济地实现，以及可以无需大的费用支出组合在设备内非常有限的可供使用的空间内。此外，按本发明的检验工位，与其他可能的方案相比，即使在只有很短的可供利用的时间之内，也有能力保证可靠地检测。按本发明的设备另一个优点在于，通过检测电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化，由评估装置产生有关物品状态的信息，这些信息可使用于后续的加工过程。优选地，评估装置设计用于评估检测到的电压改变，使得能推断出在物品外壁或外轮廓表面内不规则性的类型和/或程度。优选地，将检验工位校准为，能检测在物品外壁表面内不规则性小于500μπι的高度增大。此外优选地，为检测电压变化并因而表面不规则性的时间短于1 μ S。优选地，电极沿纵向与当时处于检验工位的物品沿纵向的长度相同。以此方式可以保证，可沿物品的全长检验其外壁表面内的不规则性。作为要加工物品的某些饮料罐头， 可能有长度或高度为160mm，因此优选地也有相应长度的电极，以便能检测这种饮料罐头的整个长度或高度。此外也优选的是，电极的轮廓形状与要加工物品的轮廓形状相配，或电极的轮廓形状可以与要加工物品的轮廓形状相配。以此方式有可能用该检验工位检验不同形状的物品。
优选地，检验工位座落于一个或多个加工工位之前，从而可以在物品在其他加工工位加工之前，检测物品外壁表面内的不规则性。因此，当检测到的不规则性超过规定值时，尤其当物品外壁表面有比物品外壁表面与加工工位之间的距离大的凸拱或鼓突时，能以有利的方式停止继续加工和/或拣出有这种不规则性的物品。特别优选的是，加工工位之一是印刷工位，它沿输送装置的输送方向座落于检验工位之后并设计为，用液体颜料印刷当时处于印刷工位的物品表面。这种印刷工位有高灵敏度的压印头，它们以很近的距离在当时处于印刷工位的物品外壁表面的上方。在物品外壁表面内的不规则性会给印刷工位造成巨大的破坏并导致质量低劣的印刷结果，所以在印刷工位之前设置按本发明的检验工位是特别优选的。
优选地，评估装置设计为，当检测到电极与当时处于检验工位的物品之间电压改变时，和/或，当在电极与当时处于检验工位的物品之间检测到的电压变化高于或低于规定的极限值时，发出一个信号。在出现电压变化时或在检测到的电压变化偏离规定的极限值或极限值范围时，通过评估装置发出的信号有利地提供可能性，进一步利用此信号尤其控制设备。此信号例如可用于使设备停止运行和暂停物品的继续加工，以防止被外壁表面内有不规则性的物品损坏加工工位。此外优选地，将设备设计为，当检验工位检测到电极与物品之间电压改变时，和/ 或，当检验工位检测到的电极与物品之间的电压改变高于或低于规定的极限值时，将一个要加工的物品从各固定装置拆除。规定的、不应比它高或比它低的极限值或应遵守的极限值范围，优选地选择为，使非关键性的不规则性，不导致产生信号或不导致拆除物品，但关键性的不规则性，也就是那些可能造成损坏或影响质量的不规则性，则导致发出信号。在检测到电压变化时，和/或，在检测到的电压改变偏离规定的极限值或极限值范围时，采取的一项特别优选的措施是，将在当时引起电压变化的那个物品从固定装置拆除。这优选地可借助压缩空气通过从固定装置推出物品实现。这种按本发明拆除外壁表面内有不规则性物品的做法具有的优点是，不必通过设备实施暂停物品的加工，与此同时又可以防止被外壁表面内有不规则性的物品损坏设备。以此方式，可以防止由于设备暂停运行造成停工时间以及与之关联的费用，所述的暂停运行不仅基于加工工位损坏，而且基于通过检测外壁表面内有不规则性的物品引发的加工停止。特别优选的是，将空气用作电极与当时处于检验工位的物品之间的电介质。以此方式可以在检验工位取消提供其他电介质，例如液态电解质。此外优选地，检验工位有用于调整电极与当时处于检验工位的物品之间距离的装置。通过改变电极离该物品外壁表面的距离，可以使检验工位适应于不同的物品，并将距离选择为，允许物品外壁表面内无害的、尤其很小的不规则性通过检验工位。在检验饮料罐头时，电极与物品外壁表面之间的距离可调整为约300 μ m。电极优选地与物品的轮廓形状相匹配，此时在物品与电极之间的距离优选地是常数。优选地，电源是一种直流电源，此外优选地是高压直流电源。优选的是，在电极上施加一个可调整的、约为200至800V直流电压的高压。此外优选地，电源设计为高电阻的， 目的是出自于安全原因产生尽可能小、优选地在微安范围内的泄漏电流。通过在物品外壁表面内的不规则性，例如鼓突、隆起或压屈，使电极与物品之间的距离改变，从而在物品与电极之间形成电弧和产生短路，这导致电极与物品之间放电，尤其飞弧。通过连续测量所施加的、当物品外壁有均勻的表面时基本上是常数的高压，根据基于表面不规则性造成的放电，可以得知电压变化。优选地，通过恰当选择物品离电极的距离和高压，可以规定一个界限，尤其一个极限值，从该界限或该极限值出发，检测物品外壁表面内的不规则性。此外优选地，检验工位设计为，检测在电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化，无需电极与当时处于检验工位的物品接触。因而不仅有可能检测物品外壁表面内的这种不规则性，亦即它大于电极与当时处于检验工位的物品之间的距离并因而导致一种接触式检测，而且也有可能检测物品外壁表面内的这种不规则性，亦即它小于电极与当时处于检验工位的物品之间的距离，并因而仅减小这一距离和不接触式检测这一距离。以此方式可以更准确地检测物品外壁表面内不同的不规则性。由此不仅可以接触式也可以非接触式检测电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化。优选地，固定装置设计为，使当时被固定装置固定的物品，当它处于检验工位时接地。优选地，电极设计为有多个梳齿尖的梳形电极，其中优选地，在相邻两个梳齿尖之间的距离小于1mm，尤其约为0. 5mm。将电极设计为梳形是特别优选的，使电场集中在电极优选地面朝物品的尖顶处。此外，电极设计为梳形还有一个优点，在梳形电极与物品之间可以在梳齿尖上形成较高的电势，从而能容易地识别距离改变。优选地，固定装置设计为，使当时被固定的物品能绕各自的旋转轴线旋转。尤其对于旋转对称的物品，优选的是，它们能在各固定装置上旋转，从而可将加工工位设计为位置固定，与此同时可以加工旋转对称物品的整个外表面。对于饮料罐头，要加工或要检验的表面面积是饮料罐头的长度或高度与其周长的乘积。当电极优选地与饮料罐头的长度或高度相配时，可以有利地通过旋转饮料罐头检验饮料罐头的整个外壁。在各固定装置上物品的旋转速度优选地约为300转/min。尤其在这种高的旋转速度的情况下有利的是，按本发明的检验设备能用在300转/min时小于1 μ s的非常短的检测时间工作。本发明另一个方面是一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备的检验工位，其特征在于，检验工位有电源、与电源连接的电极和评估装置，其中，评估装置设计为，检测在电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化。本检验工位优选地可以通过前面说明的涉及检验工位设计的特征或特征组合进一步发展。按本发明的检验工位及其进一步发展，尤其适合应用在一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备中，尤其应用在前面说明的设备或其进一步发展中。本发明另一个方面是一种前言所述的对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的方法，其特征在于下列步骤在电极与当时处于一个设计为检验工位的加工工位的物品之间产生一个电压；检测在电极与当时处于一个设计为检验工位的加工工位的物品之间的电压变化。按本发明的方法可以通过下述步骤进一步发展采用空气作为电极与当时处于检验工位的物品之间的电介质。此外，本方法还可以通过下述步骤进一步发展当检测到在电极与当时处于检验工位的物品之间电压变化时，和/或，当在电极与当时处于检验工位的物品之间检测到的电压变化高于或低于规定的极限值时，发出一个信号。此外，本方法还可以通过下述步骤进一步发展当检验工位检测到电极与物品之间电压改变时，和/或，当检验工位检测到的电极与物品之间的电压改变高于或低于规定的极限值时，将一个要加工的物品从各固定装置拆除。此外，本方法还可以通过下述步骤进一步发展调整电极与当时处于检验工位的物品之间的距离。此外，本方法还可以采取进一步发展的措施，亦即使产生的电压是直流电压，尤其
7是高压直流电压。此外，本方法还可以通过下述步骤进一步发展使当时处于检验工位的物品接地。此外，本方法还可以通过下述步骤进一步发展使被固定的物品能绕旋转轴线旋转。此外，本方法还可以通过下述步骤进一步发展检测在电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化，无需电极与当时处于检验工位的物品接触。本发明所述其他这些方面及其进一步发展的优点、实施方案和设计详情，可参见按本发明的设备前面已说明的相应的方面，它们对于本发明相应的其他这些方面具有重要
眉、ο下面借助附图举例说明本发明优选的实施形式。其中
图1表示按本发明的检验工位的一种实施形式和饮料罐头的示意图；图2表示按本发明的检验工位的一种实施形式和饮料罐头的侧视图；图3表示图2所示实施形式没有饮料罐头的立体图；图如表示图2和3所示实施形式的电极；图4b表示图如所示电极局部放大图；图5表示图2和3所示实施形式另一个立体图；图6表示图2、3和5所示实施形式侧视图；以及图7表示图2、3、5和6所示实施形式后视图。图1表示，检测饮料罐头200表面不规则性的检验工位100有一个电极110，它设置为离饮料罐头200有狭窄的距离，以及与直流电源120和评估装置130连接。直流电源 120优选地提供约800V的高压。罐头200接地。空气作为电介质处于电极110与饮料罐头200之间。按本发明，在电极110与饮料罐头200之间借助直流电源120建立电场，从而当饮料罐头200外壁表面内出现不规则性时，评估装置130可以检测到电压变化并因而可以得知表面的不规则性。评估装置130连续测量施加在电极110上的高压并确定电压的偏
1 O由图2、3和5至7可以看出，电极110安装在绝缘体140上，绝缘体又支承在支架 160a,b内。支架160a、b有用于调整电极110与饮料罐头200之间距离的装置150a、b，例如千分表。以此方式，可以根据要求的边界条件准确调整电极110离饮料罐头200的距离。 电极110与饮料罐头200之间的距离优选地约为300 μ m。罐头200优选可旋转地被支承，以及旋转速度优选地为300转/min。由于不规则性，例如饮料罐头200外壁表面的凸拱，引起饮料罐头200与测量电极 110之间的距离缩小，导致电极110与饮料罐头200之间放电或飞弧，其结果是造成可由评估装置检测到的电压下降。在这里，通过距离变化也有可能检测到那些小于电极110与饮料罐头200之间距离的不规则性，亦即也可以非接触式检测。优选地，评估装置将此电压变化通过信号传输给主控制器，优选地可储存程序的控制器(SPS)。应发出相应信号的电压降的大小，优选地可以调整。设备的主控制器在发生相应地电压降的情况下，引发例如拆除造成电压降的那个物品，或暂停设备的运行。检测表面不规则性的时间优选地约1 μ s或更小。拆除物品，尤其饮料罐头200，优选地可借助压缩空气通过将饮料罐头200从其固定装置吹出实现。由图4a和4b可以看出，电极110优选地设计为有多个梳齿尖111的梳形电极，梳齿尖优选地按彼此约为0. 5mm的间距排列。这种梳形电极是特别优选的，因为在梳形电极的齿尖与罐头之间形成较高的电势，从而能容易地识别距离改变。此外，电极110有固定装置112，用于将电极固定在检验工位上，尤其绝缘体140上。由图1的示意图可以看出，电极 110沿其纵向的长度与饮料罐头200沿纵向的长度基本相同。此外优选地，电极110的轮廓形状与饮料罐头200或其他物品的轮廓形状相配或可以相配，从而可以由检验工位检验不同形状的物品。
权利要求
1.一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备，包括a.多个加工工位，以及b.输送装置，它有一些用于固定要加工物品的固定装置，其中，该输送装置设计为，将各固定装置固定的物品，按节拍从一个加工工位传送到下一个加工工位，其特征为加工工位之一是检验工位，它有电源、与电源连接的电极和评估装置，其中， 该评估装置设计为，检测在所述电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征为，空气被用作电极与当时处于检验工位的物品之间的电介质。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，所述检验工位有用于调整电极与当时处于检验工位的物品之间距离的装置。
4.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征为，所述电源是一种直流电源，优选地高压直流电源。
5.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征为，所述检验工位设计为，检测在所述电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化，无需电极与当时处于检验工位的物品接触。
6.按照权利要求1至5之一所述的设备，其特征为，所述固定装置设计为，使得被固定装置固定的各物品当其处于检验工位时被接地。
7.按照权利要求1至6之一所述的设备，其特征为，所述电极设计为有多个梳齿尖的梳形电极，其中优选地，在每两个相邻梳齿尖之间的距离小于1mm，尤其约为0. 5mm。
8.一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备的检验工位， 其特征为所述检验工位有电源、与电源连接的电极和评估装置，其中，所述评估装置设计为，检测在电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化。
9.按照权利要求8所述的检验工位，其特征为，所述检验工位具有权利要求2-5或7之一特征部分所述的特征。
10.将按照权利要求8-9之一所述检验工位应用在一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的设备中，尤其应用在按照权利要求1至7之一所述设备中。
11.一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品进行表面加工的方法，包括下列步骤a.将要加工的物品暂时设置在输送装置的固定装置上，b.通过输送装置将各固定装置固定的物品，按节拍从一个加工工位传送到下一个加工工位，其特征在于下列步骤-在电极与当时处于一个设计为检验工位的加工工位的物品之间产生一个电压，-检测在电极与当时处于一个设计为检验工位的加工工位的物品之间的电压变化。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于下列步骤，-采用空气作为电极与当时处于检验工位的物品之间的电介质。
13.按照权利要求11至12之一所述的方法，其特征在于下列步骤，-调整电极与当时处于检验工位的物品之间的距离。
14.按照权利要求11至13之一所述的方法，其特征为，产生的电压是直流电压，尤其是高压直流电压。
15.按照权利要求11至14之一所述的方法，其特征在于下列步骤， -检测在电极与当时处于检验工位的物品之间的电压变化，无需电极与当时处于检验工位的物品接触。
全文摘要
本发明涉及一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品(200)进行表面加工的设备，包括多个加工工位以及一个输送装置，后者有一些用于固定要加工物品(200)的固定装置，在这里，输送装置设计为，将各固定装置固定的物品(200)，按节拍从一个加工工位传送到下一个加工工位。按本发明这种设备的特征在于，加工工位之一是检验工位(100)，它有电源(120)、与电源连接(120)的电极(110)和评估装置(130)，其中，评估装置设计为，检测在电极(110)与当时处于检验工位(100)的物品(200)之间的电压变化。本发明还涉及一种相应设计的对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品(200)进行表面加工的设备的检验工位(100)，以及一种对有圆形横截面和至少部分导电外壁的物品(200)进行表面加工的方法。
文档编号B41F33/02GK102481778SQ201080039110
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者P.克罗伊茨, W.诺尔 申请人:鲍尔包装欧洲有限公司