DK161413B - Apparat til frasortering af defekte plastkasser til flasker - Google Patents

Description

DK 161413 B

Opfindelsen vedrører et apparat til frasortering af defekte plastkasser, der er beregnet til at indeholde flere genstande ved transport, såsom ølflasker.

Plastmaterialer, som sådanne plastkasser (i det 5 følgende for det meste benævnt "kasser") fremstilles af, er generelt polyethylen, polypropylen og copolymere af disse. Når disse plastmaterialer imidlertid anvendes gennem en lang tidsperiode, vil molekylvægten ved overfladen have tendens til at reduceres, navnlig ved 10 solens stråler, så at der fremkommer fine revner, og plasten vil blive skør.

Når kasser fremstillet af sådanne plastmaterialer derfor anvendes gennem en lang tidsperiode, vil deres styrke gradvis blive sænket, og efterhånden bliver 15 kasserne ubrugelige. Specielt vil kasser med sænket styrke være udsat for beskadigelse eller brud på grund af behandling og/eller opstabling under omdelingen af kasser. Når en kasse går i stykker på produktionslinien i en aftapningsfabrik, generes produktionen.

20 Hidtil er der imidlertid ikke blevet gennem ført nogen inspektion af sådanne kasser. Dette skyldes, at plastflaskekasser først blev taget i brug omkring 1965, og der er således kun forløbet ca. 16 år selv for de oprindeligt producerede kasser. Selv om 25 kvaliteten af disse kasser er forringet i nogen grad, er denne kvalitetsforringelse dog ikke af en sådan grad, at den udelukker brugen af disse.

Der er imidlertid en mulighed for, at nedgang i styrken gennem en lang brugsperiode vil bevirke en 30 forøgelse af kasser, der ikke kan holde til at bruges.

Selv om der kunne anvendes en fremgangsmåde hvor kasserne inspiceres eller sorteres på basis af deres produktionsår, ville en sådan fremgangsmåde næppe være tilstrækkelig, fordi kassernes aftagende styrke varierer afhængigt 35 af brugstilstanden af de enkelte kasser.

Der kunne også tænkes en anden fremgangsmåde, hvor forringelsen i kvalitet af flaskerkasserne inspice-

DK 161413 B

2 res eller detekteres på baggrund af graden af afblegning af farvepigmentet eller udseendet, såsom fladens blankhed, men en sådan fremgangsmåde ville ikke være rimelig, eftersom en forringelse af udseendet ikke står 5 direkte i forhold til styrken. Endvidere er en sådan inspektion af udseendet ikke effektiv, og en sådan fremgangsmåde ville have tendens til at fremkalde fejl.

Med opfindelsen tilsigtes det derfor at tilvejebringe et apparat til kassering eller frasor-10 tering af defekte kasser, ved hvilken fremgangsmåde kasser, der ikke kan anvendes på grund af en nedgang i styrken, nøjagtigt og automatisk fraskilles og frasorteres fra andre,sunde flaskekasser.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved hjælp af et 15 apparat ifølge krav 1. Foretrukne udførelsesformer fremgår af de uselvstændige krav 2-4.

I DE 30 08 745 A 1 beskrives et apparat og en fremgangsmåde til frasortering af ikke brugbare plastkasser som følge af en prøvning af en fysisk materiale-20 egenskab i overfladen, især overfladehårdhedsprøvning.

Skriftet beskriver imidlertid ikke hvorledes en sådan prøvning kan udføres.

Et ultrasonisk hårdhedsprøveapparat med en med en trykspids forsynet vibrerende stang, tilhørende driv-25 organer og en indretning til detektering af stangens resonansfrekvens er almindelig kendt. I DE-PS 1 287 334 foreslås at anvende et sådant prøveapparat til detektering af mange overfladeegenskaber hos faste legemer.

Skriftet giver dog ingen anvisning på at et sådant prø-30 veapparat kan anvendes til at detektere plastkassers brudstyrke i afhængighed af en forud bestemt brudfaldhøjde eller til automatisk at frasortere defekte plastkasser.

Opfindelsen udnytter den overraskende opdagelse, 35 at der findes en korrelation mellem plastkassers brudstyrke og deres resonansfrekvens således, at resonans- 3

DK 161413 B

frekvensen stiger med aftagende brudstyrke. Apparatet ifølge opfindelsen frasorterer prøvede plastkasser, hvis resonansfrekvens ligger over en fastlagt værdi, hvorved defekte plastkasser frasorteres sikkert, pålide-5 ligt og automatisk.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret med henvisning til tegningen. På denne viser fig. 1 en kombination af et skema og en grafisk gengivelse, der angiver princippet for et ultra-10 sonisk hårdhedsprøveapparat, der anvendes i forbindelse med opfindelsen, fig. 2 en illustration i lighed med fig. 1, der angiver ændringen af vibrationstilstanden, når en trykspids på en vibrerende stang i hårdhedsprøveappara-15 tet, som vist i fig. 1, trykkes i fast kontakt med plast-matriale, fig. 3A en graf, der angiver forholdet mellem brudfaldhøjde ved en faldprøve på kasser og frekvensen for en vibrerende stang i en resonansfrekvensprøve, 20 fig. 3B et eksempel på en graf, der angiver for holdet mellem indtryksbelastningen for en trykspids og den kritiske brudfaldhøjde for kasser, fig. 4 et billede set i nedstrømsretningen af en produktionslinie af et eksempel på et apparat til 25 frasortering af defekte kasser ifølge opfindelsen, hvilket apparat er installeret på produktionslinien, fig. 5 et sidebillede af apparatet vist i fig.

4, og fig. 6 et planbillede af apparatet vist i fig.

30 4.

Fig. 1 er en kombination af et skema og en grafisk afbildning af princippet for et kendt ultrasonisk hårdhedsprøveapparat, der anvendes ved apparatet ifølge opfindelsen. En vibrerende metalstang 2, der 35 f.eks. er fremstillet af nikkellegering, har ved sin yderste ende en trykspids eller en kontaktspids 1, 4

DK 161413 B

f.eks. i form af et Vickers diamantindtrykslegeme. En aktiveringsspole 3 er lagt omkring vibrationsstangen t 2. Et piezoelektrisk pick-up element 4, der f.eks. er fremstillet af bariumtitanat, er fastgjort til fast-5 gørelsesenden eller den nærmeste ende af vibrationsstangen 2. Aktiveringsspolen 3 og den piezoelektriske pick-up 4 er elektrisk forbundet med en oscillator 5. Vibrationsstangen 2 er monteret på et fastgørelseselement 6 på et sted mellem aktiveringsspolen 3 10 og det piezoelektriske pick-up element 4.

Når vibrationsstangen 2 udsættes for langsgående vibration, svinger den med en resonansfrekvens, ved hvilken den yderste ende, der bærer trykspidsen 1, danner en svingningsbug (det punkt hvor amplituden har 15 sin største værdi). Når trykspidsen 1, der er tilvejebragt ved spidsen af vibrationsstangen 2, og som er i resonans, trykkes i fast kontakt med overfladen af plastmaterialet 7 under en konstant belastning, som vist i fig. 2, udsættes trykspidsen 1 for en hol-20 dekraft, der bestemmes af hårdheden af overfladen af plastmaterialet 7 og af dets elasticitetsmodul. Svingningsbugen bevæger sig således fra spidsen af vibrationsstangen 2 til en mellemstilling, hvorved resonansfrekvensen ændres.

25 Materialet til trykspidsen 1 er ikke begræn set, under forudsætning af, at dets elasticitetsmodul er mindst 10 gange større end elasticitetsmodulen for plastmaterialet 7 i kasserne. Foruden diamant kan metaller, såsom rustfrit stål og keramiske materialer, 30 såsom TiC, SiC og WC anvendes.

Det er ønskeligt, at formen af spidsen af trykspidsen 1 skal være konisk, og at topspidsens vinkel skal ligge inden for området fra 130° til 160°.

De følgende prøver blev gennemført på polyethy-35 lenkasser til ølflasker på grundlag af det ovenfor kort beskrevne princip. Vicker's diamanttrykspids 1 ved 5

DK 161413B

spidsen af vibrationsstangen 2 blev trykket til fast kontakt med sidevæggene i hver kasse til måling af resonansfrekvenserne. Derefter blev der gennemført en faldprøve af kassen som en praktisk styrkeprøve 5 til bestemmelse af den faldhøjde, ved hvilken brud finder sted.

Indtryknings- eller kontaktbelastningen for Vicker's diamanttrykspids 1 blev sat til 1 kg. Årsagen til, at Vicker's diamanttrykspids 1 blev trykket 10 til fast kontakt med sidevæggene i kassen er, at sidevæggene i kassen generelt er tyndere end de andre dele og derfor har mindst styrke, så at måling af kvalitetsforringelsen af disse sidevægge er rimelige.

Faldprøven blev gennemført ved at lade kas-15 sen, der var pakket med jernflasker med en vægt svarende til vægten af flaskernes indhold, falde fra specifikke højder ved en prøvetemperatur på 10 - 1°C, så at hjørnet af kassen kolliderede med overfladen af et betongulv. Faldhøjden blev forøget efterhånden fra 0,7 m 20 gennem 1, 2, 3 og 4 m. Den laveste højde, ved hvilken der skete brud på kassen, blev benævnt brudfaldhøjden.

Resultaterne af disse prøver er vist i fig.

3A. Som det fremgår af figuren, skete der brud på alle kasser, der udviste resonansfrekvenser over 28.870 Hz 25 ved en faldhøjde på fra 0,7 til 1 m. Der blev således observeret en væsentlig formindskelse i styrke. Det antages, at årsagen til, at kasser med formindsket styrke har en høj resonansfrekvens er som følger. Når styrken bliver mindre (dvs. molekylvægten af polymeren ved over-30 fladen formindskes, så at der dannes fine revner som nævnt ovenfor, og kasserne bliver skøre), forøges kraften til at fastholde diamanttrykspidsen 1 ved spidsen af vibrationsstangen 2. På den anden side antages det, at årsagen til, at kasserne, der stadig har høj styrke, 35 har en lav resonansfrekvens,· er, at holdekraften i forhold til diamanttrykspidsen 1 er lavere end for kas- 6

DK 161413 B

ser, der har formindsket styrke, fordi sådanne kasser udsættes for elastisk deformation.

Hvis trykspidsen 1 således trykkes i fast kontakt med en kasse til måling af resonansfrekvensen for 5 vibrationsstangen 2, vil kvalitetsforringelsen af flaskekassen blive detekteret.

I det ovenfor beskrevne eksperiment var indtrykningsbelastningen for trykspidsen 1 1 kg, og den kritiske brudfaldhøjde, der adskiller sunde kas-10 ser fra defekte kasser, var en brudfaldhøjde på 1 m.

Det er imidlertid muligt at styre den kritiske grænse for kasserne, der skal frasorteres, ved at variere indtrykningsbelastningen for trykspidsen 1.

Fig. 3B angiver de resultater, der opnås ved 15 undersøgelse af forholdet mellem den kritiske brudfaldhøjde for kasserne (polyethylenflaskekasser til ølflasker) og kontaktbelastningen for en Vicker's diamant-trykspids. Som det fremgår af fig. 3B, kan kontakttrykket for trykspidsen være ca. 0,5 kg, når den kritiske 20 grænse, der adskiller sunde kasser fra defekte kasser, sættes til en brudfaldhøjde på 2 m.

Fig. 4-6 viser et eksempel på et apparat til detektering eller kassering af defekte plastflaskekasser ifølge opfindelsen, hvilket apparat arbejder i 25 forbindelse med en båndtransportør 9 til horisontal transport af kasser 8. Når en kasse når til en forudbestemt inspektionsstilling eller -station på båndtransportøren 9, detekteres kassen ved hjælp af en fotoelektrisk kobler 11. En elektromagnetisk kobling, der 30 er forbundet med en drivmotor 10 til båndtransportøren 9, udkobles ved signalet fra kobleren 11, hvorved båndtransportøren 9 standses, og den detekterede kasse 8 standses således ved inspektionsstationen.

En styreplade 12 til hindring af siderettet 35 bevægelse i tværretningen af kassen 8, der er standset ved inspektionsstationen, understøttes af et støttesta- 7

DK 161413 B

tiv 13/ så at styrepladen 12 drejer sig over transportøren 9 i kassen 8's bevægelsesretning og fungerer som en støttekonstruktion for kassen 8 på båndtransportøren 9.

5 Et ultrasonisk hårdhedsprøveapparat 14, som vist i fig. 1, er placeret på den anden side af båndtransportøren 9 modsat stativet 13. Vibrationsstangen 2 i dette ultralydhårdhedsprøveapparat 14 er understøttet således ved sin fastgørelsesdel af et fastgørel-10 seselement 15, at indtrykningsspidsen 1 er rettet mod kassen 8. Fastgørelseselementet 15 er tilvejebragt ved enden af en stempelstang 18 i en luftcylinder 17, der er monteret på et stativ 16, og vibrationsstangen 2 kan derfor føres frem eller trækkes tilbage fra en 15 sidevæg i kassen 8 ved tilførsel af luft til luftcylinderen 17. Stativet 16 er forsynet med en styreplade 19 af et elastisk materiale. Styrepladen 19 har en buet endedel og stikker frem mod kassen 8. Denne styreplade 19 og styrepladen 12 er anbragt og indret-20 tet således, at de kan gribe kassen 8 mellem sig.

Kontaktkraften til trykspidsen 1 mod kassen 8 holdes konstant ved aktivering af vibrationsstangen 2 ved hjælp af en ikke vist fjeder i fastgørelseselementet 15. Når plastmaterialet, som kassen 8 er frem-25 stillet af, er polyethylen eller polypropylen, vil kontaktkraften passende være fra 0,5 kg til 2 kg. Den grundlæggende vibrationsfrekvens for vibrationsstangen 2 er passende fra ca. 20 kHz til ca. 30 kHz.

Et resonansfrekvensmåleapparat 20 er forbun-30 det med en oscillator 5 for vibrationsstangen 2.

Resonansfrekvenser, der opnås ved at trykke trykspidsen 1 til fast kontakt med kassen 8, måles med en præcision på - 1 Hz ved hjælp af resonansfrekvensmåleren 20.

Når en resonansfrekvens ligger over en vis indstillet 35 værdi, tilvejebringer et indbygget frasorteringskredsløb (ikke vist) et afgangssignal, der angiver, at kassen 8, der undersøges, er defekt.

8

DK 161413 B

En rulletransportør 21 er placeret på nedstrøms-siden af den ovenfor beskrevne inspektionsstation. Rulletransportøren 21 har en så stor bredde, at to kasser kan placeres parallelt med hinanden på den.

5 Rulletransportøren 21 omfatter en hjælpeplads 21a.

En luftcylinder 22 til at frasortere defekte kasser fra sunde kasser 8 er placeret ved den ene side af rulletransportøren 21. Luftcylinderen 22's stempelstang 24 har en trykplade 23 ved den ene ende og 10 er indrettet til at fremføres på tværs over rulletransportøren 21 og skubbe defekte kasser mod hjælpepladsen 21a. Med dette formål sættes der tryk på luftcylinderen 22, når den modtager et signal fra frasorteringskredsløbet i resonansfrekvensmåleapparatet 20.

15 Det ovenfor beskrevne apparat fungerer som følger.

Når hver af kasserne 8, der skal kontrolleres, og som føres frem i en række på båndtransportøren 9, når til inspektionsstationen, udløses den ikke viste elektromagnetiske kobling, der er forbundet med driv-20 motoren 10 for båndtransportøren 9, som følge af et detekteringssignal fra den fotoelektriske kobler 11, hvorved båndtransportøren stoppes, og kassen 8 standses ved inspektionsstationen. Her gribes kassen 8 af et par styreplader 12 og 19 og holdes fast.

25 Der tilføres luft til luftcylinderen 17, så at stempelstangen 18 strækkes ud, hvorved trykspidsen 1 ved spidsen af vibrationsstangen 2, trykkes i fast kontakt mod en sidevæg af kassen 8 med en konstant kraft fra en ikke vist fjeder i fastgørelsesorga-30 net 15. På dette tidspunkt måles resonansfrekvensen af vibrationsstangen 2 ved hjælp af resonansfrekvens-måleapparatet 20. Hvis den således bestemte frekvens overstiger en specifik værdi, dvs. hvis det indikeres, at der er sket en væsentlig kvalitetsforringelse af 35 plastkassen, overføres der et signal, der angiver, at kassen 8 er defekt, fra frasorteringskredsløbet til luftcy1inderen 2 2.

DK 161413 B

9

Derefter indkobles den elektromagnetiske kobling til drivmotoren 10 igen, så at motoren driver båndtransportøren 9, og vibrationsstangen trækkes tilbage. Derefter transporteres kassen 8, hvis reso-5 nansfrekvens er blevet målt, mod nedstrømssiden af inspektionsstationen, og den efterfølgende kasse 8 kommer til inspektionsstationen og detekteres af den fotoelektriske kobler 11. Båndtransportøren 9 standses igen, og målingen af resonansfrekvensen gennemføres 10 ifølge den ovenfor beskrevne procedure.

Kassen 8, der er transporteret ind på rulletransportøren 21, der er placeret på nedstrømssiden af inspektionsstationen, behandles som følger.

Når resonansfrekvensen af kassen 8 ligger over den 15 indstillede værdi, afgives der er signal fra fraskillel-seskredsløbet i resonansfrekvensmåleapparatet 20 til luftcylinderen 22, hvorved stempelstangen 24 i luftcylinderen 28 udstrækkes og bevæger den defekte kasse 8 til hjælpepladsen 21a. Den defekte kasse transpor-20 teres fra den ovenfor beskrevne stilling til en ikke vist stableplads ved hjælp af andre heller ikke viste transportører.

Når resonansfrekvensen af kassen 8 er mindre end den indstillede værdi, afgives der ikke noget signal 25 til luftcylinderen 22, og stempelstangen 24 i luftcylinderen 22 forbliver derfor i sin tilbagetrukne stilling. Kassen 8 transporteres på rulletransportøren 21, indtil den når en specifik stilling. Når stempelstangen 24 i luftcylinderen 22 er blevet udstrakt, 30 trækkes den straks tilbage.

Eftersom den tid, der kræves til at overføre signalet, der angiver, at kassen 8 er defekt, fra resonansfrekvensmåleapparatet 20 til luftcylinderen 22 er inden for ca. 2 sek., efter at kassen 8 har nået 35 inspektionsstationen, kan fraskillelsen af defekte kasser gennemføres meget hurtigt og nøjagtigt.

Claims (4)

1. Apparat til frasortering af efter lang tids brug defekte plastkasser i afhængighed af en forud bestemt maksimal brudfaldhøjde for kasserne, kende- 20 tegnet ved et ultrasonisk hårdhedsprøveapparat (14), der har en vibrerende stang (2) med en trykspids (1) i enden, drivorganer til understøtning af i det mindste den vibrerende stang (2) og til at trykke trykspidsen (1) i fast kontakt i indtrykket tilstand mod hver 25 kasse (8) af en gruppe plastkasser, detekteringsorganer (20) til detektering af resonansfrekvensen af den vibrerende stang (2), hvilken frekvens varierer med trykspidsens (1) indtrykkede tilstand mod kassen (8), en indretning, der svarende til den detekterede resonans-30 frekvens tilvejebringer et signal, som følge af hvilket kasser, hvis resonansfrekvens ligger over en fastlagt værdi, der svarer til den forud bestemte maksimale brudfaldhøjde, frasorteres og sorteringsorganer (22, 23, 24) til frasortering af defekte plastkasser fra sunde plast-35 kasser som følge af det således tilvejebragte signal.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at vibrationsstangen (2) ved sin fastgørelsesende DK 161413B har en piezoelektrisk pick-up (4) og en om stangen lagt aktiveringsspole (3), hvilken pick-up (4) og spole (3) er elektrisk forbundet med en oscillator (5), at drivorganerne omfatter en luftcylinder (17) med et stempel og 5 en stempelstang (18) til aktivering af vibrationsstangen i en fremadgående og bagudgående bevægelse, og at en bærekonstruktion (15) til understøtning for vibrationsstangen (2) og stempelstangen (18) samt et par styreplader (12, 19) til fastklemning og fastholdelse af kassen 10 med trykspidsen (1) trykket til sin indtrykkede tilstand er indbefattet.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sorteringsorganerne omfatter en luftcylinder (22) med et stempel og en stempelstang (24), hvilke orga-15 ner ved modtagelse af et signal, der angiver, at en kasse (8), der afprøves, er defekt, bringer stempelstangen (24) til at strække sig ud og mekanisk at frasortere den defekte kasse.

4. Apparat ifølge ethvert af de foregående krav, 20 kendetegnet ved, at det er indrettet til at afprøve plastkasser, der efter hinanden transporteres ad en bestemt bane, og at frasortere defekte kasser ved mekanisk at fjerne dem fra den bestemte bane.