NL8103140A

NL8103140A - Ageing detector for plastics crates - uses IR lasers to detect and reject degraded crates passing along conveyor system

Info

Publication number: NL8103140A
Application number: NL8103140A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1983-01-17

Abstract

This appts. automatically checks plastics crates for returnable bottles. The empty crates (1) are fed by a conveyor (2) to the measuring station (3) where light from a light source (4) is interrupted by the edge of the crate. The middle section of the crate is exposed to infra-red beams from two lasers (7,8), one at a wave length which is absorbed by aged plastics but not by new, and one at a wavelength which is equally absorbed. The outputs of the infra-red detectors (10,11) are compared by a micro-processor control unit (6), and it causes a discarding mechanism (12) to push faulty crates (13) off the main conveyor, onto a waste transporter (14).

Description

J * βJ * β

STAMICARBON BVSTAMICARBON BV

Uitvinders: Johannes J. MOOIJ te Limbricht Antonie VEERMANS te Geleen 1 3295Inventors: Johannes J. MOOIJ in Limbricht Antonie VEERMANS in Geleen 1 3295

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET SELECTEREN VAN DOOR VEROUDERING VERZWAKTE KUNSTSTOFKRATTENAPPARATUS AND METHOD FOR SELECTING AGED PLASTIC CRATES

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en een werk-wijze voor het uit een aantal kunststofkratten selecteren van door veroudering verzwakte exemplaren.The invention relates to an apparatus and a method for selecting aging-weakened specimens from a number of plastic crates.

Kunststofkratten vertonen in het gebruik op den duur 5 verouderingsverschijnselen die de mechanische sterkte van een krat zodanig doen afnemen, dat het voor verder gebruik ongeschikt is, bij voorbeeld omdat het, opgenomen in een stapeling, zou kunnen bezwijken.Plastic crates eventually show signs of aging in use, which decrease the mechanical strength of a crate to such an extent that it is unsuitable for further use, for example because it could collapse when incorporated in a stack.

Deze verouderingsverschijnselen zijn doorgaans visueel niet of nauwe-lijks waarneerabaar, zodat selectie van door veroudering verzwakte 10 kratten 'op het oog' niet mogelijk is.These aging phenomena are usually visually not or hardly observable, so that selection of aging-weakened crates 'on the eye' is not possible.

De verouderingsverschijnselen worden in hoofdzaak veroorzaakt door ultraviolette straling die op het kunststofmateriaal inwerkt wanneer de kratten aan zonlicht worden blootgesteld. Door de inwerking van ultraviolette straling worden kunststoffen zoals die voor flessen-15 kratten gebruikt worden na verloop van tijd bros. In de oppervlakte-laag, die het eerste bros wordt, ontstaan, bij belasting van een verouderde krat, scheurtjes die de inleiding kunnen vormen voor gro-tere scheuren in het onderliggende, nog niet verouderde materiaal, waardoor tenslotte het krat kan bezwijken.The signs of aging are mainly caused by ultraviolet radiation that acts on the plastic material when the crates are exposed to sunlight. Due to the action of ultraviolet radiation, plastics such as those used for bottle crates become brittle over time. In the surface layer, which becomes brittle the first time, cracks are created when an aged crate is loaded, which can lead to larger cracks in the underlying, not yet aged material, as a result of which the crate can finally collapse.

20 De mate waarin het kratmateriaal op een gegeven moment is verbrost is afhankelijk van de intensiteit en inwerkingsduur van de . ultraviolette straling, die het krat tijdens zijn omloophistorie heeft ondervonden.The degree to which the crate material is at a given moment frosted depends on the intensity and duration of action of the. ultraviolet radiation, which the crate experienced during its circulation history.

De brosheid van een krat neemt tijdens de levensduur ervan 25 toe en daarmee daalt zijn mechanische sterkte mede doordat er grotere of kleinere scheuren zijn ontstaan in voornamelijk de zijwanden van het krat. In de brosheid van het materiaal en in de daarmede samen-hangende sterkte van het krat worden grote verschillen waargenomen tussen de kratten onderling, zelfs in partijen van dezelfde ouderdom.The brittleness of a crate increases during its life, and its mechanical strength thereby decreases, partly because larger or smaller cracks have arisen mainly in the side walls of the crate. In the brittleness of the material and in the related strength of the crate, large differences are observed between the crates, even in batches of the same age.

8103140 28103140 2

Deze omstandigheid maakt het niet mogelijk om voor het selecteren van beschadigde kratten een methode te volgen waarbij kratten aan de hand van een bepaalde ouderdom als afkeuringscriterium uit het verkeer wor-den genomen. Een dergelijke methode is economisch en technisch niet 5 verantwoord omdat enerzijds nog brulkbare kratten worden afgekeurd en anderzijds kratten met een te geringe mechanische sterkte in omloop blijven, wat tot onveillge situaties leidt.This circumstance makes it impossible to follow a method for selecting damaged crates in which crates are removed from traffic on the basis of a certain age as a criterion for rejection. Such a method is economically and technically not justified because, on the one hand, crates that can still be crushed are rejected and, on the other hand, crates with too little mechanical strength remain in circulation, which leads to unsecured situations.

Voorgesteld is reeds (zie het Duitse Auslegeschrift 29 22 535) om de mechanische sterkte van kunststofkratten te bepalen 10 door het uitvoeren van buigproeven aan de grijpranden. Het afkeuringscriterium is daarbij de breuk van de rand bi j een bepaalde door-buiging. Deze methode heeft als nadelen dat alleen de grijpranden op sterkte worden beproefd, dat de installatie voor het uitvoeren van de proeven veel ruimte inneemt naast de transportinrichting voor de 15 kratten, dat de voor het beproeven van de krat benodigde tijd vrij lang is omdat het krat voor de beproeving van de transportinrichting moet worden genomen en dat de sterkte van het krat uiteindelijk visueel moet worden beoordeeld·It has already been proposed (see German Auslegeschrift 29 22 535) to determine the mechanical strength of plastic crates by performing bending tests on the gripping edges. The rejection criterion is the fracture of the edge at a certain deflection. This method has the drawbacks that only the gripping edges are tested for strength, that the installation for carrying out the tests takes up a lot of space next to the transport device for the crates, that the time required for testing the crate is quite long because the crate to be tested for the transporting device and that the strength of the crate must ultimately be assessed visually

De uitvinding beoogt nu een inrichting te verschaffen voor 20 het uit een aantal kunststofkratten selecteren van door veroudering verzwakte exemplaren die de genoemde nadelen niet vertoont.The object of the invention is now to provide an apparatus for selecting from a number of plastic crates aging-weakened specimens which do not exhibit the above-mentioned drawbacks.

De uitvinding berust op de gedachte om de verandering in de infrarood-absorptie die optreedt bij veroudering van de kunststof te gebruiken als criterium voor de keuring.The invention is based on the idea of using the change in the infrared absorption that occurs with aging of the plastic as a criterion for the inspection.

25 De inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door een meetstation voor het detekteren van de aanwezigheid van een bros geworden oppervlaktelaag op een of meer gedeelten van de wand van de er door heen te voeren kratten, voorzien van een of meer bronnen van infrarode stralen om te onderzoeken delen van de kratwand te doorstra-30 len met infrarode straling omvattende eerste straling met een eerste golfgetal die door een verouderde oppervlaktelaag aanmerkelijk meer geabsorbeerd wordt dan door een niet-verouderde oppervlaktelaag en tweede straling met een tweede golfgetal die door de verouderde en de niet-verouderde kunststof in ongeveer gelijke mate geabsorbeerd wordt, 35 van middelen om de intensiteiten van de doorvallende eerste en tweede stralingen te bepalen en middelen om van deze twee intensiteiten de verhouding te bepalen en een signaalcomparator om de verkregen 8103140 3 verhoudingswaarde te vergelijken met een bepaalde grenswaarde en een afkeuringssignaal te geven als de verhoudingswaarde de grenswaarde te buiten gaat.The device according to the invention is characterized by a measuring station for detecting the presence of a brittle surface layer on one or more parts of the wall of the crates to be passed through it, provided with one or more sources of infrared rays for Investigate to irradiate parts of the crate wall with infrared radiation comprising first radiation with a first wave number which is absorbed considerably more by an aged surface layer than by an unaged surface layer and second radiation with a second wave number generated by the aged and not -Old-aged plastic is absorbed to approximately the same degree, 35 means to determine the intensities of the transmitted first and second rays and means to determine the ratio of these two intensities and a signal comparator to compare the obtained ratio of 8103140 3 with a given limit value and give a rejection signal if the ratio value exceeds the limit value.

De inrichting volgens de uitvinding is bij voorkeur voorzien 5 van een bron van infrarode stralen die een eerste straling kan opwek-ken met een golfgetal van ongeveer 1690-1750 cm" en van een bron van infrarode stralen die een tweede straling kan opwekken met een golfgetal van ongeveer 1825-1875 cm"l.The device according to the invention is preferably provided with a source of infrared rays which can generate a first radiation with a wave number of approximately 1690-1750 cm and a source of infrared rays which can generate a second radiation with a wave number about 1825-1875 cm -1.

Opgemerkt wordt, dat het op zichzelf bekend is dat aan de 10 lucht onder de invloed van ultraviolette straling verouderde kunst- stof, met name polyetheen, een versterkte infrarood-absorptie vertoont bij 1690-1750 cm"l, zie bij voorbeeld het artikel van J.P. Luongo, Journal of Polymer Science 42, pp. 139-150 (1960): 'Infrared Study of Oxygenated Groups Formed in Polyethylene During Oxydation*. Aan deze 15 publicatie kan echter geen methode worden ontleend voor het selecteren van kunststofkratten die door veroudering onbruikbaar geworden zijn.It is noted that it is known per se that plastic, in particular polyethylene, aged in the air under the influence of ultraviolet radiation, exhibits an enhanced infrared absorption at 1690-1750 cm -1, see for instance the article by JP Luongo, Journal of Polymer Science 42, pp. 139-150 (1960): "Infrared Study of Oxygenated Groups Formed in Polyethylene During Oxydation *. However, no method can be derived from this publication for selecting plastic crates that have become unusable through aging. to be.

Bij voorkeur is de inrichting volgens de uitvinding voorzien van tenminste een laser als bron van infrarode straling· Dit kan bij-voorbeeld zijn een afstembare laser met middelen om deze beurtelings 20 op het eerste en het tweede golfgetal af te stemmen, dan wel twee lasers waarvan de ene op het eerste golfgetal en de andere op het tweede golfgetal afgestemd is·Preferably, the device according to the invention is provided with at least one laser as a source of infrared radiation. This can for instance be a tunable laser with means for alternately tuning it to the first and the second wave number, or two lasers of which one is tuned to the first wavenumber and the other to the second wavenumber ·

De inrichting volgens de uitvinding kan voorzien zijn van een krattenuitstootinrichting die het eventuele afkeuringssignaal van de 25 signaalcomparator kan ontvangen en een door het meetstation gevoerde en afgekeurde krat kan verwijderen.The device according to the invention can be provided with a crate discharge device which can receive the possible rejection signal from the signal comparator and can remove a crate carried and rejected by the measuring station.

In een zeer geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is zij voorzien van middelen om ieder krat met gelijkmatige snelheid door het meetstation te voeren, middelen om de 30 gemiddelde waarden van de intensiteiten van de doorvallende eerste en tweede stralingen bij het passeren van een bepaald deel van het krat te bepalen en middelen om de verhoudingswaarde uit de deze gemiddelde waarden te bepalen. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat het effect van toevallige plaatselijke variaties in de verouderingsgraad 35 van de kratwand grotendeels geelimineerd wordt.In a very suitable embodiment of the device according to the invention, it is provided with means for passing each crate at a uniform speed through the measuring station, means for measuring the average values of the intensities of the transmitting first and second radiation when passing a determined part of the crate and means to determine the ratio value from these average values. This embodiment has the advantage that the effect of accidental local variations in the degree of aging of the crate wall is largely eliminated.

De inrichting volgens de uitvinding is voorts bij voorkeur zodanig ingericht dat de doorvallende stralingen door twee evenwijdige 8103140 4 tegenover elkaar liggende kratwanden in serie vallen aleer de raiddelen om de intensiteiten van de stralingen te bepalen ce bereiken. Dit heeft het voordeel, dat noch de stralingsbron(nen), noch de apparatuur voor het meten van de straling tot binnen het krat gestoken hoeft te 5 worden en dat het krat bij de beproeving niet hoeft te worden stilgezet.The device according to the invention is further preferably arranged such that the transmitted rays fall in series through two parallel crate walls opposite each other before the raiding means for determining the intensities of the rays reach ce. This has the advantage that neither the radiation source (s) nor the radiation measuring equipment has to be inserted inside the crate and that the crate does not have to be stopped during the test.

De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het uit een aantal kunststofkratten selecteren van door veroudering ver-zwakte exemplaren. De werkwijze volgens de uitvinding wordt daardoor 10 gekenmerkt dat de kratten door een meetstation worden gevoerd waarin de aanwezigheid van een door veroudering bros geworden oppervlaktelaag op een of meer gedeelten van de kratwand wordt gedetekteerd door de te onderzoeken gedeelten van de kratwand te doorstralen met infrarode straling omvattende eerste straling met een eerste golfgetal die door 15 een verouderde oppervlaktelaag aanmerkelijk meer geabsorbeerd wordt dan door een niet-verouderde oppervlaktelaag, en tweede straling met een tweede golfgetal die door de verouderde en de niet-verouderde kunststof in ongeveer gelijke mate geabsorbeerd wordt en de verhouding te bepalen van de intensiteit in de doorvallende straling van de 20 tweede straling tot die van de eerste straling, en een krat als afge-keurd wordt beschouwd als deze verhoudingswaarde een bepaalde grenswaarde te buiten gaat.The invention also relates to a method for selecting aged-weakened specimens from a number of plastic crates. The method according to the invention is characterized in that the crates are passed through a measuring station in which the presence of an aging brittle surface layer is detected on one or more parts of the crate wall by irradiating the parts of the crate wall to be examined with infrared radiation. comprising first radiation with a first wavenumber which is absorbed considerably more by an aged surface layer than by an un-aged surface layer, and second radiation with a second wavenumber absorbed by the aged and non-aged plastic material to approximately the same extent and the to determine the ratio of the intensity in the transmitted radiation of the second radiation to that of the first radiation, and a crate is considered rejected if this ratio value exceeds a certain limit value.

0m het effect van toevallige plaatselijke variaties in de verouderingsgraad van de kratwand te elimineren, wordt bij voorkeur 25 volgens de uitvinding aan ieder krat dat door het meetstation gevoerd wordt de gemiddelde waarden van de intensiteiten van de doorvallende eerste en tweede stralingen bij het passeren van een bepaald deel van het krat bepaald;*de verhoudingswaarde wordt uit deze gemiddelde waarden bepaald.In order to eliminate the effect of accidental local variations in the degree of aging of the crate wall, preferably according to the invention, on each crate passed through the measuring station, the average values of the intensities of the incident first and second radiations when passing a determined part of the crate; * the ratio value is determined from these average values.

30 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een inrichting volgens de uitvinding schematisch is weergegeven bij wijze van niet-beperkend voorbeeld. De figuren 1-3 stellen het volgende voor:The invention is elucidated with reference to the drawing, in which a device according to the invention is schematically shown by way of non-limiting example. Figures 1-3 represent the following:

Fig. 1 : een schematisch bovenaanzicht van de inrichting; 35 Fig. 2 : een vertikale doorsnede volgens II-II in fig. 1;Fig. 1: a schematic top view of the device; FIG. 2: a vertical section according to II-II in fig. 1;

Fig. 3 : een zijaanzicht volgens III-III in fig. 1.Fig. 3: a side view according to III-III in fig. 1.

Ledige kratten 1, waaruit de door veroudering verzwakte 8103140 5 exemplaren geselecteerd en verwijderd moeten worden, worden met een transporteur 2 met eenparige snelheid door een meetstation 3 gevoerd.Empty crates 1, from which the aging-weakened 8103140 5 specimens must be selected and removed, are transported through a measuring station 3 at a uniform speed with a conveyor 2.

De transporteur 2 is veelal een rollenbaan, doch ook andere geschikte transporteurs zijn bruikbaar. Het passeren van een krat 1 door het 5 meetstation 3 wordt gedetekteerd doordat de krat een door een licht-bron 4 naar een fotodetektor 5 gezonden lichtbundel onderbreekt; de fotodetektor 5 zendt een detektiesignaal naar een signaalcomparator/ centrale besturingseenheid 6» die voorzien is van een microprocessor.The conveyor 2 is usually a roller conveyor, but other suitable conveyors can also be used. The passage of a crate 1 through the measuring station 3 is detected in that the crate interrupts a light beam sent by a light source 4 to a photodetector 5; the photo detector 5 sends a detection signal to a signal comparator / central control unit 6, which is provided with a microprocessor.

In het meetstation 3 zijn twee lasers 7 en 8 ondergebracht, 10 die bundels infrarode straling dwars door het bovenste deel van de kratten 1 (boven de vakverdeling voor flessen) zenden; de lasers 7 en 8 zijn aangesloten op een voedings- en regelschakeling 9. De laser 7 is daarbij ingericht om een infrarode straling met een golfgetal van 1720 cm~*l op te wekken, die door een veroudere oppervlaktelaag sterk 15 geabsorbeerd wordt; de laser 8 wekt een straling met een golfgetal van 1850 cm"l op die door verouderd en niet-verouderd kratmateriaal niet noemenswaard verschillend en in betrekkelijk geringe mate geabsorbeerd wordt.The measuring station 3 houses two lasers 7 and 8, which transmit beams of infrared radiation through the upper part of the crates 1 (above the compartment for bottles); the lasers 7 and 8 are connected to a power supply and control circuit 9. The laser 7 is thereby arranged to generate an infrared radiation with a wave number of 1720 cm -1, which is strongly absorbed by an older surface layer; the laser 8 generates a radiation with a wave number of 1850 cm -1 which is not appreciably different and is absorbed to a relatively small extent by aged and non-aged crate material.

De inteneiteiten van de doorvallende bundels infrarode 20 straling worden gemeten met infrarooddetektors 10 en 11, die hun sig-nalen sturen naar de signaalcomparator/besturingseenheid 6. In de signaalcomparator/besturingseenheid 6 wordt voor iedere krat de gemid-delde intensiteitsverhouding bepaald van de beide doorvallende stra-lingen bij het passeren van een bepaald deel van het krat (bij 25 voorbeeld vanaf een punt op \ van de passerende lengte tot een punt op 3/4 van de passerende lengte). Als deze gemiddelde intensiteitsverhouding een bepaalde grenswaarde te buiten gaat, hetgeen betekent dat het betroffen krat afgekeurd dient te worden, geeft de besturingseenheid 6 een activeringssignaal door aan een krattenuitstootin-30 richting, schematisch voorgesteld door het blok 12, die het afgekeurde krat 13 overbrengt op een afvoertransporteur 14.The intensities of the transmitted beams of infrared radiation are measured with infrared detectors 10 and 11, which send their signals to the signal comparator / control unit 6. In the signal comparator / control unit 6, the average intensity ratio of the two transmitted beams is determined for each crate. radiations when passing a certain part of the crate (for example, from a point on \ of the passing length to a point on 3/4 of the passing length). If this average intensity ratio exceeds a certain limit value, which means that the crate in question must be rejected, the control unit 6 transmits an activation signal to a crate ejection device, schematically represented by the block 12, which transfers the rejected crate 13 to a discharge conveyor 14.

Als de door de infrarooddetektor 11 gemeten intensiteit buiten het normale gebied van intensiteiten valt tijdens het passeren van een krat, bij voorbeeld als de straling vrijwel geheel weg valt 35 bij het passeren van een op het krat geplakte sticker van aluminium-folie, onderdrukt de besturingseenheid 6 de meetwaarden, zodat deze voor het bepalen van het gemiddelde niet in aanmerking genomen worden.If the intensity measured by the infrared detector 11 falls outside the normal range of intensities during the passage of a crate, for example if the radiation almost completely disappears when passing a sticker of aluminum foil pasted on the crate, the control unit suppresses 6 the measured values, so that these are not taken into account for determining the average.

t 8103140t 8103140

Claims

Device for selecting aging-weakened specimens from a number of plastic crates, characterized by a measuring station for detecting the presence of a brittle surface layer on one or more parts of the wall of the crates to be passed through it provided with one or more sources of infrared rays for irradiating parts of the crate wall to be examined with infrared radiation comprising first radiation having a first wave number which is absorbed considerably more by an aged surface layer than by an unaged surface layer and second radiation with a second wave number absorbed by the aged and unaged plastic to an approximately equal extent, of means for determining the intensities of the transmitted first and second rays and means for determining the relationship of these two intensities and signal comparator to compare the obtained ratio value with give a certain limit value and a rejection signal if the ratio value exceeds the limit value.

2. Device as claimed in claim 1, characterized by a source of infrared rays which can generate a first radiation with a wave number of about 1690-1750 cm -1.

Device according to claim 1 or 2, characterized by a source of infrared rays capable of generating a second radiation with a wave number of about 1825-1875 cm -1.

4. Device as claimed in any of the claims 1-3, characterized by the presence of at least one laser as a source of infrared radiation.

Device according to claim 4, characterized by the presence of a tunable laser and means for alternately tuning it to the first and second wave numbers.

Device according to claim 4, characterized by the presence of two lasers, one of which is matched to the first wavenumber and the other to the second wavenumber.

6 3295

7. Device according to any one of claims 1-6, characterized by the presence of a crate ejection device which can receive the possible rejection signal from the signal comparator and remove a crate carried and rejected by the measuring station.

8. Device as claimed in any of the claims 1-7, characterized by means for passing each crate at a uniform speed through the measuring station, means for measuring the average values of the intensities of the transmitted first and second beams when passing a determine part of the crate and means to determine the ratio value from these average values.

9. Device according to any one of claims 1-8, characterized in that it is arranged such that the transmitted radiation falls in series through two parallel opposite crate walls before the means for determining the intensities of the radiation.

10. Method for selecting aging-weakened specimens from a number of plastic crates, characterized in that the crates are passed through a measuring station in which the presence of an aging layer that has become brittle on one or more parts of the crate wall is detected by irradiating the parts of the crate wall to be examined with infrared radiation comprising first radiation with a first wave number which is absorbed considerably more by an aged surface layer than by an unaged surface layer, and second radiation with a second wave number, which is absorbed by the aged and the non-aged plastic is absorbed in approximately the same amount and to determine the ratio of the intensity in the transmitted radiation of the second radiation to that of the first radiation, and a crate is considered rejected if this ratio value has a certain limit value goes beyond.

11. Method according to claim 10, characterized in that the average values of the intensities of the transmitted first and second radiation on passing through a specific part of the crate are determined on each crate passed through the measuring station, and the ratio value is determined from these average values.

12. Method or device as substantially described in the description and / or the drawing. WCH / FHJ 8103140