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Dokumentenidentifikation DE102005018587A1 19.04.2007
Titel Gerät zur Erkennung von metallischen Teilchen in einem Produktstrom
Anmelder Mesutronic Gerätebau GmbH, 94259 Kirchberg, DE
Vertreter Schlenk, M., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 80689 München
DE-Anmeldedatum 21.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005018587
Offenlegungstag 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse G01V 3/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B65G 43/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Metallsuchgerät zur Überwachung eines Produktstromes auf unerwünschte metallisch leitende Partikel, bei dem in einem zu überwachenden Abschnitt des auf einem Transportband befindlichen produktstromes mittels in Förderrichtung hintereinander angeordneter Einzel-Sensoren und einer diesen zugeordneten Auswerteschaltung ein materialspezifisches Erkennungssignal in der Weise abgeleitet wird, daß die Ausgangssignale der Einzel-Sensoren derart gegeneinander zeitverzögert einer Additionsschaltung zugeführt werden, daß der durch den Abstand der Sensoren und die Fördergeschwindigkeit des Förderstromes bedingte Laufzeitunterschied zwischen den Sensorsignalen ausgeglichen wird, um eine wenigstens nahezu arithmetische Addition der auf ein metallisch leitendes Partikel im Fördergutstrom beruhenden Signalanteile in der Additionsschaltung herbeizuführen, deren Ausgangssignal der Auswerteschaltung zur Erzeugung des Erkennungssignals zugeführt wird.
Die einzelnen, im wesentlichen nur auf magnetisierbares Material ansprechenden, den Förderstrom nicht umfassenden Einzel-Sensoren, wie Hallgeneratoren oder magnetische Feldplatten, die auf einer Seite des das Fördergut tragenden Transportbandes unter Bildung wenigstens einer Sensor-Reihe hintereinander angeordnet sind, haben untereinander einer vorzugsweise um 90° unterschiedliche Orientierung ihrer räumlichen Charakteristik.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät zur Überwachung eines Produktstromes auf unerwünschte metallisch leitende Partikel, bei dem in einem zu überwachenden Abschnitt des auf einem Transportband befindlichen Produktstromes mittels in Förderrichtung hintereinander angeordneten Einzel-Sensoren und einer diesen zugeordneten Auswerteschaltung ein materialspezifisches Erkennungssignal abgeleitet wird. Dabei werden, wie in der Deutschen Patentschrift 100 11 230 beschrieben, die Ausgangssignale der Sensoren derart gegeneinander zeitverzögert einer Additionsschaltung zugeführt, daß der durch den Abstand der Sensoren und die Fördergeschwindigkeit des Förderstromes bedingte Laufzeitunterschied zwischen den Sensorsignalen ausgeglichen wird und eine wenigstens nahezu arithmetische Addition der auf ein metallisch leitendes Partikel im Fördergutstrom beruhenden Signalanteile in der Additionsschaltung erfolgt, deren Ausgangssignal der Auswerteschaltung zur Erzeugung des Erkennungssignals zugeführt wird. Es wird auf diese Weise eine so wesentliche Steigerung der Ansprechempfindlichkeit erreicht, dass auch extrem kleine magnetisierbaren Teilchen erkennbar werden, die sich innerhalb einer Verpackung aus einer Aluminiumfolie befinden. Hierzu sind die einzelnen Sensoren im wesentlichen nur auf magnetisierbares Material ansprechende, den Förderstrom nicht umfassende konzentrierte Einzelsensoren in Form von Hallgeneratoren oder magnetische Feldplatten, die auf einer Seite des das Fördergut tragenden Transportbandes unter Bildung einer Sensor-Reihe hintereinander angeordnet.

Die Korrelation ist auf verschiedene Weise erreichbar. Beispielsweise können die entsprechenden Signale aus einem Partikel-Durchlauf über eine Laufzeitkette zusammengeführt werden. Eine äquivalente Lösung besteht, dass von jedem Sensor die bei einem Partikel- bzw. Fremdkörper-Durchlauf anfallenden in einen gemeinsamen Speicher geladen werden, in dem dann nach dem Ende des Fremdkörperdurchlaufs die Summe der angefallenen Einzelsignale korreliert abgespeichert ist.

Zur weiteren Steigerung der Ansprechempfindlichkeit wird bei derartigen Geräten häufig noch eine dem Sensordurchlauf vorausgehende Vormagnetisierung des Fördergutes vorgenommen. Trotzdem kann es vorkommen, vor allem wenn die zu erfassenden Teilchen aus VA-Stahl bestehen, dass Teilchen nennenswerter Grösse unerkannt bleiben.

Diesen Schwierigkeiten wird nach der Erfindung dadurch begegnet, dass einzelne der Sensoren eine von den übrigen Sensoren vorzugsweise um 90° unterschiedliche Orientierung ihrer räumlichen Charakteristik haben.

Wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen zeigten, haben verschiedene ferromagnetische Materialien, vor allem VA-Stahl die Eigenschaft trotz einer starken vorauslaufenden Vormagnetisierung bei gleicher Orientierung der Einzel-Sensoren teilweise unerkennbar zu bleiben. Bei einer davon abweichende Sensor-Orientierung werden sie überraschenderweise erkennbar und vorher erkennbare Teilchen werden teilweise nicht mehr erkannt.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden die in einer Sensor-Reihe aufeinanderfolgenden Sensoren unterschiedlich orientiert angeordnet. Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Sensoren gleicher Orientierung in einer Sensor-Reihe in Flucht mit den Sensoren der anderen Orientierung angeordnet. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Sensoren gleicher Orientierung jeweils auf einem eigenen Trägerstreifen unter Bildung einer eigenen Sensor-Reihe angeordnet sind, und dass die Sensor-Reihen mit voneinander verschiedener Sensor-Orientierung abwechselnd zueinander und eng benachbart angeordnet sind.

Eine weitere Verbesserung ist dadurch erreichbar, daß für jeweils drei zueinander benachbarte Sensor-Reihen eine Summenbildung ihrer in Zeilenrichtung der Sensor-Matrix auftretenden Signale vorgesehen ist. Diese Summenbildung in Zeilenrichtung ist auch im vorgenannten Deutschen Patent bereits angesprochen.

Zusätzlich oder auch für sich läßt sich eine weitere Empfindlichkeitssteigerung dadurch erreichen, je eine Sensor-Matrix oberhalb und unterhalb des Transportbandes derart angeordnet ist, dass die Sensoren auf das Förderband weisen. Dies ist auch bei einer Ausführung nach den 4 bis 6 der vorgenanten Patentschrift vorteilhaft anwendbar.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

die 1 ein Übersichtsbild eines Geräts nach der erwähnten Patentschrift zum besseren Verständnis solcher Geräte,

die 2 eine erfindungsgemässe Anordnung der Sensoren, mit unterschiedlicher Sensor-Orientierung in einer Sensor-Reihe,

die 3 eine erfindungsgemässe Anordnung der Sensoren mit Anordnung der Sensoren gleicher Orientierung in jeweils einer eigenen Sensor-Reihe,

die 4 eine Ausführung bei der je eine Sensor-Matrix oberhalb und unterhalb des Transportbandes derart angeordnet ist, deren jede mit ihren Sensoren auf das Förderband weist.

In der 1 ist eine schematische Darstellung eines einschlägigen Geräts wiedergegeben, die der 4 der vorgenannten Patentschrift entspricht, und beispielsweise mit als Hallgeneratoren oder magnetischen Feldplatten HS1 und HS2 arbeitet. Die bei solchen Sensoren für die Funktion erforderlichen Magnetfeld-Vorrichtungen sind aus Gründen der übersichtlichkeit fortgelassen. In Transportrichtung des Förderbandes FB sind im Abstand s weitere derartige Sensoren HS1' und HS2' angeordnet, wodurch eine Sensor-Matrix mit den Sensor-Reihen HS1-HS1' und HS2-HS2' und den Sensor-Zeilen HS1-HS2 und HS1'-HS2' entsteht.

Die Ausgangssignale aus Sensoren einer Sensor-Reihe werden entsprechend der Lehre nach der erwähnten Deutschen Patentschrift einem – in der 1 nicht näher dargestellten vektoriellen Addierer VA – korreliert zu einem Summensignal zusammengefaßt, dessen Signal-/Geräusch-Verhältnis verbessert ist. Auch können bei dieser Ausführungsform Geräuschsignale mindernde Filter angewendet werden.

Mittels der Matrix-Ausbildung des Sensorfeldes wird nicht nur das Erfassungsgebiet quer zur Transportrichtung erheblich erweitert, sondern auch eine weitere Verbesserung des Signal-/Geräusch-Verhältnisses erreicht. Insoweit wird auf die erwähnte Deutsche Patentschrift verwiesen.

Bei der in der 2 gezeigten Sensor-Matrix sind insgesamt fünf Sensor-Reihen mit je sechs Einzel-Sensoren vorgesehen. Aus Gründen der übersichtlichkeit ist nur die Sensor-Matrix mit den Einzel-Sensoren Sn dargestellt und durch einen Pfeil die Transportrichtung angedeutet. Durch strichpunktierte Linien sind die einzelnen Sensor-Reihen erkenntlich gemacht, von denen die beim Produktdurchlauf nacheinander anfallenden Sensorsignale korreliert zusammengefasst werden. Die Orientierung der unter sich gleichen Einzel-Sensoren Sn ist für in Transportrichtung aufeinander folgende Einzel-Sensoren Sn um etwa 90° unterschiedlich. Das ist in der 2 durch eine unterschiedliche Ausrichtung der jewels durch einen Strich angedeuteten Einzel-Sensoren Sn kenntlich gemacht.

In der Praxis hat es sich als empfehlenswert erwiesen, wenn jeweils die Einzel-Sensoren einer Sensor-Reihe auf einem. länglichen Schaltungsstreifen mit einer Mehrlagen-Platine, wie einer mehrlagigen gedruckten Schaltung, angeordnet werden und die entsprechende Anzahl von länglichen Schaltungsstreifen unter Bildung der Sensor-Matrix auf einem weiteren Träger, wie einer Mehrlagen-Platine, zusammengefasst werden, die dann auch die notwendigen weiteren Teile der Gesamtschaltung des Geräts aufnimmt.

Die in einer Sensor-Reihe unterschiedlich orientiert aufeinander folgenden Einzel-Sensoren Sn können auch in Reihenrichtung fluchtend angeordnet werden. Es entstehen dadurch schmälere Sensor-Reihen, die näher aneinander gebracht werden können.

Weiterhin ist es möglich in der einzelnen Sensor-Reihe die Orientierung der Einzel-Sensoren einheitlich zu machen und dann den Einzelstreifen unterschiedliche Orientierung der Einzel-Sensoren zu geben. Diese unterschiedlich orientierten Sensor-Reihen werden dann – so wie in der 3 dargestellt – alternierend orientiert zur Sensor-Matrix zusammengefügt.

Ferner können – wie bereits in der erwähnten Patentschrift dargelegt – die aus mehreren benachbarten Sensor-Reihen für ein durchlaufendes Produkt erhaltenen erhaltenen Signale miteinander verknüpft werden. Es wird auf diese Weise eine weitere Verbesserung des Signal-/Geräusch-Verhältnisses erreicht. Bezogen auf einen gleichen Wert des Signal-/Geräusch-Verhältnisses benötigt man dann in der einzelnen Sensor-Reihe entsprechend wenige Einzel-Sensoren. Empfehlenswert ist eine Zusammenfassung der Signale aus drei benachbarten Sensor-Reihen, vorzugsweise mit einer teilweisen Überlappung der Dreier-Gruppen.

Um die Tiefe und des Erfassungsraumes quer zur Transportrichtung und die darin gegebene Ansprechempfindlichkeit weiter zu steigern können – so wie in der 4 dargestellt – je eine Sensor-Matrix M1 und M2, oberhalb und unterhalb des Transportbandes FB, so angeordnet werden, dass ihre Einzel-Sensoren auf das Förderband weisen.

Anstelle eines Förderbandes ist auch ein anderes Transportmittel anwendbar. Ist z.B. das zu überprüfende Transportgut eine in einem Rohr geführte strömenden Flüssigkeit so ist die Sensor-Matrix dem Rohr anzupassen. Auch bei frei fallendem Transportgut, das zu überprüfen ist kann durch Anpassung der Form der Sensor-Matrix an die Form des Pro-duktstromes die Erfindung Anwendung finden.


Anspruch[de]
Metallsuchgerät zur Überwachung eines Produktstromes auf unerwünschte metallisch leitende Partikel, bei dem in einem zu überwachenden Abschnitt des auf einem Transportband befindlichen Produktstromes mittels in Förderrichtung hintereinander angeordneten Einzelsensoren und einer diesen zugeordneten Auswerteschaltung ein materialspezifisches Erkennungssignal in der Weise abgeleitet wird, daß die Ausgangssignale der Sensoren derart gegeneinander zeitverzögert einer Additionsschaltung zugeführt werden, daß der durch den Abstand der Sensoren und die Fördergeschwindigkeit des Förderstromes bedingte Laufzeitunterschied zwischen den Sensorsignalen ausgeglichen wird und eine wenigstens nahezu arithmetische Addition der auf ein metallisch leitendes Partikel im Förderqutstrom beruhenden Signalanteile in der Additionsschaltung erfolgt, deren Ausgangssignal der Auswerteschaltung zur Erzeugung des Erkennungssignals zugeführt wird, bei der die einzelnen Sensoren im wesentlichen nur auf magnetisierbares Material ansprechende, den Förderstrom nicht umfassende, konzentrierte Einzelsensoren, wie Hallgeneratoren oder magnetische Feldplatten sind, die auf einer Seite des das Fördergut tragenden Transportbandes unter Bildung wenigstens einer Sensor-Reihe hintereinander angeordnet sind und zur Speisung einer Additionsschaltung vorgesehen sind, deren Ausgangssignal der Auswerteschaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne der Sensoren eine gegenüber den übrigen Sensoren vorzugsweise um 90° unterschiedliche Orientierung ihrer räumlichen Charakteristik haben. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Sensor-Reihe aufeinanderfolgende Sensoren unterschiedlich orientiert angeordnet sind. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren gleicher Orientierung in einer Sensor-Reihe in Flucht mit den Sensoren der anderen Orientierung angeordnet sind. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren gleicher Orientierung auf einem eigenen Trägerstreifen unter Bildung einer eigenen Sensor-Reihe angeordnet sind, und dass die Sensor-Reihen mit voneinander verschiedener Orientierung in der Matrix-Ebene abwechselnd und zueinander eng benachbart angeordnet sind. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils drei zueinander benachbarte Sensor-Reihen eine Summenbildung ihrer in Richtung der einzelnen Sensor-Reihe auftretenden Signale vorgesehen ist. Einrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Sensor-Matrix oberhalb und unterhalb des Transportbandes derart angeordnet ist, dass ihre Sensoren auf das Förderband weisen.






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