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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von magnetischen Partikeln auf einem bewegten Band, ein System umfassend eine vorgenannte Vorrichtung und eine Verwendung eines Magneten.
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Bei der Bearbeitung und/oder Herstellung eines Bands, insbesondere eines Stahlbands, ist die Oberflächenqualität des Bandes ein herausragendes Qualitätskriterium. Für die Verunreinigung durch auf dem Band aufliegende bzw. anhaftende Eisenpartikel gibt es Grenzwerte zum Erreichen eines bestimmten Qualitätskriteriums, wobei die bei der Herstellung und/oder Bearbeitung des Bandes verwendeten Prozessstufen zu einem metallischen Abrieb führen können, der auf dem Band anhaften kann und damit zu einer Beeinträchtigung der Qualität führt. Ein in der Praxis verwendetes Standardprüfverfahren ist der sogenannte „Scotch-Test”, bei dem ein transparenter Klebestreifen auf die Oberfläche des Bandes aufgeklebt und wieder entfernt wird. Die auf dem Band anhaftenden Partikel werden somit mittels des Klebestreifens im Wesentlichen unter Beibehaltung ihrer Lage vom Band entfernt, wobei der Klebestreifen hinsichtlich seines „Schwärzungsgrads” und/oder lichtmikroskopisch untersucht werden kann. Der Scotch-Test weist den Nachteil auf, dass dieser nicht am bewegten Band durchgeführt werden kann, und somit keine kontinuierliche Online-Messung möglich ist. Ferner ist es auch möglich, dass eine an dem Band vorhandene Ölauflage die Auswertung des Scotch-Tests erschwert.
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Die dem Band inhärente Bandrauigkeit bzw. Bandtopographie und die eventuell vorhandene Ölauflage erschweren optische Messungen am bewegten Band.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache Möglichkeit der Erkennung von magnetischen Partikeln auf einem bewegten Band zu schaffen, bei der insbesondere eine Online-Messung ermöglicht wird.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Unteransprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Kerngedanke der Erfindung ist es, die magnetischen Partikel zunächst von dem bewegten Band auf eine Transportfläche zu überführen, auf der eine einfache Erkennung der magnetischen Partikel möglich ist. Insbesondere kann ein Abbild auf der Transportfläche erzeugt werden, bei dem im Wesentlichen keine Änderung der relativen Lage der magnetischen Partikel zueinander durchgeführt wird, wobei das Abbild anschließend ausgewertet werden kann. Grundgedanke dabei ist, die magnetischen Partikel mittels eines Magneten auf die Transportfläche zu übertragen, wobei die Transportfläche an die gewählte Untersuchungs- bzw. Erkennungsmethode angepasst werden kann und unabhängig von den magnetischen Partikeln und dem bewegten Band gewählt werden kann. Zum Überführen der magnetischen Partikel auf die Transportfläche von dem bewegten Band wird ein Magnet verwendet, der die magnetischen Partikel auf die Transportfläche bewegt. Die auf der Transportfläche übertragenen Partikel können auf der Transportfläche aufliegend ausgewertet werden. Der Erkennungsbereich kann entfernt vom sich bewegenden Band vorliegen.
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Erkennung von magnetischen Partikeln auf einem bewegten Band, die eine Transportfläche und einen an der Transportfläche angeordneten Magneten aufweist. Mittels der Magnetkraft des Magneten sind die magnetischen Partikel auf die Transportfläche bewegbar. Im Bereich der Transportfläche ist eine Erkennungsvorrichtung vorhanden, mit der die magnetischen Partikel auf der Transportfläche erkannt werden können. Die Erkennungsvorrichtung kann übliche optische Messverfahren verwenden. Die optischen Messverfahren können auf einer Transmissions-, Reflexions- oder Fluoreszenz-Messung basieren. Eine Erkennungsvorrichtung kann ein Mikroskop, insbesondere ein Lichtmikroskop aufweisen; die magnetischen Partikel können mittels des Lichtmikroskops ausgewertet werden. Eine Erkennungsvorrichtung kann eine Anordnung aus einem Laser und einem oder mehreren optischen Detektoren aufweisen, mit der Laserbeugungs- und/oder Laserstreuverfahren durchgeführt werden können. Es ist möglich, in Abhängigkeit von der Partikelgröße ein optisches Messverfahren in der Erkennungsvorrichtung auszuwählen bzw. die Erkennungsvorrichtung auf die Partikelgröße abzustimmen, indem der Wellenlängenbereich, der für das optische Verfahren der Erkennungsvorrichtung verwendet wird, in Abhängigkeit von der Partikelgröße, insbesondere der zu erwartenden Partikelgröße, gewählt werden kann.
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Durch die magnetische Kraftwirkung des Magneten werden die magnetischen Partikel zunächst von der Oberfläche des bewegten Bandes getrennt. Mögliche Ölrückstände auf dem bewegten Band können dabei vorwiegend auf diesem verbleiben. Die magnetischen Partikel können auf der Transportfläche, auf die sie mittels der Magnetkraft übertragen wurden, erkannt bzw. untersucht werden.
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Der Begriff „bewegtes Band” im Sinne der Erfindung umfasst ein Metall-Band, insbesondere ein behandeltes bzw. zu behandelndes Metall-Band, welches zuvor kalt gewalzt, veredelt und/oder gereinigt wurde.
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Der Begriff „Transportfläche” umfasst im Sinne der Erfindung eine Fläche, auf die magnetische Partikel übertragen werden können, insbesondere, ohne dass die Transportfläche selbst eine magnetische Kraftwirkung ausüben muss. Die Transportfläche kann selbst auch eine Oberfläche eines Elektromagneten bilden. Die Transportfläche kann an die zu der Erkennung der magnetischen Partikel verwendeten Untersuchungsmethoden angepasst werden. Bei der Transportfläche kann es sich um eine beliebige Fläche handeln, die vorzugsweise eine Breite aufweist, die der Längserstreckung des bewegten Bandes quer zur Bewegungsrichtung des bewegten Bandes entsprechen kann. Bei der Transportfläche kann es sich um eine Fläche handeln, die eine Erstreckung quer zur Bewegung des bewegten Bandes aufweist, die einem Bruchteil der Breite des bewegten Bandes entspricht. Die Erstreckung der Transportfläche in Bewegungsrichtung des bewegten Bandes ist im Wesentlichen abhängig von der Geschwindigkeit des bewegten Bandes; mittels einer ausreichend großen Erstreckung der Transportfläche in Bewegungsrichtung des bewegten Bandes soll gerade bei hohen Geschwindigkeiten eine genügend große „Einwirkungszeit” des Magnetfeldes erreicht werden können. Die Transportfläche kann einen polygonförmigen, insbesondere rechteckförmigen, oder kurvigen Rand aufweisen.
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Der Begriff „Magnet” im Sinne der Erfindung umfasst einen Körper, der ein Magnetfeld hervorrufen kann, mit dem magnetische Partikel vom Magneten angezogen werden können. Bei dem Magneten kann es sich um einen Dauermagneten bzw. Permanentmagneten und/oder einen Elektromagneten handeln. Der Begriff „ein Magnet” umfasst auch mehrere nebeneinander angeordnete, insbesondere gleich ausgerichtete, Magnete. Es können mehrere Magnete zum Hervorrufen eines Magnetfelds verwendet werden. Die Verwendung mehrerer, insbesondere gleich ausgerichteter, Magnete kann aus Fertigungsgründen einfacher sein.
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Der Begriff „Erkennungsvorrichtung” im Sinne der Erfindung umfasst jede Vorrichtung, mit der die Beladung der Transportoberfläche mit magnetischen Partikeln erkannt werden kann. Die Erkennungsvorrichtung kann eine ortsaufgelöste Messung in Relation auf die Transportfläche vornehmen. Die Erkennungsvorrichtung kann insbesondere ein quantitative Erkennung der Dichte von magnetischen Partikeln, die auf der Transportfläche aufliegen, vornehmen, um Rückschlüsse auf die Dichte und/oder Durchmesser der magnetischen Partikel, die auf dem bewegten Band vorliegen, vornehmen zu können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Transportfläche beweglich. Die Magnetkraft des Magneten kann unterschiedlich entlang der Bewegungsrichtung der Transportfläche sein, so dass der Magnet auf die magnetischen Partikel, die auf dem bewegten Band aufliegen, einwirken kann und die magnetischen Partikel auf die Transportfläche überführt werden können. Nachdem die magnetischen Partikel mit der Transportfläche in eine mechanisch stabile Lage gebracht worden sind, kann vorgesehen sein, die Magnetkraft des Magneten nicht mehr einwirken zu lassen. Die Magnetkraft des Magneten kann daher nur zum Überführen der magnetischen Partikel von dem bewegten Band auf die Transportfläche benötigt werden und während der anschließenden Bewegung der Transportfläche mit den magnetischen Partikeln kann eine mechanisch stabile Lage ausreichen. Es kann ein Aufnahmebereich für die magnetischen Partikel auf die Transportfläche stationär über dem bewegten Band ausgebildet sein. Ferner kann ein Aufgabebereich stationär über dem bewegten Band ausgebildet sein, ab dem die magnetische Einwirkung auf die magnetischen Partikel endet. Es kann eine definierte Bewegung der Transportfläche derart erfolgen, dass die Magnetkraft zur Übertragung der magnetischen Partikel bis in eine stabile Lage der Transportfläche mit den magnetischen Partikeln erfolgen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann in Längserstreckung der Bewegungsrichtung des bewegten Bandes die Transportfläche mit magnetischen Partikeln beladen werden, die im Wesentlichen der Länge zwischen Aufnahmebereich, insbesondere dem Anfang des Aufnahmebereiches, und Aufgabebereich, insbesondere dem Ende des Aufgabebereiches, entspricht. Die Bewegung der Transportfläche kann an die Bewegung des bewegten Bandes angepasst sein.
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Zur Überführung der Transportfläche mit den aufliegenden magnetischen Partikeln in eine mechanisch stabile Lage kann die Transportfläche ab dem Aufgabebereich zumindest entlang eines Abschnitts im Wesentlichen horizontal geführt sein, so dass die auf der Transportfläche aufliegenden magnetischen Partikel stabilisiert sind.
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Vorzugsweise ist eine Bahnführung für den Magneten innerhalb des von der bewegten Transportfläche umschlossenen Raums vorgesehen, mit der der Magnet insbesondere zwischen dem Aufnahmebereich und dem Aufgabebereich geführt ist. Eine einfache Automatisierung der Übertragung der magnetischen Partikel von dem bewegten Band auf die Transportfläche mittels Magnetkraft ist damit möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform beschreibt die Bahnführung des Magneten zwischen dem Aufnahmebereich und dem Aufgabebereich einen Winkel von mindestens 90°, so dass magnetische Partikel von einem im Wesentlichen in horizontaler Richtung bewegten Band auf die Transportfläche übertragen werden können und danach die Transportfläche in eine mechanisch stabile Lage mit den anhaftenden magnetischen Partikeln unter Beibehaltung der Magnetwirkung des Magneten bewegt werden kann. Der Winkel ist in einer bevorzugten Ausführungsform ungefähr 180°, so dass der Magnet zwischen Aufnahmebereich und Aufgabebereich einen Halbkreis beschreiben kann.
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Eine besonders einfache Ausgestaltung kann dadurch erreicht werden, dass die Transportfläche als Teil eines Förderbands ausgestaltet ist. Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Fördertechnik bekannt ist und ein den Anforderungen entsprechendes Förderband verwendet werden kann. Die Geschwindigkeit des Förderbands kann im Wesentlichen der Geschwindigkeit des bewegten Bands entsprechen. Hierzu kann eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Förderbandgeschwindigkeit vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnet entlang einer gekrümmten Bahn zwischen dem Aufnahmebereich und dem Aufgabebereich innerhalb des Förderbandes geführt. Die gekrümmte Bahn kann einfach mittels einer einen Umlenkpunkt des Förderbandes spezifizierenden Trommel, die insbesondere einen kreisförmigen Umfang aufweisen kann, realisiert werden. In bzw. an der Trommel kann der Magnet angebracht sein, durch dessen Magnetkraft die magnetischen Partikel auf die Transportfläche angezogen werden können. Das Förderband wird um einen Teilbereich der Trommel geführt, wobei die Trommel sich selbst bewegen kann und/oder sich zusammen mit dem Magneten bewegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Magnet eine sich zwischen dem Aufnahmebereich und dem Aufgabebereich erstreckende Ausdehnung auf, so dass eine Bewegung des Magneten zu einem entsprechenden variierenden magnetischen Feld entlang der Bewegungsrichtung der Förderfläche führt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Heizvorrichtung an der Transportfläche zum Einwirken auf auf der Transportfläche aufliegenden Guts vorgesehen. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass etwaige Rückstände, die an den Partikeln haften, verdampft werden können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung stationär entlang der Bewegungsrichtung der Transportfläche vorgesehen, so dass zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort auf das auf der Transportfläche aufliegende Gut eingewirkt werden kann.
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Die Erfindung schafft auch ein System, welches die vorbeschriebene Vorrichtung umfasst, die zumindest mit dem Aufnahmebereich über dem Band angeordnet ist, wobei ein Fördervorrichtungsabschnitt für das bewegte Band vorliegt.
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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Erkennen von magnetischen Partikeln auf einem bewegten Band, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Magnetisches Anziehen von magnetischen Partikeln auf eine Transportfläche, die zumindest teilweise über dem bewegten Band angeordnet wird und Erkennen der magnetischen Partikel auf der Förderfläche. Zum Erkennen der magnetischen Partikel kann die Transportfläche zu einer Erkennungsvorrichtung bewegt werden.
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Die Erfindung schafft auch eine Verwendung eines Magneten beim Erkennen von magnetischen Partikeln auf einer Transportfläche, wobei der Magnet verwendet wird, die auf einem bewegten Band aufliegenden magnetischen Partikel auf die Transportfläche zu übertragen.
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Sofern im Rahmen der Erfindung Zahlenangaben angegeben werden, so umfasst dieses die spezifische Zahlenangabe beinhaltende Bereiche, die durch eine 10%ige Toleranz nach oben und nach unten vom jeweiligen angegebenen Zahlenwert begrenzt sind. Die dem spezifischen Zahlenwert zukommenden Bedeutung einer Bereichsangabe trägt den Fertigungstoleranzen und/oder der Messgenauigkeit der jeweiligen zugrundeliegenden Größe Rechnung. Die konkret angegebenen Zahlenwerte versteht der Fachmann somit als ungefähre Angaben, sofern keine ausdrücklichen gegenteiligen Angaben erfolgen.
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Der Begriff „aufweisen” im Sinne der Erfindung umfasst sowohl den Bedeutungsinhalt „aufweisen”, so dass neben dem angegebenen Element noch weitere Elemente vorgesehen sein können; der Begriff „aufweisen” erfasst aber auch erfindungsgemäß eine abschließende Begrifflichkeit im Sinne einer Bedeutung von „bestehen aus”.
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Die einzige Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Erkennung von magnetischen Partikeln auf einem bewegten Band, die über einem bewegten Band angeordnet ist.
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In der einzigen Figur ist ein bewegtes Band 1 dargestellt, dessen Bewegungsrichtung mittels eines horizontalen von links nach rechts weisenden Pfeiles angegeben ist. Die Figur zeigt einen Fördervorrichtungsabschnitt des Bandes 1. Über dem Band 1 ist ein eine Transportfläche aufweisendes Förderband 2 angeordnet, welches eine rotierende Trommel 3 umschlingt. Innerhalb der Trommel 3 ist im Bereich oberhalb des Bandes 1 ein Magnet 4 angeordnet, der die auf der Oberfläche des Bandes 1 aufliegenden magnetischen Partikel einwirkt und von der Oberfläche separiert sowie auf der Oberfläche des Förderbandes 2 fixiert (Aufnahmebereich 5).
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Der Magnet 4 ist beweglich und beschreibt einen Kreis. Der Magnet 4 folgt der Bewegung des Förderbandes 2, so dass die von dem Magneten 4 fixierten magnetischen Partikel, die auf der Oberfläche des Förderbandes 2 anhaften, in einen horizontalen Abschnitt des Förderbandes 2 überführt werden. Die magnetische Einwirkung des Magneten 4 auf die magnetischen Partikel endet im Bereich eines Aufgabebereichs 6.
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In der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist im horizontalen Bereich des Förderbandes 2 eine Heizvorrichtung 7 vorgesehen, die das auf dem Förderband 2 im Bereich der Heizvorrichtung 7 vorliegende Gut sowie das Förderband 2 selbst heizen kann. Im Bereich der horizontalen Führung des Förderbandes 2 ist ein Detektor 8 angeordnet, der einen Bereich 9 des Förderbandes 2 optisch überwacht und magnetische Partikel auf der Transportfläche bzw. dem Förderband 2 erkennt.
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Der Bereich der horizontalen Führung des Förderbandes 2 endet mit einer Umlenkrolle 10, bei der das auf dem Förderband 2 aufliegende Gut unter Wirkung der Schwerkraft in einen Auffangbehälter 11 fällt. Zusätzlich oder alternativ kann im Bereich der Umlenkrolle 10 ein Kratzelement angeordnet sein, das auf das Förderband 2 derart einwirkt, dass das auf dem Förderband 2 aufliegende Gut (die magnetischen Partikel) von dem Förderband 2 entfernt wird.
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Auf dem Förderband 2 wird damit ein Abbild eines repräsentativen Bereichs der auf dem bewegten Band 1 aufliegenden magnetischen Partikel erzeugt, wobei die ursprüngliche Formation der Partikel auf dem Band 1 aufgelöst wird, indem die Partikel von dem Band 1 auf das Förderband 2 übertragen werden. Das Abbild ist von freien Flächen des Förderbandes 2 begrenzt. Die freien Flächen des Förderbandes 2 können dem Detektor 8 als Referenzpunkt dienen.
