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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aussonderung von insbesondere metallhaltigen Fremdstoffen aus auf einer Transportvorrichtung, insbesondere in einer rohrförmigen Produktförderleitung transportierten Produkten, insbesondere schüttfähigen Produkten. Derartige Vorrichtungen werden eingesetzt, um zu verhindern, dass Produkte mit Fremdstoffen, insbesondere Metallteilen aus der maschinellen Verarbeitung, wie zum Beispiel Metallspäne, in den Verkauf gelangen oder nachfolgende Maschinen und Aggregate beschädigen. Für die Detektion der Fremdstoffe wird eine Detektorvorrichtung, insbesondere ein Metalldetektor eingesetzt, der, insbesondere im Bereich der Lebensmittelprüfung und Kunststoffverarbeitung, an sich wohlbekannt ist.
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Hierbei wird in der Regel eine Sendespule und eine Empfängerspule verwendet, welche die Transporteinrichtung ganz oder teilweise umgeben. Das Förderband fördert die Produkte mit einer konstanten Geschwindigkeit, in einem Rohrleitungssystem ist die Materialgeschwindigkeit und insbesondere die Geschwindigkeit der Verunreinigung aber meist variabel und unbekannt. Die Sendespule wird mit einem Signal beaufschlagt, welches bei einem im Produkt befindlichen Metallteil eine Signalantwort in der Empfängerspule verursacht. Es werden hierbei unterschiedliche Messverfahren unterschieden, wie zum Beispiel die Pulsmessung, bei welcher über die Sendespule periodisch Pulse eines Magnetfelds ausgesendet werden, welche in den metallischen Fremdstoffen Wirbelströme verursachen, die wiederum in der Empfängerspule eine Signaländerung verursachen, welche unmittelbar nach dem Ausschalten des Sendepulses als Spannung messbar ist. Durch die Dauer und Größe dieser Signaländerung kann man auf die Größe des metallischen Fremdstoffs und eventuell sogar auf die Metallart des Fremdstoffes schließen.
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Alternativ kann in der Sendespule ein kontinuierlicher Wechselstrom angelegt werden, wodurch in der Empfängerspule ein Detektionssignal generiert wird, welches nach Amplitude und Phasenlage analysiert wird. Auch hier kommt es bei Auftreten metallischer Fremdstoffe in den zu untersuchenden Produkten zu einer Änderung des Antwortsignals, welches klar auf die Größe und eventuell sogar die Materialeigenschaft des metallischen Fremdstoffs hinweist.
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Nach dem Detektieren eines Fremdstoffs in einem Produkt wird eine Ableitvorrichtung betätigt, welche in Förderrichtung hinter der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, wobei zur Betätigung der Ableitvorrichtung die gemessene oder an sich bekannte Geschwindigkeit der Transportvorrichtung und der Abstand der Ableitvorrichtung von der Detektionsvorrichtung berücksichtigt wird. Bei derartigen bekannten Vorrichtungen geht man, um auf der sicheren Seite zu sein, von einem größeren Zeitfenster für die Betätigung der Ableitvorrichtung aus, so dass neben dem Fremdstoff enthaltenden Produkt gegebenenfalls viele Gutprodukte, d.h. Produkte ohne Fremdstoffe, ausgesondert werden. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aussonderung von insbesondere metallhaltigen Fremdstoffen aus Produkten zu schaffen, welche bei der Aussonderung der Fremdstoffe enthaltenden Produkte weniger einwandfreie Produkte mit aussondern. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der zugeordneten Unteransprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind ebenfalls in der Beschreibung und in der Zeichnung beschrieben.
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Erfindungsgemäß hat die Detektionsvorrichtung nicht nur eine Empfängerspule, sondern zwei Empfängerspulen, die in Transportrichtung der Transportvorrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Detektionsvorrichtung hat eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist, die zeitliche Abfolge eines Fremdstoffsignals in den beiden Empfängerspulen zum Berechnen eines Geschwindigkeitssignals auszuwerten. Die Ableitvorrichtung wird dann auf der Basis dieses Geschwindigkeitssignals betätigt. Hierbei wird natürlich der Abstand der Ableitvorrichtung von der Detektorvorrichtung berücksichtigt. Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass zum Erfassen der Geschwindigkeit nicht die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung bzw. des geförderten metallhaltigen Produktes gemessen werden muss, was den Aufwand für die Sensorik verringert. Bei Rohrleitungssystemen ist meist nur die Luftgeschwindigkeit hinreichend genau bekannt, selten bzw. kaum aber die Produktgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit des Fremdstoffes. Zudem muss nicht mit einer bekannten Geschwindigkeit gearbeitet werden, die aktuell abhängig von verschiedenen Parametern vom Sollwert abweichen kann. Letztlich ist die Erfassung der Geschwindigkeit des Fremdstoff behafteten Produkts über die Empfängerspulen viel genauer bzw. sogar die einzige Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Fremdstoffes zu erfassen. Die Geschwindigkeit, mit der sich somit das Fremdstoff behaftete Produkt zwischen der Detektionsvorrichtung und der Ableitvorrichtung bewegt, kann somit äußerst genau bestimmt werden, womit die Zeitdauer, über welche die Ableitvorrichtung betätigt wird, stark reduziert werden kann und auch der Aktivierungszeitpunkt optimal an die Geschwindigkeit des Fremdkörpers angepasst werden kann. Dies verringert beträchtlich den Ausstoß an Gutprodukten, die nicht mit Fremdstoffen behaftet sind.
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Prinzipiell können die beiden Empfängerspulen in Transportrichtung vor oder hinter der Sendespule angeordnet sein, vorzugsweise ist jedoch eine Empfängerspule vor der Sendespule angeordnet und eine dahinter, wobei deren Abstand vorzugsweise identisch ist. Dies hat die Auswirkung, dass die Fremdstoffsignale in beiden Spulen identisch sind, was die gesamte Auswertung bei der Fremdstofferkennung als auch die zeitliche Differenz des Fremdstoffsignals in beiden Empfängerspulen erleichtert.
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Es ist selbstverständlich möglich, dass die Detektionsvorrichtung mehr als zwei Empfängerspulen umfasst. Es ist jedoch für die Geschwindigkeitsbestimmung der Produkte zwischen der Detektionsvorrichtung und der Ableitvorrichtung ausreichend, genau zwei Empfängerspulen zu haben. Ebenso kann auch mehr als eine Sendespule verwendet werden, ohne das Erfindungskonzept zu verlassen.
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Falls ein Impulsverfahren angewendet wird, kann sogar eine der beiden Empfängerspulen durch die Sendespule selbst gebildet sein, so dass neben der Sende-/Empfängerspule lediglich eine weitere Empfängerspule erforderlich ist, um die zeitliche Differenz des Fremdstoffsignals zu bestimmen und daraus ein Geschwindigkeitssignal abzuleiten. In diesem Fall wird natürlich die Sende/Empfängerspule im Zeitmultiplexverfahren als Sendespule und Empfängerspule betrieben.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Empfängerspulen in Reihe geschaltet, was den Hardwareaufwand für den Anschluss der Empfängerspulen verringert, ohne die Auswertung zu beeinträchtigen.
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Vorzugsweise kann der Detektorvorrichtung in Verbindung mit einem Transportband bei Stückgütern eine Vereinzelungsvorrichtung vorgeschaltet sein, welche dazu dient, einen vorzugsweise einlagigen Produktstrom auf der Transportvorrichtung zu realisieren. Dies wiederum erleichtert die örtliche Auflösung bei der Erkennung von Fremdstoffen in den zu untersuchenden Produkten beziehungsweise Produkten.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Detektion und Aussonderung von Fremdstoffen aus auf einer Transportvorrichtung, insbesondere in Rohrleitungen beförderten Produkten. In dem Verfahren wird eine Detektorvorrichtung verwendet, die eine Sendespule und mindestens zwei in Transportrichtung der Transportvorrichtung hintereinander angeordnete Empfängerspulen aufweist. Die Sendespule wird zur Detektion mit Signalen gespeist, die in den Empfängerspulen bei Vorhandensein eines Fremdstoffs ein Fremdstoffsignal generieren. Bei Auftreten dieses Fremdstoffsignals wird eine der Detektorvorrichtung in Transportrichtung nachgeordnete Ableitvorrichtung betätigt, um den Fremdstoff aus den Produkten auszusondern. Hierbei wird die zeitliche Abfolge Δt des Fremdstoffsignals in den beiden Empfängerspulen zum Berechnen eines Geschwindigkeitssignals ausgewertet, und die Ableitvorrichtung wird in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal angesteuert.
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Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass für die Betätigung der Ableitvorrichtung allein die Signale der Detektionsvorrichtung verwendet werden, so dass keine zusätzliche Sensorik für die Erfassung der Geschwindigkeit der Transportvorrichtung oder des Produktes oder des Fremdstoffes notwendig ist. Zudem wird über das Geschwindigkeitssignal die tatsächliche Geschwindigkeit des Fremdstoffes auf/in der Transportvorrichtung umfasst, welche nicht unbedingt mit der Geschwindigkeit der Transportvorrichtung exakt übereinstimmen muss, da die Produkte auf bzw. in der Transportvorrichtung eine eigene Geschwindigkeit aufweisen können. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher über die Erfassung der Geschwindigkeit in den beiden Empfängerspulen eine genaue Geschwindigkeitsbestimmung und eine entsprechend genaue Ansteuerung der Ableitvorrichtung. Diese kann damit kürzer betätigt werden oder später angesteuert, was den Ausstoß an Gutprodukten aus dem Produktstrom verringert und somit zu einer besseren Effizienz der Anlage führt.
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Vorzugsweise werden zwei Empfängerspulen verwendet, die in Transportrichtung beidseitig der Sendespule vorzugsweise im gleichen Abstand angeordnet sind. Auf diese Weise werden gleich große Fremdstoffsignale in beiden Empfängerspulen generiert, was auswertetechnisch einfacher zu handhaben ist.
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In einer Ausbildung der Erfindung kann eine der beiden Empfängerspulen in der Sendespule integriert sein, in welchem Fall dies im Zeitmultiplexverfahren als Sende- und Empfängerspule betrieben wird, was natürlich nur geht, wenn als Detektionsverfahren ein Pulsverfahren angewandt wird, bei welchem der Sendespule ein kurzer Impuls aufgegeben wird, welcher dann durch die gleiche Spule im Detektorbetrieb ausgewertet wird. In diesem Fall muss neben der integrierten Sende-/Empfängerspule nur eine weitere Empfängerspule vorgesehen werden. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht allerdings darin, dass die Sendespule nicht mit einem kontinuierlichen Signal betrieben werden kann.
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Folgende Begriffe werden synonym eingesetzt: Gutprodukte - Produkte ohne Fremdstoffe; Schlechtprodukte - auszusondernde Produkte, die Fremdstoffe enthalten; Fremdstoffe - metallische Stoffe; Ableitvorrichtung - Ausstoßstempel - Ausblasvorrichtung; Produktweiche;
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Aussonderungsvorrichtung für metallhaltige Produkte,
- 2 eine detailliertere schematisierte Ansicht der Detektionsvorrichtung aus 1, und
- 3 eine Darstellung der Fremdstoffsignale in den beiden Empfängerspulen, die gemäß 2 in Reihe geschaltet sind.
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1 zeigt eine Aussonderungsvorrichtung 10 für metallhaltige Produkte umfassend eine Transportvorrichtung in Form einer rohrförmigen Produktförderleitung 12 zur Förderung von insbesondere schüttfähigen Produkten in einem Produktstrom 14. Die Förderrichtung ist in der Figur mit einem Pfeil dargestellt. Als Fördermedium wird vorzugsweise Luft verwendet, der Antrieb erfolgt durch Über- oder Unterdruck in der Produktförderleitung (Druck- und/oder Saugförderung). Zur Detektion von Fremdstoff 16 ist an der Produktförderleitung eine Detektionsvorrichtung 22 angeordnet, welche eine Sendespule 24 und zwei Detektor- beziehungsweise Empfängerspulen 26, 28 aufweist, die in einem die Produktförderleitung 12 umgebenden Gehäuse 30 angeordnet sind, welches vorzugsweise aus Metall besteht und die Detektorvorrichtung 22 nach außen hin abschirmt. Die erste Empfängerspule 26 ist in Transportrichtung des Förderbandes 12 vor der Sendespule 24 angeordnet und die zweite Empfängerspule 28 im gleichen Abstand dahinter. Alle drei Spulen 24, 26, 28 oder zumindest die beiden Empfängerspulen 26, 28 sind mit einer Auswertevorrichtung 32 verbunden, welche optional Teil der Detektorvorrichtung sein kann. Die Sendespule 24 wird mit Pulsen oder kontinuierlichen Signalen versorgt, welche an den Produkten bzw. darin enthaltenen Fremdstoffen Signale in den beiden Empfängerspulen 26, 28 verursachen, die durch die Auswertevorrichtung 32 ausgewertet werden.
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Befindet sich im Produktstrom 14 ein insbesondere metallhaltiger Fremdstoff 16, so wird in den beiden Empfängerspulen 26, 28 jeweils ein Fremdstoffsignal generiert (siehe 3), welche aufgrund der sukzessiven Anordnung der beiden Empfängerspulen in Transportrichtung zeitversetzt auftreten. Vorzugsweise sind die beiden Empfängerspulen, wie dies in 2 dargestellt ist, in Reihe geschaltet, so dass die Fremdstoffsignale in beiden Empfängerspulen als gegenläufige Signale gleicher Intensität detektiert werden. Aus dem zeitlichen Abstand Δt zwischen den Fremdstoffsignalen in beiden Empfängerspulen und dem örtlichen Abstand Δs der beiden Empfängerspulen 26, 28 in Förderrichtung kann somit direkt die Geschwindigkeit eines Fremdstoffs 16 im Produktstrom 14 in der Produktförderleitung 12 berechnet und daraus ein Geschwindigkeitssignal abgeleitet werden. Unter Kenntnis des Abstandes der Detektorvorrichtung 22 (oder einer Empfängerspule 26, 28) von der Ableitvorrichtung, z.B. Schleuse 34 ist es daher möglich, diese sehr exakt, insbesondere deutlich kürzer und später anzusteuern, so dass nur der Fremdstoff 16 inkl. dem entsprechenden Teilstrom des Produkts und damit möglichst wenig Gutprodukte, d.h. nicht Fremdstoff enthaltendes Produkte über eine Schleuse 34 ausgesondert werden. Der intakte Produktstrom, kurz Gutprodukt, wird in der Produktförderleitung 12 weiter gefördert. Die Schleuse 34 umfasst beispielsweise eine Klappe 36 in der Produktförderleitung 12, welche in horizontaler Stellung eine Öffnung 38 in der Wand der Produktförderleitung 12 verschließt, und in hochgeklappter Stellung die Öffnung 38 freigibt und den Produktstrom 14 von der Produktförderleitung 12 in ein Abfuhrrohr 40 ableitet, wodurch der Fremdstoff 16 und möglichst wenig Produkte aus dem Produktstrom 14 abgeführt werden.
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Die Geschwindigkeitsmessung anhand der beiden in Förderrichtung nacheinander angeordneten Empfängerspulen 26, 28 ist sehr genau und erfordert keine zusätzliche Sensorik. Es ist prinzipiell sogar möglich, dass sich die tatsächliche Geschwindigkeit des Fremdstoffes von der Luft- und Produktgeschwindigkeit in der Produktförderleitung 12 deutlich unterscheidet. Die Betätigung der Schleuse 34 kann somit äußerst exakt und damit für einen zeitlich nur sehr kurzen Zeitraum erfolgen, so dass tatsächlich neben dem Fremdstoff 16 nur sehr wenig Gutprodukte in das Abfuhrrohr 40 ausgesondert werden.
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2 zeigt in schematischer Explosionsdarstellung die beiden Empfängerspulen 26, 28 mit der dazwischenliegenden Sendespule 24, die üblicherweise alle drei in dem Gehäuse 30 angeordnet sind. Wie in der Figur dargestellt, sind die beiden Empfängerspulen 26, 28 in Serie geschaltet, was den Hardwareaufwand verringert. Dadurch wird in den beiden Empfängerspulen das in 3 erhaltene Amplituden/Zeitdiagramm erhalten, in welchem die Amplitude A der in den Empfängerspulen 26, 28 erzeugten Signale über die Zeit t aufgetragen ist. Aus dem zeitlichen Abstand Δt eines Fremdstoffsignals in den beiden Empfängerspulen 26, 28 kann unter Berücksichtigung deren Abstands Δs in Transportrichtung sehr einfach die Geschwindigkeit v = Δs/Δt berechnet werden. Unter Kenntnis des Abstandes der Ableitvorrichtung 34 von der Detektorvorrichtung kann somit als Ableitvorrichtung die Schleuse 34 mit Klappe 36 und Öffnung 38 nur kurzzeitig angesteuert werden, um möglichst nur den Fremdstoff vom Produktstrom aus der Förderleitung 12 in das Abfuhrrohr 40 abzusondern.
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Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche variiert werden. Es ist zum Beispiel möglich, eine der beiden Empfängerspulen mit der Sendespule zu integrieren, wenn diese im Pulsmodus betrieben wird.
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Bezugszeichenliste:
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- 10
- Aussonderungsvorrichtung
- 12
- Transportvorrichtung - rohrförmige Produktförderleitung - Produktförderrohr - Förderband
- 14
- Produktstrom
- 16
- Fremdstoff im Produktstrom
- 22
- Detektorvorrichtung - Metalldetektor
- 24
- Sendespule
- 26
- erste Empfängerspule
- 28
- zweite Empfängerspule
- 30
- Gehäuse zur Aufnahme der Sendespule und der Empfängerspulen
- 32
- Auswertevorrichtung der Detektorvorrichtung
- 34
- Ableitvorrichtung - Schleuse
- 36
- Ableitklappe der Schleuse in der Produktförderleitung
- 38
- verschließbare Öffnung in der Wand der Produktförderleitung
- 40
- Abfuhrrohr für Fremdstoffe
- Δt
- zeitliche Abfolge eines Fremdstoffsignals in den beiden Empfängerspulen
- Δs
- wechselseitiger Abstand der beiden Empfängerspulen