DE1448359A1

DE1448359A1 - Metallteilchen-Detector

Info

Publication number: DE1448359A1
Application number: DE19641448359
Authority: DE
Inventors: Muir Douglas Willia Ballantyne; Williamson David Theodo Nelson
Original assignee: Molins Machine Co Ltd
Current assignee: Molins Machine Co Ltd
Priority date: 1963-05-23
Filing date: 1964-05-22
Publication date: 1968-10-24
Also published as: FR1397651A; JPS4324159Y1; GB1092362A; US3381217A; BE648285A; CH415884A

Description

Metallteilchen@Detector Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit vo n elektrisch leitenden Teilchen im enderem, nicht leitendem Material. Solche Vorrichtungen sind in verschiedenen Industriezweigen brauchbar; bei der Herstellung von Marmelade enthält das Erzeugnis z.B. nicht selten rostige Teilchen von Metallbändern, mit denen Fruchtpackungen verpackt waren Ein anderes Beispiel ist die Herstellung von Zigaretten, wobei die Zigarettenmaschine ein Tabakförderband aus Drahtgewebe enthalten kann und, wenn dieses sich abnutzt, Drahtteilchen sich davon lösen und mit dem Tabsk vermischem können, so dass sie schliesslich in die Zigaretten gelangen.
Verschiedene Vorrichtungen sind verwendet worden, um nn solchen Fällen Metallteilchen aufzufinden. Wo beispielsweise solche Teilchen notwendigerweise aus magnetischem Material bestehen, können Magneten verwendet werden, um sie auszusortieren. aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zum Festetellen der Anwesenheit von metallischen oder anderen elektrisch leitenden Teilchen in nicht leitendem Material festzustellen, die sehr schnell anspricht und elektrisch leitendes Material feststellt, ob es magnetisch ist oder nicht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung um Feststellen des Vorhandenseins von elektrisch leitenden Teilchem in nicht leitendem Material besteht aus einem Oszillator, dessen Ausgang verbunden ist mit einem Spannungsteilkreis mit einem Widerstand in Reihe mit einem Schwingkreis, der eine Induktivität enthält, sowie aus Mitteln, die ein Steuersignal erzeugen, sobald die Oszllatorspannung parallel zum Schwingkreis sich ändert, wenn nämlich der Wert der Induktivität sich ändert, weil metallische Teilchen sich in das Feld der Induktivität gubeub ider aus (diesen heraus bewegen.
Wenn irgenwelches metallisches oder sonst elektrisch leitendes Material in grossen Stücken vorhanden ist und in das Feld der Induktivität eintritt so wird sich die oszillierende Spannung parallel zum Schwingkreis wesetlich ändern und solange auf ihrem neuen Wert bleiben wie das Materialstück in dem Feld verbleibt. es Jedoch selten wünschenswert ist,einen Unterschied zwischen grossen und kleinen Teilchen leitenden Materials za machen, ist es vorzuziehen, das Steuersignal in Abhängigkeit von der tatsächlichen Änderung der oszillierenden Spannung zu erzeugen, nicht aber das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Erreichen einer neuen Ebene dieser Spannung zu erhalten, obgleich letztere Anordnung ebenfalls möglich ist Vorzugsweise wird ein paralleler Schwingkreis in Reihe mit einem Widerstand solchen Wertes verwendet, dass im Norrnalzu stand der Vorrichtung, d.h. wenn sich kein leitendes Material im Induktivitätsfeld befindet, die oszillierende Spannung pa rallel zum Schwingkreis etwa die Hälfte der Gesamtausgangs-Spannung beträgt, die dem Spannungsteilkreis durch den Oszillator zugeführt wird. Einführen elektrisch leitenden Materials in das Feld der Induktivität bewirkt, dass sich der Wert der Induktivität ändert und das Q des Schwingkreises verringert wird, und zwar infolge des Verlustes von oszillierender Energie aufgrund der Entwicklung von Wirbelströmen im leitenden Material.
Dies beeinträchtigt natürlich das Spannungsteilungsverhält nis des Spannungsteilkreises.
Um das erforderliche Steuersignal zu erzeugen, wird vorzugsweise ein Prüfkreis mit einer Diode parallel zum Schwingkreis ver bunden und dann der Ausgang vom Prüfkreis einem Wechselstrom verstärker zugeführt, der einen Impulsdehnkreis enthält oder dem ein solcher nachgeschaltet isto Bei einer solchen Anordnung wird der Prüfkreis, wenn eine Änderung der oszillierenden Span nung parallel zum Schwingkreis eintritt, dem Verstärker einen Impuls zuzuführen und nach Verstärkung und Dehnung kann dieser Impuls als Steuersignal verwendet, z.B. einem Relais zugeführt werden Wenn z.B. eine solche Vorrichtung in einer Strangzigarettenmaschine verwendet wird, kann die Induktivität dicht am Wege des Zigarettenstranges angeordnet werden, vor der Stelle, an der letzterer in einzelne Zigaretten zerschnitten wird, so dass metallische Teilchen im Strang durch das Feld der Induktivität laufen; dann kann der gedehnte Impuls einem Relais zugeführt werden, das, wenn es betätigt wird, einen Steuerstromkreis der Maschine schaltet, so dass die Maschine anhält oder die aus der Maschine abgegebenen Zigaretten zeitweise in einen anderen Ausstosskanal als den üblichen abgeleitet werden, so dass die Zigaretten, die metallische Teilchen enthalten oder möglicherweise enthalten, von denen ohne solche Fremdkörper getrennt werden können. Wo eine solche zeitweise Ableitung bewirkt werden soll, muss natürlich berücksichtigt werden, dass die Zigaretten eine gewisse Zeit benötigen, um von der Stelle, an der sie die Induktivität passieren, bis zu der Stele, an der sie ageleitet werden, zu gelangen; aber dieses bereitet keine besonderen Schwierigkeiten und kann mittels einer üblichen Verzögerungsschaltung oder dergleichen geschehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, von denen Figur 1 ein schematisches Blockdiagram einer erfindungsgemässen Vorrichtung und Figur 2 ein detailliertes Schema einer geeigneten Schaltung für eine Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen, besteht die Vorrichtung. aus einem Oszillator , dessen ausgang einem Spannungsteil. kreis 2 zugeführt wird, der aus einem Widerstand R in Reihe mit einem parallelen (Sperr-)Schwingkreis T besteht, der einen Kondensator und eine Induktivität oder Spule enthält. Vom Spannungsteilkries 2 wird die Spannung parallel mm Schwing kreis T als Ausgang einem Prüfkreis 5 zugeleitet und der Ausgang des Prüfkreises 3 wird über einen Wechselstromverstärker 4 einem Inpulsdehnkreis 5 zugeführt. Der Ausgang des Impulsdehnkreises 5 bildet ein genUnschtes Steuersignal an der Klemme 6.
Eine solche Vorrichtung kann in Verbindung mit einer Strang zigarettenmaschine (nicht dargestellt verwendet werden; dann wird die Induktivität L des Schwingkreises T des Spannungsteilkreises 2 an einer geeigneten Stelle der Zigarettenmaschine so angeordnet, dass der hergestellte Zigarettenstrang dicht an der Induktivität und innerhalb ihres magnetischen Feldes vorbeiläuft; auf der Zeichnung ist der Zigarettenstrang 7 schematisch angedeutet. Der Strang kannmetallisch oder sonst elektrisch leitende Metallteilchen 8 enthalten. Bei dieser Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Klemme 6, an der das.
Steuersignal der Vorrichtung erscheint, mit einem Relais 9 verbunden, das seinerseits mit einem Steuerkreis der Zigarettenmaschine verbunden ist, so dass, wenn ein Steuersignal zu dem Relais 9 durch die Vorrichtung gegeben wird, die Zigarettenmaschine angehalten oder ihr Ausstoss zeitweise in gewünschter Weise abgelenkt wird.
Die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung ist folgende: Der Oszillator 1 liefert einen ständigen Ausgang, der dem Spannungsteilkreis 2 zugeführt wird; ein Teil der Oszillatorausgangsspannung erscheint parallel zum Schwingkreis T. und wird daher dem Eingang des Prüfkreises 3 zugeführt. Der Wert dieses Teiles hängt ab von den Werten im Spannungsteilkreis und liegt vorzugsweise in der Grössenordnung von ein halb. solange Z Zigarettenstrang ohne elektrisch leitendes Material oder magnetisches Material durch das Feld der Induktivität läuft, ist das vom Prüfkreis 3 empfangene Signal gleichmässig und der Prüf/kreis 3 liefert einen gleichmässigen Gleichstrousgang; deshalb wird kein Signal am Ausgang des Verstärkers 4 erscheine, da dies ein Wechselstromverstärker ist» Sobald ein metallisches Teilchen 8 oder irgend ein elektrisch leitendes oder magnetisches Teilchen) vom Zigarettenstrang durch das Feld der Induktivität L getragen wird» wird das Q des Schwingkreises T sich infolge von Wirbelströmen in dem leitenden Teilchen ändern und eine entsprechende Änderung der Eigenschaft der In duktivität 1 wird eintreten. Als weitere Folge wird das wirksame Verhältnis des Spannungsteilkreises sich ändern und da sich der vom Oszillator 1 empfangene Strom nicht ändert, ändert sich das vom Prüfkreis 3 empfangene Signal und es wird eine entsprechende Änderung im Gleichstromausgang des Prüfkreises ai:a treten. Diese Änderung oder dieser Impuls wird im Wechselstromverstärker 4 verstäkt und der Impuls wird dann in dem Kreis 5 gedehnt, so dass ein Impuls brauchbarer Grösse an der Klemme 6 zur Verfügung steht.
Die Wahl der Oszillator-Frequenz hängt von den Umständen ab» unter denen: die Vorrichtung benutzt werden solle Im allgemein-n werden die besten Ergebnisse mit der höchstmöglichen Frequenz erzielt. Im erwähnten Beispiel, in dem die Vorrichtung in Verbindung mit einer Zigarettenmaschine verwendet wird, hat sich herausgestellt, dass es eine praktische obere Grenze für die Oszillator-Frequenz gibt, die aus der Tatsache herrührt, dass Tabak einen wesentlichen Anteil an Feuchtigkeit enthält und dass er deshalb zu einem gewissen Grade elektrisch leitend ist; wegen dieser Tatsache ist eine Frequenz von 5 Megahertz der optimale Werts Wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung an einer anderen Maschinenart verwendet wird, so ist die richtige Aus legung der Induktivität L im Verhältnis zu den elektrisch leitenden Teilen der Maschine wesentlich und im allgemeinen sollte die Induktivität näher der Stelle oder dem Wege des zu prüfenden nicht leitenden Materals sein als : zu irgc'nd einem leitenden Teil der Maschine selbst.
Fig. 2 zeigt im einzelnen eine Schaltung, die für die be schriebene Vorrichtung geeignet ist, wobei auf Fig. 1 Bezug genommen ist0 Die verschiedenen Abschnitte sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen und die verwendeten Kreise in den einzelnen Teilen der Vorrichtung sind von üblicher Art. Daher wird keine ins einzelne gehende Erklärung der Kreise von Fig. 2 gegeben werden.
Die dargestellte Schaltung verwendet Transistoren, da deren Vorteile geringer Grdsse und geringen Kraftsbedarfs in Vorrichtungen wie der nach der vorliegenden Erfindung, die nur Hilfsfunktionen erfüllen, besonders zur Geltung kommen. Der Oszillator besteht aus einem Einzeltransistator TRl mit induktiver Kupplung zwischen Steuerelektrode und Kollektorkreisen.
Der Verstärker enthält drei Tran@storen, deren erster TR2 in einer Emitter-Folge-Anordnung geschaltet ist, um eine hohe Eingangsimpedanz zu erhalten und eine ungewünschte Dämpfung des Schwingkreises zu verhindern, während die beiden anderen Trans/istoren TR3, TR4 in emittergeerdeter Schaltung angeordnet sind. Im Impulsdehnkreis befinden sich Transistoren TR5, TR6, deren Arbeitsweise kurz damit beschrieben werden kann, dass das verstärkte Steuersignal bewirkt, dass der Kondensator C über den Transistor TR5 und den Widerstand RC geladen wird, wobei die Entladung des Kondensators dann über den Widerstand RD unter der Steuerung des Transistors TR6 stattfindet. Da der Widerstand RD einen wesentlichen grösseren Wert hst als der Widerstand RC, dauert die Entladung des Kondensators RD länger als seine Ladung, wodurch eine Impulsdehnwirkung erzielt wird.
Dar Transistor TR7 ist mit einem Handrückstellschalter RS ververbunden und ein Transistor TR8 bildet einen Teil eines Stahlisierungs-Netzwerkes in einer Kraftversorgungseinheit PSU.
Das Relais 9 aus Fig. 1 erscheint in Fig. 2 als Relais RL1.
In diesem Relais sind Kontakte RL1-1 mit einer Klemmengruppe MC verbunden, die mit Steuerkreisen einer zugehörigen Maschine verbunden werden können, während Kontakte RL1-2 dazu dienen, eine Fehlanzeigelampe FL zu betätigen, wenn ein elektrisch leitendes Teilchen festgestellt wird.
Fig. 2 ist der Einf heit halber in Teilen 2A, 2B und 2C, gezeichnet, diese Te@@e gehören Seite an Seite zusammen, wobei Fig. 2A links, 2B in der Mitte und 2C rechts anzuordnen ist.
Auf diese Weise ist eine einfache, aber wirksame Prüfvorrichtung geschaffen, die in vielen Situationen brauchbar Ist, Obgleich nur eine Ausbildungsform der erfindungsgemässen Vor richtung in Einzelheiten beschrieben ist, sind verschiedene Änderungen und Abweichungen möglich, chne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Z.B. kann es £t einige Zwecke vorzuziehen sein> die Spannung parallel zum Widerstand R als Ausgang des Spannungsteilkreises anzulegen und wenn dann eine ÄndenAag der Spannung parallel zum Schwingkreis eintritt, wird eine gleiche und entgegengesetzte Änderung der Spannung parallel zum Widerstand für jede gegebene konstante Ebene des Ausgangs des Oszillators vorhanden sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü' c h e Vorrichtung zum Teststellen elektrisch leitender Teilchen in elektrisch nicht leitendem Material, gekermzeichnet durch einen Oszillator (1), dessen Ausgang einem Spannungsteilkrais (2) zugeführt wird, bestehend aus einem Widerstand (R) in Reihe mit einem chwin,e is - ( 0) - mtt einer Indu'i'wit: durch Mittel (3, 4, 5), die ein Steuersignal erzeugen, wenn Me oszillierende Spannung parallel zum Schwingkreis sich weaentlich ändert, weil der Wert der Induktivität sich ändert, entweder bei Eintritt eines elektrisch leitenden @eilchens (8) in das Teld der Induktivität oder bei VErlassen dieses Feldes.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 5) das Steuersignal in Abhängigkeit von einer Änderung der oszillierenden Spannung erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 5) das Steuersignal in Abhängigkeit von einer bestimmten Ebene der oszillierenden Spannung erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis (L, C) ein paralleler Schwingkreis ist und dass der Widerstand (R) einen solchen Wert hat, dass im Normalzustand der Vorrichtung (d.h. wenn sich keine elektrisch leitenden Teilchen im Feld der Indukivität (L) be finden) die oszillierende Spannung parallel zum Schwingkreis in der Grössenordnung von der Hälfte der Gesamtausgangsspannung liegt, die dem Spannungsteilkreis (2) vom Oszillator (1) zugeführt wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die das Steuersignal erzeugen, einen Prüfkreis (3) mit einer Diode parallel zum Schwingkreis geschaltet, unreinen Wechselstromverstärker (4) aufweisen, der den Ausgang des Prüfkreises (3) empfängt, wobei der Verstärker (4) einen Impulsdehnkreis (5) enthlt oder ein Impulsdebnkreis dem Verstärker nachgeschaltet ist0 60 Strangzigarettenmaschine mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (L) dicht an der 13ahn des Zigarettenstranges (7) angeordnet ist, bevor letste : cer in einzelne Zigaretten zerschnitten wird, und dass ein Relais (9), das das Steuersignal aus der Vorrichtung empfängt, einen Steuerkreis der Maschine in Abhängigkeit von dem Steuersignal schaltet.