DE2015115C3 - Vorrichtung zur Messung des unterschiedlichen Gehaltes an ferromagnetisehen Bestandteilen in Materialproben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des unterschiedlichen Gehaltes an ferromagnetischen Bestandteilen in Materialproben gleicher Abmessungen, insbesondere in Scheiben oder Münzen gleicher Dicke und gleichen Durchmessers, die entlang einer Bahn geführt sind, an der ein Magnet angeordnet ist, der ein konstantes Magnetfeld erzeugt, daß die Materialprobe beim Passieren des Magneten zumindest teilweise durchsetzt und mit einer Meßeinrichtung zusammenwirkt, die eine Änderung des Magnetfeldes beim Eintauchen einer ferromagnetischen Materialprobe in das Magnetfeld in eine elektrische Spannung umsetzt

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (CH-PS 33 689). Um den Dauermagneten ist eine Wicklung angeordnet, in der eine Spannung induziert wird, wenn beispielsweise eine Münze aus magnetisierbarem Metall herbeigeführt wird. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist jedoch der nicht vernachlässigbare einer Materialprobe bzw. einer Münze durch das Auftreten von Wirbelströmen. Die bei der bekannten Vorrichtung hervorgerufene Magnetfeldänderung beruht daher sowohl auf dem Einfluß des ferromagnetisehen Materials als auch auf dem des allgemein leitenden Materials.

Es ist ferner bekannt, eine Münze durch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld laufen zu lassen (GB-PS 1154 219). Eine Empfängerspule mißt die zeitliche

ίο Veränderung von Spannung bzw. Strom, die von der durch die Münze hervorgerufenen Magnetfeldänderung bewirkt wird. Auch hier entsteht ein unerwünschter Einfluß des nicht-ferromagnetisc hen, im übrigen aber leitenden Materials der Münze.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des unterschiedlichen Gehalts an ferromagnetischen Bestandteilen in Materialproben, insbesondere in Scheiben und Münzen zu schaffen, die von dem Einfluß nicht-ferromagnetischer Materialien unbeeinflußt ist und damit eine präzise Messung ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein magnetisch leitender Körper vorgesehen ist, der mit mindestens zwei Polen des Magneten einen Luftspalt bildet, in dem die Materialprobe eingeführt wird, und daß die Meßeinrichtung die Magnctfeldänderung im magnetisch leitenden Körper erfaßt

Bringt man eine Materialprobe mit ferromagnetischen Bestandteilen in den Luftspalt zwischen Magnet

x> und magnetisch leitendem Körper, so bildet die Materialprobe ein zum magnetisch leitenden Körper paralleles loch für die Feldlinien des Magneten, so daß der Magnetfluß im magnetisch leitenden Körper sich verringert. Die Flußänderung wird von der Meßeinrich tung ermittelt. Die Magnetfeldänderung hängt natürlich außerdem von der Gestalt der Materialprobe ab. Daher können unmittelbar verglichen werden nur Materialproben gleicher Abmessungen. Da jedoch das Magnetfeld des Magneten zeitlich konstant ist, haben die para- bzw. diamagnetischen elektrisch leitenden Bestandteile der Materialprobe keinen nennenswerten Einfluß auf die Verformung des Feldes. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in irgendeiner geeigneten Art und Weise erfolgen. In einer Ausgestaltung der Erfindung hierzu ist vorgesehen, daß der Magnet U-förmig ausgebildet ist, daß der magnetisch leitende Körper ebenfalls U-förmig ausgebildet ist und mit seinen Schenkeln den Polen des Magneten zugekehrt ist, und daß die Meßeinrichtung eine den magnetisch

so leitenden Körper umschlingende Wicklung aufweist, deren Enden an ein ballistisches Galvanometer angeschlossen sind. Die von einem ferromagnetischen Bestandteil verursachte Flußänderung des die Wicklung durchsetzenden Flusses wird unmittelbar vom ballisti sehen Galvanometer angezeigt. Es ist jedoch parallel dazu oder alternativ möglich, das Spannungssignal dazu zu verwenden, die Materialproben entsprechend ihrem Gehalt an ferromagnetischen Bestandteilen zu klassieren.

Eine andere Möglichkeit, die durch ferromagnetische Bestandteile einer Materialprobe hervorgerufene Flußänderung zu ermitteln, besteht nach einer Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der magnetisch leitende Körper aus zwei durch einen Luftspalt getrennten

fi5 Teilen besteht und in dem Luftspalt ein an einer Stromquelle ar.schließbarer Hall-Generator angeordnet ist. Sowohl bei dieser Ausgestaltung als auch bei der

Einfluß des nicht ferromagneiischcn Grundmaterial vorstehenden Ausgestaltung rr.it der Flußrnessung

durch ein ballistisches Galvanometer ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Magnet ein Dauermagnet ist

Zwischen dem Magneten und dem magnetisch leitenden Körper besteht ein Luftspalt, in den die Materialprobe einzuführen ist. Zur Messung von Materialproben unterschiedlicher Abmessungen, insbesondere unterschiedlicher Dicke, ist es zweckmäßig, die Größe des Luftspaltes veränderlich zu machen, beispielsweise durch eine bewegliche Anordnung des Magneten und/oder des magnetisch leitenden Körpers.

Bei Münzprüfgeräten können die ferromagnetische Bestandteile enthaltenden Münzen infolge Schwerkraft durch den Luftspalt zwischen Magnet und magnetisch leitenden Körper hindurchgeführt werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dies durch einen antreibbaren Schieber, durch den die Materialprobe entlang der Bahn in den Luftspalt zwischen Magnet und magnetisch leitendem Körper einführbar ist

Die Erfindung soll nun anhand von vier Figuren ausführlich beschrieben werden, die allein der Verdeutlichung der Erfindung dienen und nicht die einzig möglichen Ausführungsformen darstellen. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne eingebrachte Materialprobe mit ferromagnetischen Bestandteilen,

F i g. 2 die Anordnung nach F i g. 1 mit eingebrachter Materialprobe,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 mit einer Zufuhr- und Abfuhrbahn und

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Die in den F i g. 1 bis 3 beschriebene Vorrichtung weist einen U-förmigen Magneten 1 und einen als Joch aus Weicheisen aasgebildeten Rückschluß 2 auf, der mit Abstand gegenüber den Polflächen la und 16 des Magneten 1 angeordnet ist. Der Magnet ist ein Permanentmagnet.

Um das Joch ist eine Spule 3 mit den Wicklungsenden 3a und 3b gewickelt.

Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, sind links und rechts von dem Magneten 1 und dem Joch 2 eine Zufuhrbahn 4a und eine Abfuhrbahn Ab angeordnet; auf der Zufuhrbahn 4a ist eine Münze S dargestellt, die durch einen antreibbaren Schieber 6 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles zwischen die Profilflächen des Magneten und den Rückschluß 2 geschoben werden kann.

Ist die Münze 5 noch nicht in den Zwischenraum zwischen Magnet und Joch eingebracht, so peht der magnetische Fluß 8 des Magneten zu einem gewissen Teil 8a durch das Joch 2, während ein anderer Teii 86 des Magnetflusses 8 bereits in dem Spalt zwischen dem U-förmigen Magneten 1 und dem Joch 2 aus Weicheisen

S geschlossen wird. Wird nun die Münze 5 mit ferromagnetischen Bestandteilen in den Luftspak zwischen Magnet und Joch eingebracht, so verändert sich die Verteilung des magnetischen Flusses 8 derart, daß ein größerer Teil 8c bereits in der Münze 5 geschlossen, d. h. der Magnetfluß 8a durch das Joch 2 wird verringert Die Flußänderung beim Einbringen der Scheibe 5 bzw. beim Wiederherausnehmen der Scheibe aus dem Luftspalt induziert in der Wicklung 3 auf dem Joch 2 eine Spannung U_H die an den Enden 3a und 3b abgreifbar ist. In den F i g. 1 und 2 ist an die Leiter 3a und 3b ein Meßgerät 7 angeschlossen; die in Weber gemessene Spannung gestattet einen genauen und gut reproduzierbaren Vergleich von Scheiben mit unterschiedlichen ferromagnetischen Bestandteilen. Die Spannung U, kann aber auch direkt auf ein nicht dargestelltes Betätigungsgerät gegeben werden, das eine Einordnung von Scheiben mit unterschiedlichen ferromagnetischen Bestandteilen in verschiedene Fächergestattet.

Damit der Magnet 1 das Joch 2 nicht anziehen kann, sind diese beiden Bauteile fest mit einem Vorrichtungsrahmen 9 verbunden. Da die Konstruktion des Vorrichtungsrahmens für die vorliegende Erfindung nicht wichtig ist, ist er nur in der Fig. 3 als Platte dargestellt

In der Fig.4 wird eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der das Weicheisenjoch 2 durch einen kleinen Luftspalt 10 unterbrochen ist. Dieser Luftspalt 10 erstreckt sich senkrecht zur Richtung des magnetisehen Flusses 8b. In den Spalt 10 ist ein Hall-Generator 12 eingesetzt. Mittels Leiter 12a und 12£> ist der Hall-Generator 12 mit einer Stromquelle 13 verbindbar. Mittels Leiter 12c und i2d ist die durch die Änderung des Flußanteils im Hall-Generator 12 erzeugte HaII-Spannung Uh einem Anzeigegerät 14 zuführbar. Dieses Unterscheidungs- bzw. Erkennungssignale können auch einem nicht gezeigten Betätigungsgerät zugeführt werden.

Bei der in Fig.4 gezeigten Ausführungsform ist der Magnet 11 kein Permanentmagnet, sondern ein Elektromagnet mit einer Spule 15. Die freien Enden 15d und 15f> der Erregungsspule 15 sind mit einer Gleichspannungsquelle 16 verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also auf

so einfache Art und Weise Materialproben, insbesondere Scheiben und Münzen, mit verschiedenen Gehalten an ferromagnetischen Bestandteilen auf einfache Art und Weise zu erkennen bzw. zu unterscheiden.

Hiereu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des unterschiedlichen Gehaltes an ferromagnetischen Bestandteilen in Materialproben gleicher Abmessungen, insbesondere in Scheiben oder Münzen gleicher Dicke und gleichen Durchmessers, die entlang einer Bahn geführt sind, an der ein Magnet angeordnet ist, der ein konstantes Magnetfeld erzeugt, das die Materialprobe beim Passieren des Magneten zumindest teilweise durchsetzt und mit einer Meßeinrichtung zusammenwirkt, die eine Änderung des Magnetfeldes beim Eintauchen einer ferromagnetischen Materialprobe in das Magnetfeld in eine elektrische Spannung umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisch leitender Körper (2) vorgesehen ist, der mit mindestens zwei Polen (la, Ib) des Magneten (1, 11) einen Luftspalt bildet, in den die Materialprobe (5) eingeführt wird, und daß die Meßeinrichtung (3, 7) die Magnetfeldänderung im magnetisch leitenden Körper (2) erfaßt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) U-förmig ausgebildet ist, daß der magnetisch leitende Körper (2) ebenfalls U-förmig ausgebildet ist und mit seinen Schenkeln den Polen (la, Xb) des Magneten (1) zugekehrt ist, und daß die Meßeinrichtung (3, 7) eine den magnetisch leitenden Körper (2) umschlingende Wicklung (3) aufweist, deren Enden an ein ballistisches Galvanometer (7) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch leitende Körper (2) aus zwei durch einen Luftspalt (10) getrennten Teile besteht und in dem Luftspalt (10) ein an einer Stromquelle (13) anschließbarer Hall-Generator (12) angeordnet ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1, U) ein Dauermagnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen antreibbaren Schieber (6), durch den die Materialprobe (5) entlang der Bahn in den Luftspalt zwischen Magnet (1, U) und magnetisch leitendem Körper (2) einführbar ist.