DE202016005216U1

DE202016005216U1 - Vorrichtung zur Edelmetallanalyse

Info

Publication number: DE202016005216U1
Application number: DE202016005216.1U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2026-08-26

Abstract

Vorrichtung zur berührungslosen Echtheitsprüfung von Edelmetallformkörpern aufgrund ihrer diamagnetischen Eigenschaften, insbesondere von Gold- und Silbermünzen sowie Gold- und Silberbarren, umfassend a) eine ebene, horizontale Bodenplatte, b) mindestens ein senkrecht dazu angeordnetes, vertikales Rahmenteil, c) einen schwingfähig aufgehängten Pendelkörper, bevorzugt eine Pendelstange, wobei am unteren Ende des Pendelkörpers ein Permanentmagnet befestigt ist, und wobei der Pendelkörper so in der Höhe verstellbar ist, dass der Magnet in geringem Abstand über einer Edelmetallprobe, die in Ruheposition des Pendelkörpers genau unter diesem liegt, schwingen kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur berührungslosen Analyse von Edelmetallen, wobei die Vorrichtungen ein Pendel mit einem daran befestigten Permanentmagneten umfassen. Weiter bezieht sich die Erfindung auf die Echtheitsprüfung von Edelmetallformkörpern unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Da in letzter Zeit gehäuft gefälschte Goldbarren und Goldmünzen mit Wolframkern aufgetaucht sind und Gold und Wolfram sich in ihren Dichten nur minimal unterscheiden, ist eine Prüfung von Edelmetallen wichtiger denn je. Auch bei Silber gibt es Fälschungen sowohl bei Barren als auch bei Münzen. Fälschungen werden bevorzugt aus Wolfram, Tantal, Zink, Stahl, Nickel, Kupfer, Messing und Blei oder Bleilegierungen hergestellt. Da Barren häufig in geschlossenen Kunststofffolien oder Blistern mit Seriennummer und eventuell noch einem Zertifikat angeboten werden, sind bestimmte Prüfmethoden zur Echtheitsbestimmung, die einen direkten Kontakt mit der Probe erfordern, ausgeschlossen, wenn man nicht diese Sicherheitsverpackung zerstören oder die Edelmetallprobe beschädigen will.
Die nach dem heutigen Stand der Technik gebräuchlichsten Edelmetall-Prüfverfahren sind:

a) Messung der Ultraschallgeschwindigkeit (zwar zerstörungsfrei, erfordert aber Kontakt mit der Probe; bei dünnen Proben, wie etwa kleinen Münzen, nicht anwendbar);
b) elektrische Leitfähigkeit (zwar zerstörungsfrei, aber Kontakt mit der Probe nötig);
c) Röntgenfluoreszenzspektrometrie (zwar zerstörungsfrei, aber funktioniert i. Allg. nur bis zu einer Dicke von ca. 5 μm);
d) Rasterelektronenmikroskopie (teuer, Eindringtiefe nur bis ca. 10 Mikrometer);
e) Dichtemessung (Probe kann nicht in der Verpackung bzw. im Blister verbleiben);
f) Oberflächentests mittels Säuretest oder Teststift (wirkt nur auf die Oberfläche ein und führt zu einer Beschädigung/Veränderung der Probenoberfläche; Wolframkerne z. B. werden dadurch nicht erkannt);
g) Klangtest (Probe darf nicht in der Verpackung sein; bei Münzen kann man typische Resonanzfrequenzen ermitteln und die Probe mit diesen vergleichen; bei Barren i. Allg. ungeeignet); und
h) Magnetwaage (zerstörungsfrei, Probe kann i. Allg. in dünner Verpackung verbleiben; kann im Allgemeinen gut zwischen Gold und Wolfram unterscheiden, da diese Metalle ein unterschiedliches magnetisches Verhalten zeigen; wegen der Feinwaage und des sehr starken Permanentmagneten teuer; erfordert wegen des sehr starken Magneten hohe Sorgfalt; Probleme bei ferromagnetischen Verunreinigungen).

In DE 20 2012 006 143 U1 wird eine Magnetwaage („Wägevorrichtung mit Magneten zur Edelmetall-Analyse”) beschrieben.
Bei der Magnetwaage der Firma ”goldanalytix” wird die Probe hingegen auf eine Abdeckung über dem Magneten gelegt, der mit einem Abstandshalter mit der Feinwaage verbunden ist und der auch die Kraft zwischen dem Magneten und der Probe auf die Feinwaage überträgt. Die Magnetwaage der Firma „Aurotest” (ATS 300 MW) funktioniert analog.
In DE 20 2014 009 752 U1 wird ein „Einfaches Gerät zur Messung der magnetischen Suszeptibilität von dia- und paramagnetischen Mineralien, Nuggets, Münzen” beschrieben.
Bei CH 705 903 A2 handelt es sich um eine Anmeldung, bei der die Relativkraft zwischen Edelmetallformkörpern und Permanentmagneten gemessen wird, wobei bevorzugt über Messung von Geschwindigkeiten oder Kräften Messwerte generiert werden, die dann mit Norm- oder Erfahrungswerten verglichen werden müssen, um zwischen echten und falschen Edelmetallformkörpern zu unterscheiden.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, es auch Laien zu ermöglichen, auf schnelle und optisch eindeutige Weise gefälschte von echten Edelmetallformkörpern (wie Münzen und Barren) zu unterscheiden, und zwar ohne etwaige Verpackungen öffnen zu müssen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebene Vorrichtung eindrucksvoll gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Echtheitsprüfung von Edelmetallformkörpern, insbesondere von Gold- und Silbermünzen sowie Gold- und Silberbarren, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Echtheitsbestimmung von solchen Formkörpern unter Verwendung der Vorrichtung.
Dabei wird ein Pendelkörper verwendet, an dessen unterem Ende ein Permanentmagnet, bevorzugt ein Neodymmagnet, angebracht ist, der in geringem Abstand über einer zu analysierenden Probe schwingt. Der Pendelkörper mit dem Permanentmagneten ist flexibel so an einer Rahmenkonstruktion befestigt, dass er frei schwingen kann. Außerdem ist der Pendelkörper in der Höhe verstellbar, so dass der Abstand zur Probe eingestellt werden kann. Die Analyse und Beurteilung der Güte der Edelmetallprobe erfolgt durch den Grad der Abbremsung des Pendels.
Die Erfindung bezieht sich somit in einem ersten Aspekt auf eine Vorrichtung zur berührungslosen Echtheitsprüfung von Edelmetallformkörpern aufgrund ihrer diamagnetischen Eigenschaften, insbesondere von Gold- und Silbermünzen sowie Gold- und Silberbarren, umfassend

a) eine ebene, horizontale Bodenplatte,
b) mindestens ein senkrecht dazu angeordnetes, vertikales Rahmenteil,
c) einen schwingfähig aufgehängten Pendelkörper, bevorzugt eine Pendelstange, wobei am unteren Ende des Pendelkörpers ein Permanentmagnet befestigt ist, und wobei der Pendelkörper so in der Höhe verstellbar ist, dass der Magnet in geringem Abstand über einer Edelmetallprobe, die sich in Ruheposition des Pendelkörpers genau unter diesem liegt, schwingen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Permanentmagnet ein Neodymmagnet. Der Permanentmagnet kann ein Scheiben- oder Zylindermagnet sein, und weist bevorzugt eine magnetische Flussdichte von 1 bis 1,4 Tesla, stärker bevorzugt 1,3 Tesla, auf.
Der Abstand zwischen Edelmetallprobe und Pendelkörper beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Anschlagskörper, der so angeordnet ist, dass der voll ausgelenkte Pendelkörper den Anschlagskörper berührt, wobei der maximale Auslenkungswinkel des Pendelkörpers bevorzugt zwischen 30° und 45° beträgt.
In bestimmten Ausführungsformen bildet das mindestens eine Rahmenteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen geschlossenen Rahmen, in anderen Ausführungsformen einen offenen, einholmigen Rahmen.
Der Abstand zwischen Pendelkörper und Edelmetallprobe ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt über eine Gewindestange mit Handhabe, über eine bevorzugt mittels einer Klemmschraube fixierbare glatte Stange, oder über einen bevorzugt mittels einer Klemmschraube fixierbaren, drehbaren Schwenkarm einstellbar.
Gemäß einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung wie beansprucht dadurch gekennzeichnet, dass sie einen horizontalen Querbalken (3) umfasst, der über vertikale Rahmenteile (2) mit einer Bodenplatte (1) verbunden ist, wobei sich im Querbalken mittig eine Gewindebohrung oder eine Gewindebuchse befindet, in die eine Gewindestange (4) geschraubt ist, die am oberen Ende durch eine griffige Handhabe, beispielsweise eine Rändelmutter, abgeschlossen ist und an deren unteren Ende sich eine Befestigung (5) für einen flexiblen Faden (7) befindet, der durch eine weitere Befestigung (6) mit einer Pendelstange (8) verbunden ist, an deren unteren Ende ein Permanentmagnet (9), bevorzugt ein Neodymmagnet mit einer magnetische Flussdichte von etwa 1,3 Tesla, befestigt ist.
Gemäß einer weiteren spezifischen Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung wie beansprucht dadurch gekennzeichnet, dass sie einen horizontalen Querbalken (3) umfasst, der über ein einholmig ausgeführtes vertikales Rahmenteil (2) mit einer Bodenplatte (1) verbunden ist, wobei sich im Querbalken mittig eine Bohrung oder Buchse befindet, in die eine glatte, höhenverstellbare Stange (11) eingeführt ist, die am oberen Ende durch eine griffige Handhabe, beispielsweise eine Rändelmutter, abgeschlossen, mit einer Klemmschraube (12) am Querbalken (3) befestigt ist und an deren unteren Ende sich eine Befestigung (5) für einen flexiblen Faden (7) befindet, der durch eine weitere Befestigung (6) mit einer Pendelstange (8) verbunden ist, an deren unteren Ende ein Permanentmagnet (9), bevorzugt ein Neodymmagnet mit einer magnetische Flussdichte von etwa 1,3 Tesla, befestigt ist.
Gemäß einer weiteren spezifischen Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung wie beansprucht dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Bodenplatte (1) umfasst, die starr mit einem vertikalen Pfosten (14) verbunden ist, an dessen oberen Ende ein Schwenkarm (15) angebracht ist, der über eine horizontale Schraubverbindung (16) dreh- und in der Höhe fixierbar gelagert ist und an dessen freiem Ende über eine flexible Verbindung, beispielsweise einen Faden (7), der Pendelkörper (8), an dessen unterem Ende sich ein Permanentmagnet (9), bevorzugt ein Neodymmagnet mit einer magnetische Flussdichte von etwa 1,3 Tesla, befindet, befestigt ist.
Gemäß noch einer weiteren spezifischen Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung wie beansprucht dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (19) der Vorrichtung klappbar ausgeführt ist, wobei (i) die Verbindung zwischen der klappbaren Bodenplatte (19) und dem klappbaren Querbalken (3) über das seitliche Rahmenteil (17) erfolgt, (ii) die Fixierung der drei Teile zueinander mittels zweier Feststellschrauben (18) und (20) erfolgt, und (iii) die Höhenverstellung über eine Gewindeschraube (4) durchgeführt wird.
Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung basiert darauf, dass Gold und Silber diamagnetisch sind und dadurch von starken Magneten geringfügig abgestoßen werden. Die für Fälschungen häufig verwendeten Metalle Wolfram (paramagnetisch), Tantal (paramagnetisch) oder Nickel (ferromagnetisch) werden hingegen von Magneten angezogen. Daraus ergibt sich eine Möglichkeit, Edelmetallproben zu analysieren, die vorliegend umgesetzt wurde.
Bei der Prüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Pendelkörper verwendet, an dessen unterem Ende ein Permanentmagnet, bevorzugt ein Neodymmagnet, angebracht ist, der in geringem Abstand (typisch 0,5 mm bis 2 mm) über der Probe schwingt. Die magnetische Flussdichte des Magneten liegt in der Größenordnung von ca. 1,3 Tesla und wird von Zylinder- bzw. Scheibenmagneten mit einem Durchmesser von ca. 8 mm bis 10 mm und einer Länge von ca. 5 mm bis 10 mm erreicht, wobei die Haftkraft im Bereich von typisch 1 kg bis höchstens 4 kg liegen sollte.
Eine Besonderheit bei der hier beschriebenen Vorrichtung ist, dass ein ausgelenkter Pendelkörper (im Rahmen der Erfindung auch als Pendel oder Magnetpendel bezeichnet), wenn losgelassen, eine eigenständige Relativbewegung zwischen dem Permanentmagneten und der Edelmetallprobe ausführt. Eine weitere manuelle Einwirkung oder motorische Unterstützung ist nicht notwendig. Der schwingende Permanentmagnet führt zu Wechselwirkungskräften mit der Probe, die optisch wahrgenommen werden.
Bevorzugt werden diese Wechselwirkungskräfte nicht manuell, taktil oder über Messsensoren erfasst, sondern nur aufgrund einer direkten, qualitativen oder semiquantitativen optischen Wahrnehmung, nämlich über die Beobachtung der Abbremsung des Pendelkörpers.
Die Wechselwirkungskräfte zwischen Permanentmagnet und Probe setzen sich aus zwei Komponenten zusammen, einer statischen und einer, die durch die Bewegung verursacht wird. Letztere dynamische Komponente wird durch die in der Probe induzierten Wirbelströme erzeugt, welche zu einem Magnetfeld führen, das mit dem des schwingenden Permanentmagneten wechselwirkt.
Die statische Kraft ergibt sich aus der magnetischen Suszeptibilität χ_m der Probe und nur diese wird z. B. bei Magnetwaagen gemessen. Bei diamagnetischen Stoffen, wie z. B. Gold und Silber, ist χ_m negativ, was zu einer abstoßenden Kraft führt.
Die durch die Bewegung verursachte – und durch induzierte Wirbelströme erzeugte – zusätzliche Kraftwirkung hängt von mehreren Faktoren ab: der Atomstruktur/Kristallstruktur der Probe (besonders bei Legierungen aus verschiedenen Elementen) und – besonders – von der elektrischen Leitfähigkeit und der Geschwindigkeit der Relativbewegung. Im Gegensatz zur statischen Komponente ist diese Kraft nicht trivial berechenbar, da zusätzlich auch die Geometrie der Probe noch einen Einfluss hat.
Beide Kraftkomponenten werden bei der hier beschriebenen Vorrichtung zur Analyse der Edelmetallproben benutzt. Die Stärke der Abbremsung hängt, bei sonst gleichen Abmessungen der Probe und gleicher Auslenkung des Pendels, davon ab, welches Element (beispielsweise Gold oder Silber) man prüft und welchen Feingehalt die Edelmetallprobe hat. Eine Silbermünze mit einem Feingehalt von z. B. 999/1000 ist von solchen mit geringerer Feinheit unterscheidbar, da das Pendel bei hoher Feinheit deutlich stärker, ja abrupt, abgebremst wird.
Charakteristisch ist also, dass etwa Gold- und Silberprüfkörper hoher Reinheit eine sehr starke Abbremsung des Pendels bewirken. Dem gegenüber bremsen Falsifikate z. B. mit einem Wolframkern das Pendel nicht oder – abhängig von der Dicke der Edelmetallhülle – nur kaum ab. Bei einer Probe, die aus reinen Wolframschweißelektroden gefertigt ist, kann keinerlei Abbremsung beobachtet werden. Auch Messing oder Bleiproben bremsen das Pendel nur geringfügig ab. Proben, die merkliche Mengen von ferromagnetischen Stoffen beinhalten, werden bereits von dem Permanentmagneten des ruhenden Pendels stark angezogen und sind deshalb ebenfalls sofort erkennbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also gut geeignet, auf einfache und zuverlässige Weise beispielsweise gefälschte von echten Gold- und Silbermünzen zu unterscheiden. Aus dem geschilderten Verhalten des Magnetpendels ergibt sich in einem weiteren Aspekt der Erfindung ein neuartiges, einfaches und verlässlich gutes Analyseverfahren für Edelmetalle.
Besonders vorteilhaft ist an dem erfindungsgemäßen Magnetpendel, dass es von völlig ungeschultem Personal einfach und schnell bedienbar ist und sofort zu einem – besonders für Laien – optisch verblüffenden und eindeutigen Analyseergebnis führt. Diese direkte optische Bestimmung, ohne Umweg etwa über numerische Messwerte, die mit Normwerten verglichen werden müssen, ist für jeden Beobachter auch aus größerem Abstand ersichtlich und beeindruckender als ein ablesbares, digitales Messergebnis, wie z. B. bei einer Magnetwaage. Das sollte besonders für Goldhändler ein interessanter Aspekt sein. Darüber hinaus können kleine Barren auch in der Blisterverpackung verbleiben und die Messmethode funktioniert sogar mit Münzen in Kapseln, allerdings ist dann – wegen des größeren Abstands zwischen Magnet und Probe – die Abbremsung schwacher. Außerdem ist die Vorrichtung leicht, mobil und ohne Stromversorgung einsetzbar. Manche bei Magnetwaagen verwendete Feinwaagen benötigen hingegen eine externe Stromversorgung. Die extrem starken Magnete in Magnetwaagen (Haltekraft meist größer als ca. 15 kg oder 20 kg) erfordern darüber hinaus große Sorgfalt, besonders z. B. bei Personen mit Herzschrittmachern.

Die direkte optische Wahrnehmung der Wechselwirkungskräfte zwischen Probe und Pendelkörper gestaltet sich wie folgt. Bei reinen Gold- oder Silberproben (z. B. 999/1000) kommt es zu einer abrupten Abbremsung des Pendels (kein Hinausschwingen über die Nulllage) und dieses bleibt unmittelbar über der Probe stehen. Bei geringerem Feingehalt der Edelmetallprobe und damit einhergehend höherem Gehalt an anderen Metallen schwingt das Pendel – mehr oder weniger deutlich – über die Null- bzw. Ruhelage hinaus und schwingt dann stark gedämpft in die Ruhelage zurück. Bei reinen paramagnetischen Proben, wie Wolfram, kommt es zu keiner Abbremsung. Proben, die z. B. einen Wolframkern enthalten und nur einen dünnen Goldüberzug haben, können so sicher erkannt werden. Messingronden führen zu einer schwachen Abbremsung, was man daran erkennt, dass das Pendel mit immer kleineren Amplituden nach wenigen Schwingungen zum Stillstand kommt. Das gleiche beobachtet man bei Bleiproben. Blei hat zwar eine magnetische Suszeptibilität, die etwa 2/3 des Wertes von Silber erreicht, aber eine wesentlich schlechtere elektrische Leitfähigkeit (siehe Tabelle 1). Tabelle 1: Wichtige physikalische Eigenschaften der Edelmetalle und möglicher Fälschermetalle

Element/Werkstoff	Dichte kg/dm³	magnetische Eigenschaft	magnetische Suszeptibilität cm positiver Wert: paramagnetisch negativer Wert: diamagnetisch	elektrische Leitfähigkeit A/(V·m)
Gold	19,32	diamagnetisch	–3,5 × 10^–5	45,5 × 10⁶
Silber	10,49	diamagnetisch	–2,4 × 10^–5	61,35 × 10⁶
Platin	21,45	paramagnetisch	28 × 10^–5	9,43 × 10⁶
Palladium	11,99	paramagnetisch	80 × 10^–5	9,26 × 10⁶
Wolfram	19,25	paramagnetisch	7,8 × 10^–5	18,52 × 10⁶
Ruthenium	12,37	paramagnetisch	6,6 × 10^–5	14,1 × 10⁶
Blei	11,34	diamagnetisch	–1,6 × 10^–5	4,76 × 10⁶
Kupfer	8,96	diamagnetisch	–0,96 × 10^–5	58,1 × 10⁶
Tantal	16,6	paramagnetisch	18 × 10^–5	7,61 × 10⁶
Molybdän	10,2	paramagnetisch	12 × 10^–5	18,2 × 10⁶
α-Zinn	5,769	diamagnetisch	–2,3 × 10^–5	8,69 × 10⁶
β-Zinn	7,265	paramagnetisch	0,24 × 10^–5
Zink	7,14	diamagnetisch	–1,6 × 10^–5	16,7 × 10⁶
Bismut	9,78	diamagnetisch	–17 × 10^–5	0,77 × 10⁶
Uran	19,16	paramagnetisch	41 × 10^–5	3,24 × 10⁶
Nickel	8,91	ferromagnetisch		13,9 × 10⁶
Messing CuZn39Pb3	8,47	diamagnetisch	ca. –0,17 × 10^–6	15 × 10⁶

Deshalb ist die durch Wirbelströme induzierte dynamische Bremskraft deutlich kleiner als bei Silber. Bei der Messung von Bleiproben mit einer Magnetwaage liegt aber das Messergebnis im Intervall von verschiedenen Silbermünzen. Somit ergibt sich für die Analyse von Edelmetallproben mit dem erfindungsgemäßen Pendel ein deutlicher Vorteil zur üblichen Magnetwaage.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft, wie bereits erwähnt, ein Analyseverfahren zur Bestimmung der Echtheit von Edelmetallformkörpern, insbesondere Gold- und/oder Silbermünzen und/oder -barren. Typischerweise wird dieses Verfahren als Analyse bzw. Messung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt. Bei allen möglichen hierin beschriebenen technischen Ausführungen des Magnetpendels erfolgt die Analyse bzw. Messung in gleicher Weise, wie im Folgenden beschrieben.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

(i) Einstellen der Höhe des Pendelkörpers in Ruhestellung in einer Weise, dass eine zu untersuchende Edelmetallprobe darunter geschoben werden kann, ohne dass der Magnet am unteren Ende des Pendelkörpers berührt wird;
(ii) Absenken des Pendelkörpers in einer Weise, dass nur noch ein geringer Abstand, bevorzugt 0,5 bis 2 mm, zwischen Magnet (in Ruhelage) und Probe besteht;
(iii) Auslenken des Pendels, bevorzugt um einen Winkel von 30° bis 450;
(iv) Loslassen des Pendels; und
(v) optische Wahrnehmung der Abbremsung.

Bevorzugt kann das Absenken des Pendelkörpers in Schritt (ii) reproduzierbar durch einen Folien- oder Kunststoffstreifen oder ein ähnlich dünnes Material eingestellt werden, indem man den Permanentmagneten so weit absenkt, bis der Abstandstreifen nur durch einen erkennbaren Widerstand entfernt werden kann. Bei Messungen mit Proben gleicher Dicke ist nur eine einmalige Abstandseinstellung nötig.
Die Auslenkung in Schritt (iii) wird bevorzugt reproduzierbar eingestellt. Die Auslenkung ist beispielsweise dann reproduzierbar, wenn man das Pendel auslenkt, bis es gegen einen als Begrenzung aufgestellten Gegenstand stößt. Bei einer kommerziellen Realisierung der Vorrichtung kann so ein Anschlagskörper genauso im Lieferumfang sein, wie der oben genannte Abstandsstreifen.
Nach dem Loslassen des Pendels in Schritt (iv) schwingt das Pendel frei über die Probe. Hier wirken die oben beschriebenen Wechselwirkungskräfte, die zur Abbremsung des Magnetpendels führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das beschriebene Verfahren weiter den Schritt Inkontaktbringen des Magneten mit der Probe und optische Prüfung einer Anziehung. Dieser Schritt wird bevorzugt nach Schritt (i) und vor Schritt (ii) ausgeführt und kann deshalb als Schritt (i-a) bezeichnet werden. Wenn die Probe zu einem größeren Anteil aus ferromagnetischen Stoffen besteht, kommt es beim Inkontaktbringen zu einer deutlich erkennbaren Anziehung zwischen Magnet und Probe.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Permanentmagneten zur Bestimmung der Echtheit von Edelmetallformkörpern, insbesondere Gold- und/oder Silbermünzen und/oder -barren, wobei der Magnet bevorzugt Bestandteil eines über einer Edelmetallprobe schwingenden Pendelkörpers ist. Bevorzugt ist der Magnet ein Seltenerdmagnet, insbesondere ein Neodymmagnet.
Zusammenstellung der Zeichnungen
1a: Magnetpendel mit Gewindestange (Aufriss)
1b: Magnetpendel mit Gewindestange (Seitenriss)
1c: Magnetpendel mit Gewindestange in Ruhelage (perspektivische Darstellung)
1d: Magnetpendel ausgelenkt (perspektivische Darstellung)
2a: Magnetpendel mit glatter Verstellstange und Feststellschraube (Aufriss)
2b: Magnetpendel mit glatter Verstellstange und Feststellschraube (Seitenriss)
2c: Magnetpendel mit glatter Verstellstange und Feststellschraube (Schnittdarstellung)
3a: Magnetpendel mit Gewindestange – galgenförmig, einholmig (Aufriss)
3b: Magnetpendel mit Gewindestange – galgenförmig, einholmig (Seitenriss)
3c: Magnetpendel mit Gewindestange – galgenförmig, einholmig (Schnittdarstellung)
4a: Magnetpendel mit glatter Verstellstange – galgenförmig, einholmig (Aufriss)
4b: Magnetpendel mit glatter Verstellstange – galgenförmig, einholmig (Seitenriss)
4c: Magnetpendel mit glatter Verstellstange – galgenförmig, einholmig (Schnittdarst.)
5a: Magnetpendel mit Schwenkarm (Aufriss)
5b: Magnetpendel mit Schwenkarm (Grundriss)
6a: Magnetpendel zusammenklappbar (Aufriss)
6b: Magnetpendel zusammenklappbar (Seitenriss)
6c: Magnetpendel zusammenklappbar (Seitenriss, zusammengeklappt)
6d: Magnetpendel zusammenklappbar (Aufriss, zusammengeklappt)
Beispiele
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht.
Beispiel 1: Allgemeines Vorgehen bei der Analyse von Edelmetallproben mit dem beschriebenen Magnetpendel.

• Der Pendelkörper mit Permanentmagnet wird in der Höhe so verstellt (angehoben), dass man die Edelmetallprobe bequem unter den Magneten schieben kann.
• Die Probe wird in kurzen Kontakt mit dem Magneten gebracht, um zu prüfen, ob sie zu einem größeren Anteil aus ferromagnetischen Stoffen besteht, da diese eine deutlich erkennbare Anziehung zwischen Magnet und Probe bewirken.
• Der Pendelkörper mit dem Permanentmagneten wird anschließend so weit in der Höhe abgesenkt, dass nur noch ein sehr kleiner Abstand zwischen Magnet und Probe besteht (typisch 0,5 mm bis 2 mm). Der Abstand kann reproduzierbar durch einen Abstandstreifen eingestellt werden. Bei Messungen mit Proben gleicher Dicke ist nur eine einmalige Abstandseinstellung nötig.
• Das Pendel wird um typisch ca. 30° bis 45° ausgelenkt und losgelassen, so dass der Magnet über die Probe schwingt.
• Das Pendel schwingt, der Schwerkraft folgend, in Richtung zur Probe. Je nach Zusammensetzung der Probe wird das Pendel mehr oder weniger stark abgebremst. Diese Abbremsung ermöglicht die Analyse der Probe.

Beispiel 2: Vergleich der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Magnetpendel) mit üblichen Magnetwaagen.
Ein signifikanter Vorteil der hierin beschriebenen Vorrichtung zu üblichen Magnetwaagen wird an folgenden Beispielen aufgezeigt.
Die „Silver Walking Liberty Half Dollar”-Münze (1916 bis 1947 geprägt) besteht aus einer Legierung von 90% Silber und 10% Kupfer und hat ein Gewicht von 12,5 Gramm. Da beide Legierungsbestandteile diamagnetisch sind (vergleiche Tabelle 1), ist bei einer Magnetwaage eine positive Anzeige zu erwarten. Tatsächlich wird aber bei einer Münze mit dem Prägejahr 1945 ein negativer Wert angezeigt (z. B. ca. –0,18 g).
Die 1 Unze wiegende „Wiener-Philharmoniker”-Silbermünze (Österreich, 99,9% Feinheit) zeigt dagegen wie erwartet einen positiven Wert (z. B. ca. +0,18 g) bei Messung mit einer Magnetwaage an.
Man könnte die Half-Dollar-Münze also aufgrund des Ergebnisses mit der Magnetwaage als Fälschung einstufen. Die Ursache für das „falsche” Wägeergebnis dürfte in Verunreinigungen der Legierung durch ferromagnetische Stoffe begründet sein. Ähnliche „falsche Ergebnisse” erhält man auch bei manchen älteren Krügerrand-Goldmünzen, die ebenfalls ferromagnetische Verunreinigungen aufweisen können und die bei einer Analyse mit Magnetwaagen als Fälschung verdächtigt werden.
Die Prüfung mit dem Magnetpendel ergibt hingegen ein ganz anders Bild: sowohl die „Wiener-Philharmoniker”-Silbermünze als auch die „Silver Walking Liberty Half Dollar”-Münze bremsen den Pendelkörper ab. Die schwerere und mit einem Feingehalt von 999/1000 reinere Philharmoniker-Silbermünze führt aber zu einer schärferen, abrupten Abbremsung, so dass das Pendel sofort zum Stillstand kommt.
Die beiden 1 Unzen Silbermünzen „Känguru” (Perth Mint, 99,99% Feinheit) und „Wiener-Philharmoniker” (Österreich, 99,9% Feinheit) zeigen bei einer Magnetwaage, wohl aufgrund unterschiedlicher Durchmesser und Dicken, zwar positive Werte als Messergebnis, die Magnetwaage zeigt aber bei der reineren Känguru-Münze sogar einen geringeren Wert an als bei der Philharmoniker-Münze.
Beim Magnetpendel hingegen kommt das Pendel bei beiden Münzen ähnlich schnell zum sofortigen Stillstand.
Bei Goldmünzen ergeben sich analoge Ergebnisse im Vergleich zwischen Magnetwaage und erfindungsgemäßem Magnetpendel. Als Beispiel werden eine 1 Unzen Goldmünze Maple Leaf (Reinheit 99,99%) und eine mit reinem Wolfram gefüllte Münzkapsel verglichen. Die Magnetwaage zeigt – wie erwartet – einen positiven Messwert an (z. B. +0,16 g). Die mit reinem Wolfram gefüllte Münzkapsel hingegen zeigt einen negativen Messwert (z. B. –0,22 g). Bei Verwendung des Magnetpendels zur Analyse kommt das Pendel abrupt über der Goldmünze zum Stillstand, während bei der Wolframkapsel keine erkennbare Abbremsung zu beobachten ist. Bemerkenswert ist die Gegenüberstellung der Ergebnisse bei einer vergoldeten Messingronde von etwa einer halben Unze. Das diamagnetische Messing ergibt bei der Magnetwaage einen positiven Wert (z. B. +011 g). Dieser Messwert liegt in der Größenordnung, wie er bei einer reinen halben Unzen Goldmünze zu erwarten ist. Eine Unterscheidung beider Proben alleine mit einer Magnetwaage wäre somit kaum möglich. Anders das Ergebnis beim Magnetpendel, das bei der Goldmünze sofort zum Stillstand kommt, während bei der Messingprobe einige stark gedämpfte Schwingungen ausgeführt werden. Die nicht aus Gold bestehende Ronde wird somit klar erkannt.
Beispiel 3: Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung werden im Folgenden anhand der 1 bis 6 erläutert.
Ausführungen nach Fig. 1a, b, c bzw. Fig. 2a, b, c:
In einem horizontalen Querbalken (3), der über vertikale Rahmenteile (2) mit einer Bodenplatte (1) verbunden ist, befindet sich eine Gewindebohrung bzw. eine Gewindebuchse. In diese Gewindebohrung ist eine Gewindestange (4) geschraubt, die am oberen Ende durch eine griffige Handhabe, z. B. eine Rändelmutter, abgeschlossen ist (1a, b, c, d). Anstelle der Gewindestange (4) kann man auch eine glatte, in der Höhe verschiebbare Stange (11) verwenden, die durch eine Klemmschraube (12) am oberen Querbalken fixiert werden kann (2a, b, c).
Am unteren Ende der Gewindestange bzw. der verstellbaren Stange befindet sich eine Befestigung (5), für einen flexiblen Faden (7).
Durch eine weitere Befestigung (6) ist der dünne Faden (7) mit einer möglichst leichten Pendelstange (8) verbunden. Durch den flexiblen Faden kann die Pendelstange frei schwingen. In den Zeichnungen nicht dargestellt, aber ausdrücklich als mögliche technische Realisierung aufgezeigt: die Pendelstange kann auch auf andere Arten schwingfähig aufgehängt werden, z. B. durch einen kegelförmigen Stift oder einer Schneide, die sich auf einem Lager abstützen oder durch eine kardanische Aufhängung.
Am unteren Ende der Pendelstange (8) ist ein Permanentmagnet (Neodymmagnet) (9) von ca. 1,3 Tesla befestigt. Die Verbindung zwischen Pendelstange und Magneten kann entweder durch eine stumpfe Verklebung an einem zylinderförmigen Magnete erfolgen oder man benutzt einen Ringmagneten mit einer Bohrung im Durchmesser der Pendelstange und verklebt beide. Auch die Befestigung in einer zylinderförmigen Halterung mit Topfbohrung ist möglich, aber aufwändiger und schwerer. Bei dieser Lösung wäre eine Klemmverbindung mittels Schraube oder eine Verklebung möglich, wird aber in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Gesamtmasse des Pendelkörpers sollte möglichst gering sein. Der gesamte Pendelkörper aus Pendelstange (8) und Magneten (9) wird mittels der Gewindestange (4) bzw. der glatten Stange (11) so weit zur Edelmetallprobe (10) abgesenkt, dass nur noch ein schmaler Spalt zur Probe besteht.
Ausführungen nach Fig. 3a, b, c und Fig. 4a, b, c
Die in den Zeichnungen 3a, b, c und 4a, b, c dargestellten technischen Ausführungen unterscheiden sich von den in 1a, b, c, d und 2a, b, c aufgezeigten Lösungen nur darin, dass die Verbindung zum Querbalken, der entsprechend kürzer gehalten werden kann, nur durch ein vertikales Rahmenteil – einholmig – und nicht durch einen geschlossen Rahmen erfolgt.
Ausführungen nach Fig. 5a, b
In den Zeichnungen 5a, b ist eine alternative Aufhängung bzw. Höhenverstellung des Pendelkörpers (8, 9) aufgezeigt. Mit der Grundplatte (1) ist starr ein vertikaler Pfosten verbunden, an dessen oberen Ende ein Schwenkarm angebracht ist. Die Befestigung ist über eine horizontale Schraubverbindung (16) dreh- und in der Höhe fixierbar gelagert. Am freien Ende dieses Konstruktionsteils ist, über eine flexible Verbindung (Teile Nr. 5, 6, 7), der Pendelkörper (8, 9) befestigt. Durch Lösen der Klemmschraube (16) kann man den Schwenkarm, und damit letztlich den Permanentmagneten (9), auf den richtigen Abstand zur Probe (10) einstellen. Der Mess-/Analysevorgang erfolgt im Übrigen in der bereits beschriebenen Weise.
Ausführungen nach Fig. 6a, b, c, d
Eine mögliche zusammenklappbare Ausführung der Vorrichtung ist in den Zeichnungen 6a, b, c, d exemplarisch aufgezeigt. In den und ist das Gerät von zwei verschiedenen Seiten im aufgeklappten Zustand in Messposition dargestellt. Die und zeigen das Gerät von zwei verschiedenen Seiten zusammengeklappt. Somit ist mit dieser Ausführung der Vorrichtung auch eine kompakte Taschenversion realisierbar. Die Bodenplatte (19) der Vorrichtung ist klappbar ausgeführt, wobei die Verbindung zwischen der drehbaren Bodenplatte (19) und dem drehbaren Querbalken (3) über das seitliche Rahmenteil (17) erfolgt und die Fixierung der drei Teile zueinander mittels der beiden Feststellschrauben (18) und (20) erfolgt. Die Höhenverstellung erfolgt zusätzlich über die Gewindeschraube (4). Im zusammengeklappten Zustand ruht der Pendelkörper versenkt in einem Schlitz (21) der Bodenplatte. Auch der Querbalken (3) mit der Gewindeschraube (4) ist – nach Lösen der oberen Feststellschraube (18) – so verdrehbar, dass die zusammengeklappte Vorrichtung möglichst flach ist (6c, d).
Bezugszeichenliste

1: Bodenplatte der Vorrichtung
2: vertikale Rahmenteile, vertikale Träger für (3)
3: horizontales Rahmenteil/Querbalken
4: Verstellbare Gewindestange mit Handhabe
5: obere Befestigung für die Pendelstange
6: untere Befestigung für die Pendelstange
7: flexibler Faden
8: Pendelstange
9: Permanentmagnet, Neodymmagnet
10: Edelmetallprobe (Münze oder Barren)
11: glatte, höhenverstellbare Stange
12: Klemmschraube für die glatte, in der höhenverstellbare Stange
13: vertikales Rahmenteil der galgenförmigen Pendelhalterung
14: vertikales Rahmenteil für die hebelförmige Pendelhalterung
15: drehbarer Schwenkarm für die Pendelhalterung
16: Klemmschraube für den Ausleger der Pendelhalterung
17: Seitliches, klappbares Rahmenteil
18: Klemmschraube zur Feststellung des Querbalkens am seitlichen Rahmenteil
19: drehbare Bodenplatte
20: Klemmschraube zur Feststellung der Bodenplatte am seitlichen Rahmenteil
21: Schlitz in der Bodenplatte zum Versenken des Pendelkörpers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202012006143 U1 [0004]
DE 202014009752 U1 [0006]
CH 705903 A2 [0007]

Claims

Vorrichtung zur berührungslosen Echtheitsprüfung von Edelmetallformkörpern aufgrund ihrer diamagnetischen Eigenschaften, insbesondere von Gold- und Silbermünzen sowie Gold- und Silberbarren, umfassend a) eine ebene, horizontale Bodenplatte, b) mindestens ein senkrecht dazu angeordnetes, vertikales Rahmenteil, c) einen schwingfähig aufgehängten Pendelkörper, bevorzugt eine Pendelstange, wobei am unteren Ende des Pendelkörpers ein Permanentmagnet befestigt ist, und wobei der Pendelkörper so in der Höhe verstellbar ist, dass der Magnet in geringem Abstand über einer Edelmetallprobe, die in Ruheposition des Pendelkörpers genau unter diesem liegt, schwingen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet ein Neodymmagnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet ein Scheiben- oder Zylindermagnet mit einer magnetischen Flussdichte von ca. 1 bis 1,4 Tesla, bevorzugt 1,3 Tesla, ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Edelmetallprobe und Pendelkörper 0,5 mm bis 2 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter einen flexiblen Abstandsstreifen aus Kunststoff mit einer Dicke von bevorzugt 0,5 bis 2 mm zur Einstellung des Abstands zwischen Edelmetallprobe und Pendelkörper umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter einen Anschlagskörper umfasst, der so angeordnet ist, dass der voll ausgelenkte Pendelkörper den Anschlagskörper berührt, wobei der maximale Auslenkungswinkel des Pendelkörpers bevorzugt zwischen 30° und 45° beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rahmenteil einen geschlossenen Rahmen oder einen offenen, einholmigen Rahmen bildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Pendelkörper und Edelmetallprobe (a) über eine Gewindestange mit Handhabe, (b) über eine bevorzugt mittels einer Klemmschraube fixierbare glatte Stange, oder (c) über einen bevorzugt mittels einer Klemmschraube fixierbaren, drehbaren Schwenkarm einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen horizontalen Querbalken (3) umfasst, der über vertikale Rahmenteile (2) mit einer Bodenplatte (1) verbunden ist, wobei sich im Querbalken mittig eine Gewindebohrung oder eine Gewindebuchse befindet, in die eine Gewindestange (4) geschraubt ist, die am oberen Ende durch eine griffige Handhabe, beispielsweise eine Rändelmutter, abgeschlossen ist und an deren unteren Ende sich eine Befestigung (5) für einen flexiblen Faden (7) befindet, der durch eine weitere Befestigung (6) mit einer Pendelstange (8) verbunden ist, an deren unterem Ende ein Permanentmagnet (9), bevorzugt ein Neodymmagnet mit einer magnetische Flussdichte von etwa 1,3 Tesla, befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen horizontalen Querbalken (3) umfasst, der über ein einholmig ausgeführtes vertikales Rahmenteil (2) mit einer Bodenplatte (1) verbunden ist, wobei sich im Querbalken mittig eine Bohrung oder Buchse befindet, in die eine glatte, höhenverstellbare Stange (11) eingeführt ist, die am oberen Ende durch eine griffige Handhabe, beispielsweise eine Rändelmutter, abgeschlossen ist, mit einer Klemmschraube (12) am Querbalken (3) befestigt ist, und an deren unteren Ende sich eine Befestigung (5) für einen flexiblen Faden (7) befindet, der durch eine weitere Befestigung (6) mit einer Pendelstange (8) verbunden ist, an deren unterem Ende ein Permanentmagnet (9), bevorzugt ein Neodymmagnet mit einer magnetische Flussdichte von etwa 1,3 Tesla, befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Bodenplatte (1) umfasst, die starr mit einem vertikalen Pfosten (14) verbunden ist, an dessen oberen Ende ein Schwenkarm (15) angebracht ist, der über eine horizontale Schraubverbindung (16) dreh- und in der Höhe fixierbar gelagert ist und an dessen freiem Ende über eine flexible Verbindung, beispielsweise einen Faden (7), der Pendelkörper (8), an dessen unterem Ende sich ein Permanentmagnet (9), bevorzugt ein Neodymmagnet mit einer magnetischen Flussdichte von etwa 1,3 Tesla, befindet, befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (19) der Vorrichtung klappbar ausgeführt ist, wobei (i) die Verbindung zwischen der klappbaren Bodenplatte (19) und dem klappbaren Querbalken (3) über das seitliche Rahmenteil (17) erfolgt, (ii) die Fixierung der drei Teile zueinander mittels zweier Feststellschrauben (18) und (20) erfolgt, und (iii) die Höhenverstellung über eine Gewindeschraube (4) durchgeführt wird.