ES2579552T3

ES2579552T3 - Detector de metales para cadenas de producción y de embalaje

Info

Publication number: ES2579552T3
Application number: ES12155954.6T
Authority: ES
Inventors: Daren Butterworth; Alfred Alexander Taylor; Darren Ken Alchin
Original assignee: TNA Australia Pty Ltd; Mettler Toledo Safeline Ltd
Current assignee: TNA Australia Pty Ltd; Mettler Toledo Safeline Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2016-08-12
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: AU2013220509A8; JP2015510591A; MX2014006376A; KR20140126310A; KR101991368B1; EP2629121B1; US20140340099A1; WO2013120836A1; CA2859474A1; CN104105986A; AU2013220509B2; US9494539B2; JP6143799B2; CA2859474C; BR112014015903B1; CN104105986B; IN2014DN06597A; AU2013220509A1; EP2629121A1

Abstract

Detector de metales (420), que comprende una caja metálica (421) con una abertura de entrada (430) y una abertura de salida (431) cuyas áreas de sección transversal difieren entre sí en tamaño, que comprende además dentro de la caja (421) un sistema de bobinas que delimitan una zona de detección (428) que se extiende entre las aberturas de entrada y de salida (430, 431) y a través de la cual los objetos bajo inspección pueden moverse a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que entra en el detector de metales (420) a través de la abertura de entrada (430) y que sale del detector de metales (420) a través de la abertura de salida (431), teniendo dicha zona de detección (428) un perfil de sección transversal que varía a lo largo de dicha trayectoria de desplazamiento, caracterizado por que dicho sistema de bobinas comprende al menos una bobina transmisora (423) y al menos una primera y al menos una segunda bobina receptora (424, 425), difiriendo dichas bobinas (423, 424, 425) en tamaño entre sí, en el que la al menos una bobina transmisora (423), cuando es alimentada por una corriente eléctrica alterna, genera un campo electromagnético primario que, a su vez, induce una primera tensión en la al menos una primera bobina receptora (424) y una segunda tensión en la al menos una segunda bobina receptora (425) y en el que la al menos una primera bobina receptora (424) y la al menos una segunda bobina receptora (425) están situadas con respecto a dicha al menos una bobina transmisora (423) a una distancia desigual, de modo que las primera y segunda tensiones se cancelen entre sí cuando no hay ningún metal presente en dichos objetos bajo inspección.

Description

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DESCRIPCION

Detector de metales para cadenas de produccion y de embalaje

La invencion se refiere a un detector de metales industrial para las industrias alimentaria, de bebidas, farmaceutica, plastica, qmmica, del embalaje y otras. El proposito principal de los detectores de metales del tipo descrito en el presente documento es detectar la presencia de metal en un artfculo, un material a granel, o en general cualquier objeto que esta siendo examinado. Dichos detectores de metales se usan ampliamente y estan integrados en cadenas de produccion y de embalaje, por ejemplo para detectar la contaminacion de alimentos por partfculas o componentes metalicos procedentes de maquinaria de procesamiento averiada durante el proceso de fabricacion, que constituye un problema fundamental de seguridad en la industria alimentaria. El tipo generico de detector de metales al que se refiere esta invencion y que se conoce como un sistema de tres bobinas equilibradas con una disposicion de bobina circundante puede describirse como un portal a traves del cual se mueven los artfculos y materiales bajo inspeccion, por ejemplo embalajes individuales montados sobre una cinta transportadora horizontal a traves de un portal vertical, o un flujo de material a granel en cafda libre a traves de un conducto o embudo vertical que pasa a traves de un portal dispuesto horizontalmente.

El portal esta configurado, en general, como una caja metalica en forma de estuche con una abertura de entrada y una abertura de salida. La parte operativa del detector de metales es un sistema de tres bobinas electricas enrolladas alrededor de un portador o soporte de bobina hueco comun hecho de un material no metalico, que esta dispuesto dentro de la caja metalica. La seccion transversal de abertura del soporte de bobina coincide con el tamano y la forma de las aberturas de entrada y de salida y se alinea con ellas, de modo que el soporte de bobina y las aberturas de entrada y de salida formen un tunel que define una zona de deteccion a traves de la cual la cinta transportadora u otro medio de transporte mueve los artfculos o materiales bajo inspeccion. La seccion transversal de abertura de este tunel de la zona de deteccion es generalmente rectangular o circular, pero tambien podna tener cualquier otra forma.

En detectores de metales del estado de la tecnica de este tipo, las bobinas son exactamente paralelas entre sf, en consecuencia, sus planos paralelos son ortogonales a su eje central comun. La bobina central, tambien llamada bobina transmisora, esta conectada a un oscilador de alta frecuencia y, de este modo, genera un campo electromagnetico alterno primario que, a su vez, induce una primera y una segunda tension alterna, respectivamente, en las dos bobinas a ambos lados de la bobina central, que tambien se denominan la primera y la segunda bobina receptora. Las primera y segunda bobinas receptoras estan conectadas en serie entre sf, pero con sus bobinados conectados en oposicion entre sf. En otras palabras, el alambre de la bobina discurre de forma continua desde un primer terminal de salida a traves de los bobinados de la primera bobina receptora, a continuacion en sentido opuesto de direccion de rotacion a traves de los bobinados de la segunda bobina receptora hasta un segundo terminal de salida. Ademas, las primera y segunda bobinas receptoras estan ubicadas equidistantes desde la bobina transmisora. Por lo tanto, son en todos los aspectos imagenes especulares una de la otra en relacion con el plano central de la bobina transmisora, y, por lo tanto, la primera y la segunda tension alterna inducidas en ellas por el campo electromagnetico alterno primario se cancelaran entre sf. En otras palabras, la simetna especular de este detector de metales del estado de la tecnica tiene el resultado de que la tension captada entre los primer y segundo terminales de salida sera nula.

Disposiciones de bobinas equilibradas simetricas tambien pueden consistir en multiples bobinas transmisoras y/o multiples bobinas receptoras que estan dispuestas de tal manera que se consiga un llamado estado de equilibrio nulo. Por lo tanto, la primera bobina receptora puede formar una o mas bobinas receptoras en el lado de entrada, y la segunda bobina receptora una o mas bobinas receptoras en el lado de salida. Del mismo modo, la bobina transmisora puede estar disenada como una o mas bobinas transmisoras.

Sin embargo, si una pieza de metal pasa a traves de la disposicion de bobinas, el campo electromagnetico es alterado, dando origen a una senal de tension dinamica por los terminales de salida de las bobinas receptoras conectadas en serie.

La caja metalica que rodea a la disposicion de bobinas sirve para impedir que senales electricas aerotransportadas o artfculos y maquinaria metalica cercana interfieran en el correcto funcionamiento del detector de metales. Ademas, la caja metalica anade resistencia y rigidez al conjunto, lo cual es absolutamente esencial, dado que incluso dislocaciones microscopicas de las bobinas unas con respecto a otras y con respecto a la caja pueden alterar el sistema de deteccion que es sensible a senales en el intervalo de nanovoltios.

Un asunto preocupante en los detectores de metales de la descripcion anterior es su sensibilidad a metal estacionario y, aun mas, a metal en movimiento en areas fuera de la zona de deteccion y, en particular, incluso muy fuera de la caja del detector de metales. Esto se debe al hecho de que el campo electromagnetico generado por la bobina transmisora se extiende fuera de las aberturas de entrada y de salida a una distancia de hasta dos o tres veces la longitud de la zona de deteccion. Si hay piezas metalicas estacionarias o moviles dentro de este intervalo, por ejemplo el marco de soporte u otros componentes de un transportador, la interaccion del campo electromagnetico con las piezas metalicas en su alcance producira una senal de salida no deseada de las bobinas

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receptoras que interfiere con las senales de deteccion reales que se originan a partir de contaminantes metalicos en el material bajo inspeccion que se desplaza a traves del detector de metales. Por lo tanto, a menos que se tomen medias de diseno especiales, un gran especio antes de la abertura de entrada y despues de la abertura de salida del detector de metales debe mantenerse libre de todo metal. El area que debe mantenerse libre de metal se denomina en general la “zona libre de metal” o ZLM.

Una explicacion mas detallada de este requisito de una zona libre de metal y un medio para reducir o incluso eliminar la zona libre de metal en el tipo de detector de metales descrito anteriormente en el presente documento se presenta en el documento EP 0 536 288 B1, que se incorpora por el presente como referencia en la presente divulgacion. Uno de los posibles medios para reducir o eliminar la ZLM descrita en el documento EP 0 536 288 B1 tiene la forma de bridas o collarines metalicos que pueden formar una pieza integral con los bordes de las aberturas de entrada y de salida de la caja del detector de metales. Estas bridas o collarines actuan como bobinas de cortocircuito en las que una corriente es inducida por el campo electromagnetico alterno de la bobina transmisora. La corriente inducida, a su vez, genera un campo electromagnetico secundario que puede, en ciertas condiciones, anular el campo primario de la bobina transmisora mas alla de cierta distancia antes de la bobina de entrada y despues de la bobina de salida, incluso en la medida en que el campo primario fuera de las aberturas de la caja esta casi totalmente suprimido y las zonas libres de metal antes de la abertura de entrada y despues de la abertura de salida se reducen eficazmente a cero y puede conseguirse una “zona libre de metal cero” (ZLMC).

Un detector de metales que usa el concepto de ZLMC de la descripcion anterior es esencialmente ventajoso para situaciones donde el espacio es limitado, tales como con un sistema transportador corto o cuando el detector de metales esta instalado en una trayectoria de flujo vertical por ejemplo para inspeccionar objetos que caen dentro de una rampa desde una maquina de pesaje hasta una maquina de fabricacion de bolsas.

En el ultimo caso mencionado de una disposicion vertical, la rampa que grna los objetos o materiales que caen bajo inspeccion a traves del detector de metales tiene, en muchos casos, forma de embudo o incluye secciones en forma de embudo. Un embudo o en general un conducto con una seccion transversal que se estrecha progresivamente, como, por ejemplo, se desvela en el documento US 6822171, no coincide con la zona de deteccion cilmdrica a traves de un detector de metales del tipo descrito anteriormente. Por lo tanto, si el conducto en forma de embudo se hace coincidir con la abertura de entrada de la caja del detector de metales, hacia la abertura de salida habra un espacio de aire vado de anchura creciente entre la circunferencia conica del embudo y la pared interna cilmdrica de la zona de deteccion. Esta disposicion puede considerarse suboptima en terminos de sensibilidad del detector y uso del espacio. Mas directamente, apunta a la necesidad de un detector de metales cuyas aberturas de entrada y de salida y zona de deteccion se adapten a un perfil conico, en forma de embudo de un canal o rampa que grna el movimiento de los objetos o materiales, a traves del detector de metales. Una solucion a esa necesidad puede proporcionarse mediante una configuracion asimetrica de todo el detector de metales, en el que no solamente la abertura de salida es mas pequena que la abertura de entrada de la caja, sino que tambien las bobinas que se suceden entre sf en secuencia, es decir la bobina receptora del lado de entrada, la bobina transmisora, y la bobina receptora del lado de salida, tendran que ser progresivamente mas pequenas. Al mismo tiempo, las ventajas del sistema de bobinas equilibrado y del concepto de diseno de ZLMC deben mantenerse preferentemente.

Es, por lo tanto, el objetivo de la presente invencion proporcionar un detector de metales, por ejemplo del tipo generico descrito en el parrafo introductorio, con una caja configurada de forma asimetrica y un sistema de bobina detectora mientras se mantienen al menos las propiedades funcionales de un sistema de bobinas equilibrado.

Este objetivo es cumplido por un detector de metales que tiene las caractensticas nombradas en la reivindicacion de patente independiente 1. Diversas realizaciones y mejoras de la invencion se presentan en las reivindicaciones dependientes.

El detector de metales de acuerdo con la presente invencion tiene una caja metalica con una abertura de entrada y una abertura de salida y, dispuesto dentro de la caja metalica, un sistema de bobinas con al menos una bobina transmisora y al menos una primera y al menos una segunda bobina receptora. Las aberturas de entrada y de salida y las primera y segunda bobinas receptoras encierran una zona de deteccion similar a un tunel a traves de la cual los objetos bajo inspeccion son transportados a lo largo de una trayectoria de transporte que entra en el detector de metales a traves de la abertura de entrada y sale del detector de metales a traves de la abertura de salida.

El detector de metales de la presente invencion se distingue de la tecnica anterior conocida por el hecho de que las areas de seccion transversal de la abertura de entrada y la abertura de salida difieren entre sf y que la zona de deteccion tiene un perfil de seccion transversal que cambia continuamente desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida. En consecuencia, dado que el sistema de bobinas encierra la zona de deteccion y, por lo tanto, se adapta al perfil de seccion transversal variable de la zona de deteccion, la al menos una primera bobina receptora, la al menos una bobina transmisora y la al menos una segunda bobina receptora difieren en tamano entre sf.

Las primera y segunda bobinas receptoras en un detector de metales de la presente invencion no son, por lo tanto, simetricas entre sf con respecto a un plano definido por la al menos una bobina transmisora, sino que

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independientemente de dicha asimetna, las primera y segunda bobinas receptoras y la al menos una bobina transmisora estan en un estado de equilibrio donde las primera y segunda tensiones mencionadas anteriormente se cancelan entre sf cuando no hay ningun metal presente en dichos objetos bajo inspeccion, es decir la al menos una primera bobina receptora y la al menos una segunda bobina receptora estan situadas con respecto a dicha al menos una bobina transmisora a una distancia diferente.

Dado que las disposiciones de bobinas en equilibrio tambien pueden consistir en multiples bobinas transmisoras y/o multiples bobinas receptoras que estan dispuestas de tal manera para conseguir un llamado estado de equilibrio nulo, en el contexto de la siguiente descripcion y las reivindicaciones del concepto de la invencion, la expresion “bobina transmisora” y/o “bobina receptora” significaran “al menos una bobina transmisora” y/o “al menos una bobina receptora”.

Con respecto a esta trayectoria de transporte, la primera bobina receptora puede estar dispuesta delante de la bobina transmisora, y la segunda bobina receptora esta dispuesta despues de la bobina transmisora.

En realizaciones preferidas de la invencion, las primera y segunda bobinas receptoras y la bobina transmisora estan enrolladas alrededor de un soporte de bobina comun que es hueco, esta hecho de un material no metalico aislante electricamente, y cuyo interior se adapta al perfil de seccion transversal variable de la zona de deteccion.

Preferentemente, las primera y segunda bobinas receptoras estan conectadas en serie entre sf, tienen un pequeno numero igual de espiras (normalmente una unica espira), y estan enrolladas con el sentido de rotacion opuesto una con respecto a otra.

Dado que el detector de metales de la presente invencion carece de la simetna del sistema de bobinas que es comun a detectores de metales de la tecnica anterior, se ha descubierto una nueva manera de equilibrar las tensiones inducidas de las primera y segunda bobinas receptoras. Se descubrio que la mas pequena de las bobinas receptoras debe estar mas cerca de la bobina transmisora para igualar las tensiones inducidas en las bobinas receptoras desiguales.

En una realizacion ejemplar, la bobina transmisora esta situada en un plano central entre la abertura de entrada y la abertura de salida y las bobinas receptoras estan dispuestas, cada una, a una distancia diferente desde la bobina transmisora, es decir asimetricamente con respecto a su posicion desde dicho plano central. Como alternativa, la al menos una bobina transmisora esta situada descentrada entre la abertura de entrada y la abertura de salida, mientras que las bobinas receptoras estan dispuestas, cada una, a una distancia diferente desde la bobina transmisora pero no necesariamente de dicho plano central.

En una realizacion preferida de la invencion, la zona de deteccion tiene la forma de un embudo, de modo que el area de seccion transversal del flujo disminuye de forma continua desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida. El embudo puede estar conformado, por ejemplo, como un cono truncado invertido, una seccion de un hiperboloide u otra superficie de revolucion, una piramide truncada invertida, y otras superficies continuas, asf como multifacetadas de simetna rotacional.

En una realizacion preferida, la caja metalica esta disenada para seguir aproximadamente la forma del embudo a una distancia sustancialmente uniforme. Por ejemplo, si la zona de deteccion tiene forma de cono, la caja podna, del mismo modo, ser un cono truncado, concentrico con y paralelo al soporte de bobina. Como alternativa, un sistema de bobinas conico podna instalarse en una caja con la forma de una piramide truncada cuyo eje central coincide con el eje central del soporte de bobina y cuyas paredes pueden estar inclinadas al mismo o a un angulo diferente que la pared de la circunferencia del soporte de bobina.

Preferentemente, el espacio entre el soporte de bobina y la caja esta relleno con un medio de encapsulado, por ejemplo un polfmero termoendurecible tal como un compuesto de epoxi. Esto ayuda a asegurar el soporte de bobina y los bobinados de bobina asf como cualesquiera componentes electronicos contra choques y vibraciones y tambien para excluir la humedad.

Como los detectores de metales comparables mas estrechamente de la tecnica anterior, una realizacion preferida del detector de metales de la presente invencion comprende medios para cancelar el campo primario mas alla de una distancia desde el sistema de bobinas. Los medios para cancelar el campo primario estan configurados preferentemente en forma de bridas o collarines metalicos que estan conectados a o forman una pieza integral con los bordes de las aberturas de entrada y de salida de la caja metalica del detector de metales.

Las bridas o collarines realizan la funcion de bobinas de cortocircuito en las que una corriente alterna es inducida por el campo electromagnetico primario de la bobina transmisora. Esta corriente inducida, a su vez, genera un campo electromagnetico secundario que anula el campo primario de la bobina transmisora mas alla de cierta distancia desde el sistema de bobinas pero no afecta al detector de metales en su funcion de detectar el metal contenido en objetos que se mueven a traves de la zona de deteccion.

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Preferentemente, los Kmites mas alia de los cuales el campo primario de la bobina transmisora se anula estan ubicados directamente en las aberturas de entrada y de salida de la caja. Por lo tanto, no existen zonas adyacentes al detector de metales que deben mantenerse libres de metal. En esta realizacion preferida, el detector de metales con una caja configurada de forma asimetrica y el sistema de bobina detectora combina las propiedades funcionales del sistema de bobinas equilibrado y el concepto de diseno de ZLMC.

Para producir un detector de metales de acuerdo con la invencion con una caja configurada de forma asimetrica y un sistema de bobina detectora, se podna, por ejemplo, comenzar con un diseno provisional que cumple las especificaciones dimensionales dadas y representa una mejor estimacion para cumplir especificaciones de rendimiento dadas. Basandose en este diseno inicial y usando una tecnica de elementos finitos, el campo magnetico podna determinarse numericamente dentro de la zona de deteccion, asf como en el espacio ambiente que rodea al detector de metales. Calculando adicionalmente la derivada temporal del flujo magnetico a traves de las bobinas receptoras, se podna estimar la tension que se inducina en el circuito de la bobina receptora no solamente en ausencia de cualquier metal en la zona de deteccion, sino tambien con objetos de ensayo metalicos simulados moviendose a traves de la zona de deteccion. En un proceso de ciclos iterativos, se realizanan modificaciones a parametros individuales del diseno provisional hasta que las discrepancias encontradas entre los resultados del modelo informatico y las especificaciones diana dadas para el detector de metales se reduzcan suficientemente para cumplir las tolerancias dadas.

El detector de metales de acuerdo con la invencion se explicara en lo sucesivo con mas detalle a traves de ejemplos y con referencias a los dibujos simplificados esquematicamente, en los que:

La figura 1 muestra sistemas de inspeccion alimentados por gravedad con un dispositivo desviador (1A) y con una maquina de fabricacion de bolsas de formado, llenado y sellado vertical (VFFS) (1 B) con detectores de metales del estado de la tecnica;

La figura 2 representa una vista de seccion de un detector de metales del estado de la tecnica para aplicaciones tal como se ilustra en la figura 1;

La figura 3 representa una vista de seccion de un detector de metales de acuerdo con la invencion; y

La figura 4 representa una vista en perspectiva del detector de metales de la figura 3.

Las figuras 1 y 2, que se han tomado de una publicacion de la compafna, “Reduction of Metal Contamination”, Mettler-Toledo Safeline © 2008, ilustran en estado de la tecnica en el campo al que pertenece la invencion. El sistema de inspeccion 1 en la figura 1A sirve para detectar contaminaciones metalicas en un producto granular 2 tal como cacahuetes, arroz, microgranulos de plastico, leche en polvo, semillas de cacao, etc. El producto 2 pasa en cafda libre a traves de un detector de metales del estado de la tecnica 3 (tal como se describe en detalle en el contexto de la figura 2) y a continuacion entra en un sistema desviador 4. Siempre que no se detecte contaminacion metalica, el desviador 5 en forma de un embudo fino permite al producto 2 continuar su cafda en direccion vertical y seguir adelante a traves de la cadena de produccion (no mostrada en el dibujo). Si se descubre que esta presente metal en el flujo de producto 2, y la senal de salida del detector de metales 3 hace que el desviador 5 cambie instantaneamente de posicion, de modo que el flujo de producto 2 se desvfe a un destino diferente para producto rechazado.

En la maquina de fabricacion de bolsas de formado, llenado y sellado vertical (VFFS) 10 de la figura 1 B, partes pesadas de un producto 11 a embalar en bolsas se liberan de una maquina de pesaje (no mostrada en el dibujo) en

una rampa de descarga de la bascula 12 que dirige el producto a un embudo de plastico 13. El embudo 13

concentra el flujo en cafda del producto 11 a la anchura de abertura de un detector de metales del estado de la tecnica 14 (tal como se describe en detalle en el contexto de la figura 2). Un tubo de plastico 15 sigue guiando el producto en cafda 11 a traves del detector de metales 14 y hasta la maquina de fabricacion de bolsas VFFS 10 (indicada solamente de forma simbolica).

La figura 2 muestra una vista de seccion de un detector de metales 20 que es representativa del estado de la tecnica encarnado por los detectores de metales 3, 14 de las figuras 1A y 1B, respectivamente. Las piezas principales del detector de metales 20, que incorpora el concepto de zona libre de metal cero (ZLMC) tal como se ha explicado anteriormente en el presente documento y con mas detalle en el documento EP 0 536 288 B1, son la caja 21, el soporte de bobina 22 con la bobina transmisora 23 y las bobinas receptoras 24, 25, y las bridas de abertura 26, 27. Las bobinas 23, 24, 25 discurren en surcos del soporte de bobina 22 tal como se indica mediante el detalle agrandado 2a, y la direccion de rotacion de los bobinados de bobina se invierte entre las bobinas receptoras 24 y 25. La caja 21 y las bridas de abertura 26, 27 deben estar hechas de metal para realizar su funcion de confinar el campo magnetico primario generado por la bobina transmisora 23. El soporte de bobina 22, por otro lado, debe estar hecho de un material no conductor pero mecanicamente estable tal como, por ejemplo, un plastico reforzado con fibra. El soporte de bobina 22 y las bridas de abertura 26, 27 forman una zona de deteccion similar a un tunel cilmdrica 28 a traves de la cual un producto bajo inspeccion (no mostrado en el dibujo) se mueve por ejemplo en cafda vertical en la direccion del eje central 29 (indicada por una lmea de rayas y puntos), entrando en el detector de metales 20 a

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traves de la abertura de entrada 30 y saliendo del detector de metales 20 a traves de la abertura de salida 31. Tambien se muestran bujes 32, 33 formados en la caja 21, que sirven para montar el detector de metales sobre una estructura de soporte. El perfil de seccion transversal de la caja 21 y/o el soporte de bobina 22 y las bridas de abertura 26, 27 puede ser redondo, pero tambien podna tener cualquier otra forma, por ejemplo cuadrada o rectangular, segun lo requerido por una aplicacion dada para el detector de metales. Sin embargo, una propiedad fundamental del detector de metales 20 y todo el estado de la tecnica que representa es la simetna especular del diseno con respecto al plano A-A de la bobina transmisora 23. Los planos de las bobinas receptoras 24, 25, con una distancia d entre sf, discurren paralelos a y a una distancia igual d/2 desde el plano A-A. Ademas de su simetna especular exacta, las bobinas receptoras 24, 25 estan ajustadas con precision electricamente para equilibrarse entre sf y producir una senal de salida nula cuando no esta presente ninguna contaminacion metalica en el producto que se mueve a traves de la zona de deteccion.

Las bridas de abertura 26, 27 actuan como bobinas de cortocircuito en las que una corriente es inducida por el campo electromagnetico primario alterno o pulsatil de la bobina transmisora 23. De acuerdo con la regla de Lenz, una corriente inducida siempre fluye en una direccion tal que se oponga al cambio de campo que causa. Por consiguiente, el campo electromagnetico secundario generado por la corriente inducida de las bridas de abertura 26, 27 se opone al campo primario. Con bridas de abertura 26, 27 disenadas y dimensionadas apropiadamente, el campo electromagnetico secundario anula el campo primario de la bobina transmisora mas alla de cierta distancia desde el sistema de bobinas - en particular delante de la entrada y despues de la salida del detector de metales - pero no afecta al detector de metales en su funcion de detectar el metal contenido en objetos que se mueven a traves de la zona de deteccion.

La figura 3 representa un detector de metales 420 de acuerdo con la invencion en vista de seccion con una zona de deteccion de forma conica 428 entre aberturas de entrada y de salida 430, 431 de diferente diametro. En la figura 4, la caja 421 del mismo detector de metales 420 se muestra en una vista en perspectiva. El detector de metales 420 en las figuras 3 y 4 y todos sus componentes son funcionalmente analogos al detector de metales 20 de la figura 2. La diferencia fundamental estriba en la forma conica de la zona de deteccion 428 del detector de metales 420 en comparacion con la zona de deteccion cilmdrica 28 del detector de metales 20. En adaptacion a la zona de deteccion conica 428, el soporte de bobina 422 y los interiores de las bridas de abertura 426, 427 estan conformados y alineados entre sf como tres secciones de un cono truncado con un eje central 429. Las paredes laterales 435 de la caja 421 en las figuras 3 y 4 tienen forma de trapecio y estan inclinadas al mismo angulo que la pared conica del soporte de bobina 422, pero esto representa una eleccion de diseno. La caja 421 tambien podna por ejemplo tener forma de estuche o cilmdrica. Tambien se muestran bujes 432, 433 formados en la caja 421, que sirven para montar el detector de metales 420 sobre una estructura de soporte.

Con el soporte de bobina conico 422, las bobinas receptoras 424, 425 pueden, por supuesto, ya no ser de igual tamano, ni pueden ser iguales sus distancias desde la bobina transmisora 423. A modo de una explicacion cualitativa, si las bobinas receptoras 424, 425 se colocaran a distancias iguales a ambos lados de la bobina transmisora 423, el flujo magnetico que atraviesa las bobinas receptora mas pequenas 425 sena mas pequeno que el flujo magnetico que atraviesa las bobinas receptora mas grandes 424. En otras palabras, el sistema de bobinas no estana equilibrado. Este desequilibrio no puede corregirse incrementando el numero de espiras en la bobina mas pequena 425, dado que la impedancia presentada al preamplificador en el circuito receptor necesita estar estrechamente controlada para mantener una relacion de senal con respecto a ruido optima, que determina la inductancia de las bobinas y, en particular, dicta un numero bajo de espiras en las bobinas receptoras 424, 425, normalmente solamente una unica espira tal como se indica en el detalle rodeado por un drculo 3a en la figura 3. Por lo tanto, para equilibrar las bobinas receptoras 424, 425, la bobina transmisora 423 necesita moverse mas cerca de la bobina receptora mas pequena 425. En el ejemplo ilustrado, con una distancia d entre las bobinas receptoras, la bobina transmisora 423 se ha situado a una distancia e < d/2 desde la bobina receptora mas pequena 425. Por consiguiente, el diametro de la bobina transmisora 423 es mas pequeno que el diametro promedio de las bobinas receptoras 424, 425, es decir c < (a+b)/2. Tal como se ha mencionado anteriormente, la posicion exacta de la bobina transmisora 423 entre las bobinas receptoras 424, 425 asf como los detalles geometricos de la carcasa y las bridas de abertura pueden determinarse con ayuda de un modelo informatico a traves de un proceso de modificaciones iterativas hasta que se han cumplido requisitos dados con respecto al equilibrado del sistema de bobinas, la cancelacion del campo primario fuera del detector de metales, y la sensibilidad de deteccion a objetos metalicos que se mueven a traves del detector de metales, dentro de tolerancias especificadas.

En el dibujo en perspectiva de la figura 4, la pared de la caja en forma de trapecio 435 en el lado que esta enfrente del observador es desmontable, para permitir la instalacion del soporte de bobina y, posiblemente, partes sensibles de los circuitos electronicos asociados con el detector tales como, por ejemplo, un circuito preamplificador conectado a la salida de las bobinas receptoras 424, 425. Despues de la instalacion, el espacio vado entre el soporte de bobina y las paredes de la caja se llena con un compuesto de encapsulado y la pared lateral desmontada 435 se coloca de vuelta en su sitio y se asegura.

Aunque la invencion se ha descrito a traves de la presentacion de un ejemplo espedfico de una realizacion, es evidente que, basandose en el conocimiento proporcionado por la presente divulgacion, la invencion podna realizarse en numerosas otras variaciones.

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Son concebibles ejemplos usando otras disposiciones de bobina en equilibrio simetrico del estado de la tecnica que consisten en multiples bobinas transmisoras y/o multiples receptoras que estan dispuestas de forma asimetrica para conseguir el estado de equilibrio nulo dentro de la configuracion en forma de embudo.

Tambien son concebibles otros ejemplos donde el embudo tiene la forma de un cono o piramide inclinada, o donde los medios para reducir o eliminar la zona libre de metal son bobinas en o cerca de las aberturas de entrada y de salida que son alimentadas activamente mediante un circuito electronico, en contraste con las bridas o collarines metalicos que son portadores pasivos de corrientes inducidas.

Lista de sfmbolos de referencia

1 sistema de inspeccion

2 producto granular

3 detector de metales (tecnica anterior)

4 sistema desviador

5 desviador de forma de embudo

10 maquina de fabricacion de bolsas de formado, llenado y sellado vertical (VFFS)

11 producto a embalar en bolsas

12 rampa de descarga de la bascula

13 embudo de plastico

14 detector de metales (tecnica anterior)

15 tubo de plastico

20 detector de metales (tecnica anterior)

21 caja

22 soporte de bobina

23 bobina transmisora

24, 25 bobinas receptoras

26, 27 bridas de abertura

28 zona de deteccion

29 eje central

30 abertura de entrada

31 abertura de salida

32, 33 bujes

420 detector de metales

421 caja

422 soporte de bobina

423 bobina transmisora

424, 425 bobinas receptoras

426, 427 bridas de abertura

428 zona de deteccion

429 eje central

430 abertura de entrada

431 abertura de salida

432, 433 bujes

435 paredes laterales de la caja en forma de trapecio

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Detector de metales (420), que comprende una caja metalica (421) con una abertura de entrada (430) y una abertura de salida (431) cuyas areas de seccion transversal difieren entre s^ en tamano, que comprende ademas dentro de la caja (421) un sistema de bobinas que delimitan una zona de deteccion (428) que se extiende entre las aberturas de entrada y de salida (430, 431) y a traves de la cual los objetos bajo inspeccion pueden moverse a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que entra en el detector de metales (420) a traves de la abertura de entrada (430) y que sale del detector de metales (420) a traves de la abertura de salida (431), teniendo dicha zona de deteccion (428) un perfil de seccion transversal que vana a lo largo de dicha trayectoria de desplazamiento, caracterizado por que dicho sistema de bobinas comprende al menos una bobina transmisora (423) y al menos una primera y al menos una segunda bobina receptora (424, 425), difiriendo dichas bobinas (423, 424, 425) en tamano entre sf, en el que la al menos una bobina transmisora (423), cuando es alimentada por una corriente electrica alterna, genera un campo electromagnetico primario que, a su vez, induce una primera tension en la al menos una primera bobina receptora (424) y una segunda tension en la al menos una segunda bobina receptora (425) y en el que la al menos una primera bobina receptora (424) y la al menos una segunda bobina receptora (425) estan situadas con respecto a dicha al menos una bobina transmisora (423) a una distancia desigual, de modo que las primera y segunda tensiones se cancelen entre sf cuando no hay ningun metal presente en dichos objetos bajo inspeccion.
2. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que dicha al menos una primera bobina receptora (424) esta dispuesta aguas arriba y dicha al menos una segunda bobina receptora (425) esta dispuesta aguas abajo de la al menos una bobina transmisora (423) con respecto a dicha trayectoria de desplazamiento.
3. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que las primera y segunda bobinas receptoras (424, 425) y la bobina transmisora (423) estan enrolladas alrededor de un soporte de bobina comun (422) que es hueco, esta hecho de un material no metalico aislante electricamente y cuyo interior se adapta a dicho perfil de seccion transversal variable de la zona de deteccion (428), y/o por que las primera y segunda bobinas receptoras (424, 425) estan conectadas en serie entre sf, pero sus bobinados estan conectados segun un sentido de rotacion opuesto unas con respecto a otras.
4. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 1, 2 o 3, caracterizado por que la bobina transmisora (423) esta situada descentrada entre las primera y segunda bobinas receptoras (424, 425).
5. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que la bobina transmisora (423) esta situada en un plano central entre la abertura de entrada (430) y la abertura de salida (431).
6. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que la bobina transmisora (423) esta situada descentrada entre la abertura de entrada (430) y la abertura de salida (431).
7. Detector de metales (420) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la bobina transmisora (423) esta dispuesta mas cerca de la mas pequena de las primera y segunda bobinas receptoras (424, 425).
8. Detector de metales (420) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la zona de deteccion (428) tiene la forma de un embudo.
9. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que dicho embudo esta conformado como un cono truncado invertido, una seccion de un hiperboloide u otra superficie de revolucion, una piramide truncada invertida, u otra superficie continua o multifacetada de simetna rotacional.
10. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que la caja metalica (421) tiene una forma que es diferente de la forma del embudo.
11. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que la caja metalica (421) sigue aproximadamente la forma del embudo, dejando un espacio de anchura sustancialmente uniforme entre el soporte de bobina (422) y la caja (421).
12. Detector de metales (420) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 11, caracterizado por que el espacio entre el soporte de bobina (422) y la caja (421) esta relleno con un compuesto de encapsulado.
13. Detector de metales (420) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que dicho detector de metales (420) comprende ademas medios para cancelar el campo primario mas alla de una distancia desde el sistema de bobinas.
14. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 13, caracterizado por que los medios para cancelar el campo primario comprenden bridas o collarines metalicos (426, 427) que estan conectados a o forman una pieza integral con los bordes de las aberturas de entrada y de salida (430, 431) de la caja (421) del detector de metales (420).

5
15. Detector de metales (420) de acuerdo con la reivindicacion 13 o 14, caracterizado por que el campo primario de la bobina transmisora (423) se anula fuera de los confines de la carcasa y no alcanza el exterior de la abertura de entrada y la abertura de salida.