WO2024041878A1 - Metal detector and method for detecting metals in objects to be conveyed - Google Patents

Metal detector and method for detecting metals in objects to be conveyed Download PDF

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WO2024041878A1
WO2024041878A1 PCT/EP2023/071836 EP2023071836W WO2024041878A1 WO 2024041878 A1 WO2024041878 A1 WO 2024041878A1 EP 2023071836 W EP2023071836 W EP 2023071836W WO 2024041878 A1 WO2024041878 A1 WO 2024041878A1
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WO
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coil
coils
field
metal detector
receiver
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/071836
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael SPAHLINGER
Lisa Röthlingshöfer
Uri Johannes MÜLLER
Original Assignee
Institut Dr. Foerster Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Dr. Foerster Gmbh & Co. Kg filed Critical Institut Dr. Foerster Gmbh & Co. Kg
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
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    • G01V3/105Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops
    • G01V3/107Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops using compensating coil or loop arrangements

Definitions

  • the invention relates to a metal detector for detecting electromagnetically detectable components in conveyed goods, which has components made of materials with different electromagnetic properties and passes through a detection zone of the metal detector in a conveying direction along a conveying path.
  • a metal detector of the type considered in this application works according to an electromagnetic principle and is therefore able to recognize or detect materials or parts based on their electrical conductivity and / or magnetic conductivity (permeability) and, if there are sufficiently large differences in these electromagnetic properties Different components can also be distinguished from each other.
  • the term “metal detector” refers to the suitability for detecting metals (as typical representatives of materials with relatively high electrical conductivity) in conveyed goods that may contain materials that are less conductive or not conductive at all.
  • metal detectors Possible areas of application for metal detectors can be found, for example, in the food industry, the pharmaceutical industry, the plastics industry or, more generally, the chemical industry or the packaging industry.
  • One purpose of using metal detectors in these areas of application is to quickly and reliably detect the presence of unwanted metal pieces in a conveyed material which otherwise consists predominantly or exclusively of electrically non-conductive or only weakly electrically conductive material.
  • the conveyed goods can be piece goods, i.e. objects that can be transported individually “in one piece”, but possibly also bulk goods.
  • Such metal detectors are widely used in the industrial sector and are often integrated into production lines or packaging lines.
  • a non-limiting application example is food monitoring on the assembly line. This specifically involves the detection of the smallest metal particles that lead to contamination during food processing and/or food packaging.
  • Another area of application is in the area of material sorting, especially metal sorting, where, for example, as part of recycling processes, parts can be made from electrically conductive non-ferrous metals such as copper, aluminum or their alloys To separate mixtures with components made of metals and/or non-metals that are less electrically conductive.
  • tunnel metal detectors are often used as standard.
  • conventional tunnel detectors offer, among other things, high sensitivity and robustness and have therefore been considered the standard in food monitoring for years.
  • MFZ metal-free zones
  • An MFZ is the area in front of and behind the ends of the tunnel that must remain free of metallic parts in order not to disrupt detection in the detection zone. Moving metallic parts are particularly critical.
  • Document EP 2 729 831 B1 discloses a conventional tunnel metal detector with a metallic housing that has a rectangular entrance opening and a rectangular exit opening. Inside the housing there is a coil system with at least one transmitter coil that can be excited with alternating current, at least a first receiver coil and at least one second receiver coil. These coils delimit a detection zone in the direction of travel, which extends between the inlet opening and the outlet opening and through which the objects to be tested move.
  • the transmitter coil and the receiver coils enclose the “tunnel” that runs between the inlet opening and the outlet opening and through which the material to be conveyed passes.
  • canceling devices are arranged at the input opening and at the output opening in order to cancel the primary electromagnetic field generated by the transmitter coil. This allows the extent of the “metal-free zone” (MFZ) to be reduced.
  • Document DE 44 24 058 C1 discloses a device constructed in the manner of a tunnel detector for generating a detection signal when metallically conductive parts occur in an at least largely non-conductive conveying stream, in which an alternating electromagnetic field is built up by an alternating current generator via a transmitting coil in a section of the conveying stream to be monitored whose amplitude and phase changes are detected by means of a coil system feeding an evaluation circuit to derive the detection signal.
  • the coil system consists of at least two individual systems, each comprising a transmitter coil and a receiver coil, one of which, based on the flow, is arranged in such a way that the magnetic field of its transmitter coil runs predominantly in the direction of the flow and at least one other is arranged so that the magnetic field of its transmitting coil runs predominantly transversely to the direction of the flow.
  • Each of the individual systems is provided with an evaluation circuit and the signal outputs of the evaluation circuits are connected to an evaluation logic circuit which is designed in such a way that it carries out an object-specific evaluation depending on the signals supplied to it.
  • the device should be particularly sensitive for small and elongated parts, such as short pieces of wire or wire pins.
  • the invention provides a metal detector with the features of claim 1 and a method with the features of claim 13.
  • Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
  • the invention relates to a metal detector for detecting electromagnetically detectable components in conveyed goods which have components made of materials with different electromagnetic properties and which pass through a detection zone of the metal detector in a conveying direction along a conveying path.
  • the material to be conveyed consists predominantly of electrically non-conductive or only weakly electrically conductive material and the parts to be detected are pieces of metal with a comparatively higher electrical conductivity, which represent undesirable foreign bodies in this material to be conveyed.
  • the conveyor route preferably runs more or less horizontally.
  • a conveyor belt can be guided through the detection zone in such a way that the material lying on the top of the conveyor belt is conveyed through the detection zone of the metal detector.
  • Other funding directions in the room are possible.
  • the metal detector has a support structure that defines a passage channel for the conveyed goods.
  • the passage channel runs in a longitudinal direction of the support structure Entry to an exit for the conveyed goods.
  • the metal detector is normally arranged with respect to the conveying direction such that the longitudinal direction of the support structure is aligned parallel or substantially parallel to the conveying direction.
  • the transverse direction of the support structure is oriented perpendicular to the longitudinal direction.
  • the height direction of the support structure lies perpendicular to the plane spanned by the longitudinal and transverse directions.
  • the longitudinal direction and the transverse direction lie in a horizontal plane to which a (vertical) height direction of the support structure runs perpendicular. Other orientations in space are possible.
  • the usable width of the passage channel in the transverse direction is adapted to the width of the conveyor device so that every object conveyed runs through the detection zone.
  • the height of the passage channel is usually less than its width and can be based on the maximum height of the conveyed material that should fit through the passage channel.
  • the passage channel often has a flat rectangular cross-section whose width (in the transverse direction) is significantly larger than its height, for example at least twice as large or at least five times as large. However, deviations from this are possible.
  • the metal detector uses the generation and detection of eddy currents in electrically conductive materials, e.g. metals, to detect conductive parts according to the transmitter-receiver principle.
  • the metal detector comprises a coil system with a large number of coils which are arranged on the support structure and define the detection zone between the entrance and the exit.
  • the coils include transmitter coils and receiver coils.
  • the support structure can be an appropriately mechanically stable constructed assembly, which can optionally be transported as a whole and set up at the place of use together with the coils attached to it.
  • the components of the support structure do not have to be directly connected to one another.
  • load-bearing components of the support structure can be mounted on a room wall, a room ceiling or on the floor of a room and only held in a fixed spatial relationship to one another via structural components of a building containing the room.
  • part of the support structure can be mounted hanging from a ceiling while another part stands on the floor.
  • the coil system comprises a first transmission coil arrangement and a second transmission coil arrangement.
  • the first transmitter coil arrangement is configured so that during operation it can generate a first excitation field in a first field direction oriented transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction.
  • the first transmitter coil arrangement has two first transmitter coils that can be excited in the same phase, which are arranged on opposite sides outside the passage channel and have coil axes that are oriented transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction.
  • a second transmitter coil arrangement for generating a second excitation field in a second field direction oriented transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction, the second transmitter coil arrangement having two second transmitter coils which can be excited in the same phase and which are arranged on opposite sides outside the passage channel and have coil axes which are oriented transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction.
  • the second transmitter coil arrangement is arranged offset in the longitudinal direction relative to the first transmitter coil arrangement.
  • the second field direction is opposite to the first field direction.
  • the transmitting coils are connected to an alternating voltage source and generate a preferably permanent alternating electromagnetic field, the main field component of which is directed transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction of the passage channel.
  • the alternating electromagnetic field induces electrical voltages in a receiver coil, which are evaluated using a connected evaluation device.
  • a connected evaluation device As soon as an electrically conductive part, in particular a piece of metal, enters the detection zone, eddy currents are generated in the part by the alternating electromagnetic field of the transmitter coils, which act on the receiver coil through counter-induction. Incoming metal parts cause a disturbance in the alternating field, which is detected by the receiver coil.
  • the evaluation device processes the corresponding signals, evaluates them and, under precisely definable conditions, reports the presence of an electrically conductive, in particular metallic, contamination in the conveyed material.
  • coil axis in this application refers to a direction that is perpendicular or substantially perpendicular to a winding plane defined by the course of one turn of a coil. In flat coils with turns running spirally in a common winding plane, the coil axis is oriented perpendicular to the winding plane. If the turns of a coil are helical, the coil axis is through the Longitudinal axis of the helix and, depending on the pitch of the helix, runs only approximately perpendicular to a winding plane.
  • the “field direction” is the direction in space in which the main component of the alternating electromagnetic fields generated by a transmitter coil arrangement is directed.
  • a transmitter coil can also be referred to as a “field coil” or “excitation coil”.
  • the alternating electromagnetic field generated by the transmitter coil is also referred to here as the exciter field or as the transmitter field or primary field.
  • the transmitter coil arrangements Preferably there are exactly two transmitter coil arrangements arranged one behind the other in the longitudinal direction.
  • one or more further transmission coil arrangements can also be provided, i.e. a total of three or four transmission coil arrangements, for example.
  • a transmitter coil that completely encloses the passage channel for the material to be conveyed and accordingly has a coil axis that runs in the longitudinal direction of the passage channel, i.e. essentially parallel to the conveying direction of the material to be conveyed.
  • a metal detector of the type described here preferably does not have a transmitter coil enclosing the passage channel with a coil axis directed in the longitudinal direction.
  • the first and second transmitter coils In contrast to a transmitter coil enclosing the passage channel, the first and second transmitter coils have an orientation rotated by 90°, so that a focus is created transversely, in particular perpendicular to the conveying direction, so to speak.
  • the term “focus” refers to the direction in which the main excitation field is aligned (the first and second field directions).
  • This alignment can ensure that essentially only those metallic objects that are within the detection zone, i.e. between the entry and exit, can trigger a detection signal.
  • MFZ metal-free zone
  • the so-called metal-free zone (MFZ) i.e. the area in front of and behind the ends of the The passage channel, which must remain free of metallic parts in order not to disturb the detection in the detection zone, is therefore significantly shorter or smaller in comparison to conventional metal detectors and can, if necessary, be completely eliminated, so that it can also be done immediately before entry or immediately after exit Metal parts that may move at a short distance can be attached.
  • product distance refers to the distance between products that should be maintained so that metal detection can clearly assign any signals to one product or another. If the products are axially too close to one another, it is not possible to determine from a detection signal which of the products contains the impurity that triggers the signal. There are therefore significant advantages in terms of the product distances required for reliable detection in the conveying direction or axial direction, so that more products can be reliably tested per unit of time while the conveying speed remains unchanged.
  • the first and second transmitter coil arrangements are connected in a difference to one another or can be operated in a difference.
  • the first excitation field and the second excitation field are 180° out of phase with respect to each other.
  • This can be achieved, for example, in that the two transmitter coils arranged on the same side of the passage channel (a first transmitter coil and a second transmitter coil) are electrically connected in series, but have opposite winding directions, so that the excitation current running through both transmitter coils has oppositely directed fields of the two Coils generated. It would also be possible to design the windings of the first and second transmitter coils on one side in the same direction and to ensure the required 180° phase shift by controlling them using an alternating current source.
  • two excitation fields with opposite field directions which are connected in series in the conveying direction and are essentially homogeneous over the width and height of the passage channel, can be generated in the detection zone.
  • the conveyed material passes through two exciter field curtains with opposite field directions in immediate succession.
  • the differential switching can increase the sensitivity and even the smallest particles can be detected.
  • the detection signals that are generated when passing through the detection zones now also provide information about the position of the material to be conveyed in the conveying direction, so that a spatial resolution in the conveying direction is created.
  • first transmitter coil arrangement and the second coil arrangement are designed essentially axially symmetrical to an axis of symmetry which runs between the coil arrangements perpendicular to their field direction.
  • receiver coils have a first receiver coil and at least one second receiver coil, which are arranged together on one side (outside of the) passage channel in the transverse direction oriented perpendicular to the longitudinal direction, offset from one another, these receiver coils having coil axes which are oriented transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction.
  • receiver coils There are therefore several receiver coils, i.e. two, three, four or more receiver coils, which are arranged on the same side outside the passage channel.
  • the plurality of receiver coils are arranged offset from one another in the transverse direction. While the transmitter coils extend over the entire width of the passage channel in the transverse direction, so that during operation the transmitter coils generate their excitation field over the entire width of the detection zone, each of the receiver coils in the transverse direction only covers a part of the width of the passage channel, in particular at most half of it Width, possibly also less than 50% of the width, for example about 33% or about 25% or about 20% or about 12% to 13%. In other words: the receiver coils define two, three, four or more adjacent detection sectors in the transverse direction.
  • the probe arrangement prefferably has receiver coils only on one side outside the through-channel, for example below the through-channel.
  • the coil system has a further receiver coil on the side of the passage channel opposite this side for each receiver coil that is located on one side.
  • receiver coil pairs are preferably provided.
  • first and second receiver coils of a pair of receiver coils which are arranged on opposite sides, each have coaxial coil axes. Seen in the transverse direction, there can be, for example, two, three, four or more pairs of receiver coils lying coaxially opposite one another.
  • a spatial resolution in the height direction i.e. in the direction between the two receiver coils, is also possible. Based on the detection signals from the opposing receiver coils of a sector, it can be determined whether the detected object passes through the passage channel closer to one receiver coil or closer to the receiver coil coaxially opposite it, for example.
  • the passage channel can therefore be divided into two detection sectors in the direction in which a receiver coil and the associated further receiver coil lie coaxially opposite one another.
  • the number of sectors can correspond to the number of receiver coils arranged next to one another.
  • four receiver coils are provided in the transverse direction, so that the detection channel can preferably be divided into eight detection sectors (four in the transverse direction by two in the vertical direction). A finer division is theoretically possible, but usually not necessary.
  • a coaxial arrangement is not the only option.
  • the receiver coils of a pair can also be arranged laterally (ie in the transverse direction) offset from one another. It may then be the case, for example, that a first receiver coil on one side is opposite a transition region between two second further receiver coils on the opposite side. This allows, if necessary, for a given number of lateral If the receiver coils are offset on one side, the spatial resolution in the transverse direction can be finer than in the case of a coaxial arrangement of the receiver coils in a pair.
  • preferred embodiments provide that immediately adjacent receiver coils that are offset from one another in the transverse direction connect directly to one another or partially overlap in an overlap area. This can prevent sensitivity drops in the transverse direction, which could pose a safety risk.
  • a receiver coil in particular each first and second receiver coil, each encloses a coil surface which extends in the longitudinal direction over the first coil arrangement and the second coil arrangement in such a way that in the absence of a field disturbance, the first and the second excitation field in one Receiver coil induce opposite voltages.
  • each receiver coil is internally compensated and no voltage is induced in it as long as the field distribution in the detection zone is not asymmetrically disturbed by metal parts or the like. This allows the sensitivity of the arrangement to be increased.
  • the coils can be in the form of coils wound from wire.
  • the components of the coil arrangement are manufactured using printed circuit board technology methods.
  • coils of the coil arrangement are arranged in the form of rectangular flat coils with spiral-shaped turns in different coil layers of a multi-layer arrangement, with an insulating layer made of electrically insulating material being arranged between adjacent coil layers of the multi-layer arrangement.
  • a coil can have turns in multiple layers to realize a sufficient number of turns in a limited lateral space.
  • Such coil arrangements allow the metal detector to be constructed in a compact, relatively light and yet stable manner compared to the prior art. This makes handling easier, among other things.
  • the metal detector has field shaping elements made of soft magnetic material, which are arranged outside the coil arrangement at least in the area of the transmitter coil arrangements and are preferably attached to the support structure.
  • the field shaping elements can be formed, for example, by ferrite plates or have ferrite plates.
  • Several effects can be achieved through the field shaping elements.
  • the outside area is shielded against alternating fields generated by the transmission coils.
  • the shielding also works in the opposite direction, so that the interior or the detection zone is shielded against possible electromagnetic interference fields from the outside.
  • an inward field concentration effect is achieved, so that the field strength that can be achieved by the transmitter coils in the area of the detection zone is increased compared to variants without field-shaping elements.
  • field shaping elements could be attached to all sides of the detection channel, which enclose the detection channel on all sides adjacent to the through-channel.
  • the metal detector can have at least one E-field shielding, i.e. a shielding that acts against the penetration of electric fields into the detection zone.
  • the E-field shielding can be integrated into a layer of the multilayer structure containing the coil arrangement. This allows the sensitivity to be further increased since external E-fields cannot or cannot significantly affect signal generation.
  • the concept according to the claimed invention not only offers technical advantages in the area of detection options, but also in general handling, especially with regard to integration into conveyor lines. Because the coil system does not require and therefore preferably does not have a transmitter coil or receiver coil enclosing the passage channel with a coil axis directed in the longitudinal direction, it is very easy to improve the lateral accessibility of the conveyor path in the area of the metal detector.
  • the support structure has an access opening at least on one side, through which the passage channel is laterally accessible.
  • the access opening can be permanently open. It is also possible for a closure element to close the access opening for normal operation in order to mechanically stabilize the support structure if necessary. If necessary, the closure element can be easily removed so that the passage channel becomes accessible from the side.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a metal detector that is integrated into a conveyor section of a conveyor system
  • Fig. 2 shows only the transmitter coil arrangements in an isolated representation
  • Fig. 3 shows only the receiver coil pairs in an isolated representation
  • Fig. 4 shows the relative spatial arrangement of the coils to one another without a support structure
  • Fig. 6 shows the metal detector with soft magnetic field shaping elements
  • Fig. 7 illustrates the influence of the field shaping elements on the field distribution.
  • the metal detector generates electromagnetic fields and evaluates their interaction with the conveyed material.
  • the metal detector is thereby able to recognize or detect materials or parts based on their electrical and/or magnetic conductivity and, if there are sufficiently large differences in these electromagnetic properties, to reliably distinguish between the different components of the material to be conveyed.
  • the schematic Fig. 1 shows a metal detector 100 in an oblique perspective, which is integrated into a conveyor section 210 of a conveyor system 200.
  • the conveyor system has several conveyor modules connected in series, which overall form a substantially horizontal conveyor path 210 in order to convey conveyed goods 214 in the form of boxes 214 filled with food at the end of a production line in a conveying direction 215 and to subject them to a final inspection.
  • the contents of the boxes should be free of metallic contamination; the boxes themselves are also made of cardboard, for example, without the use of metallic materials.
  • the final inspection includes a continuous test of all cartons to detect any metal parts that may be present in the conveyed goods , which ideally consists exclusively of electrically non-conductive material.
  • the conveyor line can contain further test modules, for example a downstream weighing cell to determine whether the filling weight of the boxes is within the target value range.
  • the metal detector 100 has a support structure 110, which is essentially composed of relatively thick plates made of electrically non-conductive, torsion-resistant plastic, for example a thermoset material.
  • An upper support plate 112-1 extends horizontally above the conveying path in the transverse direction Q of the support structure and perpendicular to the conveying direction 215.
  • a lower support plate 112-2 extends below the conveyor belt parallel to the upper plate in the transverse direction Q.
  • the plates are on the in Fig. 1 rear side connected via a stable vertical plate 112-3, so that a rectangular U-shape results in the cross section perpendicular to the conveying direction 215.
  • the access opening 114 can be closed during operation by one or more closure elements 116, e.g. a vertical plate, which connect the upper plate 112-1 to the lower one and thereby stabilize the essentially rectangular support structure.
  • the longitudinal direction L of the support structure is ideally aligned parallel to the conveying direction 215, the transverse direction Q perpendicular thereto is aligned in the horizontal direction transverse to the conveying direction, the vertical direction is referred to as the height direction H.
  • a passage channel 115 for the material to be conveyed is formed between the upper and lower plates of the support structure, which leads in the longitudinal direction L from an inlet 116-1 to an outlet 116-2.
  • the metal detector 100 has a coil system 300, which includes numerous coils carried by the support structure 110, which are only shown schematically in FIG. 1.
  • the coils include transmitter coils for exciting an alternating electromagnetic field in the area through which the conveyed material passes, as well as receiver coils for detecting metal parts that can disrupt the field distribution.
  • the area in the passage channel of the metal detector that is to be detected for detection purposes and covers the entire width of the conveyor belt in the transverse direction is also referred to here as detection zone 120.
  • the coil system 300 includes two transmitter coil arrangements connected in series in the longitudinal direction L (first transmitter coil arrangement 310-1, second transmitter coil arrangement 310-2) and four pairs of receiver coils 320-1 to 320-4, which are arranged next to one another offset in the transverse direction.
  • Fig. 2 shows only the two transmitter coil arrangements
  • Fig. 3 shows only the receiver coil pairs
  • Fig. 4 shows the relative spatial arrangement of the coils to one another without a support structure.
  • Fig. 5 schematically illustrates the field distribution generated by the transmission coils within the detection zone.
  • the first transmitter coil arrangement 310-1 which is closer to the entrance, generates a first excitation field during operation, the field lines of which are oriented in the interior of the detection zone in a first field direction F1, which runs transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction L in the vertical direction.
  • the first transmitter coil arrangement has a pair of first transmitter coils 312-1, 312-2, one of the transmitter coils being arranged above and the other below the passage channel 115 (and below the conveying path) 210. These two transmission coils are located on opposite sides outside (i.e. above or below) of the passage channel. Their coil axes, which run perpendicular to the winding plane, are oriented perpendicular to the longitudinal direction L, i.e.
  • the first transmission coils extend in the transverse direction to the left and right beyond the end of the detection zone 120. During operation, they are operated with in-phase alternating voltage, so that a largely homogeneous alternating electromagnetic field is formed between the first transmission coils in a first field direction F1.
  • a second transmitter coil arrangement 310-2 is arranged offset from the first transmitter coil arrangement in the longitudinal direction L and has an analog structure with second transmitter coils above and below the passage channel 115.
  • the first and second transmitter coils on one side are electrically connected in series, but their winding direction is opposite, so that the second generated by the second transmitter coil arrangement 310-2 Exciter field has a second field direction F2, which is always counter-parallel to the first field direction F1.
  • Fig. 5 shows schematically the result of a simulation of the field distribution. It can be seen that the fields in the area of the transmitter coils are largely homogeneous. A conveyed item passing through therefore first passes through the “curtain” of an alternating electromagnetic field generated by the first transmitting coil arrangement 310-1. After passing through a plane of symmetry between the two transmitter coil arrangements, the material to be conveyed then passes through a second curtain of an electromagnetic field with the opposite field direction F2.
  • the receiver coils 320 form a total of four pairs of receiver coils offset from one another in the transverse direction, which can be seen isolated from the other coils in FIG.
  • Each of the receiver coils extends symmetrically in the longitudinal direction over both series-connected transmitter coil arrangements 310-1, 310-2, so that they do not induce any voltage in the receiver coil in the absence of metal parts that disrupt the magnetic field.
  • the first receiver coils 320-1 of the first pair have coil axes that are coaxial with one another.
  • a pair of second receiver coils 320-1 with an analog structure follows, offset in the transverse direction Q. The immediately successive receiver coils overlap slightly in the transverse direction Q (e.g. by a maximum of 10% of their width), so that there are no sensitivity gaps between the respective covered detection sectors.
  • the total width monitored by the receiving coils 320 in the transverse direction determines the width of the detection zone 120. This is, so to speak, divided into four adjacent detection sectors by the four receiver coil arrangements.
  • the metal detector 100 includes a control unit 150, which includes an alternating voltage source that controls the two transmitter coil arrangements 310-2, 310-2 and thus generates the excitation fields.
  • the receiver coils 320-1 to 320-4 are connected to an evaluation unit of the control device 150.
  • the special way the transmitter coils and receiver coils are arranged offers numerous advantages.
  • the coil axes of all transmission coils are perpendicular to the direction of travel or to the conveying direction 215, so that the excited fields of the detection zones also pass through them in the vertical direction. This allows the metal-free zones in front of the entry 116-1 and behind the exit 116-2 to be kept relatively narrow.
  • the sensitivity of the detection can be increased, since a metal part must be recognizable by the fact that it emits comparable signals (with opposite signs) both when passing through the first field curtain and when subsequently passing through the second field curtain. must generate.
  • there is a spatial resolution in the longitudinal direction L so that a relatively small product distance between the individual products (here: food boxes) can be permitted in the longitudinal direction without having to fear that defective products will remain undetected.
  • the provision of several pairs of receiver coils also results in a spatial resolution in the transverse direction Q, since it can be recognized whether a passing product passes through in the area of a first pair of receiver coils or in the area of the adjacent second pair of receiver coils, etc. This means that no large product distance is necessary in the transverse direction Q either.
  • the metal detector 110 of the exemplary embodiment therefore has eight detection sectors that can be undershot during the evaluation, which means that exactly the product passing through in which a significant interference signal is detected can be identified at any time.
  • the components of the metal detector to be attached to the area of the conveyor line 210 have a compact design, are easy to handle due to their low weight and are easy to integrate into a conveyor line.
  • a contribution to this is made by the fact that the combination of transmitter and receiver coils, which are to be arranged on one side (in particular above or below) of the conveyor path, is present as a lightweight structural unit in the form of a flat multi-layer arrangement produced using circuit board technology.
  • the individual coils are each in the form of rectangular flat coils with spiral-shaped turns.
  • the turns of a coil can lie in a single layer, but may also be distributed over two or more adjacent layers separated by insulation layers.
  • the multilayer arrangement also contains functional layers that act as E-field shielding against the penetration of electric fields into the detection zone. These are comb-like shielding elements that are connected to ground potential during operation.
  • the following figures explain optional additional components of the metal detector that can further improve its function.
  • plate-shaped field-shaping elements 400 made of soft magnetic material are arranged above the upper coils and below the lower coils and laterally next to the through channel. It can be, for example, individual plates made of ferrite or field-shaping elements made up of several plates.
  • Such field shaping elements have several functions when used on a metal detector.
  • the excitation field generated by the transmitter coil arrangements is shielded from the outside.
  • any external alternating electromagnetic fields can be shielded against penetration into the detection zone.
  • a further positive effect is a field concentration or field amplification in the area between the transmission coils, i.e. in the area of the detection zone 120. As a result, under otherwise unchanged conditions, stronger electromagnetic fields can be generated with the transmission coils within the detection zone than in the absence of the field shaping elements.
  • Fig. 5 shows schematically the simulated field distribution of the exciter field without the ferrite plates.
  • the arrows above and below the detection zone 120 illustrate field lines that extend outside the metal detector. 7, on the other hand, shows schematically what the field distribution looks like in the presence of shielding by ferrite plates under otherwise identical conditions. Outside the shielding formed by the ferrite plates 400, there is at most a weak field strength, which is symbolized by the absence of arrows.
  • the strength of the shielding effect can be adjusted, among other things, via the thickness of the shielding elements used; this can, for example, be in the range from several millimeters to 1 cm or more.
  • the shielding effect and the field concentration effect increase with increasing thickness.
  • Additional sensors can also be attached to the metal detector, which are useful for monitoring conveyed goods.
  • a distance sensor can be provided, alternatively or additionally a light barrier and alternatively or additionally at least one temperature sensor.
  • a metal detector of the type described can also be used in other ways, for example in the area of metal sorting, where, for example, in the context of recycling processes, after shredding recyclable waste, parts made of electrically highly conductive non-ferrous metals such as copper can be found in a conveying stream of shredder parts , aluminum or their alloys in order to create the possibility of separating them from components made of less conductive metals and/or non-metals.

Abstract

A metal detector for detecting electromagnetically detectable constituents in objects to be conveyed which comprise components composed of materials having different electromagnetic properties and pass through a detection zone of the metal detector in a conveying direction along a conveying section comprises a support structure that defines a passage channel for the objects to be conveyed. The passage channel extends in a longitudinal direction of the support structure, the longitudinal direction being alignable parallel to the conveying direction, from an entrance to and an exit for objects to be conveyed. Furthermore, a coil system having a plurality of coils is provided, the coils being arranged on the support structure and defining the detection zone between the entrance and the exit. The coils comprise transmitting coils and receiver coils. A first transmitting coil arrangement serves for generating a first excitation field in a first field direction oriented transversely with respect to the longitudinal direction, the first transmitting coil arrangement having first transmitting coils which are excitable in-phase, are arranged on opposite sides outside the passage channel and have coil axes oriented transversely with respect to the longitudinal direction. A second transmitting coil arrangement serves for generating a second excitation field in a second field direction oriented transversely with respect to the longitudinal direction, the second transmitting coil arrangement having second transmitting coils which are excitable in-phase, are arranged on opposite sides outside the passage channel and have coil axes oriented transversely with respect to the longitudinal direction. The second transmitting coil arrangement is arranged offset relative to the first transmitting coil arrangement in the longitudinal direction. The second field direction is opposite to the first field direction.

Description

Metalldetektor und Verfahren zur Detektion von Metallen in Fördergut Metal detector and method for detecting metals in conveyed goods
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK FIELD OF APPLICATION AND STATE OF TECHNOLOGY
Die Erfindung betrifft einen Metalldetektor zur Detektion von elektromagnetisch detektierbaren Bestandteilen in Fördergut, welches Komponenten aus Materialien unterschiedlicher elektromagnetischer Eigenschaften aufweist und in einer Förderrichtung entlang einer Förderstrecke durch eine Detektionszone des Metalldetektors hindurchläuft. The invention relates to a metal detector for detecting electromagnetically detectable components in conveyed goods, which has components made of materials with different electromagnetic properties and passes through a detection zone of the metal detector in a conveying direction along a conveying path.
Ein Metalldetektor der in dieser Anmeldung betrachteten Art arbeitet nach einem elektromagnetischen Prinzip und ist dadurch in der Lage, Materialien oder Teile aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit und/oder magnetischen Leitfähigkeit (Permeabilität) zu erkennen bzw. zu detektieren und bei ausreichend großen Unterschieden dieser elektromagnetischen Eigenschaften die unterschiedlichen Bestandteile auch voneinander zu unterscheiden. Der Begriff „Metalldetektor“ bezieht sich dabei auf die Eignung, Metalle (als typische Vertreter für Materialien mit relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit) in Fördergut zu detektieren, das ggf. schlechter oder auch überhaupt nicht leitfähige Materialien enthält. A metal detector of the type considered in this application works according to an electromagnetic principle and is therefore able to recognize or detect materials or parts based on their electrical conductivity and / or magnetic conductivity (permeability) and, if there are sufficiently large differences in these electromagnetic properties Different components can also be distinguished from each other. The term “metal detector” refers to the suitability for detecting metals (as typical representatives of materials with relatively high electrical conductivity) in conveyed goods that may contain materials that are less conductive or not conductive at all.
Mögliche Einsatzgebiete von Metalldetektoren finden sich z.B. im Bereich der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie, der Kunststoffindustrie oder allgemeiner der Chemieindustrie oder der Verpackungsindustrie. Ein Zweck des Einsatzes von Metalldetektoren in diesen Anwendungsgebieten besteht darin, schnell und zuverlässig das Vorhandensein von unerwünschten Metallstücken in einem Fördergut zu detektieren, welches ansonsten überwiegend oder ausschließlich aus elektrisch nicht-leitendem oder nur schwach elektrisch leitfähigem Material besteht. Bei dem Fördergut kann es sich um Stückgut handeln, also um Gegenstände, die sich einzeln „am Stück“ transportieren lassen, ggf. aber auch um Schüttgut. Solche Metalldetektoren sind im industriellen Sektor weit verbreitet und werden häufig in Produktionslinien oder Verpackungslinien integriert. Possible areas of application for metal detectors can be found, for example, in the food industry, the pharmaceutical industry, the plastics industry or, more generally, the chemical industry or the packaging industry. One purpose of using metal detectors in these areas of application is to quickly and reliably detect the presence of unwanted metal pieces in a conveyed material which otherwise consists predominantly or exclusively of electrically non-conductive or only weakly electrically conductive material. The conveyed goods can be piece goods, i.e. objects that can be transported individually “in one piece”, but possibly also bulk goods. Such metal detectors are widely used in the industrial sector and are often integrated into production lines or packaging lines.
Ein nicht-limitierendes Anwendungsbeispiel ist die Lebensmittelüberwachung am Fließband. Hierbei geht es konkret um die Detektion von kleinsten Metallpartikeln, die im Rahmen der Lebensmittelverarbeitung und/oder der Lebensmittelverpackung zu einer Kontamination führen. A non-limiting application example is food monitoring on the assembly line. This specifically involves the detection of the smallest metal particles that lead to contamination during food processing and/or food packaging.
Ein anderes Einsatzgebiet liegt im Bereich der Materialsortierung, insbesondere der Metallsortierung, wo es z.B. im Rahmen von Recycling-Prozessen darum gehen kann, Teile aus elektrisch gut leitenden Nichteisenmetallen wie Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen aus Gemengen mit Bestandteilen aus elektrisch schlechter leitenden Metallen und/oder Nichtmetallen zu separieren. Another area of application is in the area of material sorting, especially metal sorting, where, for example, as part of recycling processes, parts can be made from electrically conductive non-ferrous metals such as copper, aluminum or their alloys To separate mixtures with components made of metals and/or non-metals that are less electrically conductive.
Standardmäßig werden heutzutage vielfach sogenannte Tunnel-Metalldetektoren verwendet. Konventionelle Tunneldetektoren bieten neben ihrem einfachen Aufbau u.a. eine hohe Sensitivität sowie Robustheit und gelten daher seit Jahren als Standard in der Lebensmittelüberwachung. Allerdings haben sie auch diverse Nachteile, u.a. einen relativ großen Platzbedarf auf dem Band aufgrund großflächiger Metallfreier Zonen (MFZ) und dadurch notwendiger Produktentzerrung während der Detektion. Eine MFZ ist derjenige Bereich vor und hinter den Enden des Tunnels, der frei von metallischen Teilen bleiben muss, um die Detektion in der Detektionszone nicht zu stören. Besonders kritisch sind dabei bewegte metallische Teile. Nowadays, so-called tunnel metal detectors are often used as standard. In addition to their simple structure, conventional tunnel detectors offer, among other things, high sensitivity and robustness and have therefore been considered the standard in food monitoring for years. However, they also have various disadvantages, including a relatively large space requirement on the belt due to large metal-free zones (MFZ) and the resulting necessary product equalization during detection. An MFZ is the area in front of and behind the ends of the tunnel that must remain free of metallic parts in order not to disrupt detection in the detection zone. Moving metallic parts are particularly critical.
Dokument EP 2 729 831 B1 offenbart einen konventionellen Tunnel-Metalldetektor mit einem metallischen Gehäuse, das eine rechteckige Eingangsöffnung und eine rechteckige Austrittsöffnung aufweist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein Spulensystem mit mindestens einer mit Wechselstrom erregbaren Senderspule, mindestens einer ersten Empfängerspule und mindestens einer zweiten Empfängerspule. Diese Spulen begrenzen in Durchlaufrichtung eine Detektionszone, die sich zwischen der Eingangsöffnung und der Austrittsöffnung erstreckt und durch die sich die zu prüfenden Gegenstände bewegen. Die Sendespule und die Empfängerspulen umschließen den zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung verlaufenden „Tunnel“, durch den das Fördergut hindurchläuft. Bei einer Ausführungsform sind an der Eingangsöffnung und an der Ausgangsöffnung Aufhebungseinrichtungen angeordnet, um das von der Senderspule erzeugte elektromagnetische Primärfeld aufzuheben. Dadurch kann die Ausdehnung der „metallfreien Zone“ (MFZ) reduziert werden. Document EP 2 729 831 B1 discloses a conventional tunnel metal detector with a metallic housing that has a rectangular entrance opening and a rectangular exit opening. Inside the housing there is a coil system with at least one transmitter coil that can be excited with alternating current, at least a first receiver coil and at least one second receiver coil. These coils delimit a detection zone in the direction of travel, which extends between the inlet opening and the outlet opening and through which the objects to be tested move. The transmitter coil and the receiver coils enclose the “tunnel” that runs between the inlet opening and the outlet opening and through which the material to be conveyed passes. In one embodiment, canceling devices are arranged at the input opening and at the output opening in order to cancel the primary electromagnetic field generated by the transmitter coil. This allows the extent of the “metal-free zone” (MFZ) to be reduced.
Dokument DE 44 24 058 C1 offenbart eine nach Art eines Tunneldetektors aufgebaute Einrichtung zur Erzeugung eines Erkennungssignals beim Auftreten von metallisch leitenden Teilen in einem zumindest weitgehend nichtleitenden Förderstrom, bei der von einem Wechselstromgenerator über eine Sendespule in einem zu überwachenden Abschnitt des Förderstromes ein elektromagnetisches Wechselfeld aufgebaut wird, dessen Amplituden- und Phasenänderungen mittels eines eine Auswerteschaltung speisenden Spulensystem zur Ableitung des Erkennungssignals erfasst werden. Das Spulensystem besteht aus wenigstens zwei, jeweils Sendespule und Empfangsspulen umfassenden Einzelsystemen, von denen eines, bezogen auf den Förderstrom, so angeordnet ist, dass das magnetische Feld seiner Sendespule überwiegend in Richtung des Förderstromes verläuft und wenigstens ein anderes so angeordnet ist, dass das magnetische Feld seiner Sendespule überwiegend quer zur Richtung des Förderstromes verläuft. Jedes der Einzelsysteme ist mit einer Auswerteschaltung versehen und die Signalausgänge der Auswerteschaltungen sind mit einer Auswerte- Logikschaltung verbunden, die so ausgebildet ist, dass sie in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Signalen eine objektspezifische Auswertung durchführt. Die Einrichtung soll besonders empfindlich für kleine und längliche Teile, wie z.B. für kurze Drahtstücke oder Drahtstifte, sein. Document DE 44 24 058 C1 discloses a device constructed in the manner of a tunnel detector for generating a detection signal when metallically conductive parts occur in an at least largely non-conductive conveying stream, in which an alternating electromagnetic field is built up by an alternating current generator via a transmitting coil in a section of the conveying stream to be monitored whose amplitude and phase changes are detected by means of a coil system feeding an evaluation circuit to derive the detection signal. The coil system consists of at least two individual systems, each comprising a transmitter coil and a receiver coil, one of which, based on the flow, is arranged in such a way that the magnetic field of its transmitter coil runs predominantly in the direction of the flow and at least one other is arranged so that the magnetic field of its transmitting coil runs predominantly transversely to the direction of the flow. Each of the individual systems is provided with an evaluation circuit and the signal outputs of the evaluation circuits are connected to an evaluation logic circuit which is designed in such a way that it carries out an object-specific evaluation depending on the signals supplied to it. The device should be particularly sensitive for small and elongated parts, such as short pieces of wire or wire pins.
AUFGABE UND LÖSUNG TASK AND SOLUTION
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Metalldetektor und ein Verfahren zur Detektion von Metallen bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik bei kompakten Ausmaßen und nur kleiner metallfreier Zonen für eine Integration in eine Förderstrecke nur wenig Bauraum beanspruchen und für eine zuverlässige Detektion keine oder nur moderate Produktentzerrung erfordern. Against this background, it is an object of the present invention to provide a metal detector and a method for detecting metals which, compared to the prior art, require only little installation space for integration into a conveyor line with compact dimensions and only small metal-free zones and for a Reliable detection requires no or only moderate product equalization.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung einen Metalldetektor mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 13 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. To solve this problem, the invention provides a metal detector with the features of claim 1 and a method with the features of claim 13. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
Gemäß einer Formulierung betrifft die Erfindung einen Metalldetektor zur Detektion von elektromagnetisch detektierbaren Bestandteilen in Fördergut, das Komponenten aus Materialien unterschiedlicher elektromagnetischer Eigenschaften aufweist und in einer Förderrichtung entlang einer Förderstrecke durch eine Detektionszone des Metalldetektors hindurchläuft. In manchen Anwendungsfällen besteht das Fördergut überwiegend aus elektrisch nicht-leitendem oder nur schwach elektrisch leitfähigem Material und die zu detektierenden Teile sind Metallstücke mit relativ dazu vergleichsweise höherer elektrischer Leitfähigkeit, die unerwünschte Fremdkörper in diesem Fördergut darstellen. According to one formulation, the invention relates to a metal detector for detecting electromagnetically detectable components in conveyed goods which have components made of materials with different electromagnetic properties and which pass through a detection zone of the metal detector in a conveying direction along a conveying path. In some applications, the material to be conveyed consists predominantly of electrically non-conductive or only weakly electrically conductive material and the parts to be detected are pieces of metal with a comparatively higher electrical conductivity, which represent undesirable foreign bodies in this material to be conveyed.
Die Förderstrecke verläuft vorzugsweise mehr oder weniger horizontal. Beispielsweise kann ein Förderband so durch die Detektionszone geführt sein, dass das auf der Oberseite des Förderbands liegende Fördergut durch die Detektionszone des Metalldetektors hindurchgefördert wird. Andere Förderrichtungen im Raum sind möglich. The conveyor route preferably runs more or less horizontally. For example, a conveyor belt can be guided through the detection zone in such a way that the material lying on the top of the conveyor belt is conveyed through the detection zone of the metal detector. Other funding directions in the room are possible.
Der Metalldetektor weist eine Tragestruktur auf, die einen Durchtrittskanal für das Fördergut definiert. Der Durchtrittskanal verläuft in einer Längsrichtung der Tragestruktur von einem Eintrit zu einem Austrit für das Fördergut. Der Metalldetektor wird normalerweise in Bezug auf die Förderrichtung so angeordnet, dass die Längsrichtung der Tragestruktur parallel oder im Wesentlichen parallel zur Förderrichtung ausgerichtet ist. The metal detector has a support structure that defines a passage channel for the conveyed goods. The passage channel runs in a longitudinal direction of the support structure Entry to an exit for the conveyed goods. The metal detector is normally arranged with respect to the conveying direction such that the longitudinal direction of the support structure is aligned parallel or substantially parallel to the conveying direction.
Senkrecht zur Längsrichtung ist die Querrichtung der Tragestruktur orientiert. Senkrecht zu der von Längsrichtung und Querrichtung aufgespannten Ebene liegt die Höhenrichtung der Tragestruktur. In den meisten Anwendungsfällen liegen die Längsrichtung und die Querrichtung in einer Horizontalebene, zu der senkrecht eine (vertikale) Höhenrichtung der Tragestruktur verläuft. Andere Orientierungen im Raum sind möglich. The transverse direction of the support structure is oriented perpendicular to the longitudinal direction. The height direction of the support structure lies perpendicular to the plane spanned by the longitudinal and transverse directions. In most applications, the longitudinal direction and the transverse direction lie in a horizontal plane to which a (vertical) height direction of the support structure runs perpendicular. Other orientations in space are possible.
Die nutzbare Breite des Durchtrittskanals in Querrichtung ist dabei an die Breite der Fördereinrichtung so angepasst, dass jeder geförderte Gegenstand durch die Detektionszone läuft. Die Höhe des Durchtrittskanals ist in der Regel geringer als dessen Breite und kann sich an der maximalen Höhe des geförderten Förderguts orientieren, welches durch den Durchtritskanal hindurchpassen soll. Häufig hat der Durchtritskanal einen flachen rechteckförmigen Querschnit, dessen Breite (in Querrichtung) deutlich größer ist als dessen Höhe, beispielsweise mindestens doppelt so groß oder mindestens fünffach so groß. Abweichungen hiervon sind jedoch möglich. The usable width of the passage channel in the transverse direction is adapted to the width of the conveyor device so that every object conveyed runs through the detection zone. The height of the passage channel is usually less than its width and can be based on the maximum height of the conveyed material that should fit through the passage channel. The passage channel often has a flat rectangular cross-section whose width (in the transverse direction) is significantly larger than its height, for example at least twice as large or at least five times as large. However, deviations from this are possible.
Der Metalldetektor nutzt die Generierung und Detektion von Wirbelströmen in elektrisch leitfähigen Materialien, z.B. Metallen, zur Detektion der leitfähigen Teile nach dem Sender- Empfänger-Prinzip. Der Metalldetektor umfasst dazu ein Spulensystem mit einer Vielzahl von Spulen, die an der Tragestruktur angeordnet sind und zwischen dem Eintrit und dem Austritt die Detektionszone definieren. Zu den Spulen gehören Sendespulen und Empfängerspulen. The metal detector uses the generation and detection of eddy currents in electrically conductive materials, e.g. metals, to detect conductive parts according to the transmitter-receiver principle. For this purpose, the metal detector comprises a coil system with a large number of coils which are arranged on the support structure and define the detection zone between the entrance and the exit. The coils include transmitter coils and receiver coils.
Eine wesentliche Funktion der Tragestruktur besteht darin, für eine feste räumliche Zuordnung der daran angebrachten Spulen des Spulensystems zu sorgen. Die Tragestruktur kann eine entsprechend mechanisch stabil konstruierte Baugruppe sein, die ggf. als Ganzes transportiert und gemeinsam mit den daran angebrachten Spulen am Ort der Nutzung aufgestellt werden kann. Die Komponenten der Tragestruktur müssen jedoch nicht unmittelbar miteinander verbunden sein. Es ist auch möglich, dass tragende Komponenten der Tragestruktur an einer Raumwand, einer Raumdecke oder auf dem Boden eines Raums montiert und nur über strukturelle Komponenten eines den Raum enthaltenden Bauwerks in fester räumlicher Beziehung zueinander gehalten werden. Beispielsweise kann ein Teil der Tragestruktur von einer Raumdecke hängend montiert sein, während ein anderes Teil auf dem Boden steht. Gemäß einer Formulierung der Erfindung umfasst das Spulensystem eine erste Sendespulenanordnung und eine zweite Sendespulenanordnung. Die erste Sendespulenanordnung ist so konfiguriert, dass sie im Betrieb ein erstes Erregerfeld in einer quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung orientierten ersten Feldrichtung erzeugen kann. Dazu weist die erste Sendespulenanordnung zwei gleichphasig erregbare erste Sendespulen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten außerhalb des Durchtrittskanals angeordnet sind und Spulenachsen aufweisen, die quer, insbesondere senkrecht, zur Längsrichtung orientiert sind. An essential function of the support structure is to ensure a fixed spatial assignment of the coils of the coil system attached to it. The support structure can be an appropriately mechanically stable constructed assembly, which can optionally be transported as a whole and set up at the place of use together with the coils attached to it. However, the components of the support structure do not have to be directly connected to one another. It is also possible for load-bearing components of the support structure to be mounted on a room wall, a room ceiling or on the floor of a room and only held in a fixed spatial relationship to one another via structural components of a building containing the room. For example, part of the support structure can be mounted hanging from a ceiling while another part stands on the floor. According to a formulation of the invention, the coil system comprises a first transmission coil arrangement and a second transmission coil arrangement. The first transmitter coil arrangement is configured so that during operation it can generate a first excitation field in a first field direction oriented transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction. For this purpose, the first transmitter coil arrangement has two first transmitter coils that can be excited in the same phase, which are arranged on opposite sides outside the passage channel and have coil axes that are oriented transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction.
Weiterhin ist (mindestens) eine zweite Sendespulenanordnung zur Erzeugung eines zweiten Erregerfeldes in einer quer, insbesondere senkrecht, zur Längsrichtung orientierten zweiten Feldrichtung vorhanden, wobei die zweite Sendespulenanordnung zwei gleichphasig erregbare zweite Sendespulen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten außerhalb des Durchtrittskanals angeordnet sind und Spulenachsen aufweisen, die quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung orientiert sind. Die zweite Sendespulenanordnung ist gegenüber der ersten Sendespulenanordnung in Längsrichtung versetzt angeordnet. Die zweite Feldrichtung ist der ersten Feldrichtung entgegen gerichtet. Furthermore, there is (at least) a second transmitter coil arrangement for generating a second excitation field in a second field direction oriented transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction, the second transmitter coil arrangement having two second transmitter coils which can be excited in the same phase and which are arranged on opposite sides outside the passage channel and have coil axes which are oriented transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction. The second transmitter coil arrangement is arranged offset in the longitudinal direction relative to the first transmitter coil arrangement. The second field direction is opposite to the first field direction.
Die Sendespulen sind im Betrieb an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen und erzeugen ein vorzugsweise dauerhaftes elektromagnetisches Wechselfeld, dessen Haupt- Feldkomponente quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung des Durchtrittskanals gerichtet ist. Das elektromagnetische Wechselfeld induziert in einer Empfängerspule elektrische Spannungen, die mittels einer angeschlossenen Auswerteeinrichtung ausgewertet werden. Sobald ein elektrisch leitfähiges Teil, insbesondere ein Metallstück, in die Detektionszone eintritt, werden in dem Teil durch das elektromagnetische Wechselfeld der Sendespulen Wirbelströme erzeugt, die durch Gegeninduktion auf die Empfängerspule wirken. Es kommt also durch eintretende Metallteile zu einer Störung des Wechselfelds, welche von der Empfängerspule erkannt wird. Die Auswerteeinrichtung verarbeitet die entsprechenden Signale, wertet diese aus und meldet unter genau definierbaren Bedingungen das Vorhandensein einer elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Kontamination im Fördergut. During operation, the transmitting coils are connected to an alternating voltage source and generate a preferably permanent alternating electromagnetic field, the main field component of which is directed transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction of the passage channel. The alternating electromagnetic field induces electrical voltages in a receiver coil, which are evaluated using a connected evaluation device. As soon as an electrically conductive part, in particular a piece of metal, enters the detection zone, eddy currents are generated in the part by the alternating electromagnetic field of the transmitter coils, which act on the receiver coil through counter-induction. Incoming metal parts cause a disturbance in the alternating field, which is detected by the receiver coil. The evaluation device processes the corresponding signals, evaluates them and, under precisely definable conditions, reports the presence of an electrically conductive, in particular metallic, contamination in the conveyed material.
Der Begriff „Spulenachse“ bezeichnet in dieser Anmeldung eine Richtung, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu einer durch den Verlauf einer Windung einer Spule definierten Windungsebene liegt. Bei Flachspulen mit spiralförmig in einer gemeinsamen Windungsebene verlaufenden Windungen ist die Spulenachse senkrecht zur Windungsebene orientiert. Verlaufen die Windungen bei einer Spule wendeiförmig, so ist die Spulenachse durch die Längsachse der Wendel gegeben und verläuft je nach Steigung der Wendel nur näherungsweise senkrecht zu einer Windungsebene. The term “coil axis” in this application refers to a direction that is perpendicular or substantially perpendicular to a winding plane defined by the course of one turn of a coil. In flat coils with turns running spirally in a common winding plane, the coil axis is oriented perpendicular to the winding plane. If the turns of a coil are helical, the coil axis is through the Longitudinal axis of the helix and, depending on the pitch of the helix, runs only approximately perpendicular to a winding plane.
Die „Feldrichtung“ ist diejenige Richtung im Raum, in welche die Hauptkomponente der von einer Sendespulenanordnung erzeugten elektromagnetischen Wechselfelder gerichtet ist. Eine Sendespule kann auch als „Feldspule“ oder „Erregerspule“ bezeichnet werden. Das von der Sendespule erzeugte elektromagnetische Wechselfeld wird hier auch als Erregerfeld oder auch als Sendefeld bzw. Primärfeld bezeichnet. The “field direction” is the direction in space in which the main component of the alternating electromagnetic fields generated by a transmitter coil arrangement is directed. A transmitter coil can also be referred to as a “field coil” or “excitation coil”. The alternating electromagnetic field generated by the transmitter coil is also referred to here as the exciter field or as the transmitter field or primary field.
Vorzugsweise gibt es genau zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Sendespulenanordnungen. Es können jedoch bei Bedarf auch eine oder mehrere weitere Sendespulenanordnungen vorgesehen, also insgesamt z.B. drei oder vier Sendespulenanordnungen. Preferably there are exactly two transmitter coil arrangements arranged one behind the other in the longitudinal direction. However, if necessary, one or more further transmission coil arrangements can also be provided, i.e. a total of three or four transmission coil arrangements, for example.
Im Vergleich zu herkömmlichen Tunnel-Metalldetektoren liegen signifikante strukturelle und funktionale Unterschiede vor, die sich u.a. in der Art der Orientierung und Anordnung der Spulen ausdrücken und spezifische technische Vorteile bringen. Compared to conventional tunnel metal detectors, there are significant structural and functional differences, which are expressed, among other things, in the type of orientation and arrangement of the coils and bring specific technical advantages.
Bei den herkömmlichen Tunnel-Metalldetektoren gibt es wenigstens eine Sendespule, die den Durchtrittskanal für das Fördergut komplett umschließt und dementsprechend eine Spulenachse aufweist, die in Längsrichtung des Durchtrittskanals, also im Wesentlichen parallel zur Förderrichtung des Förderguts verläuft. Im Gegensatz dazu hat ein Metalldetektor der hier beschriebenen Art vorzugsweise keine den Durchtrittskanal umschließende Sendespule mit einer in Längsrichtung gerichteten Spulenachse. In conventional tunnel metal detectors, there is at least one transmitter coil that completely encloses the passage channel for the material to be conveyed and accordingly has a coil axis that runs in the longitudinal direction of the passage channel, i.e. essentially parallel to the conveying direction of the material to be conveyed. In contrast, a metal detector of the type described here preferably does not have a transmitter coil enclosing the passage channel with a coil axis directed in the longitudinal direction.
Im Gegensatz zu einer den Durchtrittskanal umschließenden Sendespule haben somit die ersten und zweiten Sendespulen eine um 90° gedrehte Orientierung, so dass sozusagen ein Fokus quer, insbesondere senkrecht zur Förderrichtung entsteht. Die Bezeichnung „Fokus“ bezieht sich hierbei auf die Richtung, in der das Haupt-Erregerfeld ausgerichtet ist (die erste und zweite Feldrichtung). In contrast to a transmitter coil enclosing the passage channel, the first and second transmitter coils have an orientation rotated by 90°, so that a focus is created transversely, in particular perpendicular to the conveying direction, so to speak. The term “focus” refers to the direction in which the main excitation field is aligned (the first and second field directions).
Durch diese Ausrichtung kann erreicht werden, dass im Wesentlichen nur solche metallischen Objekte ein Detektionssignal auslösen können, die sich innerhalb der Detektionszone, also zwischen Eintritt und Austritt befinden. Befinden sich dagegen bewegte metallische Gegenstände außerhalb der Detektionszone, so erzeugen diese praktisch keine Detektionssignale, auch wenn sie sich nahe am Eintritt oder am Austritt befinden. Die sogenannte metallfreie Zone (MFZ), also derjenige Bereich vor und hinter den Enden des Durchtrittskanals, der frei von metallischen Teilen bleiben muss, um die Detektion in der Detektionszone nicht zu stören, ist somit im Vergleich zu konventionellen Metalldetektoren wesentlich kürzer bzw. geringer und kann gegebenenfalls völlig entfallen, so dass auch unmittelbar vor dem Eintritt oder unmittelbar nach dem Austritt in geringem Abstand sich gegebenenfalls bewegende metallische Teile angebracht werden können. Dadurch wird bei einer Integration eines solchen Metalldetektors in eine Produktionslinie oder Förderlinie in Axialrichtung nur wenig „metallfreier“ Bauraum benötigt, was die Integration in die Linie erleichtert. This alignment can ensure that essentially only those metallic objects that are within the detection zone, i.e. between the entry and exit, can trigger a detection signal. On the other hand, if there are moving metallic objects outside the detection zone, they generate practically no detection signals, even if they are close to the entrance or exit. The so-called metal-free zone (MFZ), i.e. the area in front of and behind the ends of the The passage channel, which must remain free of metallic parts in order not to disturb the detection in the detection zone, is therefore significantly shorter or smaller in comparison to conventional metal detectors and can, if necessary, be completely eliminated, so that it can also be done immediately before entry or immediately after exit Metal parts that may move at a short distance can be attached. As a result, when integrating such a metal detector into a production line or conveyor line, only a small amount of “metal-free” installation space is required in the axial direction, which makes integration into the line easier.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass aufgrund der in Förderrichtung hintereinandergeschalteten Anordnung der beiden Sendespulenanordnungen nur Elemente innerhalb der Detektionszone einen nennenswerten Auswerteeffekt liefern und somit in Längsrichtung kleinere Produktabstände möglich sind. Der Begriff „Produktabstand“ bezeichnet hierbei den Abstand zwischen Produkten, der eingehalten werden sollte, damit die Metalldetektion eventuelle Signale eindeutig dem einen oder anderen Produkt zuordnen kann. Liegen die Produkte axial zu nahe beieinander, so ist einem Detektionssignal nicht zu entnehmen, welches der Produkte die signalauslösende Verunreinigung enthält. Es gibt also erhebliche Vorteile bezüglich der für eine sichere Detektion erforderlichen Produktabstände in Förderrichtung bzw. Axial richtung, so dass bei unveränderter Fördergeschwindigkeit mehr Produkte pro Zeiteinheit zuverlässig geprüft werden können. Another significant advantage is that due to the arrangement of the two transmitter coil arrangements connected in series in the conveying direction, only elements within the detection zone provide a significant evaluation effect and thus smaller product distances are possible in the longitudinal direction. The term “product distance” refers to the distance between products that should be maintained so that metal detection can clearly assign any signals to one product or another. If the products are axially too close to one another, it is not possible to determine from a detection signal which of the products contains the impurity that triggers the signal. There are therefore significant advantages in terms of the product distances required for reliable detection in the conveying direction or axial direction, so that more products can be reliably tested per unit of time while the conveying speed remains unchanged.
Die erste und die zweite Sendespulenanordnung sind in Differenz zueinander geschaltet bzw. können in Differenz betrieben werden. Anders ausgedrückt sind das erste Erregerfeld und das zweite Erregerfeld in Bezug aufeinander um 180° phasenverschoben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die beiden an derselben Seite des Durchlasskanals angeordneten Sendespulen (eine erste Sendespule und eine zweite Sendespule) elektrisch in Serie geschaltet sind, jedoch gegensinnigen Wicklungssinn haben, so dass der durch beide Sendspulen laufende Erregerstrom entgegengesetzt gerichtete Felder der beiden Spulen erzeugt. Es wäre auch möglich, die Windungen der ersten und der zweiten Sendespule einer Seite gleichsinnig auszulegen und durch die Ansteuerung mittels Wechselstromquelle für die erforderliche 180°-Phasenverschiebung zu sorgen. The first and second transmitter coil arrangements are connected in a difference to one another or can be operated in a difference. In other words, the first excitation field and the second excitation field are 180° out of phase with respect to each other. This can be achieved, for example, in that the two transmitter coils arranged on the same side of the passage channel (a first transmitter coil and a second transmitter coil) are electrically connected in series, but have opposite winding directions, so that the excitation current running through both transmitter coils has oppositely directed fields of the two Coils generated. It would also be possible to design the windings of the first and second transmitter coils on one side in the same direction and to ensure the required 180° phase shift by controlling them using an alternating current source.
Gemäß dieser Konfiguration können in der Detektionszone zwei in Förderrichtung hintereinandergeschaltete, über die Breite und Höhe des Durchtrittskanals im Wesentlichen homogene Erregerfelder mit entgegengesetzten Feldrichtungen erzeugt werden. Bildlich ausgedrückt durchläuft das Fördergut zeitlich unmittelbar hintereinander zwei Erregerfeldvorhänge mit entgegengesetzten Feldrichtungen. Durch die Differenzschaltung kann die Empfindlichkeit gesteigert werden und es können auch kleinste Partikel detektiert werden. Außerdem geben die Detektionssignale, die beim Durchtritt durch die Detektionszonen erzeugt werden, nun auch Aufschluss über die Position des Förderguts in Förderrichtung, so dass eine Ortsauflösung in Förderrichtung geschaffen wird. According to this configuration, two excitation fields with opposite field directions, which are connected in series in the conveying direction and are essentially homogeneous over the width and height of the passage channel, can be generated in the detection zone. To put it figuratively, the conveyed material passes through two exciter field curtains with opposite field directions in immediate succession. The differential switching can increase the sensitivity and even the smallest particles can be detected. In addition, the detection signals that are generated when passing through the detection zones now also provide information about the position of the material to be conveyed in the conveying direction, so that a spatial resolution in the conveying direction is created.
Dazu ist ein symmetrischer Aufbau von Vorteil. Gemäß einer Weiterbildung sind die erste Sendespulenanordnung und die zweite Spulenanordnung im Wesentlichen achssymmetrisch zu einer Symmetrieachse ausgelegt, die zwischen den Spulenanordnungen senkrecht zu deren Feldrichtung verläuft. A symmetrical structure is advantageous for this purpose. According to a further development, the first transmitter coil arrangement and the second coil arrangement are designed essentially axially symmetrical to an axis of symmetry which runs between the coil arrangements perpendicular to their field direction.
Es ist möglich, lediglich eine einzige Empfängerspule zu nutzen, die die komplette Breite der Detektionszone abdeckt. Bevorzugte Ausführungsformen sind dagegen dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerspulen eine erste Empfängerspule und mindestens eine zweite Empfängerspule aufweisen, die gemeinsam an einer Seite (außerhalb des) Durchtrittskanal in der senkrecht zur Längsrichtung orientierten Querrichtung gegeneinander versetzt nebeneinander angeordnet sind, wobei diese Empfängerspulen Spulenachsen aufweisen, die quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung orientiert sind. It is possible to use just a single receiver coil that covers the entire width of the detection zone. Preferred embodiments, on the other hand, are characterized in that the receiver coils have a first receiver coil and at least one second receiver coil, which are arranged together on one side (outside of the) passage channel in the transverse direction oriented perpendicular to the longitudinal direction, offset from one another, these receiver coils having coil axes which are oriented transversely, in particular perpendicular to the longitudinal direction.
Es sind somit mehrere Empfängerspulen, also zwei, drei, vier oder mehr Empfängerspulen vorgesehen, die an derselben Seite außerhalb des Durchtrittskanals angeordnet sind. Die mehreren Empfängerspulen sind in Querrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Während sich die Sendespulen über die komplette Breite des Durchlasskanals in Querrichtung erstrecken, so dass im Betrieb die Sendespulen ihr Erregerfeld über die gesamte Breite der Detektionszone erzeugen, deckt jede der Empfängerspulen in Querrichtung nur einen Teil der Breite des Durchtrittskanals ab, insbesondere höchstens die Hälfte der Breite, ggf. auch weniger als 50% der Breite, z.B. etwa 33% oder etwa 25% oder etwa 20% oder etwa 12% bis 13%. In anderen Worten: die Empfängerspulen definieren in Querrichtung zwei, drei, vier oder mehr aneinandergrenzende Detektionssektoren. Damit wird die Spulenanordnung bezogen auf die Querrichtung ortsabhängig empfindlich, so dass bei Auswertung der Signale der Empfängerspulen festgestellt werden kann, ob das signalauslösende Metallteil im Wesentlichen den durch die erste Empfängerspule überwachten Bereich bzw. Detektionssektor oder den durch die zweite Empfängerspule überwachten Bereich durchtreten hat. Somit ist es auch möglich, in Querrichtung geringere Produktabstände als im Stand der Technik zuzulassen, wodurch die Detektionskapazität des Metalldetektors weiter erhöht wird. There are therefore several receiver coils, i.e. two, three, four or more receiver coils, which are arranged on the same side outside the passage channel. The plurality of receiver coils are arranged offset from one another in the transverse direction. While the transmitter coils extend over the entire width of the passage channel in the transverse direction, so that during operation the transmitter coils generate their excitation field over the entire width of the detection zone, each of the receiver coils in the transverse direction only covers a part of the width of the passage channel, in particular at most half of it Width, possibly also less than 50% of the width, for example about 33% or about 25% or about 20% or about 12% to 13%. In other words: the receiver coils define two, three, four or more adjacent detection sectors in the transverse direction. This makes the coil arrangement sensitive to the location depending on the transverse direction, so that when evaluating the signals from the receiver coils it can be determined whether the signal-triggering metal part has essentially passed through the area or detection sector monitored by the first receiver coil or the area monitored by the second receiver coil. It is therefore also possible to allow smaller product distances in the transverse direction than in the prior art, which further increases the detection capacity of the metal detector.
Es ist möglich, dass die Sondenanordnung Empfängerspulen lediglich an einer Seite außerhalb des Durchgangskanals aufweist, z.B. unterhalb des Durchgangskanals. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Spulensystem für jede Empfängerspule, die sich an einer Seite befinden, eine weitere Empfängerspule auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite des Durchtrittskanals aufweist. Dabei bilden zwei einander zugeordnete Empfängerspulen, die auf unterschiedlichen Seiten angeordnet sind, jeweils ein Empfängerspulenpaar (d.h. ein Paar von zwei einander zugeordneten Empfängerspulen auf gegenüberliegenden Seiten des Durchgangskanals). It is possible for the probe arrangement to have receiver coils only on one side outside the through-channel, for example below the through-channel. Preferably is It is provided that the coil system has a further receiver coil on the side of the passage channel opposite this side for each receiver coil that is located on one side. Two mutually assigned receiver coils, which are arranged on different sides, each form a receiver coil pair (ie a pair of two mutually assigned receiver coils on opposite sides of the through-channel).
Wenn an einer Seite mehr als eine Empfängerspule vorgesehen ist, also eine erste und mindestens eine demgegenüber in Querrichtung versetzte zweite Empfängerspule, ist vorzugsweise eine entsprechende Anzahl von Empfängerspulenpaaren vorgesehen. If more than one receiver coil is provided on one side, i.e. a first receiver coil and at least one second receiver coil offset in the transverse direction, a corresponding number of receiver coil pairs is preferably provided.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste und zweite Empfängerspule eines Empfängerspulenpaares, die an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, jeweils koaxiale Spulenachsen aufweisen. In Querrichtung gesehen kann es somit z.B. zwei, drei, vier oder mehr Paare von koaxial einander gegenüberliegenden Empfängerspulen geben. It is preferably provided that the first and second receiver coils of a pair of receiver coils, which are arranged on opposite sides, each have coaxial coil axes. Seen in the transverse direction, there can be, for example, two, three, four or more pairs of receiver coils lying coaxially opposite one another.
Damit ist zusätzlich zur Ortsauflösung in Querrichtung auch eine Ortsauflösung in Höhenrichtung, also in der Richtung zwischen den beiden Empfängerspulen, möglich. Denn anhand der Detektionssignale der einander gegenüberliegenden Empfängerspulen eines Sektors kann ermittelt werden, ob der detektierte Gegenstand näher an der einen Empfängerspule oder näher an der ihr z.B. koaxial gegenüberliegenden Empfängerspule den Durchtrittskanal durchtritt. This means that, in addition to the spatial resolution in the transverse direction, a spatial resolution in the height direction, i.e. in the direction between the two receiver coils, is also possible. Based on the detection signals from the opposing receiver coils of a sector, it can be determined whether the detected object passes through the passage channel closer to one receiver coil or closer to the receiver coil coaxially opposite it, for example.
Somit kann der Durchtrittskanal in derjenigen Richtung, in der sich eine Empfängerspule und die zugeordnete weitere Empfängerspule koaxial gegenüberliegen, in zwei Detektionssektoren eingeteilt werden. In der dazu senkrechten Querrichtung kann die Anzahl der Sektoren der Anzahl der nebeneinander angeordneten Empfängerspulen entsprechen. Vorzugsweise sind in Querrichtung vier Empfängerspulen vorgesehen, so dass vorzugsweise der Detektionskanal in acht Detektionssektoren unterteilt werden kann (vier in Querrichtung mal zwei in Höhenrichtung). Eine feinere Unterteilung ist theoretisch möglich, jedoch meist nicht erforderlich. The passage channel can therefore be divided into two detection sectors in the direction in which a receiver coil and the associated further receiver coil lie coaxially opposite one another. In the transverse direction perpendicular thereto, the number of sectors can correspond to the number of receiver coils arranged next to one another. Preferably, four receiver coils are provided in the transverse direction, so that the detection channel can preferably be divided into eight detection sectors (four in the transverse direction by two in the vertical direction). A finer division is theoretically possible, but usually not necessary.
Eine koaxiale Anordnung ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit. Die Empfängerspulen eines Paares können auch lateral (d.h. in Querrichtung) gegeneinander versetzt angeordnet sein. Dann kann es z.B. sein, dass einer ersten Empfängerspule einer Seite auf der gegenüberliegenden Seite ein Übergangsbereich zwischen zwei zweiten weiteren Empfängerspulen gegenüberliegt. Hierdurch kann ggf. bei einer gegebenen Anzahl von lateral versetzten Empfängerspulen einer Seite die Ortsauflösung in Querrichtung feiner sein als im Falle koaxialer Anordnung der Empfängerspulen eines Paares. However, a coaxial arrangement is not the only option. The receiver coils of a pair can also be arranged laterally (ie in the transverse direction) offset from one another. It may then be the case, for example, that a first receiver coil on one side is opposite a transition region between two second further receiver coils on the opposite side. This allows, if necessary, for a given number of lateral If the receiver coils are offset on one side, the spatial resolution in the transverse direction can be finer than in the case of a coaxial arrangement of the receiver coils in a pair.
Um in Querrichtung eine zuverlässig lückenlose Detektion durchlaufender Produkte zu gewährleisten, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass unmittelbar benachbarte und in Querrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Empfängerspulen unmittelbar aneinander anschließen oder in einem Überlappungsbereich teilweise überlappen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich in Querrichtung Empfindlichkeitseinbrüche ergeben, die ein Sicherheitsrisiko darstellen könnten. In order to ensure reliable, gap-free detection of passing products in the transverse direction, preferred embodiments provide that immediately adjacent receiver coils that are offset from one another in the transverse direction connect directly to one another or partially overlap in an overlap area. This can prevent sensitivity drops in the transverse direction, which could pose a safety risk.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Empfängerspule, insbesondere jede erste und zweite Empfängerspulen, jeweils eine Spulenfläche umschließt, die sich in Längsrichtung über die erste Spulenanordnung und die zweite Spulenanordnung derart erstreckt, dass in Abwesenheit einer Feldstörung das erste und das zweite Erregerfeld in einer Empfängerspule gegengleiche Spannungen induzieren. Damit ist jede Empfängerspule in sich kompensiert und es wird darin keine Spannung induziert, solange die Feldverteilung in der Detektionszone nicht durch Metallteile oder dergleichen asymmetrisch gestört wird. Dadurch kann die Empfindlichkeit der Anordnung gesteigert werden. According to a further development, it is provided that a receiver coil, in particular each first and second receiver coil, each encloses a coil surface which extends in the longitudinal direction over the first coil arrangement and the second coil arrangement in such a way that in the absence of a field disturbance, the first and the second excitation field in one Receiver coil induce opposite voltages. This means that each receiver coil is internally compensated and no voltage is induced in it as long as the field distribution in the detection zone is not asymmetrically disturbed by metal parts or the like. This allows the sensitivity of the arrangement to be increased.
Die Spulen können als aus Draht gewickelte Spulen vorliegen. Gemäß einer Weiterbildung werden die Komponenten der Spulenanordnung mit Verfahren der Leiterplattentechnik nach Art von gedruckten Schaltungen hergestellt. Insbesondere kann es so sein, dass Spulen der Spulenanordnung in Form von Rechteck-Flachspulen mit spiralförmig verlaufenden Windungen in unterschiedlichen Spulenschichten einer Mehrschichtanordnung angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Spulenschichten der Mehrschichtanordnung jeweils eine Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist. Eine Spule kann Windungen in mehreren Schichten haben, um eine ausreichende Anzahl von Windungen in begrenztem lateralen Raum zu realisieren. Solche Spulenanordnungen erlauben es, den Metalldetektor im Verglich zum Stand der Technik, kompakt, relativ leicht und dennoch stabil aufzubauen. Dadurch wird u.a. die Handhabung erleichtert. The coils can be in the form of coils wound from wire. According to a further development, the components of the coil arrangement are manufactured using printed circuit board technology methods. In particular, it can be the case that coils of the coil arrangement are arranged in the form of rectangular flat coils with spiral-shaped turns in different coil layers of a multi-layer arrangement, with an insulating layer made of electrically insulating material being arranged between adjacent coil layers of the multi-layer arrangement. A coil can have turns in multiple layers to realize a sufficient number of turns in a limited lateral space. Such coil arrangements allow the metal detector to be constructed in a compact, relatively light and yet stable manner compared to the prior art. This makes handling easier, among other things.
Zur weiteren Verbesserung der Funktion weist der Metalldetektor bei manchen Ausführungsformen Feldformungselemente aus weich magnetischem Material auf, die außerhalb der Spulenanordnung zumindest im Bereich der Sendespulenanordnungen angeordnet und vorzugsweise an der Tragestruktur angebracht sind. Die Feldformungselemente können z.B. durch Ferritplatten gebildet sein oder Ferritplatten aufweisen. Durch die Feldformungselemente können mehrere Effekte erzielt werden. Zum einen ist eine Abschirmung des Außenraums gegen durch die Sendespulen erzeugten Wechselfelder gegeben. Die Abschirmung wirkt auch in Gegenrichtung, so dass der Innenraum bzw. die Detektionszone gegen eventuelle elektromagnetische Störfelder von außen abgeschirmt ist. Zudem wird ein Effekt der Feldkonzentration nach innen erreicht, so dass die von den Sendespulen im Bereich der Detektionszone erzielbare Feldstärke gegenüber Varianten ohne Feldformungselemente erhöht wird. To further improve the function, in some embodiments the metal detector has field shaping elements made of soft magnetic material, which are arranged outside the coil arrangement at least in the area of the transmitter coil arrangements and are preferably attached to the support structure. The field shaping elements can be formed, for example, by ferrite plates or have ferrite plates. Several effects can be achieved through the field shaping elements. On the one hand, the outside area is shielded against alternating fields generated by the transmission coils. The shielding also works in the opposite direction, so that the interior or the detection zone is shielded against possible electromagnetic interference fields from the outside. In addition, an inward field concentration effect is achieved, so that the field strength that can be achieved by the transmitter coils in the area of the detection zone is increased compared to variants without field-shaping elements.
Bei Bedarf könnten an allen Seiten des Detektionskanals Feldformungselemente angebracht sein, die den Detektionskanal an allen neben dem Durchlasskanal liegenden Seiten umschließen. If necessary, field shaping elements could be attached to all sides of the detection channel, which enclose the detection channel on all sides adjacent to the through-channel.
Weiterhin kann der Metalldetektor wenigstens eine E-Feld-Abschirmung aufweisen, also eine Abschirmung, die gegen Eindringen von elektrischen Feldern in die Detektionszone wirkt. Bei Varianten mit Mehrschichtanordnungen kann die E-Feld-Abschirmung in eine Schicht der die Spulenanordnung enthaltenden Mehrschichtstruktur integriert sein. Damit kann die Empfindlichkeit weiter gesteigert werden, da externe E-Felder die Signalerzeugung nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigen können. Furthermore, the metal detector can have at least one E-field shielding, i.e. a shielding that acts against the penetration of electric fields into the detection zone. In variants with multilayer arrangements, the E-field shielding can be integrated into a layer of the multilayer structure containing the coil arrangement. This allows the sensitivity to be further increased since external E-fields cannot or cannot significantly affect signal generation.
Das Konzept gemäß der beanspruchten Erfindung bietet nicht nur technische Vorteile im Bereich der Detektionsmöglichkeiten, sondern auch in der allgemeinen Handhabung, insbesondere auch im Hinblick auf die Integration in Förderstrecken. Dadurch, dass das Spulensystem keine den Durchtrittskanal umschließende Sendespule oder Empfängerspule mit einer in Längsrichtung gerichteten Spulenachse benötigt und dementsprechend vorzugsweise auch nicht aufweist, ist es sehr einfach möglich, die seitliche Zugänglichkeit der Förderstrecke im Bereich des Metalldetektors zu verbessern. Bei manchen Ausführungsbeispielen weist die Tragestruktur wenigstens an einer Seite eine Zugangsöffnung auf, durch die der Durchtrittskanal seitlich zugänglich ist. Die Zugangsöffnung kann permanent offen sein. Es ist auch möglich, dass für den normalen Betrieb ein Verschlusselement die Zugangsöffnung verschließt, um die Tragestruktur ggf. mechanisch zu stabilisieren. Das Verschlusselement kann bei Bedarf leicht entfernt werden, so dass der Durchtrittskanal seitlich zugänglich wird. Dadurch sind Wartungsarbeiten oder ein Austausch eines Förderbands oder dergleichen sehr einfach möglich, da das langgestreckte Förderelement nicht mehr durch einen in Umfangsrichtung geschlossenen Durchgangskanal gefädelt werden muss, sondern an geeigneter Stelle seitlich einfach eingeführt oder entnommen werden kann. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN The concept according to the claimed invention not only offers technical advantages in the area of detection options, but also in general handling, especially with regard to integration into conveyor lines. Because the coil system does not require and therefore preferably does not have a transmitter coil or receiver coil enclosing the passage channel with a coil axis directed in the longitudinal direction, it is very easy to improve the lateral accessibility of the conveyor path in the area of the metal detector. In some exemplary embodiments, the support structure has an access opening at least on one side, through which the passage channel is laterally accessible. The access opening can be permanently open. It is also possible for a closure element to close the access opening for normal operation in order to mechanically stabilize the support structure if necessary. If necessary, the closure element can be easily removed so that the passage channel becomes accessible from the side. This makes maintenance work or replacement of a conveyor belt or the like possible very easily, since the elongated conveyor element no longer has to be threaded through a passage channel closed in the circumferential direction, but can simply be inserted or removed laterally at a suitable point. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Further advantages and aspects of the invention result from the claims and from the description of exemplary embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Metalldetektors, der in eine Förderstrecke eines Fördersystems integriert ist; 1 shows an embodiment of a metal detector that is integrated into a conveyor section of a conveyor system;
Fig. 2 zeigt in isolierter Darstellung nur die Sendespulenanordnungen; Fig. 2 shows only the transmitter coil arrangements in an isolated representation;
Fig. 3 zeigt in isolierter Darstellung nur die Empfängerspulenpaare; Fig. 3 shows only the receiver coil pairs in an isolated representation;
Fig. 4 zeigt die relative räumliche Anordnung der Spulen zueinander ohne T ragestruktur; Fig. 4 shows the relative spatial arrangement of the coils to one another without a support structure;
Fig. 5 veranschaulicht schematisch die von den Sendespulen erzeugte Feldverteilung innerhalb der Detektionszone; 5 schematically illustrates the field distribution generated by the transmitter coils within the detection zone;
Fig. 6 zeigt den Metalldetektor mit weichmagnetischen Feldformungselementen; Fig. 6 shows the metal detector with soft magnetic field shaping elements;
Fig. 7 illustriert den Einfluss der Feldformungselemente auf die Feldverteilung. Fig. 7 illustrates the influence of the field shaping elements on the field distribution.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Nachfolgend werden anhand eines Beispiels aus dem Bereich der Überwachung von Fördergut in der Lebensmittelindustrie wichtige Aspekte eines neuartigen Metalldetektors beispielhaft erläutert. Below, important aspects of a new type of metal detector are explained using an example from the area of monitoring conveyed goods in the food industry.
Der Metalldetektor generiert elektromagnetische Felder und wertet deren Wechselwirkung mit durchlaufendem Fördergut aus. Der Metalldetektor ist dadurch in der Lage, Materialien oder Teile aufgrund ihrer elektrischen und/oder magnetischen Leitfähigkeit zu erkennen bzw. zu detektieren und bei ausreichend großen Unterschieden in diesen elektromagnetischen Eigenschaften die unterschiedlichen Bestandteile des Förderguts zuverlässig voneinander zu unterscheiden. The metal detector generates electromagnetic fields and evaluates their interaction with the conveyed material. The metal detector is thereby able to recognize or detect materials or parts based on their electrical and/or magnetic conductivity and, if there are sufficiently large differences in these electromagnetic properties, to reliably distinguish between the different components of the material to be conveyed.
Die schematische Fig. 1 zeigt in schräger Perspektive einen Metalldetektor 100, der in eine Förderstrecke 210 eines Fördersystems 200 integriert ist. Das Fördersystem weist mehrere hintereinandergeschaltete Fördermodule auf, die insgesamt eine im Wesentlichen horizontale Förderstrecke 210 bilden, um Fördergut 214 in Form von mit Lebensmitteln gefüllten Kartons 214 am Ende einer Produktionslinie in einer Förderrichtung 215 zu fördern und einer Endkontrolle zu unterziehen. Der Inhalt der Kartons sollte frei von metallischen Verunreinigungen sein, auch die Kartons selbst sind ohne Verwendung metallischer Werkstoffe zum Beispiel aus Pappe hergestellt. The schematic Fig. 1 shows a metal detector 100 in an oblique perspective, which is integrated into a conveyor section 210 of a conveyor system 200. The conveyor system has several conveyor modules connected in series, which overall form a substantially horizontal conveyor path 210 in order to convey conveyed goods 214 in the form of boxes 214 filled with food at the end of a production line in a conveying direction 215 and to subject them to a final inspection. The contents of the boxes should be free of metallic contamination; the boxes themselves are also made of cardboard, for example, without the use of metallic materials.
Um sicherzustellen, dass die auf den Markt kommenden Kartons keine metallischen Fremdkörper enthalten, die beispielsweise während der Verarbeitung der Lebensmittel aufgrund von Störungen im Betrieb oder an den Anlagen hineingelangt sein könnten, umfasst die Endkontrolle eine Durchlaufprüfung aller Kartons zur Detektion von eventuell vorhandenen Metallteilen in Fördergut, das idealerweise ausschließlich aus elektrisch nicht-leitendem Material bestehet. Die Förderstrecke kann weitere Prüfmodule enthalten, beispielsweise eine nachgeschaltete Wägezelle zur Feststellung, ob das Füllgewicht der Kartons im Rahmen des Sollwertbereichs liegt. In order to ensure that the cartons coming onto the market do not contain any metallic foreign bodies that could have gotten into them during food processing due to operational or system disruptions, for example, the final inspection includes a continuous test of all cartons to detect any metal parts that may be present in the conveyed goods , which ideally consists exclusively of electrically non-conductive material. The conveyor line can contain further test modules, for example a downstream weighing cell to determine whether the filling weight of the boxes is within the target value range.
Der Metalldetektor 100 weist eine Tragestruktur 110 auf, die im Wesentlichen aus relativ dicken Platten aus elektrisch nicht-leitendem, verwindungssteifem Kunststoff zusammengesetzt ist, z.B. aus einem Duroplastmaterial. Eine obere Trägerplatte 112-1 erstreckt sich oberhalb der Förderstrecke in Querrichtung Q der Tragestruktur horizontal und senkrecht zur Förderrichtung 215. Eine untere Trägerplatte 112-2 erstreckt sich unterhalb des Förderbandes parallel zur oberen Platte in Querrichtung Q. Die Platten sind an der in Fig. 1 hinteren Seite über eine stabile vertikale Platte 112-3 verbunden, so dass sich im Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung 215 eine rechteckige U-Form ergibt. An der in Fig. 1 vorne sichtbaren Vorderseite der Tragestruktur ist diese offen und bietet dadurch zwischen den horizontalen Platten eine Zugangsöffnung 114, durch die die Förderstrecke 210 von der Seite her zugänglich ist. Zur Stabilisierung der Tragestruktur kann die Zugangsöffnung 114 im Betrieb durch ein oder mehrere Verschlusselemente 116, z.B. eine vertikale Platte, geschlossen sein, die die obere Platte 112-1 mit der unteren zu verbinden und dadurch die im Wesentlichen rechteckige Tragestruktur stabilisieren. The metal detector 100 has a support structure 110, which is essentially composed of relatively thick plates made of electrically non-conductive, torsion-resistant plastic, for example a thermoset material. An upper support plate 112-1 extends horizontally above the conveying path in the transverse direction Q of the support structure and perpendicular to the conveying direction 215. A lower support plate 112-2 extends below the conveyor belt parallel to the upper plate in the transverse direction Q. The plates are on the in Fig. 1 rear side connected via a stable vertical plate 112-3, so that a rectangular U-shape results in the cross section perpendicular to the conveying direction 215. On the front side of the support structure, which is visible at the front in FIG. To stabilize the support structure, the access opening 114 can be closed during operation by one or more closure elements 116, e.g. a vertical plate, which connect the upper plate 112-1 to the lower one and thereby stabilize the essentially rectangular support structure.
Die Längsrichtung L der Tragestruktur ist idealerweise parallel zur Förderrichtung 215 ausgerichtet, die dazu senkrechte Querrichtung Q in Horizontalrichtung quer zur Förderrichtung, die vertikale Richtung wird als Höhenrichtung H bezeichnet. Zwischen der oberen und der unteren Platte der Tragestruktur ist ein Durchtrittskanal 115 für das Fördergut gebildet, der in Längsrichtung L von einem Eintritt 116-1 zu einem Austritt 116-2 führt. Der Metalldetektor 100 weist ein Spulensystem 300 auf, das zahlreiche von der Tragestruktur 110 getragene Spulen umfasst, die in Fig. 1 nur schematisch dargestellt sind. Zu den Spulen gehören Sendespulen zur Erregung eines elektromagnetischen Wechselfeldes im vom Fördergut durchtretenden Bereich sowie Empfängerspulen zur Detektion von Metallteilen, die die Feldverteilung stören können. Derjenige Bereich im Durchtrittskanal des Metalldetektors, der für Detektionszwecke erfasst werden soll und die gesamte Breite des Förderbandes in Querrichtung umfasst, wird hier auch als Detektionszone 120 bezeichnet. The longitudinal direction L of the support structure is ideally aligned parallel to the conveying direction 215, the transverse direction Q perpendicular thereto is aligned in the horizontal direction transverse to the conveying direction, the vertical direction is referred to as the height direction H. A passage channel 115 for the material to be conveyed is formed between the upper and lower plates of the support structure, which leads in the longitudinal direction L from an inlet 116-1 to an outlet 116-2. The metal detector 100 has a coil system 300, which includes numerous coils carried by the support structure 110, which are only shown schematically in FIG. 1. The coils include transmitter coils for exciting an alternating electromagnetic field in the area through which the conveyed material passes, as well as receiver coils for detecting metal parts that can disrupt the field distribution. The area in the passage channel of the metal detector that is to be detected for detection purposes and covers the entire width of the conveyor belt in the transverse direction is also referred to here as detection zone 120.
Nachfolgend werden die einzelnen Spulen sowie deren Anordnung und Funktion anhand von Fig. 1 und weiterer Figuren erläutert. Das Spulensystem 300 umfasst zwei in Längsrichtung L hintereinandergeschaltete Sendespulenanordnungen (erste Sendespulenanordnung 310-1 , zweite Sendespulenanordnung 310-2) sowie vier Paare von Empfängerspulen 320-1 bis 320-4, die in Querrichtung versetzt nebeneinander angeordnet sind. Fig. 2 zeigt zur besseren Veranschaulichung nur die beiden Sendespulenanordnungen, Fig. 3 nur die Empfängerspulenpaare und Fig. 4 die relative räumliche Anordnung der Spulen zueinander ohne Tragestruktur. Fig. 5 veranschaulicht schematisch die von den Sendespulen erzeugte Feldverteilung innerhalb der Detektionszone. The individual coils as well as their arrangement and function are explained below with reference to FIG. 1 and other figures. The coil system 300 includes two transmitter coil arrangements connected in series in the longitudinal direction L (first transmitter coil arrangement 310-1, second transmitter coil arrangement 310-2) and four pairs of receiver coils 320-1 to 320-4, which are arranged next to one another offset in the transverse direction. For better illustration, Fig. 2 shows only the two transmitter coil arrangements, Fig. 3 shows only the receiver coil pairs and Fig. 4 shows the relative spatial arrangement of the coils to one another without a support structure. Fig. 5 schematically illustrates the field distribution generated by the transmission coils within the detection zone.
Die dem Eintritt näher liegende erste Sendespulenanordnung 310-1 erzeugt im Betrieb ein erstes Erregerfeld, dessen Feldlinien im Inneren der Detektionszone in einer ersten Feldrichtung F1 orientiert sind, die quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung L in Vertikalrichtung verläuft. Um dies zu erreichen, hat die erste Sendespulenanordnung ein Paar erster Sendespulen 312-1 , 312-2, wobei eine der Sendespulen oberhalb und die andere unterhalb des Durchtrittskanals 115 (und unterhalb der Förderstrecke) 210 angeordnet ist. Diese beiden Sendespulen liegen also auf gegenüberliegenden Seiten außerhalb (d.h. oberhalb oder unterhalb) des Durchtrittskanals. Ihre senkrecht zu dem der Windungsebene verlaufende Spulenachsen sind senkrecht zur Längsrichtung L, also parallel zur Höhenrichtung H orientiert. Die ersten Sendespulen erstrecken sich in Querrichtung links und rechts über das Ende der Detektionszone 120 hinaus. Sie werden im Betrieb mit gleichphasiger Wechselspannung betrieben, so dass sich zwischen den ersten Sendespulen ein weitgehend homogenes elektromagnetisches Wechselfeld in einer ersten Feldrichtung F1 ausbildet. The first transmitter coil arrangement 310-1, which is closer to the entrance, generates a first excitation field during operation, the field lines of which are oriented in the interior of the detection zone in a first field direction F1, which runs transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction L in the vertical direction. To achieve this, the first transmitter coil arrangement has a pair of first transmitter coils 312-1, 312-2, one of the transmitter coils being arranged above and the other below the passage channel 115 (and below the conveying path) 210. These two transmission coils are located on opposite sides outside (i.e. above or below) of the passage channel. Their coil axes, which run perpendicular to the winding plane, are oriented perpendicular to the longitudinal direction L, i.e. parallel to the height direction H. The first transmission coils extend in the transverse direction to the left and right beyond the end of the detection zone 120. During operation, they are operated with in-phase alternating voltage, so that a largely homogeneous alternating electromagnetic field is formed between the first transmission coils in a first field direction F1.
Eine zweite Sendespulenanordnung 310-2 ist gegenüber der ersten Sendespulenanordnung in Längsrichtung L versetzt angeordnet und hat einen analogen Aufbau mit zweiten Sendespulen oberhalb beziehungsweise unterhalb des Durchtrittskanals 115. Die ersten und zweiten Sendespulen einer Seite sind elektrisch hintereinandergeschaltet, ihr Windungssinn ist jedoch entgegengerichtet, so dass das von der zweiten Sendespulenanordnung 310-2 erzeugte zweite Erregerfeld eine zweite Feldrichtung F2 hat, die jederzeit gegenparallel zur ersten Feldrichtung F1 verläuft. A second transmitter coil arrangement 310-2 is arranged offset from the first transmitter coil arrangement in the longitudinal direction L and has an analog structure with second transmitter coils above and below the passage channel 115. The first and second transmitter coils on one side are electrically connected in series, but their winding direction is opposite, so that the second generated by the second transmitter coil arrangement 310-2 Exciter field has a second field direction F2, which is always counter-parallel to the first field direction F1.
Fig. 5 zeigt schematisch das Ergebnis einer Simulation der Feldverteilung. Es ist erkennbar, dass im Bereich der Sendespulen die Felder jeweils weitestgehend homogen sind. Ein durchlaufendes Fördergut durchläuft somit zunächst den von der ersten Sendespulenanordnung 310-1 erzeugten „Vorhang“ eines elektromagnetischen Wechselfeldes. Nach Durchtritt durch eine zwischen den beiden Sendespulenanordnungen liegenden Symmetrieebene durchläuft das Fördergut dann einen zweiten Vorhang eines elektromagnetischen Feldes mit entgegengesetzter Feldrichtung F2. Fig. 5 shows schematically the result of a simulation of the field distribution. It can be seen that the fields in the area of the transmitter coils are largely homogeneous. A conveyed item passing through therefore first passes through the “curtain” of an alternating electromagnetic field generated by the first transmitting coil arrangement 310-1. After passing through a plane of symmetry between the two transmitter coil arrangements, the material to be conveyed then passes through a second curtain of an electromagnetic field with the opposite field direction F2.
Die Empfängerspulen 320 bilden insgesamt vier in Querrichtung gegeneinander versetzte Paare von Empfängerspulen, die in Fig. 3 isoliert von den anderen Spulen zu erkennen sind. Jede der Empfängerspulen erstreckt sich in Längsrichtung symmetrisch über beide hintereinandergeschaltete Sendespulenanordnungen 310-1 , 310-2, so dass diese in Abwesenheit von magnetfeldstörenden Metallteilen in der Empfängerspule keine Spannung induzieren. Die ersten Empfängerspulen 320-1 des ersten Paares weisen zueinander koaxiale Spulenachsen auf. In Querrichtung Q versetzt folgt ein Paar zweiter Empfängerspulen 320-1 mit analogem Aufbau. Die unmittelbar aufeinanderfolgenden Empfängerspulen überlappen sich in Querrichtung Q geringfügig (z.B. um maximal 10% ihrer Breite), so dass keine Empfindlichkeitslücken zwischen den jeweils abgedeckten Detektionssektoren liegen. The receiver coils 320 form a total of four pairs of receiver coils offset from one another in the transverse direction, which can be seen isolated from the other coils in FIG. Each of the receiver coils extends symmetrically in the longitudinal direction over both series-connected transmitter coil arrangements 310-1, 310-2, so that they do not induce any voltage in the receiver coil in the absence of metal parts that disrupt the magnetic field. The first receiver coils 320-1 of the first pair have coil axes that are coaxial with one another. A pair of second receiver coils 320-1 with an analog structure follows, offset in the transverse direction Q. The immediately successive receiver coils overlap slightly in the transverse direction Q (e.g. by a maximum of 10% of their width), so that there are no sensitivity gaps between the respective covered detection sectors.
Die insgesamt von den Empfangsspulen 320 überwachte Breite in Querrichtung bestimmt die Breite der Detektionszone 120. Diese wird durch die vier Empfängerspulenanordnungen sozusagen in vier nebeneinanderliegende Detektionssektoren unterteilt. The total width monitored by the receiving coils 320 in the transverse direction determines the width of the detection zone 120. This is, so to speak, divided into four adjacent detection sectors by the four receiver coil arrangements.
Der Metalldetektor 100 umfasst eine Steuereinheit 150, die eine Wechselspannungsquelle umfasst, die beiden Sendespulenanordnungen 310-2, 310-2 ansteuert und damit die Erregerfelder zu erzeugen. Die Empfängerspulen 320-1 bis 320-4 sind an einer Auswerteeinheit der Steuereinrichtung 150 angeschlossen. The metal detector 100 includes a control unit 150, which includes an alternating voltage source that controls the two transmitter coil arrangements 310-2, 310-2 and thus generates the excitation fields. The receiver coils 320-1 to 320-4 are connected to an evaluation unit of the control device 150.
Die besondere Art der Anordnung von Sendespulen und Empfängerspulen bietet zahlreiche Vorteile. Die Spulenachsen aller Sendespulen stehen senkrecht zur Durchlaufrichtung beziehungsweise zur Förderrichtung 215, so dass auch die erregten Felder der Detektionszonen diese in Vertikalrichtung durchsetzen. Dadurch können die metallfreien Zonen vor dem Eintritt 116-1 und hinter dem Austritt 116-2 relativ schmal gehalten werden. Durch die Differenzschaltung der in Längsrichtung hintereinandergeschalteten Sendespulenanordnungen 310-1 , 310-2 kann zum einen die Empfindlichkeit der Detektion gesteigert werden, da ein Metallteil daran erkennbar sein muss, dass es sowohl beim Durchtritt durch den ersten Feldvorhang als auch beim nachfolgenden Durchtritt durch den zweiten Feldvorhang vergleichbare Signale (mit umgekehrten Vorzeichen) erzeugen muss. Weiterhin ergibt sich in Längsrichtung L eine Ortsauflösung, so dass in Längsrichtung ein relativ geringer Produktabstand zwischen den einzelnen Produkten (hier: Lebensmittelkartons) zugelassen werden kann, ohne befürchten zu müssen, dass fehlerhafte Produkte unentdeckt bleiben. The special way the transmitter coils and receiver coils are arranged offers numerous advantages. The coil axes of all transmission coils are perpendicular to the direction of travel or to the conveying direction 215, so that the excited fields of the detection zones also pass through them in the vertical direction. This allows the metal-free zones in front of the entry 116-1 and behind the exit 116-2 to be kept relatively narrow. Through the differential connection of the transmitter coil arrangements connected in series in the longitudinal direction 310-1, 310-2, on the one hand, the sensitivity of the detection can be increased, since a metal part must be recognizable by the fact that it emits comparable signals (with opposite signs) both when passing through the first field curtain and when subsequently passing through the second field curtain. must generate. Furthermore, there is a spatial resolution in the longitudinal direction L, so that a relatively small product distance between the individual products (here: food boxes) can be permitted in the longitudinal direction without having to fear that defective products will remain undetected.
Weiterhin ergibt sich auch in Querrichtung Q durch die Bereitstellung mehrerer Empfängerspulenpaare eine Ortsauflösung, da erkannt werden kann, ob ein durchlaufendes Produkt eher im Bereich eines ersten Empfängerspulenpaares oder im Bereich des danebenliegenden zweiten Empfängerspulenpaares etc. durchläuft. Somit ist auch in Querrichtung Q kein großer Produktabstand nötig. Furthermore, the provision of several pairs of receiver coils also results in a spatial resolution in the transverse direction Q, since it can be recognized whether a passing product passes through in the area of a first pair of receiver coils or in the area of the adjacent second pair of receiver coils, etc. This means that no large product distance is necessary in the transverse direction Q either.
Schließlich ist auch eine Ortsauflösung in Höhenrichtung H gegeben, da anhand eines Vergleichs der Signalstärken der oberen Empfängerspule und der unteren Empfängerspule eines Paares von Empfängerspulen erkannt werden kann, ob das Produkt näher an der unteren oder näher an der oberen Empfängerspule entlangläuft. Finally, there is also a spatial resolution in the height direction H, since a comparison of the signal strengths of the upper receiver coil and the lower receiver coil of a pair of receiver coils can be used to determine whether the product runs closer to the lower or closer to the upper receiver coil.
Insgesamt hat der Metalldetektor 110 des Ausführungsbeispiels somit acht bei der Auswertung unterschreitbarer Detektionssektoren, wodurch jederzeit genau dasjenige durchlaufende Produkt identifiziert werden kann, in dem ein signifikantes Störsignal detektiert wird. Overall, the metal detector 110 of the exemplary embodiment therefore has eight detection sectors that can be undershot during the evaluation, which means that exactly the product passing through in which a significant interference signal is detected can be identified at any time.
Die am Bereich der Förderstrecke 210 anzubringenden Komponenten des Metalldetektors (Tragestruktur und daran angebrachte Spulen) liegen in kompakter Bauform vor, sind aufgrund geringen Gewichts gut zu handhaben und leicht in eine Förderstrecke zu integrieren. Ein Beitrag dazu wird dadurch geleistet, dass die Kombination von Sende- und Empfängerspulen, die auf einer Seite (insbesondere oberhalb oder unterhalb) der Förderstrecke anzuordnen sind, als leichte Baueinheit in Form einer mit Verfahren der Leiterplattentechnik hergestellten flachen Mehrschichtanordnung vorliegen. Die einzelnen Spulen liegen jeweils in Form von Rechteck- Flachspulen mit spiralförmig umlaufenden Windungen vor. Die Windungen einer Spule können in einer einzigen Schicht liegen, gegebenenfalls aber auch über zwei oder mehr benachbarte, durch Isolationsschichten getrennten Schichten verteilt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die Mehrschichtanordnung auch noch Funktionsschichten, die als E-Feld-Abschirmung gegen das Eindringen von elektrischen Feldern in die Detektionszone wirken. Es handelt sich dabei um kammartige Schirmelemente, die im Betrieb an Massepotential angeschlossen sind. Anhand der nachfolgenden Figuren werden optionale weitere Komponenten des Metalldetektors erläutert, die dessen Funktion noch verbessern können. The components of the metal detector to be attached to the area of the conveyor line 210 (support structure and coils attached to it) have a compact design, are easy to handle due to their low weight and are easy to integrate into a conveyor line. A contribution to this is made by the fact that the combination of transmitter and receiver coils, which are to be arranged on one side (in particular above or below) of the conveyor path, is present as a lightweight structural unit in the form of a flat multi-layer arrangement produced using circuit board technology. The individual coils are each in the form of rectangular flat coils with spiral-shaped turns. The turns of a coil can lie in a single layer, but may also be distributed over two or more adjacent layers separated by insulation layers. In one embodiment, the multilayer arrangement also contains functional layers that act as E-field shielding against the penetration of electric fields into the detection zone. These are comb-like shielding elements that are connected to ground potential during operation. The following figures explain optional additional components of the metal detector that can further improve its function.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 sind oberhalb der oberen Spulen sowie unterhalb der unteren Spulen und seitlich neben dem Durchgangskanal plattenförmige Feldformungselemente 400 aus weichmagnetischem Material angeordnet. Es kann sich beispielsweise um einzelne Platten aus Ferrit oder um aus mehreren Platten aufgebaute Feldformungselemente handeln. Solche Feldformungselemente haben bei Verwendung an einem Metalldetektor mehrere Funktionen. Zum einen wird das von den Sendespulenanordnungen erzeugte Erregerfeld nach außen abgeschirmt. Weiterhin können eventuelle externe elektromagnetische Wechselfelder gegen Eindringen in die Detektionszone abgeschirmt werden. Als weiterer positiver Effekt entsteht eine Feldkonzentration beziehungsweise Feldverstärkung im Bereich zwischen den Sendespulen, also im Bereich der Detektionszone 120. Dadurch können bei ansonsten unveränderten Bedingungen mit den Sendespulen innerhalb der Detektionszone stärkere elektromagnetische Felder erzeugt werden als in Abwesenheit der Feldformungselemente. In the exemplary embodiment of FIG. 6, plate-shaped field-shaping elements 400 made of soft magnetic material are arranged above the upper coils and below the lower coils and laterally next to the through channel. It can be, for example, individual plates made of ferrite or field-shaping elements made up of several plates. Such field shaping elements have several functions when used on a metal detector. On the one hand, the excitation field generated by the transmitter coil arrangements is shielded from the outside. Furthermore, any external alternating electromagnetic fields can be shielded against penetration into the detection zone. A further positive effect is a field concentration or field amplification in the area between the transmission coils, i.e. in the area of the detection zone 120. As a result, under otherwise unchanged conditions, stronger electromagnetic fields can be generated with the transmission coils within the detection zone than in the absence of the field shaping elements.
Die Fig. 5 zeigt schematisch die simulierte Feldverteilung des Erregerfeldes ohne die Ferritplatten. Die Pfeile oberhalb und unterhalb der Detektionszone 120 veranschaulichen Feldlinien, die außerhalb des Metalldetektors verlaufen. Fig. 7 zeigt dagegen schematisch, wie bei ansonsten gleichen Bedingungen die Feldverteilung bei Anwesenheit der Abschirmung durch Ferritplatten aussieht. Außerhalb der von den Ferritplatten 400 gebildeten Abschirmung ist allenfalls eine schwache Feldstärke vorhanden, was durch Abwesenheit von Pfeilen symbolisiert ist. Die Stärke des Abschirmeffekts kann unter anderem über die Dicke der verwendeten Abschirmelemente eingestellt werden, diese kann zum Beispiel im Bereich von mehreren Millimetern bis zu 1 cm oder mehr liegen. Die Abschirmwirkung und die Feldkonzentrationswirkung nehmen mit zunehmender Dicke zu. Fig. 5 shows schematically the simulated field distribution of the exciter field without the ferrite plates. The arrows above and below the detection zone 120 illustrate field lines that extend outside the metal detector. 7, on the other hand, shows schematically what the field distribution looks like in the presence of shielding by ferrite plates under otherwise identical conditions. Outside the shielding formed by the ferrite plates 400, there is at most a weak field strength, which is symbolized by the absence of arrows. The strength of the shielding effect can be adjusted, among other things, via the thickness of the shielding elements used; this can, for example, be in the range from several millimeters to 1 cm or more. The shielding effect and the field concentration effect increase with increasing thickness.
An dem Metalldetektor können weiterhin weitere Sensoren angebracht sein, die bei der Überwachung von Fördergut nützlich sind. Beispielsweise kann ein Abstandssensor vorgesehen sein, alternativ oder zusätzlich dazu eine Lichtschranke und alternativ oder zusätzlich dazu mindestens ein Temperatursensor. Additional sensors can also be attached to the metal detector, which are useful for monitoring conveyed goods. For example, a distance sensor can be provided, alternatively or additionally a light barrier and alternatively or additionally at least one temperature sensor.
Hier wurde beispielhaft die Detektion von Metallstücken in ansonsten metallfreiem Fördergut erläutert. Dies ist ein typischer Anwendungsfall z.B. im Bereich der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie, der Kunststoffindustrie oder allgemeiner der Chemieindustrie oder der Verpackungsindustrie. Ein Metalldetektor der beschriebenen Art kann auch auf andere Weise verwendet werden, z.B. im Bereich der Metallsortierung, wo es z.B. im Rahmen von Recycling-Prozessen darum gehen kann, nach dem Schreddern von Wertstoffabfällen in einem Förderstrom von Schredderteilen Teile aus elektrisch gut leitenden Nichteisenmetallen wie Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen zu identifizieren, um dadurch die Möglichkeit zu schaffen, diese von Bestandteilen aus schlechter leitenden Metallen und/oder Nichtmetallen zu separieren. The detection of metal pieces in otherwise metal-free conveyed material was explained here as an example. This is a typical application, for example in the food industry, the pharmaceutical industry, the plastics industry or, more generally, the chemical industry or the packaging industry. A metal detector of the type described can also be used in other ways, for example in the area of metal sorting, where, for example, in the context of recycling processes, after shredding recyclable waste, parts made of electrically highly conductive non-ferrous metals such as copper can be found in a conveying stream of shredder parts , aluminum or their alloys in order to create the possibility of separating them from components made of less conductive metals and/or non-metals.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Metalldetektor (100) zur Detektion von elektromagnetisch detektierbaren Bestandteilen in Fördergut (214), das Komponenten aus Materialien unterschiedlicher elektromagnetischer Eigenschaften aufweist und in einer Förderrichtung (215) entlang einer Förderstrecke (210) durch eine Detektionszone (120) des Metalldetektors hindurchläuft, umfassend: eine Tragestruktur (110), die einen Durchtrittskanal (115) für das Fördergut definiert, der in einer parallel zur Förderrichtung ausrichtbaren Längsrichtung (L) der Tragestruktur von einem Eintritt (116-1) zu und einen Austritt (116-2) für Fördergut verläuft; ein Spulensystem (300) mit einer Vielzahl von Spulen, die an der Tragestruktur (110) angeordnet sind und zwischen dem Eintritt und dem Austritt die Detektionszone (120) definieren, wobei die Spulen Sendespulen und Empfängerspulen wie folgt umfassen: eine erste Sendespulenanordnung (310-1) zur Erzeugung eines ersten Erregerfeldes in einer quer zur Längsrichtung orientierten ersten Feldrichtung (F1), wobei die erste Sendespulenanordnung gleichphasig erregbare erste Sendespulen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten außerhalb des Durchtrittskanals (115) angeordnet sind und Spulenachsen aufweisen, die quer zur Längsrichtung (L) orientiert sind; eine zweite Sendespulenanordnung (310-2) zur Erzeugung eines zweiten Erregerfeldes in einer quer zur Längsrichtung (L) orientierten zweiten Feldrichtung (F2), wobei die zweite Sendespulenanordnung gleichphasig erregbare zweite Sendespulen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten außerhalb des Durchtrittskanals (115) angeordnet sind und Spulenachsen aufweisen, die quer zur Längsrichtung orientiert sind, wobei die zweite Sendespulenanordnung (310-2) gegenüber der ersten Sendespulenanordnung (310-1) in Längsrichtung (L) versetzt angeordnet ist und die zweite Feldrichtung (F2) der ersten Feldrichtung (F1) entgegen gerichtet ist. 1. Metal detector (100) for detecting electromagnetically detectable components in conveyed material (214), which has components made of materials with different electromagnetic properties and runs in a conveying direction (215) along a conveying path (210) through a detection zone (120) of the metal detector, comprising : a support structure (110), which defines a passage channel (115) for the material to be conveyed, which extends from an inlet (116-1) to and an outlet (116-2) for the material to be conveyed in a longitudinal direction (L) of the support structure that can be aligned parallel to the conveying direction runs; a coil system (300) with a plurality of coils which are arranged on the support structure (110) and define the detection zone (120) between the entry and the exit, the coils comprising transmitter coils and receiver coils as follows: a first transmitter coil arrangement (310- 1) for generating a first excitation field in a first field direction (F1) oriented transversely to the longitudinal direction, the first transmission coil arrangement having first transmission coils which can be excited in phase and which are arranged on opposite sides outside the passage channel (115) and have coil axes which are transverse to the longitudinal direction ( L) are oriented; a second transmission coil arrangement (310-2) for generating a second excitation field in a second field direction (F2) oriented transversely to the longitudinal direction (L), the second transmission coil arrangement having second transmission coils which can be excited in phase and which are arranged on opposite sides outside the passage channel (115). and have coil axes that are oriented transversely to the longitudinal direction, wherein the second transmitter coil arrangement (310-2) is arranged offset in the longitudinal direction (L) relative to the first transmitter coil arrangement (310-1) and the second field direction (F2) corresponds to the first field direction (F1). is directed opposite.
2. Metalldetektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spulensystem (300) keine den Durchtrittskanal (115) umschließende Sendespule mit einer in Längsrichtung gerichteten Spulenachse aufweist. 2. Metal detector according to claim 1, characterized in that the coil system (300) does not have a transmission coil enclosing the passage channel (115) with a coil axis directed in the longitudinal direction.
3. Metalldetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sendespulenanordnung (310-1) und die zweite Spulenanordnung (310-2) im Wesentlichen achssymmetrisch zu einer Symmetrieachse ausgelegt sind, die zwischen den Spulenanordnungen senkrecht zu deren Feldrichtung verläuft. 3. Metal detector according to claim 1 or 2, characterized in that the first transmission coil arrangement (310-1) and the second coil arrangement (310-2) are designed essentially axially symmetrical to an axis of symmetry which runs between the coil arrangements perpendicular to their field direction.
4. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerspulen eine erste Empfängerspule (320-1) und mindestens eine zweite Empfängerspule (320-2) aufweisen, die gemeinsam an einer Seite außerhalb des Durchtrittskanal in einer senkrecht zur Längsrichtung (L) orientierten Querrichtung (Q) gegeneinander versetzt nebeneinander angeordnet sind, wobei diese Empfängerspulen Spulenachsen aufweisen, die quer zur Längsrichtung orientiert sind. 4. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver coils include a first receiver coil (320-1) and at least a second Have receiver coils (320-2), which are arranged together on one side outside the passage channel in a transverse direction (Q) oriented perpendicular to the longitudinal direction (L), offset from one another, these receiver coils having coil axes which are oriented transversely to the longitudinal direction.
5. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfängerspule jeweils eine Spulenfläche umschließt, die sich in Längsrichtung über die erste Spulenanordnung (310-1) und die zweite Spulenanordnung (310-2) derart erstreckt, dass in Abwesenheit einer Feldstörung das erste und das zweite Erregerfeld in der Empfängerspule gegengleiche Spannungen induzieren. 5. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that a receiver coil each encloses a coil surface which extends in the longitudinal direction over the first coil arrangement (310-1) and the second coil arrangement (310-2) in such a way that in the absence of a field disturbance the first and second excitation fields induce opposite voltages in the receiver coil.
6. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulensystem (300) für jede Empfängerspule (320) einer Seite eine weitere Empfängerspule auf der der Seite gegenüberliegenden Seite des Durchtrittskanals aufweist, wobei zwei einander zugeordnete Empfängerspulen, die auf unterschiedlichen Seiten angeordnet sind, jeweils ein Empfängerspulenpaar bilden, wobei vorzugsweise einander zugeordnete Empfängerspulen eines Empfängerspulenpaars zueinander koaxiale Spulenachsen aufweisen. 6. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the coil system (300) has a further receiver coil on the side of the passage channel opposite the page for each receiver coil (320) on one side, with two mutually assigned receiver coils which are arranged on different sides are, each form a receiver coil pair, preferably mutually assigned receiver coils of a receiver coil pair having coil axes coaxial with one another.
7. Metalldetektor nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar benachbarte und in Querrichtung (Q) gegeneinander versetzt angeordnete Empfängerspulen unmittelbar aneinander anschließen oder in einem Überlappungsbereich teilweise überlappen. 7. Metal detector according to claim 4, 5 or 6, characterized in that immediately adjacent receiver coils which are offset from one another in the transverse direction (Q) connect directly to one another or partially overlap in an overlap area.
8. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulensystem (300) in Querrichtung gesehen zwei, drei, vier oder mehr Empfängerspulenpaare mit koaxial einander gegenüberliegenden Empfängerspulen aufweist. 8. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the coil system (300), viewed in the transverse direction, has two, three, four or more receiver coil pairs with coaxially opposite receiver coils.
9. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen des Spulensystems (300) in Form von Rechteck-Flachspulen mit spiralförmig verlaufenden Windungen in unterschiedlichen Spulenschichten einer Mehrschichtanordnung angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Spulenschichten der Mehrschichtanordnung jeweils eine Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist. 9. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the coils of the coil system (300) are arranged in the form of rectangular flat coils with spiral-shaped turns in different coil layers of a multi-layer arrangement, with an insulating layer made of electrically insulating material between adjacent coil layers of the multi-layer arrangement Material is arranged.
10. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalldetektor Feldformungselemente (400) aus weichmagnetischem Material aufweist, die außerhalb der Spulenanordnungen zumindest im Bereich der Sendespulenanordnungen angeordnet sind, wobei vorzugsweise Feldformungselemente in Form von Ferritplatten vorliegen. 10. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the metal detector has field shaping elements (400) made of soft magnetic material, which are outside the coil arrangements at least in the area of Transmitting coil arrangements are arranged, field shaping elements preferably being in the form of ferrite plates.
11. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalldetektor (100) wenigstens eine gegen Eindringen von elektrischen Feldern in die Detektionszone wirksame E-Feld-Abschirmung aufweist, wobei die E-Feld-Abschirmung vorzugsweise in eine Schicht der die Spulenanordnung enthaltenden Mehrschichtstruktur integriert ist. 11. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the metal detector (100) has at least one E-field shielding which is effective against penetration of electric fields into the detection zone, the E-field shielding preferably being in a layer of the coil arrangement containing multilayer structure is integrated.
12. Metalldetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragestruktur (110) wenigstens an einer Seite eine Zugangsöffnung (114) aufweist, durch die der Durchtrittskanal (115) seitlich zugänglich ist. 12. Metal detector according to one of the preceding claims, characterized in that the support structure (110) has an access opening (114) at least on one side through which the passage channel (115) is laterally accessible.
13. Verfahren zur Detektion von elektromagnetisch detektierbaren Bestandteilen in Fördergut, das Komponenten aus Materialien unterschiedlicher elektromagnetischer Eigenschaften aufweist und in einer Förderrichtung entlang einer Förderstrecke durch eine Detektionszone eines Metalldetektors hindurchläuft, der Sendespulen und Empfängerspulen aufweist, wobei eine Sendespule ein Erregerfeld in Form eines elektromagnetischen Wechselfeldes erzeugt, welches in elektromagnetisch anregbaren Bestandteilen des Förderguts Wirbelströme erzeugt, die zu einer Störung des Wechselfelds führen, welche von einer Empfängerspule erkannt und durch eine Auswerteeinrichtung auswertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördergut in der Detektionszone zeitlich unmittelbar hintereinander zwei Erregerfeldvorhänge durchläuft, die sich jeweils in einer quer zur Förderrichtung verlaufenden Querrichtung quer über die Förderstrecke erstrecken und entgegengesetzte, jeweils quer, insbesondere senkrecht zur Förderrichtung verlaufenden Feldrichtungen des Erregerfeldes aufweisen. 13. Method for detecting electromagnetically detectable components in conveyed material, which has components made of materials with different electromagnetic properties and passes in a conveying direction along a conveying route through a detection zone of a metal detector which has transmitting coils and receiver coils, wherein a transmitting coil has an excitation field in the form of an alternating electromagnetic field generated, which generates eddy currents in electromagnetically excitable components of the material to be conveyed, which lead to a disturbance of the alternating field, which are detected by a receiver coil and evaluated by an evaluation device, characterized in that the material to be conveyed in the detection zone passes through two excitation field curtains in immediate succession, which are each extend across the conveying path in a transverse direction running transversely to the conveying direction and have opposite field directions of the exciter field, each running transversely, in particular perpendicular to the conveying direction.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerspulen in der Querrichtung zwei, drei, vier oder mehr aneinandergrenzende Detektionssektoren definieren und bei Auswertung der Signale der Empfängerspulen festgestellt wird, welchen Detektionssektor ein signalauslösendes Teil durchtreten hat. 14. The method according to claim 13, characterized in that the receiver coils define two, three, four or more adjacent detection sectors in the transverse direction and when the signals from the receiver coils are evaluated, it is determined which detection sector a signal-triggering part has passed through.
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