专利名称：从松散材料流中拣选金属碎块的设备和方法
根据独立权利要求的前序部分，本发明涉及一种用于从松散(bulk)材料流中拣选出或分离出金属碎块的设备和方法。
有必要从各种各样的松散材料流中拣选或分离出金属碎块。在最简单的情况中，它们由来自碎玻璃松散材料流中的啤酒瓶盖和铝制品所组成。然而，还有必要以它们不同的金属和非金属碎块非均质松散材料流、例如粉碎的汽车零件为基础来进行拣选。尤其必须将不锈钢碎块从其它的碎块中分离出来。与有色金属一样，不锈钢是极不具备铁磁性的。
这种方法在DE-AI-3513664中有所描述，其中，一位于废料滑槽上的电感量变化检测器线圈控制一压缩空气喷嘴，该喷嘴吹走有色金属。与有限的当场判断相距甚远的是，该判断只足以检测铝罐，这样就产生了一个问题，即对于不同的材料和不同的物体尺寸，不同的电感量的变化不能提供关于最佳吹风点的确知信息。它始终只能吹掉特殊的碎块而不是较小的碎块(如果有不同成分存在的话)，而吹掉它只是为了降低成本。
这种方法不能吹掉非金属，尽管这在碾碎的汽车废料的情况中是极为理想的。
由于饱和作用，引起强电感量变化的颗粒会降低线圈的灵敏度一段较长的时间，以致有必要接纳明显不正确的拣选水平，或者极慢的进给速率。
例如DE-AI-4014969中所示类型的方法因而就很不适用于准确地检测金属，以及不同金属碎块的不同处理。
金属的颜色和存在的平行检测需要相当多的时间，如DE-AI-4017129中所述，这会引起缓慢的松散材料输送速率。
其它的建议，诸如DE-AI-4235956中的建议，其中通过电磁波的辐射所确定的材料的精细的表面结构过于复杂、且评估时的成本较高，并需要耗费时间来进行逻辑思考。另外，有些方案已经通过增加材料混合物的分离率来构成，例如德国的实用新型DE-U-9309786。
最后，DE-AI-4017274描述了一种用于检测和分离金属颗粒的设备，其中不同的下管设有检测器线圈，该线圈在任何情况下控制用于使松散材料流偏移的片状物机构。在被粉碎的材料、例如汽车碎片的情况下，不可避免地存在某些零件，它们大大地超出额定尺寸，并且会马上阻塞这些管道。然而，即使在松散材料的情况中，此类管道也往往会被阻塞。
还较为理想的是，随着要拣选的松散材料的变化能够重新调整分离率，以便考虑不同松散材料的先决条件，并且能在任何情况下分拣出所需的碎块。
因此，例如已知的是，在粉碎的汽车碎块中存在随着汽车的出产国家而变化的显著的差异。欧洲的汽车碎块含有大量的轻质金属和塑料零件，而原产于美国的汽车碎块存在更多的不锈钢零件，它们的分拣相对来说是值得做的。
还已知的是，与车辆中所用的材料相距甚远的是，待分拣的零件的尺寸和形状取决于粉碎机的本性。然而，一旦在一特殊的预加工工厂里生产出第一批产品，就往往可以这样假定在较长的时期中(以后的若干年)，会出现具有类似尺寸和形状的零件，当分拣设备运行时，分拣参数因而基本保持不变。
本发明的问题在于提供一种用于拣选出此类金属碎块的方法和设备，在较大零件的情况下，分拣必须迅速且可靠。
尤其在较大零件的情况下，必须这样控制喷嘴由于过度分拣或过早吹掉(诸如现有技术的金属检测器对于较大物体的过早反应所出现的问题)不会使零件被准确地带入到新的轨迹中去，因而零件须被准确地被吹走。在粉碎机的情况中，还存在许多细长零件，这种零件难以被吹掉。
根据本发明，这个问题可由主权项的特征来加以解决。次权项提供本发明的较佳实施例。
尤其有利的是，由于本发明将一电磁传感器有利地设置在一水平方向的传送带下方，因而不仅能确定数字信号金属是/否，而且还能从其细节、尤其是其边缘的上升确定信号的类型，必要的话，由此可得出涉及各零件的尺寸和材料的结论。
由于基本平坦的零件设置在传送带上，因而可考虑介于质量中心和用于所有零件而言相同的传感器之间的距离。
借助参照附图所述的说明书的第二部分中所述的传感器，可在待分离的金属零件、特别是铝或不锈钢零件中产生涡流，然后它们依次建立一与激励场反向作用的磁场。由于磁场的建立、但特别经由行损失(涡流在金属中容易受到该行损失的影响)，因而在产生磁场的传感器中引起能量损失，该传感器作为所述振荡器的阻尼是物体的大小、空间和尺寸的阶。待分拣的各颗粒被涡流略微加热。
诚然，利用涡流产生相反的磁场，由很强的磁场感应，以便自其中发生旋转磁场的轨迹偏移，但这种偏移由物体的几何特性和在物体中流动的涡流所决定，而不是由实际材料来决定，这种偏移不是这种方向性元件中的最佳特性。
然而，本发明“遗漏(miss)”颗粒，并控制吹风喷嘴杆，它在下落段过程中向颗粒提供使其抛出的适当的气流，该下落段例如跟随在一水平方向的传送带之后。因此，对于被选择的颗粒而言，始终如一的轨迹比很强的磁场更能可靠地确保感应所有物体中的不同强度的涡流，以供抛出。
另外，本发明能算术评估针对一物体所测得的数据，即大小、所引起的涡流的强度(信号图形中边缘上升的陡度，据此可得出结论)，其中，物体的返回指示的强度、即其重量或者其材料(在颗粒可比较的重量的情况中)，1)可通过在“峰”的表面积上求积分来确定，或者，从工厂内的设备的立场出发容易地实现，2)通过改变距离变化的传感器和松散材料流的距离来加以考虑，这样在两种情形中，对分离的响应限制可容易地改变。
一个主要的优点是由在传送带上或者处于下落段起始处的颗粒的可选用的光学测定所提供的，由于它提供了较精确的位置信息的可能性，以便借助空气喷嘴向颗粒的重心顶吹，空气喷嘴设有精确测定作用点，而且比线圈设置得更为稠密，因而这样就导致了最优的轨迹变化。
通过可与松散材料流垂直并置的多个传感器可监视整个松散材料流，并提供有关光学检测物体的进一步的金属/非金属信息，在足够分离率的情况中，借助物体大小和传感器信息允许作出有关金属特性的决定。
由于任何LC(电感—电容)传感器线圈的磁场分布朝着边缘下降得很厉害，因而建议设置至少两排互相错位的传感器。
除了相对于松散材料流等距离间隔设置的传感器之外，本发现还建议相对于所述流进一步设置不同间距的传感器，以便用这种方式在松散材料流中检测具有明显不同的响应范围的碎块，由此允许在上下限之间分拣出某些碎块。
然而，还可提供附加的光电传感器，该传感器可用光电检测信号来考核从电磁检测中所获得的信号，例如物体的大小和颜色。
本发明的另一个优点在于合理逆转的可能性，即，或者吹出可用的金属碎块，或者吹出可用的塑料碎块，随着哪个提供所要求的市场销路好碎块(以最纯型的形式)而变化。
本发明进一步的特点和优点可从附图中得到，在这些附图中
图1是一种分拣设备的示意图。
图2是线圈的几何布置。
如图1所示，该设备具有松散材料传送装置10，即传送带，在下落段的第一部分中，传送带可选择地连接有一重力滑槽，以使各颗粒平行放置。
在自由落体中，各物体于是被一行扫描摄像机14检测，该摄像机以行的方式成像物流，并将其信号传送到一电子系统，该系统用一评定装置检测多行独个物体，并将所述物体再细分成颜色和可能的形状级别，尤其从检测器线圈18对每个物体确定所述的传感器信息，以便根据该信息向一排吹气喷嘴20提供一精确的位置吹气指令。
因此，吹气喷嘴20也可吹掉细长物体和那些传感器线圈18对其没有响应的物体，其中，轨迹被改变，例如，朝向分隔22的右后方。
由于传感器线圈18的响应行为在边缘处比在中心处来得差，因而建议将它们布置为互相错位的两排。通过信号处理装置在通往控制电子装置的过程中，不用很大的花费即可补偿对松散材料颗粒的响应上的时间错位(从图2的顶部到底部)。
由于这样一个事实多个采用LC谐振回路的形式的传感器线圈18位于松散材料流的基本水平部分之下，它具有间隔可相对于线圈变化的优点，这对结果有显著影响，在各个物体之间可变化到最小程度，这是因为它们通常以其重心尽可能靠近传送带的方式出现。谐振回路感应出高频涡流，涡流的存在引起线圈18的阻尼，这就表明有金属颗粒存在，但还不适宜确定吹掉位置。即使多个传感器排也仅仅以不充分的形式提供该信息，于是设置附加的光电装置、即行扫描摄像机14来确定每个松散材料颗粒的位置。一照明装置16可设置用来发射光或入射光。摄像机14、照明系统16和吹气喷嘴20也可位于与图1所示相反的轨迹侧上，或者可采用两个或多个摄像机来观察前方和后方。这种变化形式尤其适用于准确地分拣出复合材料、诸如日益增长地出现在汽车碎块的分拣上。
因此，在复合材料的情况中，例如，可能检测是否存在带有金属夹头的软管，这样在关于提供给诸碎块的其中之一的工厂的软件中可进行预定确定。由于小金属零件的原因可较理想地将它们提供给金属碎块类，或者因占优势的橡胶零件而将它们提供给非铁碎块类。
有利的是，以近似100KHZ的高频来运行极小的传感器线圈18。因此，如图2所示，对于尺寸为35毫米、且中心对中心的行距为50毫米的线圈而言，存在25毫米的传感器网格尺度，即，在任何情况中在线圈的每侧上存在10毫米的重叠，这与画阴影线的外区域相对应。
在工作宽度为例如1200毫米、且生产速度为2.0米/秒的生产线的情况下，在每线四十八个传感器、且扫描速率为0.2KHZ、颗粒大小为50毫米的情况下，每个颗粒测得八个值，这就易于对信号边缘作出评定。
由于这些以网格尺度为0.5毫米、且扫描速率为2KHZ进行工作，因而成像处理可将金属传感器装置的分辨率从10毫米提高至1毫米。
传感器线圈18设置在一臼穴中，该臼穴以紧集方式通过一开口端侧向上发射通量线，该臼穴和垂直位于中心的铁氧磁芯体24(直径约为10毫米)一体构成。
工作电压较佳地为20至30伏直流电，而且为了调节响应灵敏度，除了电位计之外，还存在用于以不同的距离直线移离松散材料流的传感器线圈18的移位装置。
从设备的立场来讲，其移位的实现是借助一垂直拖曳装置，该装置用心轴驱动装置进行精确调节，以便在任何情况下，其中一行传感器线圈18可藉由位于至少两个不同平面中的电磁铁以程控方式更迅速地移动。
由每个线圈所接受的信号经由一解调器供给至一激发线路，用以对信号电平作出信号评定。
权利要求
1.用于从藉由松散材料传送装置(10)移动的松散材料流中吹出金属碎块的设备，它具有位于下落段上、且沿着松散材料流的宽度延伸段设置的吹气喷嘴(20)，所述喷嘴用于顶吹各松散材料颗粒、将轨迹修改为第二分支部分流，所述吹气喷嘴(20)随着传感器线圈相对于松散材料颗粒的扫描结果而受控，其特征在于，以LC谐振回路的形式所构造的多个传感器线圈(18)设置在松散材料流的基本水平部分之下，用于检测所感应的涡流、并用于确定吹掉位置，还附设有光电装置(14)，用于确定各松散材料颗粒的定位。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器线圈(18)可在近似100KHZ的高频下工作。
3.如上述权利要求中的任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述传感器线圈(18)设置在臼穴中，所述臼穴以紧集形式通过一开口端侧向上发射通量线，所述臼穴与垂直中心定位的铁氧磁芯体(24)一体构成。
4.如上述权利要求中的任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述传感器线圈(18)垂直于松散材料流以至少两行的错位排列。
5.如上述权利要求中的任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，每行中的所述传感器线圈(18)可以不同的距离共同移离松散材料流。
6.如上述权利要求中的任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，由传感器线圈(18)所产生的信号借助于解调器供给至激发线路，用于对信号电平进行评定，并且垂直隔开的传感器线圈(18)可移动至水平设置的松散材料传送带。
7.用于从藉由松散材料传送装置(10)移动的松散材料流中拣选出金属碎块的方法，其中所述松散材料颗粒在预定的最大宽度内移动，其中在下落段上设有吹气喷嘴，所述喷嘴可沿着松散材料流的宽度延伸段运行，用于有选择地顶吹每个松散材料颗粒，并用于将轨迹修改为第二分支部分流，并且随着传感器(18)的扫描结果而独立受控，其特征在于，确定在任何情况下由位于松散材料流的水平部分上的LC谐振回路所感应的许多高频场的其中之一的阻尼的边缘上升，用算术评定所述边缘上升，并控制一个或多个适当的吹气喷嘴(20)，用于使所述颗粒偏移至分支部分流中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使颗粒的确定的电磁特性和光学确定的数据联系在一起，用于建立颗粒等级。
9.如上述权利要求中的任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，在颗粒的情况中，使颗粒的确定的电磁特性和光学确定的高分辨率的颜色数据联系在一起。
全文摘要
本发明涉及用于从由松散材料传送装置(10)传送的松散材料流中吹出金属碎块的设备和方法。该设备包括位于下落段上、并沿着松散材料流的宽度延伸段方向设置的诸吹气喷嘴(20)，这些喷嘴用于顶吹松散材料的各个颗粒，以便以形成分叉出来的第二支流的方式修改该轨迹。吹气喷嘴(20)可根据相对于松散材料颗粒的传感器线圈扫描结果而受控。多个传感器线圈(18)以LC谐振回路的形式设置在松散材料流的一基本水平段之下。这些传感器线圈用来检测感应产生的涡流。为了确定吹气位置、并用于确定每个松散材料颗粒的定位还设有光电装置(14)。
文档编号B07C5/344GK1396845SQ01804146
公开日2003年2月12日 申请日期2001年1月12日 优先权日2000年1月27日
发明者H·哈尔贝克, G·佩措尔德, G·赖施曼 申请人:康莫DaS有限公司