CN107710024A - 金属检测用传感器及使用了该传感器的金属检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属检测用传感器，该金属检测用传感器是能够通过电磁感应检测法检测出微小金属异物的小型化的金属检测用传感器。用于对在通路(18)中移动的检查对象物所包含的金属(14)进行检测的金属检测用传感器(20)具有：产生静磁场的磁铁(24、26)；及对金属(14)生成的磁场(28)进行检测的线圈(30)。磁铁(24、26)位于线圈(30)的轴向上的线圈(30)的外部，线圈(30)位于连结磁铁(24、26)的N极与S极的轴向上的磁铁(24、26)的外部，磁铁(24、26)与线圈(30)面对。

Description

金属检测用传感器及使用了该传感器的金属检测方法

技术领域

本发明涉及一种对混入到医药品、食品、工业用材料等非导电材料中的金属异物进行检测的传感器及方法。另外，本发明涉及一种对金属的厚度、尺寸或外形的变化进行检测的传感器及方法。

背景技术

以往，混入到工业用材料、食品等粉状体等中的金属异物的检测通过例如电磁感应检测法而进行。在该金属异物的检测法中，利用检查对象物在由励磁线圈产生的交流磁场中通过时，磁场会变化这一情况。在检测线圈检测出了磁场的变化时，判定为混入了金属异物。电磁感应检测法所使用的励磁线圈通常是不包含铁心的线圈。

粉状体中的金属异物的尺寸有时为0.1mm～70μm左右。然而，以往能够通过电磁感应检测法进行检测的混入在食品、医药品、树脂等非导电材料的粉状体中的金属异物的尺寸的限度为0.5mm左右。因此，存在无法通过以往的金属异物的检测法检测微小金属片的问题。

其原因是因为在以往的金属异物的测量所使用的励磁线圈、检测线圈中，检测灵敏度低。即，在励磁线圈中，能够生成的交流磁场的大小较小，因此微小金属片引起的磁场的变化也较小，而检测线圈无法检测出磁场的变化。

对于检测线圈，为了提高检测灵敏度而需要增加卷绕数，也存在其尺寸变大的问题。对于励磁线圈，为了增大交流磁场的大小而需要增加卷绕数，也存在其尺寸变大的问题。由于这些理由，存在传感器整体变大的问题。

若检测线圈变大，则还会产生如下的问题。即，当想要检测微小金属片时，检测线圈的检测点较小比较适宜。这是因为，在检测线圈的检测点较大的情况下，会将微小金属片引起的磁场的变化误认为噪声。但是，在检测点较小的情况下，检测线圈变小，励磁线圈产生的交流磁场的大小不足，因此无法进行测定。

作为用于检测数毫米左右的金属异物的以往技术，具有日本特开2004-85439号公报所记载的技术。在该技术中，以检测数毫米左右的金属异物为目的，在检测线圈的中心位置配置有永久磁铁。另外，与此相反，该技术也公开了在永久磁铁的中心位置配置检测线圈。

在该技术的情况下，在检测线圈的中心位置配置有永久磁铁，或者，在永久磁铁的中心位置配置有检测线圈，因此存在传感器整体的横向的尺寸变大的问题。当在检测线圈的中心位置配置有永久磁铁的情况下，还存在检测线圈的检测点变大的问题。当在永久磁铁的中心位置配置有检测线圈的情况下，还存在永久磁铁的磁场变弱的问题。

作为克服电磁感应检测法的界限的技术，有日本特开2005-83889号公报记载的技术。该技术为了检测更小的异物，利用对金属异物诱发涡电流而产生焦耳热的情况。红外线相机检测从金属异物放射的红外线。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-85439号公报

专利文献2：日本特开2005-83889号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够通过电磁感应检测法来检测微小金属异物的小型化的金属检测用传感器。

用于解决课题的手段

根据本发明的第1方式，为了解决上述课题，在用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测的金属检测用传感器中，所述传感器具有：产生静磁场的至少一个磁铁；及对所述金属生成的磁场进行检测的至少一个磁传感器，所述磁铁位于与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向上的所述磁传感器的外部，所述磁传感器位于连结所述磁铁的N极与S极的轴向上的所述磁铁的外部，所述磁铁与所述磁传感器面对。所述磁铁与所述磁传感器可以接触地面对，也可以分离地面对。

在磁传感器为磁阻效应元件、霍尔元件、或磁阻元件(非晶丝磁传感器)的情况下，与磁传感器的磁检测面垂直的轴向是要检测的磁场(施加于磁传感器的磁场)的方向。在磁传感器是线圈的情况下，与磁传感器的磁检测面垂直的轴向是线圈的轴向。

根据本结构，使用磁铁，因此磁场的大小变大。其结果是，检测灵敏度变大。另外，磁铁与磁传感器面对，因此在磁传感器是线圈的情况下，与将磁铁与线圈呈同心状地配置的情况相比，配置线圈所需的径向的空间减少，线圈能够小型化。由此，能够提供提高检测灵敏度并且小型化的金属检测用传感器。

此外，磁铁也可以配置于磁传感器的中心轴上。在该情况下，磁铁的中心轴与磁传感器的中心轴不必要一定一致。能够容许些许偏差。

根据本发明的第2方式，在金属检测用传感器中，所述磁传感器也可以是螺线管线圈。在此，螺线管线圈是将导线沿着线圈的轴向呈螺旋状地卷绕多圈而成的线圈。通过增大卷绕数，而电感变大，磁场的检测灵敏度进一步变大。结果是，即使线圈是小型的，也能够检测进一步微小的异物。

根据本发明的第3方式，所述磁传感器是螺旋线圈，与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向是所述线圈的轴向，在所述螺旋线圈中，在与该线圈的轴向垂直的平面内呈螺旋状地卷绕有导线。

根据本发明的第4方式，所述磁传感器是壶型线圈，与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向是所述线圈的轴向。

根据本发明的第5方式，此外，在金属检测用传感器中，所述线圈可以是空心的，但优选在其内部具有铁心。作为铁心的材料，有软铁、硅钢板、铁素体、坡莫合金、非晶体等。作为铁心也能够使用磁铁。通过具有铁心，而电感变大，线圈的灵敏度进一步变大。结果是，能够检测出的进一步微小的异物。

根据本发明的第6方式，也可以是，所述磁铁有多个，多个所述磁铁夹着所述通路而相对地配置，多个所述磁铁各自的从N极到S极的方向一致。多个磁铁夹着通路而相对地配置，由此与使用一个磁铁的情况相比，通路内的磁场的大小变大。

此外，根据本发明的第7方式，优选的是，多个所述磁铁在所述磁传感器的所述轴向上配置于所述磁传感器的两侧。磁传感器处于多个磁铁之间，因此在通路中的金属的检测灵敏度变高。

此外，根据本发明的第8方式，所述磁传感器有多个，多个所述磁传感器夹着所述通路而相对地配置或配置在所述磁传感器的中心轴上。通过使用多个磁传感器，从而在串联连接这些磁传感器时，磁传感器的输出变大，检测灵敏度变高。

根据本发明的第9方式，在第8形态的基础上，也可以是，多个所述磁传感器配置于连结所述磁铁的N极与S极的轴向上的所述磁铁的两侧。

根据本发明的第10方式，位于连结所述磁铁的N极与S极的轴向上的所述磁铁的外部并与所述磁铁面对的所述磁传感器、及位于所述磁传感器的所述轴向上的所述磁传感器的外部并与所述磁传感器面对的所述磁铁构成对，所述对存在多个，多个所述对沿着所述通路的宽度方向相互并列或呈交错状地配置。

根据本发明的第11方式，在金属检测用传感器中，多个所述磁传感器的输出被单独处理或多个所述磁传感器的输出被串联连接。

根据本发明的第12方式，包含于检查对象物的金属无论是产生正磁场的金属还是产生反磁场的金属都能够进行检测。所述磁传感器根据所述磁传感器检测出的金属是产生正磁场的金属还是产生反磁场的金属而输出极性不同的信号或信号的大小不同的信号。因为根据是产生正磁场的金属还是产生反磁场的金属，金属产生的磁场的极性或大小不同。

关于正磁场及反磁场，如下进行说明。包含于检查对象物的金属是铝、铁、铜、奥氏体类不锈钢等。铝是被向被施加的磁场的方向磁化的顺磁性体。铁是被向被施加的磁场的方向特别加强地磁化的强磁性体。铜是被向被施加的磁场的方向的相反方向磁化的反磁性体，奥氏体类不锈钢是被向被施加的磁场的方向的相反方向特别地加强磁化的反强磁性体。因此，由于金属在磁场中移动而产生的磁场具有由金属的作为磁性体的性质决定的极性。在本申请中，将铝及铁等生成的与被施加的磁场的方向相同的方向的磁场称为“正磁场”，将铜及奥氏体类不锈钢等生成与被施加的磁场的方向相反方向的磁场称为“反磁场”。

在此，在信号为交流信号的情况下，信号的大小的意思是振幅的大小。例如、信号在表示为A(t)Sin(ωt+α)的情况下，信号的大小的意思是振幅A(t)。

根据本发明的第13方式，在上述金属检测用传感器中，所述磁铁的形状是实心圆柱、中空圆筒、方柱、棱锥台、抛物柱或圆锥台。

根据本发明的第14方式，为了提高检测精度，优选的是，所述金属检测用传感器还具有针对不存在所述检查对象物的通路配置的至少一个磁传感器及至少一个磁铁，针对不存在所述检查对象物的通路配置的所述磁传感器输出不存在所述检查对象物的状态下的基准输出。

根据本发明的第15方式，在用于使用金属检测用传感器来对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测的金属检测方法中，可以包含如下的步骤：对所述检查对象物中不包含金属时的所述磁传感器的基准输出进行测定的步骤；对所述检查对象物中有可能包含金属时的所述磁传感器的检测输出进行测定的步骤；及求出所述基准输出与所述检测输出之间的输出差，在所述输出差为预先确定的规定值以上时，判定为所述检查对象物中包含金属的步骤。

此外，根据本发明的第16方式，在金属检测方法中，在使用配置于上述存在所述检查对象物的位置的至少一个磁传感器及至少一个磁铁的情况下，该方法包含如下的步骤：对所述基准输出进行测定的步骤；对配置于存在所述检查对象物的位置的所述磁传感器的检测输出进行测定的步骤；及求出所述基准输出与所述检测输出之间的输出差，在所述输出差为预先确定的规定值以上时，判定为所述检查对象物中包含金属的步骤。

根据本发明的第17方式，在用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测的金属检测用传感器中，可以是，所述传感器具有磁铁和检测线圈，所述磁铁和所述检测线圈配置于所述通路的外周而包围所述通路，所述磁铁产生磁场，所述检测线圈对所述金属在所述磁铁产生的磁场中通过时的磁场进行检测。

根据本发明的第18方式，在第17形态的基础上，所述磁铁具有励磁线圈和磁性体。

根据本发明的第19方式，所述传感器检测所述金属的速度。

根据本发明的第20方式，在用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测的金属检测用传感器中，所述传感器具有：产生静磁场的第1磁铁及第2磁铁；及对所述金属生成的磁场进行检测的第1磁传感器，所述第1磁铁及所述第2磁铁夹着所述通路而相互面对地配置于所述通路的两侧，所述第1磁铁位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部，所述第2磁铁位于连结所述第1磁铁的N极与S极的轴向上的所述第1磁铁的外部，所述第1磁传感器与所述第2磁铁夹着所述通路而相互面对地配置于所述通路的两侧，所述第1磁传感器位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部，所述第2磁铁位于与所述第1磁传感器的磁检测面垂直的轴向上的所述第1磁传感器的外部，所述金属检测用传感器具有磁性材料，该磁性材料将所述第1磁铁及所述第2磁铁的位于所述通路的相反侧的极彼此连接。

根据本发明的第21方式，在金属检测用传感器中，所述第1磁传感器是卷绕于铁心或磁铁的线圈。

根据本发明的第22方式，在金属检测用传感器中，具有第2磁传感器，所述第2磁传感器与所述第1磁铁夹着所述通路而相互面对地配置于所述通路的两侧，所述第2磁传感器位于连结所述第1磁铁的N极与S极的轴向上的所述第1磁铁的外部，所述第1磁铁位于与所述第2磁传感器的磁检测面垂直的轴向上的所述第2磁传感器的外部。

根据本发明的第23方式，在金属检测用传感器中，所述第1磁传感器是线圈，该线圈配置于所述第1磁铁的外周，所述第2磁传感器是线圈，该线圈配置于所述第2磁铁的外周。

根据本发明的第24方式，在金属检测用传感器中，位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部的所述第1磁铁、位于连结所述第1磁铁的N极与S极的轴向上的所述第1磁铁的外部的所述第2磁铁、位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部的所述磁传感器构成对，所述对存在多个，所述多个对沿着所述通路的宽度方向相互并列或呈交错状地配置，相邻的对的磁场的方向相互反向平行。

根据本发明的第25方式，在金属检测用传感器中，所述金属检测用传感器具有第1磁性材料或第2磁性材料中的至少一个，所述第1磁性材料将相邻的所述第1磁铁的位于所述通路的相反侧的极彼此连接，所述第2磁性材料将相邻的所述第2磁铁的位于所述通路的相反侧的极彼此连接。

根据本发明的第26方式，在用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测的金属检测用传感器中，所述金属检测用传感器具有：多个第1磁铁，所述多个第1磁铁配置于所述通路的一方侧，并产生静磁场；及第1磁传感器，所述第1磁传感器对所述金属生成的磁场进行检测，所述多个第1磁铁以使各磁铁的连结N极与S极的轴成为同一方向的方式配置成一列，关于相邻的两个所述第1磁铁，该两个磁铁中的一方的磁铁的、处于该两个磁铁中的另一方的磁铁侧的极的极性与该另一方的磁铁的、处于该一方的磁铁侧的极的极性相同。

根据本发明的第27方式，在金属检测用传感器中，所述第1磁传感器配置于所述通路的所述一方侧，所述金属检测用传感器具有：多个第2磁铁，所述多个第2磁铁配置于所述通路的另一方侧，并产生静磁场；及第2磁传感器，所述第2磁传感器对所述金属生成的磁场进行检测，并配置于所述通路的所述另一方侧，所述多个第2磁铁以使各磁铁的连结N极与S极的轴成为同一方向的方式配置成一列，关于相邻的两个所述第2磁铁，该磁铁中的一方的磁铁的、处于另一方的磁铁侧的极的极性与该另一方的磁铁的、处于该一方的磁铁侧的极的极性相同。

根据本发明的第28方式，在金属检测用传感器中，通过所述第1磁铁的N极与S极之间的长度来设定由该磁铁生成的磁场的强度。

附图说明

图1表示使用了本发明的一实施方式的金属检测用传感器的异物检测系统的概略结构。

图2是排出金属的机构的侧视图。

图3是仅表示具有图1(a)的金属检测用传感器20的一部分的局部侧视图。

图4是表示几个可能的磁铁与线圈的配置及个数的侧视图。

图5是表示几个可能的磁铁与线圈的配置及个数的侧视图。

图6是将多对磁铁与线圈30呈交错状地配置的主视图。

图7涉及与图1相同的装置、相同的产品，是表示产生正磁场的金属为异物的情况下的磁场28a的侧视图。

图8是表示产生反磁场的金属及产生正磁场的金属的情况下的输出的曲线图。

图9是本发明的另一实施方式的异物检测系统110的主视图。

图10是本发明的又一实施方式的异物检测系统210的纵剖视图及横剖视图。

图11是表示产生反磁场的金属的情况下的检测线圈的输出的曲线图。

图12是表示部分218a的图10(b)所示的剖视图内的磁场222的径向上的大小分布的图。

图13是测定感应电动势的电路的框图。

图14是测定复阻抗的电路的框图。

图15是测定复阻抗的电路的框图。

图16是测定复阻抗的电路的框图。

图17是本发明的又一实施方式的异物检测系统的纵剖视图。

图18是本发明的又一实施方式的异物检测系统的俯视图。

图19是本发明的又一实施方式的异物检测系统的俯视图。

图20是本发明的又一实施方式的异物检测系统的俯视图。

图21是本发明的另一实施方式的异物检测系统的俯视图。

图22(a)表示螺线管卷绕，图22(b)、(c)表示螺旋卷绕。

图23表示壶型线圈。

图24表示霍尔元件与磁阻效应元件。

具体实施方式

下面，参照附图，详细地对使用了本发明的一实施例的金属检测用传感器的异物检测系统的实施例进行说明。以下，对同一部件附以同一参照符号。

图1表示使用了本发明的一实施方式的金属检测用传感器的异物检测系统10的概略结构。本实施例以适用于食品或医药品的完成品检查的情况为例进行说明。本实施例的完成品呈尺寸为1mm左右的粉状体或颗粒的形状。以在作为产品的粉状体中混入有金属的情况为例进行说明。产品是非导电体。此外，本发明也能够适用于产品为粉状体或颗粒的情况以外的情况。例如，在产品为药片或液体的情况下也能够适用。此外，本发明在异物检查以外也能够适用。例如，本发明能够适用于金属的膜厚的变化或是否存在金属的检查。

图1(a)是侧视图，图1(b)是从图1(a)的A方向观察的主视图。异物检测系统10是对包含于检查对象物的金属(即异物)14进行检测的系统。检查对象物包含：医药品或食品等粉状体状的产品12、混入到产品12中的金属14。产品12的材质为金属以外的有机物、无机物等，具有非导电性。

系统10具有：供给机16，该供给机16供产品12及金属14流动；及金属检测用传感器20，该金属检测用传感器20用于对混入到在供给机16的通路18中移动的产品12中的金属14进行检测。传感器20具有：多个磁铁24、26，多个磁铁24、26产生静磁场(磁力线)22；及多个线圈30(磁传感器)，多个线圈30对金属14在磁场22中移动的结果即金属14生成的磁场28进行检测。

在本实施例中，为了检测金属14，磁通密度较高的两个磁铁24、26彼此相对地配置。即，磁铁24、26位于线圈30的中心轴32(与磁传感器的磁检测面垂直的轴)的方向上的线圈30的外部，线圈30位于连结磁铁24、26的N极与S极的轴33的方向上的磁铁24、26的外部，磁铁24、26与线圈30面对。在此，线圈的磁检测面是线圈的通路18侧的端部的面30a。

在两个磁铁24、26之间配置电感较大的螺线管线圈30。即，多个磁铁24、26在上述线圈30的中心轴32的方向上配置于上述线圈30的两侧。当金属14通过两个磁铁24、26之间时，线圈30产生感应电动势。另一方面，在金属14不通过时，线圈30不产生感应电动势。通过计算有金属14时的感应电动势与预先取得的没有金属14时的线圈30的电压之间的差量来检测金属14。

产品12是例如颗粒状的医药品，具有非导电性。在图1的情况下，作为异物的金属14是铝、铁、铜、奥氏体类不锈钢等。铝是被向被施加的磁场22的方向磁化的顺磁性体。铁是被向磁场22的方向特别加强地磁化的强磁性体。铜是被向磁场22的方向的相反方向磁化的反磁性体，奥氏体类不锈钢是被向磁场22的方向的相反方向特别地加强磁化的反强磁性体。因此，由于金属14在磁场22中移动而产生的磁场28具有由金属14的作为磁性体的性质决定的极性。将铝及铁等生成的与被施加的磁场22的方向相同的方向的磁场称为“正磁场”，将铜及奥氏体类不锈钢等生成与被施加的磁场22的方向相反方向的磁场称为“反磁场”。图1所图示的磁场28将由产生反磁场的金属14所产生的反磁场作为一例而示出。

供给机16具有：入口部34，该入口部34如图1(a)所示从侧面观察时呈V字型；及检测部36，该检测部36设于入口部34的下游，并配置有金属检测用传感器20。在检测部36的外壁配置有金属检测用传感器20。入口部34及检测部36是两块平板相对的形状。从图1的上方观察时，通路18的截面18a的形状如后述的图18～图21所图示那样呈长方形。在本实施例中，通路18的截面18a是长方形，但本发明不限于该形状的通路，也可以适用圆形、多边形等任意截面形状。

此外，在图1的实施例中，在通路18的外部配置金属检测用传感器20，但本发明不限于此，也可以在通路18的内部配置金属检测用传感器20。另外，也可以在通路18的内部配置金属检测用传感器20的一部分，并且将金属检测用传感器20的其他部分配置于通路18的外部。

产品12从供给机16的上部被投入，由于重力而沿着箭头37的方向自然下落，在检测部36中检查是否有金属14。入口部34、检测部36的材质是塑料等非导电性材料。通路的进深L的大小为例如1cm。

在检测部36的下游如图2所示地设有空气枪38及分支部40。图2是表示排出金属的机构的侧视图。金属检测用传感器20检测到金属14时，经由与金属检测用传感器20连接的检测电路48而将表示检测到了的信号发送给控制空气枪的控制机(未图示)。通过控制机的控制而从空气枪38放出空气，金属14被排出至分支部40。产品12在通路18中朝着正下方流动。

金属检测用传感器20的磁铁24、26与线圈30面对。在本实施例中，磁铁24、26配置于线圈30的中心轴32上，并且位于线圈32的外部。“配置于线圈30的中心轴32上，并且位于线圈32的外部”是指，如图3所示，磁铁24、26存在于线圈30的中心轴32上并且存在于除了线圈30存在的区域42以外的区域44。图3是仅表示具有图1(a)的金属检测用传感器20的一部分的局部侧视图。

在图1的实施例中，磁铁24、26为两个，且具有同一形状、尺寸及同一磁通密度。此外，磁铁24、26的形状、尺寸、磁通密度中的任一个或全部也可以不同。多个磁铁24、26隔着通路18而相对地配置，多个磁铁24、26各自的从N极朝向S极的方向一致。多个磁铁24、26各自的从N极朝向S极的方向也可以如后述的图18～图20所示那样不一致。在图18～图20的情况下，多个磁铁24、26各自的从N极朝向S极的方向在相邻的磁铁对之间为相反的方向。此外，在图1(a)中，表示为“N”的面是磁铁24、26的N极，表示为“S”的面是磁铁24、26的S极。

在图1中，沿着与金属异物14的下落方向(移动方向)37正交的方向生成磁场22，与磁场22正交的面是线圈30的磁检测面30a。换言之，下落方向(移动方向)37与线圈的轴向及磁场22的方向正交。因此，线圈30能够高效地检测出由金属14引起的磁场22的变化。此外，在图1中，金属异物14的移动方向是下落方向，即重力方向，但在本发明中，移动方向不限于重力方向，也可以是与重力相反的方向。此外，移动方向可以是水平方向，或者也可以是相对于水平方向倾斜向上或倾斜向下。

多个磁铁24、26配置于线圈30的两侧。具体而言，线圈30和磁铁26通过粘接或焊接或螺丝紧固而安装于检测部36的外壁，磁铁24同样通过粘接或焊接或螺丝紧固而安装于线圈30。

在由于例如产品的制造条件或制造日不同而检测的金属片的尺寸或材质不同的情况下，磁铁24、26也可以使磁极N、S的面积或磁铁24、26之间的距离或形状不同。由此，磁铁24、26的表面磁通密度不同。作为磁铁24、26的不同的形状，有实心圆柱、中空圆筒(即气缸形状)、方柱、棱锥台、抛物柱或圆锥台。

磁铁与线圈的配置及个数不限于图1(a)的情况。通过图4(a)～(f)对此进行说明。图4(a)～(f)是表示几个可能的磁铁与线圈的配置及个数的侧视图，仅表示配置有图1的金属检测用传感器20的部分。在图4(a)～(c)中，表示金属检测用传感器20包含一个线圈30、一个磁铁26的情况。在图4(a)中，线圈30与磁铁26隔着通路18而相对地配置。在图4(b)、(c)中，线圈30与磁铁24仅配置于通路18的一方侧。在图4(b)中，线圈30相对于磁铁24而配置于通路18侧。在图4(c)中，相反，磁铁24相对于线圈30而配置于通路18侧。

在图4(d)～(f)中，表示金属检测用传感器20包含一个线圈30、两个磁铁26的情况。两个磁铁的情况与一个磁铁的情况相比，磁通密度变大，检测灵敏度变高。在图4(d)中，磁铁24、26隔着通路18而相对地配置。此外，磁铁24相对于线圈30而配置于通路18侧。在图4(e)、(f)中，磁铁24、26仅配置于通路18的一方侧。在图4(e)中，线圈30与磁铁24-1、24-2相对于通路而配置于同一侧，并且线圈30相对于磁铁24-1、24-2而配置于通路18侧。在图4(f)中，线圈30与磁铁24-1、24-2相对于通路而配置于相反侧。

在图4中，均表示线圈30为一个的情况下的配置例，但线圈30也可以是多个。图5表示该情况下的配置例。在图5(a)、(b)中，线圈30-1、30-2隔着通路18而相对地配置。磁铁24为一个。即，多个线圈30-1、30-2配置于连结磁铁24的N极与S极的轴33的方向上的磁铁24的两侧。在图5(a)中，线圈30-1相对于磁铁24而配置于通路18侧。在图5(b)中，磁铁24相对于线圈30-1而配置于通路18侧。在线圈30为多个的情况下，通过将它们的输出串联连接，而能够增大输出，因此检测灵敏度变高。

在图5(c)中，线圈30-1、30-2隔着通路18而相对地配置。在图5(c)中，线圈30-1、30-2相对于磁铁24、26而配置于通路18侧。磁铁24、26也可以相对于线圈30-1、30-2而配置于通路18侧。

此外，在图4、5的实施例中，线圈30、30-1、30-2及磁铁24、26配置于线圈的中心轴32上。然而，在图1～5的实施例中，线圈30、30-1、30-2的电感越大且磁铁24、26的磁通密度越大，则检测灵敏度越高，因此能够检测出微小的金属。磁铁24、26只要能够产生静磁场即可，可以是永久磁铁，也可以是电磁铁。在此，电磁铁是指绕着磁性材料的芯(铁心)卷绕线圈并通过通电而暂时产生磁力的磁铁。在本实施例中，为了产生静磁场，对线圈通直流电流。

返回图1(b)，两个磁铁24、26和一个线圈30构成一对。即，位于连结磁铁24、26的N极与S极的轴33的方向上的磁铁24、26的外部且与磁铁24、26面对的线圈30、及位于线圈30的中心轴32的方向上的线圈30的外部且与线圈30面对的磁铁24、26构成对。

该对存在多个，多个对沿着通路18的宽度WD方向彼此并列地配置。在图1(b)中，对有八对，且图示有包含于各对的磁铁26-a～26-h。宽度WD横跨对金属14进行检测的范围整体。即，宽度WD是金属14的检测范围。磁铁26-a～26-h生成的磁场22的方向相同，即朝向同一方向。此外，磁铁26-a～26-h生成的磁场22的方向也可以不同。例如，也可以如后述的图18等所示，相邻的对的磁场的方向彼此反向平行。

此外，多个对也可以沿着通路18的宽度WD方向相互呈交错状地配置。

此情况如图6所示。即，磁铁26-a～26-k以避免彼此重合的方式配置成两列。此外，第1列的磁铁与第2列的磁铁以彼此不同的方式配置。图6是其一例，磁铁26-b的中心29在图6的左右方向上，位于磁铁26-a、26-c的中心27之间。并且，磁铁26-c的中心27在图6的左右方向上，位于磁铁26-b、26-d的中心27之间。

在图6中，对有十一对，且图示有各对包含的磁铁26-a～26-k。在与图1(b)的排列相比的情况下，在交错状的排列时，有减少受到相邻的磁铁的影响的效果。例如，磁铁26-f远离相邻的磁铁26-e、26-g，因此能够减少来自磁铁26-e、26-g的磁场的影响。

此外，相对于图1的磁铁配置，图6的磁铁配置有如下的优点。在图1中，在磁铁26-c与磁铁26-d的交界线，线圈30的灵敏度下降。当金属14-2在磁铁26-c与磁铁26-d的交界线下落时，有可能产生检测遗漏。

在图6的情况下，当金属14-3从磁铁26-c与磁铁26-e的交界线下落时，该位置处于磁铁26-d的中心附近，而处于磁铁26-d的位置的线圈30的灵敏度未下降。因此，金属14-3能够在灵敏度高的部位通过。即，在图6的交错状配置下，具有能够消除线圈的灵敏度低的部位的优点。

产品12中包含的金属14是铁、奥氏体类不锈钢、铜等。铁是被向磁场22的方向特别加强地磁化而产生与磁场22方向同方向的正磁场的强磁性体。奥氏体类不锈钢是被向磁场22的方向的相反方向特别地加强磁化而产生反磁场的反强磁性体。铜是向磁场22的方向的相反方向产生较小的反磁场的反磁性体。

在图1、2中，示出被向磁场22的方向的相反方向特别地加强磁化而产生反磁场的反强磁性体，即奥氏体类不锈钢的情况下的磁场28。本实施例的系统能够检测铁、奥氏体类不锈钢、铜等金属。线圈30根据线圈30检测出的金属14是产生正磁场的金属还是产生或反磁场的金属而输出极性不同的信号或输出信号的大小不同的信号。在是产生反磁场的金属的情况下，如图1所示地产生反磁场28。在是生成正磁场的金属14的情况下，产生图7所示那样的正磁场28a。

图7涉及与图1相同的装置且相同的产品，表示产生正磁场的金属是异物的情况下的磁场28a。由于产生正磁场的金属14在磁场26中移动而生成的磁场28a是与磁场22同方向的磁场，与图1所示的磁场28反向。

产生正磁场的金属，例如铁的导磁率较大，磁场22集中于导磁率较大的部位。即在磁场22中，磁通(Φ)22被拉到产生正磁场的金属14自身的近旁。另一方面，产生反磁场的金属14，例如铜的导磁率较小。当产生反磁场的金属14在磁场22中通过时，金属14与磁通密度(B)(磁场22)的变化量的大小成比例地生成与磁场22反向的反磁场28。其结果是，磁场22由于反磁场28而减弱。变化量的大小与磁场22的强度和产生反磁场的金属14的尺寸及通过速度成比例。

对此换而言之，产生反磁场的金属14向消除金属14受到的磁通变化的方向产生磁通(Φ)28，因此根据产生正磁场的金属、产生反磁场的金属不同，检测信号成为不同的符号。由此，关于线圈30的检测信号，能够根据信号极性或信号值的大小来判别并检测出金属14是产生正磁场的金属还是产生反磁场的金属。产生正磁场的金属是例如、铁、钴、镍、钆、铁素体、铝等。通过本申请的金属检测用传感器，能够测量出线圈30的复阻抗。复阻抗具有实部和虚部，所以也可认为是矢量。因此，单独根据或组合根据矢量的实部的大小(实数值)、虚部的大小(实数值)、矢量的绝对值和偏角，能够判断有无金属并对产生正磁场的金属或产生反磁场的金属进行分类。考虑到这一点，能够将本申请的金属检测用传感器作为用于对金属进行分类的传感器使用。

线圈30的输出46被发送给图1(a)、图7所示的检测电路48。线圈30的输出46的例子如图8所示。图8(a)是表示图1(a)的产生反磁场的金属的情况下的输出的曲线图。图8(b)是表示图7的产生正磁场的金属的情况下的输出的曲线图。在图8(a)、(b)中，横轴是时间t，纵轴是感应电动势V。感应电动势V在上述A(t)Sin(ωt+α)的情况下，相当于A(t)。线圈30的输出46在不存在金属14时输出信号50，在存在金属14时输出信号52、54。若对信号52、54与信号50进行比较，则信号52的电平高于信号50的电平，信号54的电平低于信号50的电平。即信号52与信号54的极性相反。

图1的实施例示出了多个线圈30，但线圈30的输出单独地被检测，或者多个组合而串联连接从而测定金属14引起的感应电动势。组合能够根据测定时的条件等而任意地选择。例如，能够将全部线圈串联连接。此时，金属异物的检测灵敏度最大。或者，能够分成两个以上的组，并在各组内串联地连接。能够根据例如信号52、54的电平或空气枪38的分组(即空气枪38的个数)而确定是否分组。

接着，对使用图1的金属检测用传感器30来检测在通路18中移动的金属14的金属检测方法进行说明。

首先，向供给机16投入确认了没有金属14的产品12，如上述那样通过检测电路48来测定串联连接的线圈30的输出(感应电动势)。检测电路48将其作为基准输出50(Vnonemetal)而存储于未图示的内部的存储器。基准输出是图8(a)、(b)所示的信号50。接着，向供给机16投入有可能混入有金属14的产品12，检测电路48测定此时的感应电动势。感应电动势是检测输出(Vmetal)，具体而言，是图8(a)、(b)所示的信号52、54。检测电路48测定基准输出50与所述检测输出52、54之间的输出差Vdef(＝Vmetal-Vnonemetal)。在信号54的情况下，输出差Vdef为负(-)数，因此在与后述的阈值进行大小比较时，使用其绝对值。

在图8(a)、(b)所例示的输出差Vdef为预先确定的规定值51(预先确定的阈值)的值以上的情况下，检测电路48判定为产品12包含金属。检测电路48将表示检测出了的信号向控制空气枪的控制机(未图示)发送。通过控制机的控制而从空气枪38放出空气，金属14被向分支部40排出。由此，金属14被分选出。

规定值51(预先确定的阈值)是通过使用分别包含不同尺寸的一个金属异物的多个样品，以及分别包含不同及/或相同尺寸的多个金属异物的多个样品来预先进行试验而确定的。

接着，通过图9对本发明的另一实施例进行说明。在本实施例中，异物检测系统还具有配置于不存在检查对象物的通路W1上的图1(a)所示的线圈及磁铁对，配置于不存在检查对象物的通路W1上的线圈输出与不存在检查对象物的状态对应的基准输出。

图9是异物检测系统110的主视图。在本实施例中，异物检测系统110具有检测模块56和基准模块58。检测模块56对包含于医药品或食品等粉状体状的产品(检查对象物)12的金属异物14进行检测。其结构与图1相同。基准模块58中的供给机116及金属检测用传感器120的结构、形状及配置与图1(a)相同。即金属检测用传感器120具有两个磁铁124(未图示)、126、一个线圈130(未图示)。

在基准模块58中，不向供给机116供给产品及金属，因此，产品及金属不在供给机116中通过，即，供给机116中不存在产品及金属。在检测模块56进行异物检测时，线圈130始终输出不存在产品12及金属14的状态下的基准输出50(Vref)。基准输出在本实施例中是感应电动势。在本实施例中，基准输出也是图8(a)、(b)所示的信号50。基准输出50被发送给测定基准输出50的基准模块用检测电路(未图示)。基准模块用检测电路具有与上述检测电路48相同的电路结构。通过使电路结构相同而能够使噪声特性等一致。在检测模块56进行异物检测时，基准模块用检测电路始终或仅在从检测电路48发出指示时测定基准输出50。

基准模块58在检测模块56的外部，即在检测范围WD的外部，与检测模块56接触或接近地配置。配置基准模块58的范围是基准模块58用检测范围W1。

接着，对用于使用图9所记载的异物检测系统110来检测在检测模块56的通路18中移动的金属的金属检测方法进行说明。

在异物检测时，即在金属14有可能在检测范围WD中通过时，线圈130始终向基准模块用检测电路输出基准输出50。基准模块用检测电路始终测定基准输出。基准模块用检测电路将基准输出50向上述检测电路48发送。检测电路48通过配置于存在产品12的位置(检测范围)的线圈30来测定线圈30的检测输出(感应电动势(Vmetal))。检测输出是图8(a)、(b)所示的信号52、54。

检测电路48求出基准输出50(Vref)与检测输出52、54(Vmetal)之间的输出差Vdef(＝Vmetal-Vref)，在上述输出差Vdef为预先确定的规定值以上时，判定为上述检查对象物包含金属。在检测输出54的情况下，输出差Vdef为负(-)数，因此在与预先确定的规定值进行大小比较时，使用其绝对值。检测电路48将表示检测到了的信号向控制空气枪的控制机发送。

图9的实施例的金属检测用传感器120也能够认为是噪声消除传感器。能够通过在本来的金属检测用传感器20之外另设的金属检测用传感器120的输出与金属检测用传感器20的输出的差量来去除噪声的影响。

金属检测用传感器120是输出是没有金属异物14时的基准值，因此能够通过金属检测用传感器120的输出与金属检测用传感器20的输出之间的差量或输出的比率来检测出是否存在异物14。作为金属检测用传感器120的输出及金属检测用传感器20的输出，存在检测信号的振幅、频率、相位、或检测信号的阻抗变化。利用这些量的差量或比率。在后述的图13～17中也能够利用差量或比率。

接着，通过图10对本发明又一实施例进行说明。图10是本发明的又一实施方式的异物检测系统210的纵剖视图及横剖视图。在本实施例中，异物检测系统210具有：供给机216，产品12及金属14在该供给机216中流动；及金属检测用传感器220，该金属检测用传感器220用于检测混入到在供给机216的通路218中移动的产品12中的金属14。传感器220具有：配置于通路218的外周并包围通路218的励磁线圈260、磁性体262、及检测线圈230。

励磁线圈260及磁性体262构成电磁铁，产生磁场222。磁性体262是电磁铁的铁心(芯)，用于与没有铁心的情况相比强化磁场222。其材料是铁、铁素体等产生正磁场的金属。检测线圈230对金属14通过励磁线圈260和磁性体262产生的磁场222中时的反磁场228进行检测。图10表示金属14是产生反磁场的金属的情况，但本实施例也能够适用于金属14是产生正磁场的金属的情况。

如图10(a)所示，在纵剖视图中，供给机216具有：呈V字型的入口部234、设于其下游并配置有金属检测用传感器220的检测部236。在检测部236的外壁配置有金属检测用传感器220。入口部234是漏斗状，检测部236是圆筒状。从图10的上方观察时，通路218呈圆形。在本实施例中，通路的截面是圆形的，但本实施例不限于该形状的通路，能够适用于长方形、多边形等任意的截面形状。

产品12从供给机216的上部被投入，由于重力而自然下落，在检测部236中检查是否有金属异物14。入口部234和检测部236的材质是塑料等非导电性材料。检测部236的内径是例如1cm。

在检测部236的下游设有与图2类似的空气枪及分支部。金属检测用传感器220检测到了金属14时，经由与金属检测用传感器220连接的检测电路248经由而将表示检测到了的信号向控制空气枪的控制机(未图示)发送。

金属检测用传感器220的励磁线圈260、磁性体262、检测线圈230呈同心状地以使它们的中心轴264一致的方式配置。在励磁线圈260中流动的电流的方向266是任意的，但在图10的图10(b)中是逆时针转以产生向上的磁场222。励磁线圈260、产生正磁场的磁性体262、检测线圈230、检测部236互相通过粘接、螺丝紧固、嵌合等而固定。

励磁线圈260、产生正磁场的磁性体262、检测线圈230、检测部236能够根据要检测的金属片的尺寸而使大小或形状不同。另外，励磁线圈260及产生正磁场的磁性体262、检测线圈230的配置、及各自的个数不限于图10的情况。

例如，也可以在检测线圈230的径向内侧配置励磁线圈260及磁性体262。另外，也可以沿着轴向264，即图10(a)中的上下方向配置励磁线圈260及磁性体262、检测线圈230。关于个数，在图10中励磁线圈260、磁性体262、检测线圈230各有一个，但也可以分别有多个。

检测线圈230的输出246被发送给图10(a)所示的检测电路48。线圈230的输出246的例子如图11所示。图11是表示是产生反磁场的金属的情况下的输出的曲线图，在本实施例中，对复阻抗进行测定，因此横轴是复阻抗的实部，纵轴是复阻抗的虚部。被记载产品14的圆形记号是不存在作为异物的金属时的检测线圈230的输出246，被记载为金属12的圆形记号是存在金属时的检测线圈230的输出246。

接着，对使用图10的金属检测用传感器230来检测在通路218中移动的金属14的金属检测方法进行说明。

首先，向供给机216投入确认了没有金属14的产品12，并通过检测电路248测定检测线圈230的输出(复阻抗)。检测电路248将其作为基准输出(Vnonemetal)，存储于未图示的内部存储器。接着，向供给机216投入有可能混入有金属14的产品12，检测电路248测定此时的复阻抗，并将其作为检测输出(Vmetal)。检测电路248测定基准输出与所述检测输出之间的输出差(Vdef)(＝Vmetal-Vnonemetal)。

在输出差为预先确定的规定值(预先确定的阈值)的值以上的情况下，检测电路248判定为产品12包含金属。检测电路248将表示检测出了的信号向控制空气枪的控制机(未图示)发送。通过控制机的控制，而从空气枪38放出空气，金属14被排出至分支部。由此，金属14被分选出。

在如上所述地测量阻抗的差(变化)时，阻抗具有实部和虚部，所以也能够认为是矢量。因此，单独根据或组合根据矢量的实部的大小(实数值)、虚部的大小(实数值)、矢量的绝对值和偏角，能够判别有无金属、产生正磁场的金属或产生反磁场的金属。

图10所示的实施例有以下的效果。在有励磁线圈260的通路218的部分218a通过励磁线圈260检测金属14。在部分218a中，由励磁线圈260生成的磁场222的大小的分布如图12示意性地表示。图12是表示部分218a的图10(b)所示的剖视图内中的磁场222的径向的大小的分布。横轴表示将通路218的中心设为r＝0时的距中心的径向上的距离。纵轴是磁场222的大小。曲线c是励磁线圈260生成的磁场222的大小的分布。在图12中，箭头r1所示的部分是通路218内，箭头r2所示的部分的有励磁线圈260的范围。

如图12所示，磁场222的大小在通路218的中心最大，在通路内的大小较大。磁场222越强，则金属14在通路218通过时的磁场228越大，因此磁场222的变化(＝磁场222-磁场228)越大。其结果是，容易检测出金属14。因此，在图10的实施例的情况下，磁场222的大小较大的部分处于通路218内，因此有容易检测出微小金属的优点。

此外，在图10的实施例中，使用了永久磁铁，但亦可以将永久磁铁以包围通路218的方式设于励磁线圈260的外周及/或内周。由此，磁场222变强，进一步容易检测出微小金属。另外，也可以代替励磁线圈260和磁性体262而使用永久磁铁。

接着，说明图1的检测电路48及图10的检测电路248的结构例。图1的检测电路48测定感应电动势，图10的检测电路248测定复阻抗。这些测定是公知，可使用公知的任意方法。另外，也可以是，图1的检测电路48测定复阻抗，图10的检测电路248测定感应电动势。

测定感应电动势的一个方法是，对电阻的两端施加线圈30、230的两个输出46、246，通过交流电压表测定在电阻的两端产生的电压的方法。

测定感应电动势的另一方法如图13所示。图13是测定感应电动势的电路的框图。将线圈30、230的两个输出46、246向带通滤波器(BPF)68a输入，仅选择预定的频带宽度的信号(包含由金属14生成的信号的频带宽度的信号)。使用带通滤波器的理由是为了去掉处于预定的频带宽度的外侧的噪声信号。

作为噪声信号，有电源噪声和异物检测系统产生的电气噪声。电源噪声主要具有50Hz、或60Hz的频率。这些噪声，除了上述带通滤波器以外，还能够通过低通滤波器、高通滤波器、锁存滤波器等、或这些滤波器的组合而进行去除。这些滤波器也能够在后述的图14～17的检测电路中使用。在图14～17的检测电路中，这些滤波器未图示。

带通滤波器68a的输出被向放大器(AMP)68b输入而被放大。然后，被向带通滤波器(BPF)68b输入，而再次选择仅预定的频带宽度的信号(包含由金属14生成的信号的频带宽度的信号)。带通滤波器68b的输出被向峰值检测器(AMP)68c输入，而检测峰值。检测出的峰值被向比较器68e输入。在比较器68e中，对于峰值是否大于预定的值(上述基准输出)，对两者的值进行比较而判定。在峰值大于规定值的情况下，从比较器68e输出其与规定值之差。

测定复阻抗的一个方法如图14所示。图14是表示测定复阻抗的电路的框图。本电路使用了相位检波电路。使用相位检波电路的理由如下。

相位检波电路仅对具有特定的频率的信号进行相位检波，为了使检波出的信号平均化，在检波后使用具有积分效果的低通滤波器进行处理。由此，相位检波电路能够高效地排除具有特定的频率以外的频率的信号，即杂音。因此，相位检波电路是杂音较强的信号检测法。相位检波电路能够通过低通滤波器检测出埋于杂音的、即信号电平低于杂音的微少的信号。相位检波电路适合于能够捕捉交流信号较小的相位变化的传感器。另外，使用相位正交，即相位相差90度的两个参照信号，而求出测信号的正交的两个成分(复阻抗的实部与虚数部)的大小。

例如，要检测的信号具有振幅A及相位差α，即是ASin(ωt+α)，考虑检测振幅A及相位差α。在该情况下，能够使用相位检波电路来测定这些量。在相位检波电路中，进行如下的处理：通过低通滤波器对要检测的信号乘以Sin(ωt)及Cos(ωt)的信号(相位相差90度的两个参照信号)而得到的信号进行处理等。参照信号，作为励磁电流，是具有频率与直接流入线圈30的信号相同的信号。或者，使励磁电流流入在线圈30之外另设的励磁线圈，将励磁线圈产生的磁场施加于线圈30，能够将具有与该励磁电流相同的频率的信号作为参照信号。在以下的实施例中，将励磁电流自身在相位检波电路中作为参照信号使用。

相位检波电路输出复阻抗的实部(a)和虚数部(b)，并根据该输出最终求出要检测的信号的振幅A(＝√(a²+b²))及相位差α(＝tan^-1(b/a))。相位检波电路的特征是能够检测并放大具有与励磁信号同一频率的特定的频率的信号。由此，能够检测出埋于噪声的微小信号的检测、能够更高灵敏度地进行信号检测。

在图14中，使来自励磁电流源72的励磁电流流入在线圈30、230之外另设的励磁线圈72a，将励磁线圈72a产生的磁场施加于线圈30、230。励磁线圈72a优选的是，与线圈30、230同轴及/或同心地，相邻于线圈30、230地设置。励磁线圈72a配置于隔着通路18而与线圈30、230面对的位置或配置于关于通路18而与线圈30、230相同一侧。

在本图的电路中，检测线圈30、230与虚拟电感92、及电阻94a、94b一起构成桥电路96。使用桥电路96的理由是为了进行高精度的检测。桥电路96的输出电压96a被输入至放大器98而放大。放大后的信号98a分别被输入对复阻抗的实部(a)与虚数部(b)进行检测的相位检波器100、102。

相位检波器100、102被输入来自励磁电流源72的励磁电流72b作为参照信号。被输入至相位检波器102的励磁电流72b为了使相位错开90度而通过90o移送器104被处理，然后被输入相位检波器102。将相位检波器100、102的输出100a、102a分别输入至低通滤波器106、108。低通滤波器106、108的输出106a、106b分别是复阻抗的实部(a)和虚数部(b)。将低通滤波器106、108的输出106a、106b输入未图示的后段的处理电路，通过该处理电路求出振幅A(＝√(a²+b²))及相位差α(＝tan^-1(b/a))。

测定复阻抗的另一方法如图15所示。图15是表示测定复阻抗的电路的框图。本电路将线圈30自身作为励磁线圈使用。使来自励磁电流源72的励磁电流流入线圈30-1、30-2。在图15中，线圈30-1、30-2隔着通路18而相对地配置，线圈30-1、30-2相对于磁铁24、26而配置于通路18侧。在本图中，与图14相同地使用相位检波电路。不使用桥电路而直接检测线圈30-1、30-2的复阻抗的实部(a)与虚数部(b)。线圈30-1的复阻抗与线圈30-2的复阻抗由设于不同处的相同的电路相同地检测，因此对线圈30-1的复阻抗的检测进行说明。

将线圈30-1a的输出电压分别输入对复阻抗的实部(a)与虚数部(b)进行检测的相位检波器100、102。相位检波器100、102被输入来自励磁电流源72的励磁电流72b作为参照信号。被输入至相位检波器102的励磁电流72b为了使相位错开90度而通过90o移送器104进行处理，然后输入相位检波器102。关于相位检波器100、102的输出100a、102a的处理，与图14相同，因此省略图示及说明。

图13、14与图15的检测电路的区别是，如上所述，是否对检测线圈30、230施加励磁电流72b。在图13、14中，不对检测线圈施加励磁电流。在图15中，对检测线圈30、230施加励磁电流72b，对加上了励磁电流72b的信号进行处理。

接着，图16示出测定复阻抗的又一方法。图16是表示测定复阻抗的电路的框图。本电路使来自励磁电流源72的励磁电流流入在线圈30之外另设的励磁线圈72a，将励磁线圈72a产生的磁场施加于线圈30。励磁线圈72a相对于线圈30同轴且同心地相邻于线圈30地设置。在图16中，线圈30-1、30-2隔着通路18而相对地配置，线圈30-1、30-2相对于磁铁24、26同轴且同心地配置。在本图中，与图14相同地使用相位检波电路。线圈30-1的复阻抗与线圈30-2的复阻抗由设于不同处的同一的电路相同地检测，因此对线圈30-1的复阻抗的检测进行说明。

在本图的电路中，检测线圈30-1与虚拟电感92、及电阻94a、94b一起构成桥电路96。桥电路96的输出电压96a被输入至放大器98而放大。放大后的信号98a分别被输入至对复阻抗的实部(a)与虚数部(b)进行检测相位检波器100、102。相位检波器100、102被输入来自励磁电流源72的励磁电流72b作为参照信号。被输入至相位检波器102的励磁电流72b为了使相位错开90度，而通过90o移送器104进行处理之后，向相位检波器102输入。关于相位检波器100、102的输出100a、102a的处理，与图14相同，因此省略图示及说明。

接着，参照图17对本发明的又一实施方式的异物检测系统进行说明。该异物检测系统具有金属检测用传感器320，该金属检测用传感器320具有与图1及图10的金属检测用传感器这两方类似的结构。图17是本发明的又一实施方式的异物检测系统的纵剖视图。本实施例是在图4(a)的结构的基础上，取代磁铁26而使用励磁线圈360的结构。金属检测用传感器320具有隔着图1所示通路18而相对的检测线圈30和励磁线圈360，但与图1的实施例不同，不具有磁铁。金属检测用传感器320与图10相同地具有励磁线圈360，但励磁线圈360与图10的实施例不同，不具有磁性体。

励磁线圈360被从交流电源74施加交流电流而生成磁场322。当金属14在磁场322中通过时，在是产生反磁场的金属的情况下，生成反磁场328。检测线圈30对反磁场328进行检测，其输出向检测电路348输入。检测电路348将表示检测出了金属14的信号向控制空气枪的控制机发送。励磁线圈360通过交流被励磁，但通过直流不被励磁。通过交流进行励磁的理由是因为交流的情况下信号处理容易。

接着，通过图18对本发明的其他实施方式进行说明。图18是本发明的其他实施方式的异物检测系统的俯视图。本实施例的金属检测用传感器是通过磁性材料76连接隔着通路18而面对的磁铁24、26的结构。磁性材料76是强磁性体。

金属检测用传感器具有：产生静磁场22的磁铁24(第1磁铁)及磁铁26(第2磁铁)、对金属14生成的磁场进行检测的线圈30(第1磁传感器)。磁铁24、26隔着通路18而相互面对地配置于通路18的两侧。

磁铁24位于连结磁铁26的N极与S极的轴向上的磁铁26的外部，磁铁26位于连结磁铁24的N极与S极的轴向上的磁铁24的外部。线圈30与磁铁26隔着通路18而相互面对地配置于通路18的两侧。线圈30位于连结磁铁26的N极与S极的轴向上的磁铁26的外部，磁铁26位于与线圈30的磁检测面垂直的轴向上的线圈30的外部。金属检测用传感器具有对磁铁24、26的、位于通路18的相反侧的极彼此进行连接的磁性材料76。

即，在图18的情况下，磁性材料76将磁铁24-1的S极与磁铁26-1的N极、磁铁24-2的N极与磁铁26-2的S极、···、磁铁24-i的N极与磁铁26-i的S极彼此连接。

在图1所示的实施例中，未使用磁性材料76。即，在图1所示的实施例中，未将构成对的相互面对的磁铁24、26的位于通路18的相反侧的极彼此连接。如图18那样，通过使用磁性材料76，与图1所示的实施例相比，具有磁场22的大小显著增大的效果。

磁场22的大小显著增大的理由是，因为由构成各对的相互面对的磁铁24、26生成的各自的磁路的磁阻由于通过磁性材料76将磁铁24、26的位于通路18的相反侧的极彼此连接而显著地下降。磁性材料76将磁铁24、26通过铁板(层叠硅钢板和无定形材料而成的结构)76等而环路连接。通过铁板76连接磁铁24、26的后方，由此铁板76成为磁铁，与没有铁板76的情况相比，通路18中的磁力变强。如图18所图示的那样，磁性材料76内的磁通78、78a、78b与磁通22一起构成环路。

面对的磁铁24、26，例如磁铁24-1与磁铁26-1、磁铁24-i与磁铁26-i通过磁性材料76而连接。其他磁铁24-2、26-2等也间接地通过磁性材料76而连接。即，磁性材料76a(第1磁性材料)将相邻的磁铁24的位于通路18的相反侧的极彼此连接。此外，磁性材料76b(第2磁性材料)将相邻的磁铁26的位于通路18的相反侧的极彼此连接。在图18的情况下，磁性材料76a将例如磁铁24-1的S极与磁铁24-2的N极彼此连接，磁性材料76b将例如磁铁26-1的N极与磁铁26-2的S极彼此连接。

磁性材料76是包围磁铁24、26的外周的形状。

磁性材料76、76a、76b可以是一体成型的部件，也可以是单独的部件。在使单独的部件的情况下，各部件通过螺栓或粘接剂而组合成一体。磁性材料76a、76b与磁铁24、26的连接能够通过螺栓进行固定，通过粘接剂进行固定等。

位于连结磁铁26的N极与S极的轴向上的磁铁26的外部的磁铁24、位于连结磁铁24石的N极与S极的轴向上的磁铁24的外部的磁铁26、位于连结磁铁26的N极与S极的轴向上的磁铁26的外部的线圈30构成对，上述对存在多个，多个对沿着通路18的宽度方向相互并列地配置。多个对也可以沿着通路18的宽度方向如图6那样呈交错状地配置。相邻的对的磁场的方向为相互反向平行。即，磁场22-1与磁场22-2、磁场22-2与磁场22-3相互反向平行。通过反向平行的配置，相邻的磁铁彼此以最短距离连接，磁性材料76a、76b与磁铁24、26的连接变得容易。相邻的对的磁场的方向也可以相互平行。在平行的情况下，相邻的对不由磁性材料76连接。

图18所示的磁铁的方向(S→N)是一例，磁铁的方向也可以与图18相反(N→S)。在该情况下，磁力线的方向相反。但是，磁场的大小不变化，在金属检测上没有问题。

接着，通过图19对本发明的其他实施方式进行说明。图19是本发明的其他实施方式的异物检测系统的俯视图。本实施例的金属检测用传感器具有线圈31(第2磁传感器)，线圈31与磁铁24夹着通路18而相互面对地配置于通路18的两侧，线圈31位于连结磁铁24的N极与S极的轴向上的磁铁24的外部，磁铁24位于与线圈31的磁检测面垂直的轴向上的线圈31的外部。

接着，通过图20对本发明的其他实施方式进行说明。图20是本发明的其他实施方式的异物检测系统的俯视图。在本实施例的金属检测用传感器中，线圈30卷绕于磁铁24，线圈31卷绕于磁铁26。在本实施例中，磁铁24与磁铁26之间的距离小于图18、19所示的实施例，因此在使用同一磁铁24、26的情况下，磁场22的大小大于图18、19所示的实施例。在对图18与图20进行比较的情况下，在图20中，在通路18的两侧有线圈30、31，因此图20的检测灵敏度高于图18。

接着，通过图21对本发明的其他实施方式进行说明。图21(a)、图21(b)是本发明的其他实施方式的异物检测系统的俯视图。本实施例的金属检测用传感器具有沿着通路18的宽度WD方向配置于通路18的一方侧的产生静磁场的多个磁铁24(第1磁铁)、对金属14生成的磁场进行检测的线圈30(第1磁传感器)。多个磁铁24以连各磁铁24的连结N极与S极的轴成为同一方向的方式排列成一列。相邻的两个磁铁，例如关于磁铁24-1、24-2，两个磁铁24中的一方的磁铁24-1的、位于该两个磁铁24中的另一方的磁铁24-2侧的极的极性S与另一方的磁铁24-2的、位于该一方的磁铁24-1侧的极的极性S相同。线圈30配置于通路18的一方侧。

金属检测用传感器具有配置于通路18的另一方侧的产生静磁场的多个磁铁26(第2磁铁)、对金属14生成的磁场进行检测的、配置于通路18的另一方侧的线圈31(第2磁传感器)。多个磁铁26以使各磁铁26的连结N极与S极的轴成为同一方向的方式配置于一列。相邻的两个磁铁26，例如关于磁铁26-1、26-2，磁铁26中的一方的磁铁26-1的、位于另一方的磁铁26-2侧的极的极性S与另一方的磁铁26-2的、位于一方的磁铁26-1侧的极的极性S相同。

将磁铁24、26横向配置，从而创造高表面磁通密度。使磁铁24、26的连结N极与S极的方向与通路的宽度WD方向80一致。使连结N极与S极的方向相对于到此为止的实施例改变90°。相邻的两个磁铁24-1、24-2间的间隙82较小，因此通路18内的磁场80变强。

将磁铁24横向配置，由于相邻的两个磁铁24，例如磁铁24-1，24-2的相对的S极间的反作用力，而得到较强的磁场80。通过改变磁铁24、26的长度t1、t2，从而改变磁力线飞行的距离h1、h2(磁力波及的范围)。比较图23(a)与图23(b)可知，当长度t1、t2变长时，距离h1、h2变长。

因此，通过磁铁24、26的N极与S极之间的长度t1、t2来设定由磁铁24、26生成的磁场80的强度。

在以上的实施例中，检测了有无金属，但本发明的传感器也能够检测金属的速度。由在磁场中下落的金属14产生的感应电动势与下落速度、金属14的大小、由磁铁24、26生成磁场22的大小的积成比例。因此，在预先知道了金属14的大小与磁场22的大小的情况下，通过线圈30测定由金属14产生的感应电动势的大小，由此能够测定出下落速度。

此外，在此的金属14的大小依存于金属14的形状。在金属为板状的情况下，根据金属相对于磁场22向哪个方向下落而感应电动势不同。在金属14为球体的情况下，无论金属相对于磁场22向哪个方向下落，感应电动势都相同。

测定速度这一情况在预先知道金属的方向或形状的情况下尤其有效。在已知金属的形状和方向的情况下，通过考虑形状和方向而知道速度。在异物判定中，例如在金属14具有与产品12不同的速度的情况下，能够根据测定出的速度比规定值大或小、或在预定的范围内，而判定为是异物14。

作为检测磁场的线圈30，能够使用空芯线圈、有铁心的线圈、有铁素体的线圈、有磁铁的线圈。

作为线圈的卷结构，能够是螺旋卷绕、螺线管卷绕、前端变尖的筒芯形状的线圈。图22(a)表示螺线管卷绕，图22(b)、22(c)表示螺旋卷绕。在螺线管卷绕中，线材86卷绕于铁心84。第一层线材86a绕着铁心84遍及铁心84的轴向的全长地卷绕后，第二层线材86b绕着铁心84遍及铁心84的轴向的全长地卷绕。反复进行该动作，而卷绕至预定的层数。在图22(a)中，实部卷绕至第二层的中途的状态。面86c是线圈的磁检测面。

另一方面，在螺旋卷绕中，将列定义为线圈30的轴向、将层定义为线圈30的径向时，线圈30的3个线圈86a、86b、86c是使线材ln分别以1列N层卷绕呈螺旋状地卷绕的线圈。在线圈88a与线圈88b之间配置有用于将线圈88a与线圈88b之间的间隔保持为一定的隔离物S1，在线圈88b与线圈88c之间配置有用于将线圈88b与线圈88c之间的间隔保持为一定的隔离物S2。图22(b)示出3个线圈86a、86b、86c，但不限于3个，一个以上即可。

如图22(c)所示，3个线圈86a、86b、86c分别由使线材ln以1列N层卷绕沿径向呈螺旋状地卷绕的线圈构成。图22(c)表示3个线圈86a、86b、86c中的一个。线圈卷绕于铁心110，卷绕头112a位于铁心110上，从该点呈螺旋状地向径向外方卷绕，卷绕尾112b与下一个线圈的卷绕头112连接。

螺线管卷绕在卷绕数不多时，电感不大。螺线管卷绕存在容量大，表示共振的峰值的清晰度的值Q值低，共振频率低的问题。结果是，螺线管卷绕与螺旋卷绕相比，检测灵敏度下降。螺线管卷绕存在由于线圈的轴向的长度变长，而异物与线圈之间的距离变远的问题。另外，螺线管卷绕存在由于铁心的半径86d不大时，电感不大，而铁心86d变粗，线圈变大的问题。

另一方面，在螺旋卷绕中，由于线圈86a、86b、86c间的相互电感的贡献，按线圈的大小比较，能够使电感比螺线管卷绕大。因此，螺旋卷绕能够使铁心的半径比螺线管卷绕小。因此，螺旋卷绕的线圈的半径与螺线管卷绕相比整体变小。另外，螺旋卷绕存在寄生电容较小，因此表示共振的峰值的清晰度的值Q值高，共振频率高的优点。结果是，螺旋卷绕与螺线管卷绕相比检测灵敏度提高。另外，螺旋卷绕能够缩小线圈的轴向上的长度(即列方向上的长度)，因此具有异物与线圈之间的距离变近的优点。结果是，在这一点上，螺旋卷绕与螺线管卷绕相比也检测灵敏度提高。

图23示出壶型线圈。其与通常的壶型线圈不同，是前端变尖的筒芯形状的线圈。在壶型的铁心90a的中心部配置磁铁90b，绕着磁铁90b卷绕导线而形成线圈90c。磁铁90b的前端变尖，铁心90a和线圈90c的前端也是变尖的形状。其结果是，磁铁生成的磁场成为变尖的形状，能够使检测范围集中于较窄的范围内。也可以取代磁铁90b而使用软铁、硅钢板、铁素体、坡莫合金、非晶体等。也能够消除磁铁90b而设为空心。

此外，在到此为止的实施例中，示出了作为磁传感器而使用线圈的例子，但也可以取代线圈而使用磁阻效应元件、霍尔元件、磁阻元件(非晶丝磁传感器)等磁传感器。

图24示出霍尔元件与磁阻效应元件。图24(a)是霍尔元件，图24(b)是磁阻效应元件。要检测的磁场304存在于与各元件的磁检测面300垂直的轴向302上。

以上，关于金属异物的检查，对本发明进行了说明。但是，本发明不限于金属异物的检查，也能够适用于不是异物的金属的膜厚的变化、是否存在不是异物的特定的金属的检查。例如，本发明能够适用于CMP(化学机械研磨)。CMP(化学机械研磨)是对半导体晶片等基板的表面进行研磨的装置，是在半导体制造装置的领域中被广泛使用的装置。本发明在CMP中，能够适用于形成于晶片的电路内的金属的膜厚的变化或电路内是否存在预定的金属的检查。构成金属检测用传感器的磁铁和磁传感器在获得未隔着CMP的研磨台而相对的配置(将通路18看作研磨台时，图4(b)、(c)、(e)所示出的配置)的情况下，即仅在研磨台的一方侧配置多个磁铁和线圈的情况下，也能够将本发明适用于CMP。

符号说明

10 异物检测系统

12 产品

14 金属

20 金属检测用传感器

24、26 磁铁

30 线圈

Claims (28)

1.一种金属检测用传感器，用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测，该金属检测用传感器的特征在于，

所述传感器具有：

产生静磁场的至少一个磁铁；及

对所述金属生成的磁场进行检测的至少一个磁传感器，

所述磁铁位于与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向上的所述磁传感器的外部，所述磁传感器位于连结所述磁铁的N极与S极的轴向上的所述磁铁的外部，所述磁铁与所述磁传感器面对。

2.根据权利要求1所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁传感器是螺线管线圈，与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向是所述线圈的轴向。

3.根据权利要求1所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁传感器是螺旋线圈，与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向是所述线圈的轴向，在所述螺旋线圈中，在与该线圈的轴向垂直的平面内呈螺旋状地卷绕有导线。

4.根据权利要求1所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁传感器是壶型线圈，与所述磁传感器的磁检测面垂直的轴向是所述线圈的轴向。

5.根据权利要求2或3所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述线圈具有铁心。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁铁有多个，多个所述磁铁夹着所述通路而相对地配置，多个所述磁铁各自的从N极到S极的方向一致。

7.根据权利要求6所述的金属检测用传感器，其特征在于，

多个所述磁铁在所述磁传感器的所述轴向上配置于所述磁传感器的两侧。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁传感器有多个，多个所述磁传感器夹着所述通路而相对地配置。

9.根据权利要求8所述的金属检测用传感器，其特征在于，

多个所述磁传感器配置于连结所述磁铁的N极与S极的轴向上的所述磁铁的两侧。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

位于连结所述磁铁的N极与S极的轴向上的所述磁铁的外部并与所述磁铁面对的所述磁传感器、及位于所述磁传感器的所述轴向上的所述磁传感器的外部并与所述磁传感器面对的所述磁铁构成对，所述对存在多个，多个所述对沿着所述通路的宽度方向相互并列或呈交错状地配置。

11.根据权利要求10所述的金属检测用传感器，其特征在于，

多个所述磁传感器的输出被单独处理或多个所述磁传感器的输出被串联连接。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

检查对象物所包含的金属是产生正磁场的金属或是产生反磁场的金属，所述磁传感器根据所述磁传感器检测出的金属是产生正磁场的金属还是产生反磁场的金属而输出极性不同的信号或信号的大小不同的信号。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁铁的形状是实心圆柱、中空圆筒、方柱、棱锥台、抛物柱或圆锥台。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述金属检测用传感器还具有针对不存在所述检查对象物的通路配置的至少一个磁传感器及至少一个磁铁，针对不存在所述检查对象物的通路配置的所述磁传感器输出不存在所述检查对象物的状态下的基准输出。

15.一种金属检测方法，用于使用权利要求1～13中任一项所述的金属检测用传感器来对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测，所述金属检测方法的特征在于，包含如下的步骤：

对所述检查对象物中不包含金属时的所述磁传感器的基准输出进行测定的步骤；

对所述检查对象物中有可能包含金属时的所述磁传感器的检测输出进行测定的步骤；及

求出所述基准输出与所述检测输出之间的输出差，在所述输出差为预先确定的规定值以上时，判定为所述检查对象物中包含金属的步骤。

16.一种金属检测方法，用于使用权利要求14所述的金属检测用传感器来对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测，所述金属检测方法的特征在于，包含如下的步骤：

对所述基准输出进行测定的步骤；

对配置于存在所述检查对象物的位置的所述磁传感器的检测输出进行测定的步骤；及

求出所述基准输出与所述检测输出之间的输出差，在所述输出差为预先确定的规定值以上时，判定为所述检查对象物中包含金属的步骤。

17.一种金属检测用传感器，用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测，该金属检测用传感器的特征在于，

所述传感器具有磁铁和检测线圈，所述磁铁和所述检测线圈配置于所述通路的外周而包围所述通路，

所述磁铁产生磁场，所述检测线圈对所述金属在所述磁铁产生的磁场中通过时的磁场进行检测。

18.根据权利要求17所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述磁铁具有励磁线圈和磁性体。

19.根据权利要求1～14、及17、18中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述传感器检测所述金属的速度。

20.一种金属检测用传感器，用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测，该金属检测用传感器的特征在于，

所述传感器具有：

产生静磁场的第1磁铁及第2磁铁；及

对所述金属生成的磁场进行检测的第1磁传感器，

所述第1磁铁及所述第2磁铁夹着所述通路而相互面对地配置于所述通路的两侧，所述第1磁铁位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部，所述第2磁铁位于连结所述第1磁铁的N极与S极的轴向上的所述第1磁铁的外部，

所述第1磁传感器与所述第2磁铁夹着所述通路而相互面对地配置于所述通路的两侧，所述第1磁传感器位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部，所述第2磁铁位于与所述第1磁传感器的磁检测面垂直的轴向上的所述第1磁传感器的外部，

所述金属检测用传感器具有磁性材料，该磁性材料将所述第1磁铁及所述第2磁铁的位于所述通路的相反侧的极彼此连接。

21.根据权利要求20所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述第1磁传感器是卷绕于铁心或磁铁的线圈。

22.根据权利要求20或21所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述金属检测用传感器具有第2磁传感器，

所述第2磁传感器与所述第1磁铁夹着所述通路而相互面对地配置于所述通路的两侧，所述第2磁传感器位于连结所述第1磁铁的N极与S极的轴向上的所述第1磁铁的外部，所述第1磁铁位于与所述第2磁传感器的磁检测面垂直的轴向上的所述第2磁传感器的外部。

23.根据权利要求20～22中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述第1磁传感器是线圈，该线圈配置于所述第1磁铁的外周，所述第2磁传感器是线圈，该线圈配置于所述第2磁铁的外周。

24.根据权利要求20～23中任一项所述的金属检测用传感器，其特征在于，

位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部的所述第1磁铁、位于连结所述第1磁铁的N极与S极的轴向上的所述第1磁铁的外部的所述第2磁铁、位于连结所述第2磁铁的N极与S极的轴向上的所述第2磁铁的外部的所述磁传感器构成对，所述对存在多个，所述多个对沿着所述通路的宽度方向相互并列或呈交错状地配置，

相邻的对的磁场的方向相互反向平行。

25.根据权利要求24所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述金属检测用传感器具有第1磁性材料或第2磁性材料中的至少一个，所述第1磁性材料将相邻的所述第1磁铁的位于所述通路的相反侧的极彼此连接，所述第2磁性材料将相邻的所述第2磁铁的位于所述通路的相反侧的极彼此连接。

26.一种金属检测用传感器，用于对在通路中移动的检查对象物所包含的金属进行检测，该金属检测用传感器的特征在于，

所述金属检测用传感器具有：

多个第1磁铁，所述多个第1磁铁配置于所述通路的一方侧，并产生静磁场；及

第1磁传感器，所述第1磁传感器对所述金属生成的磁场进行检测，

所述多个第1磁铁以使各磁铁的连结N极与S极的轴成为同一方向的方式配置成一列，

关于相邻的两个所述第1磁铁，该两个磁铁中的一方的磁铁的、处于该两个磁铁中的另一方的磁铁侧的极的极性与该另一方的磁铁的、处于该一方的磁铁侧的极的极性相同。

27.根据权利要求26所述的金属检测用传感器，其特征在于，

所述第1磁传感器配置于所述通路的所述一方侧，

所述金属检测用传感器具有：

多个第2磁铁，所述多个第2磁铁配置于所述通路的另一方侧，并产生静磁场；及

第2磁传感器，所述第2磁传感器对所述金属生成的磁场进行检测，并配置于所述通路的所述另一方侧，

所述多个第2磁铁以使各磁铁的连结N极与S极的轴成为同一方向的方式配置成一列，

关于相邻的两个所述第2磁铁，该磁铁中的一方的磁铁的、处于另一方的磁铁侧的极的极性与该另一方的磁铁的、处于该一方的磁铁侧的极的极性相同。

28.根据权利要求26或27所述的金属检测用传感器，其特征在于，

通过所述第1磁铁的N极与S极之间的长度来设定由该磁铁生成的磁场的强度。