CN113534267A - 金属检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属检测装置，能够事后进行调整以使通常时的输出信号为零。本发明的金属检测装置具备：发送信号输出部，输出发送信号；发送线圈，被施加发送信号输出部输出的发送信号，来在检查区域产生交变磁场；两个接收线圈，配置于能够对发送线圈产生的磁通进行补充的位置，基于发送线圈在检测区域产生的交变磁场来产生感应电压；控制部，基于两个接收线圈中产生的感应电压之差，来判定在检查区域有无金属，并输出判定结果；调整信号输出部，基于与发送信号输出部输出的发送信号同步的信号，来生成并输出调整信号；以及调整线圈，配置于检查区域，被施加调整信号输出部输出的调整信号。

Description

金属检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测例如食品、衣物等被检查物中有无金属的金属检测装置。

背景技术

以往，作为这种金属检测装置，已知有例如专利文献1所记载的装置。专利文献1所记载的金属检测装置具备：输送机，其用于搬送被检查物；发送线圈，其被设置为围绕输送机的搬送面上的检查区域；以及相同形状的两个接收线圈，所述两个接收线圈配置于搬送方向上的位于发送线圈的前后的位置。

发送线圈基于从波形产生部供给的磁场发送信号，来在检查区域产生磁场。两个接收线圈被配置于将发送线圈夹在中间的对称的位置处，检测磁场并产生感应电压。两个接收线圈以两者中产生的感应电压之差成为输出的方式进行连接，在通常时，两个接收线圈中产生的感应电压平衡，接收信号实质为零。另一方面，当在检查区域中搬送包含金属的被检查物时，两个接收线圈中产生的感应电压失去平衡，接收信号产生变化。通过这样，在接收信号超过规定值的情况下，能够检测为在被检查物中包含金属。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许6577974号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，在金属检测装置中，理想的是，在检查区域中不存在金属的情况下，两个接收线圈中产生的感应电压完全平衡，从而输出信号为零，但是实际上由于两个接收线圈的配置的不平衡等，输出信号会产生与磁场发送信号同步的微弱的变动。这种变动成为对于金属的检测极限的限制，因此需要极力地抑制该变动。因此，在检查区域设置用于插入金属性的调整螺钉的机构，在设置金属检测装置时对调整螺钉的插入位置和插入量进行调整，使得通常时的输出信号为规定的允许值上限以下。

然而，即使如上述那样在设置时进行调整，也会由于经时的变化等，而两个接收线圈中产生的感应电压失去平衡，通常时的输出信号产生变动。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够事后进行调整以使通常时的输出信号为零的金属检测装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的金属检测装置具备：发送信号输出部，其输出发送信号；发送线圈，其被施加发送信号输出部输出的发送信号，来在检查区域产生交变磁场；两个接收线圈，所述两个接收线圈配置于能够对发送线圈产生的磁通进行补充的位置，基于发送线圈在检查区域产生的交变磁场来产生感应电压；控制部，其基于两个接收线圈中产生的感应电压之差，来判定在检查区域有无金属，并输出判定结果；调整信号输出部，其基于与发送信号输出部输出的发送信号同步的基准信号，来生成调整信号并输出该调整信号；以及调整线圈，其配置于检查区域，被施加调整信号输出部输出的调整信号。

在本发明中，可以是，调整信号输出部将改变基准信号的振幅、相位以及波形中的至少一个而得到的信号作为调整信号进行输出。例如，可以是，基准信号是将发送信号进行分支而得到的信号。而且，可以是，控制部调整由调整信号输出部进行的对调整信号的振幅、相位以及波形中的至少一个的设定，以使两个接收线圈中产生的感应电压之差收敛于不超过规定的允许值的范围内。

在本发明中，可以是，金属检测装置还具备搬送单元，该搬送单元将被检查物以通过检查区域的方式在搬送方向上进行搬送，两个接收线圈配置于在搬送单元的搬送方向上以发送线圈为中心呈对称的位置处。

在本发明中，可以是，金属检测装置还具备位置调整机构，该位置调整机构用于调整构件在检查区域内的物理配置。可以是，位置调整机构还具备：调整螺钉座，其具有朝向检查区域贯通的至少一个螺钉孔；以及调整螺钉，调整螺钉被拧入螺钉孔。在该情况下，可以是，至少一个螺钉孔设置于距两个接收线圈的距离不相等的位置。另外，可以是，调整线圈设置于调整螺钉。

附图说明

图1是示出金属检测装置1的结构的框图。

图2是将在搬送面61a上规定的检测区域Z与金属检测部20所具备的发送线圈21及接收线圈22一同示出的图。

图3是示意性地示出由信号处理部30和调整部40构成的电路的图。

图4是示出调整部40的结构的图。

图5的(a)是示出未卷绕调整线圈43的状态下的调整螺钉42的构造的立体图。图5的(b)是示出卷绕有调整线圈43的状态下的调整螺钉42的立体图。

附图标记说明

1：金属检测装置；10：控制部；20：金属检测部；30：信号处理部；40：调整部；50：显示部；60：输送机；W：被检查物；Z：检查区域。

具体实施方式

下面，基于附图来说明本发明的实施方式。此外，在下面的说明中，对相同的构件标注相同的标记，关于已经说明过一次的构件，适当地省略其说明。

[金属检测装置的结构]

如图1所示，本实施方式中的金属检测装置1具备控制部10、金属检测部20、信号处理部30、调整部40、显示部50以及作为搬送单元的输送机60。金属检测装置1检测被输送机60搬送并通过检查区域Z的被检查物W中有无金属。

被检查物W例如是将量产的食品用包装材料包装而成的，既可以是盒装产品那样的有固定形状的产品，也可以是密封有流动物体等的软袋装产品那样的无固定形状的产品，还可以是冷冻产品。另外，被检查物W并不限定于食品。

输送机60在控制部10的控制下搬送被检查物W。输送机60具备作为在图示的搬送方向上搬送被检查物W的搬送单元的无端环状的传送带61、以及搬送辊62和63。传送带61具有用于载置被检查物W并在搬送方向上搬送被检查物W的搬送面61a。

图2是将在搬送面61a上规定的检查区域Z与金属检测部20所具备的发送线圈21及接收线圈22一同示出的图。如图2所示，传送带61的搬送面61a上的规定的区域为检查区域Z。因而，被检查物W被输送机60以通过检查区域Z的方式搬送。

金属检测部20具备一个发送线圈21和两个接收线圈22A、22B(下面有时将两个接收线圈统称为接收线圈22)。另外，信号处理部30具备发送信号输出部31、接收信号处理部32以及调整信号输出部33。

发送线圈21被配置为围绕检查区域Z中的搬送方向上的规定位置。发送线圈21的匝数例如优选设为1匝～5匝左右。发送线圈21与发送信号输出部31连接。发送信号输出部31在控制部10的控制下，向发送线圈21输出交流的发送信号。优选为能够由控制部10设定发送信号输出部31输出的发送信号的频率、振幅等。发送线圈21被施加发送信号输出部31输出的发送信号，来在检查区域Z产生交变磁场。

两个接收线圈22配置于能够对发送线圈21产生的磁通进行补充的位置。具体地说，两个接收线圈22形成为相同形状，以围绕检查区域Z的方式分别配置于搬送方向上的将发送线圈21夹在中间且成对称的位置(即，相对于发送线圈21等距离的位置)处。两个接收线圈22以两者中产生的感应电压之差成为输出的方式进行连接。例如，两个接收线圈22优选被配置为彼此反向卷绕，并如图3所示那样被串联连接。而且，优选为被串联连接的两个接收线圈22的两端的电位差(也就是说，两个接收线圈中的感应电压之差)作为金属检测部20的输出即接收信号而被提供给接收信号处理部32。此外，有时在接收线圈22的后级具备用于将信号放大等的后级放大器。在本说明书中，也包括该后级放大器在内地称为接收线圈22。

通过这样，在检查区域Z不存在金属的通常时，理想的是，两个接收线圈22因通过发送线圈21产生的交变磁场而产生极性相反且大小相等的感应电压(即，取得平衡)。另外，在检查区域Z存在金属的情况下，在一个接收线圈22与另一接收线圈22中的感应电压产生差异。

接收信号处理部32由信号放大器32A和AD变换器32B构成。信号放大器32A将来自金属检测部20的接收信号以与AD变换器32B的输入电压范围相应的规定的放大率进行放大。AD变换器32B以规定的采样间隔对被信号放大器32A放大后的信号进行采样，将离散化为多个采样点的采样数据输出到控制部10。

控制部10基于从接收信号处理部32输出的采样数据，进行接收信号与判定阈值的比较等处理，来判定有无金属。另外，控制部10优选为使显示部50显示判定结果、标绘接收信号的时间变化而得到的信号波形等。显示部50例如是液晶显示装置。显示部50在控制部10的控制下显示判定结果、标绘接收信号的时间变化而得到的信号波形、操作界面等。

在如以上那样构成的金属检测装置1中，在检查区域Z不存在金属的通常时，理想的是，两个接收线圈22的感应电压完全抵消，接收信号为零[V]。

但是，在现实的金属检测装置1中，因通过发送线圈21产生的交变磁场而在两个接收线圈22中产生的感应电压有时受到制造误差、设置环境等的影响而完全失去平衡(变为不平衡)。当两个接收线圈22存在这种不平衡时，接收信号产生不需要的变动成分。在将含有变动成分的接收信号放大并进行AD变换的情况下，需要抑制放大率以使放大后的信号收敛于AD变换器32B的输入电压范围内。像这样抑制放大率的结果是无法充分地提高检测灵敏度、检测精度。

因而，需要极力消除两个接收线圈22的不平衡。为了消除这种不平衡并进行调整使得在检查区域Z不存在金属的通常时对接收信号处理部32提供的接收信号小于规定的允许值，设置了调整部40。

调整部40具备调整螺钉座41、调整螺钉42以及调整线圈43。调整螺钉座41和调整螺钉42是位置调整机构的一例。调整螺钉座41是横跨发送线圈21、两个接收线圈22A、22B地设置在检查区域Z的附近的平板状的构件，具有朝向检查区域Z贯通得到的多个螺钉孔41A。在本例中，如图4所示，在接收线圈22A的与发送线圈21相反的一侧、接收线圈22A与发送线圈21之间、发送线圈21与接收线圈22B之间以及接收线圈22B的与发送线圈21相反的一侧各设置两个螺钉孔41A、合计八个螺钉孔41A。像这样，螺钉孔41A优选设置于相对于两个接收线圈22的距离不相等的位置。此外，虽然在图4中省略了，但是在调整螺钉座41与发送线圈21及接收线圈22之间设置有用于屏蔽外部的磁场以使检查区域Z不受外部的磁场影响的金属板，在金属板的与各螺钉孔41A对应的位置设置能够被调整螺钉42穿入的孔。

使用调整螺钉42进行的平衡调整是在设置金属检测装置1时进行的。在对发送线圈21施加发送信号来使发送线圈21产生交变磁场的状态下，一边监视金属检测部20的输出电压，一边调整要拧入调整螺钉42的螺钉孔41A的位置和调整螺钉42的拧入量使得金属检测部20输出的接收信号收敛于不超过规定的允许值的范围。

即使通过调整螺钉42的拧入等对各种构件在检查区域Z内的物理配置的微调来进行平衡调整，也会由于时间的经过、周边环境的变化等而在设置后失去平衡。因此，本实施方式的金属检测装置1能够通过调整线圈43和调整信号输出部33来不改变调整螺钉42的拧入量地进行平衡调整。

调整信号输出部33向调整线圈43供给对基准信号改变其振幅、相位以及波形中的至少一个而得到的调整信号，该基准信号是将发送信号输出部31输出的发送信号进行分支而得到的。在此，“改变波形”是指例如基于正弦波的基准信号输出矩形波或三角波的调整信号那样的情况。为了实现这些调整，调整信号输出部33可以具备可变放大电路、可变延迟电路、任意波形产生器等。调整线圈43被施加从调整信号输出部33供给的调整信号，来产生交变磁场。由该调整线圈43产生的交变磁场与由发送线圈21产生的交变磁场一起使两个接收线圈22产生感应电压。

调整线圈43配置于对两个接收线圈22分别带来不同影响的位置(即，相对于两个接收线圈22不等距离的位置)。

例如，调整线圈43优选设置为被卷绕于调整螺钉42的状态。如果这样，则能够通过在设置金属检测装置1时进行了平衡调整的调整螺钉42的位置处产生调整用的交变磁场，来调整平衡。在图5中示出对于实现这种结构而言较佳的调整螺钉42和调整线圈43的结构例。图5的(a)是示出未卷绕调整线圈43的状态下的调整螺钉42的构造的立体图。图5的(b)是示出卷绕有调整线圈43的状态下的调整螺钉42的立体图。调整螺钉42具备螺钉头部42A、螺纹部42B、线轴部42C以及通线部42D。在采用如图5所示的在调整螺钉42上卷绕有调整线圈43的结构的情况下，螺钉的材质可以使用非磁性金属或塑料等，但是优选使用铁等软磁性材料。通过使调整螺钉42为软磁性，能够增强调整线圈43产生的磁通。

螺钉头部42A是用于通过螺丝刀、扳手等规定的工具转动调整螺钉42的部位，具有与工具相应的槽、孔、外形等。螺纹部42B设置为从螺钉头部42A延伸出。在螺纹部42B的外周设置有用于与设置于调整螺钉座41的螺钉孔41A的内螺纹进行螺纹结合的外螺纹。线轴部42C是被调整线圈43卷绕的部位，设置为从螺纹部42B的顶端部(也就是说，与螺钉头部42A相反一侧的端部)延伸出。线轴部42C被形成得比螺纹部42B细使得卷绕后的调整线圈43的外径小于螺钉孔41A的内径、螺纹部42B的小径。

通线部42D提供用于使去到调整线圈43的配线43A从螺钉头部42A侧经过螺纹部42B通到线轴部42C的空间。通线部42D例如优选形成为从螺钉头部42A侧起通过螺纹部42B到达线轴部42C的槽。或者，也可以将调整螺钉42的一部分或全部形成为中空的构造从而将从螺钉头部42A侧到线轴部42C为止的中空部分设为通线部42D。通过具备这样的通线部42D，能够不破坏螺钉的功能地对卷绕于线轴部42C的调整线圈43提供调整信号。

通过控制部10的控制来调整由调整信号输出部33进行的对振幅、相位、波形的设定。控制部10使发送信号输出部31输出发送信号，并获取来自AD变换器32B的采样数据。在该状态下，控制部10一边改变由调整信号输出部33得到的放大率和相位的偏移量一边获取采样数据，来确定用于使接收信号的值(根据采样数据换算得到的接收信号的电压)收敛于不超过规定的允许值的范围的设定。为了确定出适当的设定而使设定变化的方法是任意的。例如，可以是以覆盖能够设定的全部范围的方式依次使设定变化，也可以是通过二分搜索法等依次决定设定值，与覆盖全部范围相比能够短时间地有效地确定出适当的设定。

金属检测装置1优选为每次启动时都执行如上所述的通过调整线圈43进行的平衡调整。另外，控制部10优选构成为在即使通过调整线圈43进行的调整也不能使接收信号收敛于规定的允许范围内的情况下，将催促使用调整螺钉42进行平衡调整的警报输出到显示部50等。

如以上那样，本实施方式中的金属检测装置1能够容易地调整在检查区域Z不存在金属的通常状态下的两个接收线圈22的感应电压的平衡。

此外，上述说明了本实施方式，但本发明并不限定于这些例子。例如，在上述的实施方式中，将两个接收线圈22进行串联连接，并将其两端的电压作为接收信号，但是只要是能够输出两个接收线圈22中的感应电压的差即可，电路的形式并不限定于此。例如，也可以将两个接收线圈22各自的感应电压输入到差分放大器，将差分放大器的输出作为接收信号。

另外，在上述的实施方式中，发送线圈21和两个接收线圈22分别以围绕检查区域Z的方式(也就是说，以通过输送机60搬送的被检查物W在环中穿过的方式)设置，但也可以是将发送线圈21与两个接收线圈22设置为以将检查区域Z夹在中间的方式相对置。例如，也可以将发送线圈21沿着检查区域Z的上表面配置、将两个接收线圈22沿着检查区域Z的下表面(例如在传送带61的正下方)且以两个接收线圈22在搬送方向上排列的方式配置。或者，也可以将发送线圈21配置在检查区域Z的一个侧面、将两个接收线圈22沿着检查区域Z的其它侧面且以两个接收线圈22在搬送方向上排列的方式配置。

另外，在上述的实施方式中，由输送机60将被检查物W以通过检查区域Z的方式进行了搬送，但是金属检测装置1也可以不具备输送机60那样的搬送单元。例如，金属检测装置1也可以构成为在上部具备被检查物W的投入口、在下部具备排出口并在投入口与排出口之间设置检查区域Z。而且，也可以构成为在从投入口投入的被检查物W落下并在通过检查区域Z的期间实施金属检测(也就是说，将被检查物W的移动方向设为铅直方向)。

或者，也可以构成为不使被检查物W移动而对载置于检查区域Z的被检查物W实施金属检测。在该情况下，优选为在进行检查之前，作业者等将被检查物W适当地载置在检查区域Z，并在检查结束后从检查区域Z取出被检查物W。

另外，在上述的实施方式中，通过对调整螺钉42的拧入来进行位置调整，由此对通常状态中的两个接收线圈22的感应电压的平衡进行了调整，但是并不限于此，也可以通过任意的方法来对各种构件(接收线圈22、发送线圈21、调整螺钉42及其它磁性体构件等)在检查区域Z内的物理配置进行微调，由此进行平衡调整。例如，也可以设置能够利用杠杆原理来移动金属杆的机构，通过该杆的位置来进行微调。

另外，在上述的实施方式中，调整信号输出部33将对发送信号输出部31输出的发送信号进行分支而得到的信号作为基准信号，来生成改变其振幅、相位以及波形中的至少一个而得到的调整信号并输出调整信号，但是只要基准信号与发送信号同步即可，也可以不是将发送信号进行分支而得到的信号。例如，也可以设为使与发送信号同步的信号产生源输出基准信号，基于该基准信号来生成改变振幅、相位以及波形中的至少一个而得到的调整信号并输出调整信号。

另外，本领域技术人员对上述的各实施方式进行构成要素的追加、删除、设计变更所得到的方式只要具备本发明的宗旨则也包含在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种金属检测装置，其特征在于，具备：

发送信号输出部，其输出发送信号；

发送线圈，其被施加所述发送信号输出部输出的发送信号，来在检查区域产生交变磁场；

两个接收线圈，所述两个接收线圈配置于能够对所述发送线圈产生的磁通进行补充的位置，基于所述发送线圈在所述检查区域产生的交变磁场来产生感应电压；

控制部，其基于两个接收线圈中产生的感应电压之差，来判定在所述检查区域有无金属，并输出判定结果；

调整信号输出部，其基于与所述发送信号输出部输出的发送信号同步的基准信号，来生成调整信号并输出该调整信号；以及

调整线圈，其配置于所述检查区域，被施加所述调整信号输出部输出的调整信号。

2.根据权利要求1所述的金属检测装置，其特征在于，

调整信号输出部将改变所述基准信号的振幅、相位以及波形中的至少一个而得到的信号作为调整信号进行输出。

3.根据权利要求1或2所述的金属检测装置，其特征在于，

所述基准信号是将所述发送信号进行分支而得到的信号。

4.根据权利要求2或3所述的金属检测装置，其特征在于，

所述控制部调整由调整信号输出部进行的对调整信号的振幅、相位以及波形中的至少一个的设定，以使所述两个接收线圈中产生的感应电压之差收敛于不超过规定的允许值的范围内。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的金属检测装置，其特征在于，

还具备搬送单元，该搬送单元将被检查物以通过所述检查区域的方式在搬送方向上进行搬送，

所述两个接收线圈配置于在所述搬送单元的搬送方向上以所述发送线圈为中心成对称的位置处。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的金属检测装置，其特征在于，

还具备位置调整机构，该位置调整机构用于调整构件在所述检查区域内的物理配置。

7.根据权利要求6所述的金属检测装置，其特征在于，

所述位置调整机构具备：

调整螺钉座，其具有朝向所述检查区域贯通的至少一个螺钉孔；以及

调整螺钉，所述调整螺钉被拧入所述螺钉孔。

8.根据权利要求7所述的金属检测装置，其特征在于，

至少一个所述螺钉孔设置于距所述两个接收线圈的距离不相等的位置。

9.根据权利要求7或8所述的金属检测装置，其特征在于，

所述调整线圈设置于所述调整螺钉。

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