JP2008164311A - 食品の磁気的検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁気インピーダンス効果センサをパック入りの食品や飲料物に対し相対的に移動させてパック内に混入されている磁性金属片を検出する方法であり、磁気インピーダンス効果素子1に鉄芯103を磁気ループ回路を構成するように設け、該鉄芯103に負帰還用コイル6とバイアス磁界用コイル7とを巻装したコイル付き磁気インピーダンス効果素子を複数箇、磁気インピーダンス効果素子1,1を縦列に、しかも磁気インピーダンス効果素子1,1の相互間隔を磁気インピーダンス効果素子の長さよりも短くして配設してなるセンサヘッドAを備えた磁気インピーダンス効果センサを使用し、前記相対的移動方向に対し、センサヘッドの磁気インピーダンス効果素子の縦列方向を直角の方向に向ける。
【選択図】図1−3
Description
従来、前記異物が侵入した不良製品の検出には、渦流方式の金属探知機が使用されている。
この方式では、移送路を挾んで送信コイルと一対の受信コイルとを配設し、この一対の受信コイルを差動的に接続している。従って、金属異物の侵入のない正常な製品の走行に対しては両受信コイルの出力が同じとなってその差動出力が0となる。他方、金属異物が侵入した不良製品の走行に対しては、金属異物に流れる渦電流のために貫通磁束が金属異物の通過位置変位に伴い変化し、その結果一対の受信コイルの差動出力が変化する。この差動出力の変化から不良製品が通過することを検出し、この不良製品をコンベヤラインから排除している。
しかしながら、この渦流方式金属探知法の使用では、パックが金属複合タイプの場合、例えばアルミ蒸着紙容器やアルミ箔ラミネート紙容器の場合、アルミが導電性であって渦電流が流れ、アルミ蒸着膜やアルミ箔によっても貫通磁束が変化されるから高精度の金属異物検出は困難である。
従来、前記の製造ラインにおいて、製品に侵入した金属異物を帯磁手段により磁化し、この磁化異物を磁気インピーダンス効果センサにより検出して製造ラインから排除することが提案されている(特許文献1)。
この検出方法によれば、容器が非磁性である以上、その容器に対する磁気インピーダンス効果センサの応答がなく、容器がアルミ複合構造等の導電性であっても問題はない。
かかる零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス磁性ワイヤに高周波電流したときに発生するワイヤ両端間出力電圧中のインダクタンス電圧分は、ワイヤの横断面内に生じる円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化されることに起因して発生する。従って、周方向透磁率μθは同外殻部の円周方向の磁化に依存する。
而るに、この通電中のアモルファスワイヤに外部磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と外部磁束との合成により、上記円周方向に易磁化性を有する外殻部に作用する磁束の方向が円周方向からずれ、それだけ円周方向への磁化が生じ難くなり、上記周方向透磁率μθが変化し、上記インダクタンス電圧分が変動することになる。
図5−2の(イ)は磁気インピーダンス効果素子に加えられる被検出磁界(外部磁界)Hexを、(ロ)は磁気インピーダンス効果素子に流される高周波励磁電流波(搬送波)Icを、(ハ)は磁気インピーダンス効果素子の出力としての変調波を、(ニ)は復調波をそれぞれ示している。
そこで、図5−1の回路において、6’で示す負帰還用コイルで負帰還をかけて図4の(ロ)に示すように特性を直線化することが行われている。
更に、図4の(ロ)の特性を、図4の(ハ)に示すようにバイアス磁界Hbにより矢印方向に移動させ、極性判別可能とすることも行われている。
これに対し、図6の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子では、素子の両端のみならず、素子の中間表面からも磁束が素子内軸方向に通過する。
従って、図6の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子は、図6の(イ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子よりも、被検出磁束のピックアップ量が多く、検出感度に優れている。また、1個の磁気インピーダンス効果素子で磁気的検出できる領域が広大である。
従って、図6の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子でも、前記した検出感度の向上や検出領域の拡大に制限がある。
請求項2に係る食品の磁気的検査方法は、請求項1の食品の磁気的検査方法において、パック入りの食品や飲料物に磁界をかけて磁性金属片を磁化することを特徴とする。
請求項3に係る食品の磁気的検査方法は、請求項1または2の食品の磁気的検査方法において、磁気インピーダンス効果センサヘッドのコイル付き磁気インピーダンス効果素子を直列に接続し、この直列磁気インピーダンス効果素子に加わる被検出磁界を検波して検出することを特徴とする。
請求項4に係る食品の磁気的検査方法は、請求項1または2の食品の磁気的検査方法において、磁気インピーダンス効果センサヘッドのコイル付き磁気インピーダンス効果素子を2個とし、各磁気インピーダンス効果に加わる被検出磁界を検波し、その検波を差動増幅して検出することを特徴とする。
請求項5に係る食品の磁気的検査方法は、請求項1または2の食品の磁気的検査方法において、磁気インピーダンス効果センサヘッドの個数を二個とし、各センサヘッドの磁気インピーダンス効果を直列に接続し、各センサヘッドの磁気インピーダンス効果に加わる被検出磁界を検波し、その検波を差動増幅して検出することを特徴とする。
請求項6に係る食品の磁気的検査方法は、請求項1〜5何れかの食品の磁気的検査方法において、磁気的に検査される被検出面に、磁気インピーダンス効果センサヘッドにおける磁気インピーダンス効果の取り付けられた側の面を対面させることを特徴とする。
磁気インピーダンス効果素子自体の長さが制約されても、磁気インピーダンス効果素子の縦列本数を増すことにより、実質的に磁気インピーダンス効果素子全長を長くでき、被検出磁界の磁束のピックアップ量を多くできるから、検出感度を高くできる。
また、縦列素子間の感磁軸方向の間隔が充分に狭くされているから、検出領域の切れをよく抑制して拡大できる。 従って、パック入り食品または飲料に混入された磁性金属片を確実に検知できる。
図1−1は本発明において使用する磁気インピーダンス効果センサの回路図の一例を示している。
図1−1において、1は磁気インピーダンス効果素子、6は負帰還用コイル、7はバイアス磁界用コイル、1a,1bはコイル付き磁気インピーダンス効果素子、Aは二箇のコイル付き磁気インピーダンス効果素子1a,1bを直列に縦列接続した磁気インピーダンス効果センサヘッドを示している。
図1−2の(イ)はそのコイル付き磁気インピーダンス効果素子の一例を示す側面図、図1−2の(ロ)は同じく底面図、図1−2の(ハ)は図1−2の(ロ)におけるハ−ハ断面図である。
図1−2において、100は基板チップであり、例えばセラミックス板を使用できる。101は基板片の片面に設けた電極であり、磁気インピーダンス効果素子接続用突部102を備えている。この電極は導電ペースト、例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより設けることができる。1は電極101,101の突部102,102間に溶接により接続した磁気インピーダンス効果素子であり、零磁歪乃至負磁歪のアモルファスワイヤ、アモルファスリボン、スパッタ膜等を使用できる。103は鉄やフェライト等からなるC型鉄芯、6xはC型鉄芯に巻装した負帰還用コイル、7は同じくバイアス磁界用コイルであり、磁気インピーダンス効果素子1とC型鉄芯103とでループ磁気回路を構成するように、C型鉄芯103の両端を基板片100の他面に接着剤等で固定してある。鉄芯材料としては、残留磁束密度の小さい磁性体であればよく、例えば、パーマロイ、フェライト、鉄、アモルファス磁性合金の他、磁性体粉末混合プラスチック等を挙げることができる。
図1−3において、Bは本体基板であり、前記した高周波電流源回路2、検波回路3、増幅回路4、検出出力端5、負帰還回路60、バイアス磁界用+Vcc電源等を搭載してある。
Aはセンサヘッドであり、ヘッド基板Cに前記のコイル付き磁気インピーダンス効果素子1a,1bを磁気インピーダンス効果素子1を表に出すように、しかも両磁気インピーダンス効果素子1,1を縦列で、磁気インピーダンス効果素子1,1間の間隔を磁気インピーダンス効果素子1の長さの1/4以下にして搭載してあり、電磁的検出面上に沿ってのセンサの相対的移動に対し、センサヘッドの磁気インピーダンス効果を電磁的検出面に近接させて相対スキャニングさせる得る向きで導体継手d,…によりセンサ本体Bに連結してある。
なお、磁性金属片が強磁性体、例えばフェライト系ステンレスであれば、通常、加工歪や使用中の歪により相当に磁化されているから、着磁を省略してもよい。磁性の弱い、例えばオーステナイト系ステンレスである場合、着磁は不可欠である。
この場合、両磁気インピーダンス効果素子に作用する地磁気や周辺鉄系構造物から発せられるノイズ磁界が同等であるので、地磁気等のノイズを除去できる。
本発明においては、縦列配置のコイル付き磁気インピーダンス効果素子を直列接続した磁気インピーダンス効果センサヘッドを二箇使用し、各センサヘッドの出力端の変調波を各検波回路で検波し、これらの検波出力を差動増幅回路で差動増幅し、その差動増幅出力を各コイル付き磁気インピーダンス効果素子の負帰還用コイルに負帰還させ、両センサヘッドの向きを同じにして本体に導体継手により連結することもできる。
この場合、両センサヘッドに作用する地磁気や周辺鉄系構造物から発せられるノイズ磁界を同等にできるので、地磁気等のノイズを除去できる。
積分しこの積分出力の三角波を増幅回路で増幅する三角波発生器、CMOS−ICを発振部として使用した三角波発生器等を使用できる。
また、被変調波(周波数fs)に同調させた周波数fsの方形波を被変調波に乗算して信号波をサンプリングする同調検波を使用することができる。
上記の実施例では、被変調波の復調によって信号磁界(信号波)を取り出しているが、これに限定されず、磁気インピーダンス効果素子に作用する信号磁界(信号波)で変調された高周波励磁電流波(搬送波)から信号磁界を検波し得るものであれば、適宜の検波手段を使用できる。
1a コイル付き磁気インピーダンス効果素子
1b コイル付き磁気インピーダンス効果素子
2 励磁電流源
3 検波回路
3a 検波回路
3b 検波回路
4 増幅器
40 差動増幅器
5 検出出力端
6 負帰還磁界用コイル
7 バイアス磁界用コイル
A センサヘッド
B 本体基板
C ヘッド基板
d 導体継手
Claims (6)
- 磁気インピーダンス効果センサをパック入りの食品や飲料物に対し相対的に移動させてパック内に混入されている磁性金属片を検出する方法であり、磁気インピーダンス効果素子に鉄芯を磁気ループ回路を構成するように設け、該鉄芯に負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルとを巻装したコイル付き磁気インピーダンス効果素子を複数箇、磁気インピーダンス効果素子を縦列に、しかも磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向の相互間隔を磁気インピーダンス効果素子の長さよりも短くして配設してなるセンサヘッドを備えた磁気インピーダンス効果センサを使用し、前記相対的移動方向に対し、センサヘッドの磁気インピーダンス効果素子の方向を直角の方向に向けることを特徴とする食品の磁気的検査方法。
- パック入りの食品や飲料物に磁界をかけて磁性金属片を磁化することを特徴とする請求項1記載の食品の磁気的検査方法。
- 磁気インピーダンス効果センサヘッドのコイル付き磁気インピーダンス効果素子を直列に接続し、この直列磁気インピーダンス効果素子に加わる被検出磁界を検波して検出することを特徴とする請求項1または2記載の食品の磁気的検査方法。
- 磁気インピーダンス効果センサヘッドのコイル付き磁気インピーダンス効果素子を2個とし、各磁気インピーダンス効果に加わる被検出磁界を検波し、その検波を差動増幅して検出することを特徴とする請求項1または2記載の食品の磁気的検査方法。
- 磁気インピーダンス効果センサヘッドの個数を2箇とし、各センサヘッドの磁気インピーダンス効果を直列に接続し、各センサヘッドの磁気インピーダンス効果に加わる被検出磁界を検波し、その検波を差動増幅して検出することを特徴とする請求項1または2記載の食品の磁気的検査方法。
- 磁気的に検査される被検出面に、磁気インピーダンス効果センサヘッドにおける磁気インピーダンス効果の取り付けられた側の面を対面させることを特徴とする請求項1〜5何れか記載の食品の磁気的検査方法。
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