JP2010276351A - Magnetic object detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物品に取り付けられたり、または、物品の中に入れられた磁性物体によって、物品の移動を監視する磁性物体検出装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic object detection device that monitors the movement of an article by a magnetic object attached to the article or placed in the article.
磁性物体を物品に取り付けたり、または物品の中に入れて物品が移動したときに磁性物体を検出する装置がある(下記の特許文献など)。磁性物体を検出することにより、物品の移動を監視することができる。図9に従来より使用されている磁性物体検出装置50の構成を示す。磁性物体検出装置50は、励磁電源12および励磁コイル54からなる励磁手段55と、受信コイル56からなる受信手段57と、受信コイル56からの受信信号の高調波成分のみを取り出す処理手段18と、取り出された高調波成分から失効されていない磁性物体の有無を判定する判定手段20とを含む。ここで言う失効とは、失効器を使って磁性物体に強い磁界を与え、後述する大バルクハウゼン効果を引き起こさせない状態にすることを言う。
There is a device that detects a magnetic object when the magnetic object is attached to the article or moved into the article (for example, the following patent document). By detecting the magnetic object, the movement of the article can be monitored. FIG. 9 shows a configuration of a magnetic
検出される磁性物体はアモルファス金属で形成される。所定周波数で励磁された交流磁界中におけるアモルファス金属の磁化反転現象は、大バルクハウゼン効果と呼ばれる現象である。大バルクハウゼン効果とは、高透磁性でかつ低保磁力の金属において、外部磁界が金属固有のある閾値(保磁力という)を超えると、急激に金属内に逆磁区が形成され、磁壁が移動して金属の磁化反転が終了する現象である。この磁化反転現象は、任意の方向に起こるのではなく、アモルファス金属の磁化反転方向のみで発生する。高透磁性でかつ低保磁力であるアモルファス金属は容易に大バルクハウゼン効果を引き起こす(図10)。大バルクハウゼン効果による急激な磁化反転に伴う磁界の変化は、ある特定周波数の高調波成分であり、交流磁界の所定周波数成分とともに受信手段で受信される。大バルクハウゼン効果は失効器によって発生しないようにすることができる。 The magnetic object to be detected is formed of an amorphous metal. The magnetization reversal phenomenon of amorphous metal in an alternating magnetic field excited at a predetermined frequency is a phenomenon called the large Barkhausen effect. Large Barkhausen effect means that in a highly permeable metal with low coercive force, when the external magnetic field exceeds a certain threshold value (referred to as coercive force) inherent to the metal, a reverse magnetic domain is suddenly formed in the metal and the domain wall moves. This is a phenomenon in which the magnetization reversal of the metal ends. This magnetization reversal phenomenon does not occur in any direction, but occurs only in the magnetization reversal direction of the amorphous metal. An amorphous metal having high magnetic permeability and low coercivity easily causes a large Barkhausen effect (FIG. 10). The change in the magnetic field accompanying the sudden magnetization reversal due to the large Barkhausen effect is a harmonic component of a specific frequency and is received by the receiving means together with the predetermined frequency component of the alternating magnetic field. The large Barkhausen effect can be prevented from being generated by a defeater.
磁性物体は、フレキシブルなシート形状や線形状となっている。シート形状の磁性物体であれば、物品に貼り付けたり埋め込んだりして取り付ける。線形状の磁性物体であれば、物品にくくりつけたり埋め込んだりして取り付ける。磁性物体の交流磁界に対する保磁力は、数〜数十A/m程度である。 The magnetic object has a flexible sheet shape or line shape. If it is a sheet-like magnetic object, it is attached to the article by being pasted or embedded. If it is a linear magnetic object, it is attached to the article by being attached or embedded. The coercive force of the magnetic object against the alternating magnetic field is about several to several tens A / m.
受信コイル56は2つであり、図11(a)に示すように、励磁コイル54の内側に受信コイル56を設ける。励磁電源12によって励磁コイル54が磁界を発生させる。励磁電源12によって励磁コイル54に流れる電流の一例は、0.5〜2A程度の交流電流である。発生する交流磁界の周波数は、100〜1000Hz、好ましくは200〜400Hzの周波数帯である。励磁コイル54と受信コイル56の巻き数は任意である。後述する差動増幅をおこなうために、2つの受信コイル56の巻き数は同数である。両コイル54,56の形状は矩形である。ここで、図11に示すように、磁性物体22が通過する方向をx方向、板体60が並べられた方向をy方向とする。板体60は鉛直方向に立てられ、その鉛直方向をz方向とする。
There are two receiving
上記の励磁コイル54等はゲート62の中に設けられる。ゲート62は、一般的に2枚の板体60を一定間隔を有して対向させたものである(図11(b))。それぞれの板体60の中に励磁コイル54等が設けられる。したがって、励磁コイル54などが一定間隔で対向する。ゲート62の間隔は、例えば約900〜1200mmであり、そこを磁性物体22が取り付けられた物品が通過するようにする。対向する励磁コイル54と受信コイル56によって囲まれた領域が磁性物体22の検出領域となる。
The
処理手段18は、図示しない差動増幅回路、バンドパスフィルタ、交流増幅回路などが含まれる。差動増幅回路は2つの受信コイル56からの受信信号の電位の差分を取り、増幅する。処理手段18のバンドパスフィルタと交流増幅回路は多段接続されている。差動増幅後、バンドパスフィルタと交流増幅回路によって磁性物体22の磁化反転に起因して生じる受信信号の電圧波形の高調波成分を取り出す。磁化反転に起因して生じる電圧波形は約3000〜20000Hzの特定周波数帯の波形である。
The processing means 18 includes a differential amplifier circuit, a band pass filter, an AC amplifier circuit, etc. (not shown). The differential amplifier circuit takes the difference between the potentials of the reception signals from the two
失効された磁性物体22がある場合または磁性物体22がなければ図12(a)のように受信信号はほぼ0Vとなり、失効されていない磁性物体22があれば図12(b)のように大バルクハウゼン効果に伴う特定周波数帯の電圧波形が現れる。
If there is a revoked
判定手段20は、取り出された高調波成分による信号の振幅をメモリに予め記憶しておいた振幅の閾値と比較し、その閾値より大きな信号であれば失効されていない磁性物体22をありとして判定する。また、高調波成分から矩形波を生成し、矩形波の数から失効されていない磁性物体22の有無の判定をおこなってもよい。
The determination means 20 compares the amplitude of the signal derived from the extracted harmonic component with an amplitude threshold value stored in advance in the memory, and determines that the
検出領域で失効されていない磁性物体22の有無を判定することによって物品の移動を監視する。物品の移動の監視には、物品の移動を拒否するための監視や物品の移動を検出することによる物品の位置の監視が含まれる。また、検出した磁性物体22の数によって、移動した物品の数を監視することも含む。
The movement of the article is monitored by determining the presence or absence of a
上記のように、磁性物体22を磁化反転させるためには、磁性物体22に対して磁化反転方向の磁界強度を超えた磁界を励磁コイル54によって与える必要がある。アンペールの法則と励磁コイル54の形状によって、発生する磁界の方向が決まる。
As described above, in order to reverse the magnetization of the
ここで、図13に励磁コイル54で形成される磁界mx、my、mzの分布を示す。図示する磁界mx、my、mzは、板体60を側方から見たときの分布の様子であり、図11で示したx方向、y方向、z方向の磁界を表す。磁界は24A/m以上の磁界である。磁性物体22が通過する全ての位置でx方向、y方向、z方向の磁界mx、my、mzが形成されているのではない。また、磁性物体22は、シート形状や線形状であるため、印加される磁界の方向によっては磁化反転が生じない。例えば、図14に示すように、線形状の磁性物体22がz方向を向いている場合、x方向とy方向の磁界では磁化反転が生じず、z方向(線形状の長さ方向)の磁界によってのみ磁化反転が生じる。これは、線形状の磁性物体の磁化反転方向が、x方向とy方向に存在しないためである。磁性物体22がシート形状であっては厚み方向に対して磁化反転方向が存在しない。
Here, FIG. 13 shows the distribution of the magnetic fields mx, my, mz formed by the
したがって、磁性物体22の通過する位置や磁性物体22の方向によっては、磁性物体22に磁化反転が生じない。例えば、ゲート62の中央を磁性物体22が移動したとき、z方向の磁界は存在しない。磁性物体22がz方向の磁界によってのみ磁化反転を生じる方向を向いていれば、磁性物体22は磁化反転を生じない。磁化反転による磁界の変化を検出できず、物品の移動を監視できないおそれがある。
Accordingly, magnetization reversal does not occur in the
本発明の目的は、物品に取り付けられたりした磁性物体の検出領域の広い磁性物体検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic object detection device having a wide detection area of a magnetic object attached to an article.
本発明の磁性物体検出装置は、検出領域を通過する物品に取り付けられり、または物品の中に入れられたアモルファス金属からなる磁性物体を検出する。磁性物体検出装置は、磁性物体の保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁手段と、検査領域の磁界を検出し、受信信号を生成する受信手段と、受信信号から、磁性物体の磁化反転に起因して生じる電圧波形を取り出す処理手段と、処理手段で取り出した電圧波形から、磁性物体の有無を判定する判定手段とを備える。そして、励磁手段が発生する交流磁界の方向が少なくとも3方向であり、磁性物体に少なくとも3方向の磁界を印加する。 The magnetic object detection device of the present invention detects a magnetic object made of an amorphous metal that is attached to an article that passes through a detection region or is placed in the article. The magnetic object detection device includes an excitation unit that generates an alternating magnetic field whose strength exceeds the coercive force of the magnetic object, a reception unit that detects a magnetic field in the inspection region and generates a reception signal, and a magnetization of the magnetic object from the reception signal. Processing means for extracting a voltage waveform caused by inversion, and determination means for determining the presence or absence of a magnetic object from the voltage waveform extracted by the processing means. And the direction of the alternating magnetic field which an excitation means generate | occur | produces is at least 3 directions, and a magnetic field of at least 3 directions is applied to a magnetic object.
励磁手段によって3方向の交流磁界を生じさせ、受信手段でその磁界を検出する。受信する際、磁性物体によって大バルクハウゼン効果が生じる。処理手段で磁化反転に起因して生じる電圧波形の高調波成分を取りだし、判定手段で磁性物体の有無を判定する。 An AC magnetic field in three directions is generated by the exciting means, and the magnetic field is detected by the receiving means. When receiving, a large Barkhausen effect is produced by the magnetic object. The processing means extracts harmonic components of the voltage waveform caused by magnetization reversal, and the determination means determines the presence or absence of a magnetic object.
励磁手段は、三角形状または複数の三角形状を組み合わせた形状の励磁コイルを含む。励磁手段が三角形状となることによって、3方向の磁界が発生する。 The exciting means includes an exciting coil having a triangular shape or a combination of a plurality of triangular shapes. When the exciting means has a triangular shape, a magnetic field in three directions is generated.
受信手段は三角形状の受信コイルを含み、2つの受信コイルが励磁コイルの内側に設けられる。3方向の磁界を受信するために、受信手段の形状を三角形にする。処理手段によって差動増幅を利用するため、2つの受信手段を備える。 The receiving means includes a triangular receiving coil, and two receiving coils are provided inside the exciting coil. In order to receive magnetic fields in three directions, the shape of the receiving means is triangular. In order to use differential amplification by the processing means, two receiving means are provided.
本発明によると、磁界の方向が少なくとも3方向になることによって、磁性物体の磁性物体の通過位置に関係なく、磁性物体に3方向の磁界を与えることができる。複数方向から磁性物体に対して磁化反転方向の磁界を与えることができ、磁性物体の検出領域を広げることができる。 According to the present invention, when the magnetic field has at least three directions, the magnetic object can be applied with a magnetic field in three directions regardless of the passing position of the magnetic object. A magnetic field in the magnetization reversal direction can be applied to the magnetic object from a plurality of directions, and the detection area of the magnetic object can be expanded.
本発明の磁性物体検出装置について図面を使用して説明する。検出される磁性物体は、従来と同様にアモルファス金属からなるものである。磁性物体は、シート形状や線形状である。磁性物体は、移動を監視する対象物品に取り付けられたり、または物品の中に入れられる。 A magnetic object detection device of the present invention will be described with reference to the drawings. The magnetic object to be detected is made of an amorphous metal as in the conventional case. The magnetic object has a sheet shape or a line shape. The magnetic object is attached to or placed in the object to be monitored for movement.
図1に示す磁性物体検出装置10は、励磁電源12および励磁コイル14からなる励磁手段15と、受信コイル16からなる受信手段17と、受信コイル16からの受信信号の高調波成分のみを取り出す処理手段18と、取り出された高調波成分から失効されていない磁性物体の有無を判定する判定手段20とを含む。励磁電源12、処理手段18、および判定手段20は従来技術で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
The magnetic
励磁コイル14が発する磁界は、少なくとも磁界の方向が3方向となるようにする。そのために、図2に示すように、励磁コイル14を三角形状にする。また、図3に示すように、励磁コイル14をxz平面で傾斜させてもよい。さらに、図4に示すように、励磁コイル14を2つの三角形状を組み合わせた形状であっても良い。
The magnetic field generated by the
受信コイル16は、励磁コイル14が発した磁界を検出するため、三角形状とする。2つの受信コイル16が1つの励磁コイル14の内側に配置される。受信コイル16が2つになるのは、処理手段18で差動増幅をおこなうためである。したがって、2つの受信コイル16の巻き数は同数であり、形状は同形状にする。
The receiving
従来技術と同様に、2枚の板体60を平行に並べてゲート62を形成し、1枚の板体60の内部に1つの励磁コイルと2つの14受信コイル16を設ける(図5(a)、(b))。対向する励磁コイル14で囲まれた領域が磁性物体22の検出領域となる。検出領域の幅は、励磁コイル14が発した磁界が磁性物体22に到達し、受信コイル16で磁界の変化を受信できるように設計する。いずれか一方の板体60のみに励磁コイル14などを内蔵しても良いが、両方の板体60に励磁コイル14などが内蔵された場合と比較して、検出領域の幅が半分になる。
As in the prior art, two
なお、図5に示すように、磁性物体22が通過する方向をx方向、板体60が並べられた方向をy方向とする。板体60は鉛直方向に立てられ、その鉛直方向をz方向とする。
As shown in FIG. 5, the direction in which the
次に、実際に励磁コイル14によって発生する磁界について説明する。図6〜図8に、図2〜図4の励磁コイル14に対応した磁界mx、my、mzを示す。磁界mx、my、mzは、励磁コイル14に電流が流れたとき、励磁コイル14の形状とアンペールの法則に従って生成される。図で示しているのは、磁化反転が生じる大きさ以上の磁界mx、my、mzの発生する領域である。例えば、磁化反転方向の磁界強度は約24A/mである。図示する磁界mx、my、mzは、板体60を側方から見たときの分布の様子である。x方向、y方向、z方向は図5で示した方向と同一方向である。
Next, the magnetic field actually generated by the
いずれの励磁コイル14であってもx方向、y方向、z方向の磁界mx、my、mzが発生している。さらに、磁性物体22の通過位置において、磁性物体22がどの位置を通過しても、磁性物体22に3方向の磁界mx、my、mzが印加されることとなる。したがって、磁性物体22の位置や方向によって検出の精度が変化することはない。従来と比較して、磁性物体22の検出領域が広くなる。物品の移動を精度よく監視することができる。
In any
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、励磁コイル14の形状は図2〜図4に示した形状に限定されるものではなく、磁性物体22に対して3方向の磁界が印加できる形状であればよい。さらに、磁性物体22が通過する位置で3方向以上の磁界が発生していても良い。磁性物体22に対して、多方向から磁化反転を生じる磁界を印加することにより、磁性物体22の検出領域を広くすることができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment. For example, the shape of the
また、磁性物体22の検出によって物品の位置を監視するためのコンピュータを適宜設ける。例えば、2つの領域の間にゲート62を設け、ゲート62を通過した物品の数をカウントすることによって、一の領域から他の領域に移動した物品の数を把握することができる。
In addition, a computer for monitoring the position of the article by detecting the
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist thereof.
10:磁性物体検出装置
12:励磁電源
14:励磁コイル
15:励磁手段
16:受信コイル
17:受信手段
18:処理手段
20:判定手段
22:磁性物体
60:板体
62:ゲート
mx、my、mz:磁界
10: Magnetic object detection device 12: Excitation power supply 14: Excitation coil 15: Excitation means 16: Reception coil 17: Reception means 18: Processing means 20: Determination means 22: Magnetic object 60: Plate body 62: Gate mx, my, mz :magnetic field
Claims (3)
前記磁性物体の保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁手段と、
前記検査領域の磁界を検出し、受信信号を生成する受信手段と、
前記受信信号から、磁性物体の磁化反転に起因して生じる電圧波形を取り出す処理手段と、
前記処理手段で取り出した電圧波形から、磁性物体の有無を判定する判定手段と、
を備え、
前記磁性物体の通過位置の交流磁界の方向が少なくとも3方向である磁性物体検出装置。 A magnetic object detection device for detecting a magnetic object made of amorphous metal that passes through a detection region,
Exciting means for generating an alternating magnetic field having a strength exceeding the coercive force of the magnetic object;
Receiving means for detecting a magnetic field in the inspection region and generating a reception signal;
Processing means for extracting a voltage waveform generated due to magnetization reversal of the magnetic object from the received signal;
Determination means for determining the presence or absence of a magnetic object from the voltage waveform extracted by the processing means;
With
A magnetic object detection device in which the direction of the alternating magnetic field at the passing position of the magnetic object is at least three directions.
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