JP2012159292A - Foreign matter detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、食品・医薬品・工業製品などに混入している金属異物を磁気的に非破壊で検出する検査装置及び検査手法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for magnetically detecting non-destructive metallic foreign matters mixed in foods, pharmaceuticals, industrial products and the like.
製造工程中に製品に付着又は混入する金属異物を検出する手法として、検査対象物を磁化した後、磁気センサーを用いて残留磁気を測定する方法がある。このような磁気センサーを用いた金属異物検出技術において、金属異物検出の感度を決めるのが、磁気信号のS/N比、即ち、金属異物からの信号と検査対象物自体からのバックグラウンド信号の比である。このS/N比を向上させるために、特開平9−54167号公報に開示されている磁気検知装置では、対象物体を着磁装置により着磁させた後、消磁装置により特定の磁性体のみを消磁させることにより、バックグラウンド信号を低減している。 As a method for detecting a metallic foreign object adhering to or mixed in a product during a manufacturing process, there is a method of measuring residual magnetism using a magnetic sensor after magnetizing an inspection object. In the metal foreign object detection technology using such a magnetic sensor, the sensitivity of metal foreign object detection determines the S / N ratio of the magnetic signal, that is, the signal from the metal foreign object and the background signal from the inspection object itself. Is the ratio. In order to improve this S / N ratio, in the magnetic detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54167, after magnetizing a target object with a magnetizing device, only a specific magnetic material is applied with a demagnetizing device. The background signal is reduced by demagnetizing.
しかし、上記方法によっても、金属異物からの磁気信号が非常に小さく、バックグラウンド信号に埋もれてしまう場合には、金属異物の検出が困難になる。また、検査対象物の磁気特性が均一ではない場合には、キャンセル磁場の印加による検査対象物の完全な消磁は困難になる。 However, even with the above method, when the magnetic signal from the metal foreign object is very small and is buried in the background signal, it is difficult to detect the metal foreign object. Further, when the magnetic characteristics of the inspection object are not uniform, it becomes difficult to completely demagnetize the inspection object by applying a cancel magnetic field.
本発明は、金属異物の検出において、金属異物からの磁気信号を増大させるものである。また、検査対象物からのバックグラウンド信号を低減するものである。 The present invention increases a magnetic signal from a metal foreign object in the detection of the metal foreign object. Further, the background signal from the inspection object is reduced.
本発明の異物検出装置の一つの形態は、検査対象物に対して複数の方向から磁場を印加した後、検査対象物について残留磁気の測定を行う。印加する磁場の強度は、検査対象物に付着又は混入していると考えられる異物の保磁力以上の強度とするのが好ましい。 One form of the foreign matter detection apparatus of the present invention measures residual magnetism of an inspection object after applying a magnetic field from a plurality of directions to the inspection object. The strength of the magnetic field to be applied is preferably set to be higher than the coercive force of the foreign matter that is considered to be attached to or mixed in the inspection object.
また、本発明の異物検出装置の別の形態は、検査対象物を磁化した後、交流磁場の印加により消磁した上で、残留磁気の測定を行う。この時、好適な条件として、交流磁場の強度を、検査対象物の保持力の2倍よりも強く設定する。また別の好適な条件として、交流磁場の強度を、検査対象物に付着又は混入していると考えられる異物の保磁力より弱く設定する。 In another embodiment of the foreign matter detection apparatus of the present invention, after magnetizing an inspection object, the residual magnetism is measured after demagnetizing by applying an alternating magnetic field. At this time, as a suitable condition, the intensity of the alternating magnetic field is set to be stronger than twice the holding force of the inspection object. As another suitable condition, the intensity of the alternating magnetic field is set to be weaker than the coercive force of a foreign substance that is considered to be attached to or mixed in the inspection object.
本発明によれば、検査対象物に磁気異方性を持つ金属異物が付着又は混入していた場合、金属異物の磁化容易軸がどのような方向を向いていても比較的低い磁場で飽和磁化に到達させることができるため、金属異物からの磁気信号の強度を効率的に向上させることができる。 According to the present invention, when a metal foreign object having magnetic anisotropy adheres to or is mixed in the inspection object, saturation magnetization can be performed with a relatively low magnetic field regardless of the direction of the magnetization easy axis of the metal foreign object. Therefore, the intensity of the magnetic signal from the metal foreign object can be efficiently improved.
また、検査対象物の磁気特性が均一ではない場合であっても、交流磁場の印加により検査対象物を消磁することができる。その際、交流磁場の強度を検査対象物の保持力よりも充分強く設定することによって、効果的に検査対象物を消磁出来る。また、交流磁場の強度を検査対象物に付着又は混入していると考えられる金属異物の保磁力より弱く設定することによって、金属異物を消磁せずに検査対象物のみを選択的に消磁することが出来る。こうして、金属異物からの磁気信号を保ちながら、検査対象物からのバックグラウンド信号を低減させることができる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
Even if the magnetic properties of the inspection object are not uniform, the inspection object can be demagnetized by applying an alternating magnetic field. At that time, the inspection object can be effectively demagnetized by setting the intensity of the alternating magnetic field sufficiently higher than the holding force of the inspection object. In addition, by setting the strength of the alternating magnetic field to be weaker than the coercive force of the metal foreign object that is considered to be attached or mixed in the inspection object, only the inspection object is selectively demagnetized without demagnetizing the metal foreign object. I can do it. Thus, the background signal from the inspection object can be reduced while maintaining the magnetic signal from the metal foreign object.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施例1]
図1は、本発明の第一の実施例に係る異物検出装置の構成例を示す概略図である。検査対象物102は、搬送ベルト101上に載置されて紙面左から右へと搬送される。ここでは搬送方向をY軸、Y軸に直交する鉛直な軸をZ軸、Y軸及びZ軸に直交する軸をX軸と定義する。磁化用磁石103,104,105はそれぞれ、X,Y,Z軸方向に磁場を発生する電磁石である。消磁用磁石107は、磁化用磁石105と同一方向、逆向きの磁場を発生する電磁石である。図示されていないが、磁化用磁石103,104,105の間には、互いに磁場が干渉しないよう磁気シールドが設けられている。また、消磁用磁石107の前後にも、磁場が漏洩しないよう、磁気シールドが設けられている。磁化用磁石103,104,105及び消磁用磁石107は、それぞれ増幅回路109a,109b,109c及び110を介して、直流電源111より給電されている。増幅回路109a,109b,109c及び110の出力は、制御計算機114により統合的に制御されている。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a foreign object detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
磁気センサー106は磁化用磁石105と消磁用磁石107の間に設置され、検出回路112により、磁化用磁石103,104,105の内部を通過直後の検査対象物102から発生する磁気信号を測定する。磁気センサー108は消磁用磁石107の下流側に設置され、検出回路113により、検査対象物102から発生する磁気信号を測定する。入出力装置115は制御計算機114に接続されており、オペレータによる検査条件の設定、オペレータに対する検出結果の表示はこの入出力装置115を介して行われる。磁気センサー106,108には、ホール素子、磁気抵抗効果素子を含む任意の磁気センサーを用いることができる。
The
ここで、本実施例における異物の磁化の原理を説明する。本実施例では、強磁性体からなる金属異物の磁気異方性を利用して、検査対象物に付随する金属異物、すなわち検査対象物に付着又は混入している金属異物を高感度に検出する。磁気異方性とは、強磁性体の磁化ベクトルが特定の方向に向きやすい(磁化されやすい)性質である。磁化されやすい方向は磁化容易軸、磁化されにくい方向は磁化困難軸と呼ばれる。図2は、磁気異方性を持つ強磁性体のM−Hカーブである。M−Hカーブは、十分に強い外部磁場を与えた場合の磁性体の磁化の変化を示し、メジャーループとも呼ばれる。図2(a)は、磁化容易軸方向に外部磁場を印加したときのM−Hカーブであり、矩形に近いループを描く。即ち、外部磁場の上昇に対して磁化が急峻に立ち上がり、比較的低い磁場で飽和に達するという特徴を持つ。また、磁化容易軸方向の外部磁場により飽和磁化に達した後、外部磁場をゼロにしても、残留磁化が大きく残る。磁化をゼロにするためには、さらに逆向きの外部磁場を加えなければならない。磁化がゼロになったときの外部磁場の強さを保磁力という。これに対して、磁化困難軸方向に外部磁場を印加した場合は、図2(b)のM−Hカーブに示すように、外部磁場に対して磁化の変化が緩やかであり、大きな磁場を印加して初めて飽和に達する。また、磁化困難軸方向の外部磁場により飽和磁化に達した後、外部磁場をゼロにすると、残留磁化は小さい。これに伴い保磁力も小さく、比較的磁化が消えやすい性質を持つと言える。 Here, the principle of magnetization of the foreign matter in the present embodiment will be described. In this embodiment, by using the magnetic anisotropy of a metal foreign object made of a ferromagnetic material, a metal foreign object accompanying the inspection object, that is, a metal foreign object adhering to or mixed in the inspection object is detected with high sensitivity. . Magnetic anisotropy is a property in which the magnetization vector of a ferromagnetic material is easily oriented in a specific direction (is easily magnetized). The direction that is easily magnetized is called the easy axis, and the direction that is hard to be magnetized is called the hard axis. FIG. 2 is an MH curve of a ferromagnetic material having magnetic anisotropy. The MH curve indicates a change in magnetization of the magnetic material when a sufficiently strong external magnetic field is applied, and is also called a major loop. FIG. 2A is an MH curve when an external magnetic field is applied in the direction of the easy axis of magnetization, and a loop close to a rectangle is drawn. That is, it has a feature that magnetization rises steeply with increasing external magnetic field and reaches saturation with a relatively low magnetic field. Further, after reaching the saturation magnetization by the external magnetic field in the easy axis direction, even if the external magnetic field is made zero, a large residual magnetization remains. In order to make the magnetization zero, a reverse external magnetic field must be applied. The strength of the external magnetic field when the magnetization becomes zero is called coercivity. On the other hand, when an external magnetic field is applied in the direction of the hard axis, as shown by the MH curve in FIG. Only then will saturation be reached. Further, after reaching the saturation magnetization by the external magnetic field in the hard axis direction, when the external magnetic field is zero, the residual magnetization is small. Accordingly, it can be said that the coercive force is small, and the magnetization is relatively easy to disappear.
製品に付着又は混入する金属異物の多くは、工場での製造工程で使用されている機械設備に由来し、鉄やステンレスが主成分である。特にSUS304は製造装置の部材等によく用いられる材質であり、本来磁性を持たないが、金属異物として混入するSUS304は、摩耗、破断の際に応力を受けるためマルテンサイト相を含み、磁性を持つと考えられる。また、金属異物は摩耗や破断により発生するため、球などの対称性の高い形状よりは、複雑で方向性を持った形状をとり易く、磁気異方性を持つと考えられる。これに対して、検査対象物となる工業製品は、磁性を持たないか、磁性を持っていても磁気特性が等方的である場合が多い。 Most of the metal foreign matter adhering to or mixed in the product originates from the mechanical equipment used in the manufacturing process at the factory, and iron or stainless steel is the main component. In particular, SUS304 is a material often used as a member of a manufacturing apparatus and does not inherently have magnetism. However, SUS304 mixed as a metallic foreign object contains a martensite phase because it receives stress during wear and fracture, and has magnetism. it is conceivable that. In addition, since the metal foreign matter is generated by wear or breakage, it is considered that it has a magnetic anisotropy more easily than a highly symmetric shape such as a sphere and has a complicated and directional shape. On the other hand, industrial products that are inspection objects often have no magnetism or are magnetically isotropic even if they have magnetism.
以上から、検査対象物を磁化し、その残留磁気により金属異物を検出する異物検出装置においては、検査対象物に印加する外部磁場を、金属異物の磁化容易軸方向とすることにより、より低い外部磁場で効率よく金属異物を磁気飽和させることができ、残留磁化を大きくすることができる。しかしながら、製品に付随する金属異物の磁化容易軸の方向はランダムであると考えられ、それぞれの磁化容易軸の方向を知ってその方向に外部磁場を印加することは困難である。 From the above, in the foreign object detection device that magnetizes the inspection object and detects the metal foreign object by its residual magnetism, the external magnetic field applied to the inspection object is set to the magnetization easy axis direction of the metal foreign object, thereby reducing the external The metal foreign matter can be magnetically saturated with a magnetic field efficiently, and the residual magnetization can be increased. However, it is considered that the direction of the easy axis of the metallic foreign object attached to the product is random, and it is difficult to know the direction of each easy axis and apply an external magnetic field in that direction.
そこで、本発明においては、金属異物の磁化容易軸がいずれの方向を向いている場合でも、その磁化容易軸に外部磁場を印加し、飽和磁化に到達させるべく、複数の方向に磁場を印加する。磁性体は、一旦磁化容易軸方向に磁化されると、その後、磁化困難軸に外部磁場が印加されても、消磁されにくい。 Therefore, in the present invention, an external magnetic field is applied to the easy axis of magnetization regardless of the direction of the easy axis of the metal foreign object, and a magnetic field is applied in a plurality of directions to reach saturation magnetization. . Once the magnetic material is magnetized in the easy axis direction, it is difficult to demagnetize even if an external magnetic field is applied to the hard axis.
次に、再び図1を用いて、本実施例における異物検出の流れを説明する。検査対象物102は、磁化用磁石103,104,105が形成するX,Y,Z軸方向の外部磁場中を順に通過する。3つの軸のうち、いずれかは検査対象物102に混入又は付着した金属異物の磁化容易軸方向に近い方向となるから、全ての金属異物はその磁化容易軸に磁化される。この時、検査対象物が磁性を持っている場合、検査対象物もまた磁化されるが、前述したように検査対象物の磁性は等方的であるため、磁化の方向は、直前に印加された磁場の方向となる。本実施例の場合は、磁化用磁石103,104,105によりX,Y,Z軸の順で磁場が印加されるため、検査対象物102の磁化方向はZ軸である。
Next, the flow of foreign object detection in the present embodiment will be described using FIG. 1 again. The
磁気センサー106は、磁化用磁石103,104,105が作る外部磁場中を通過した検査対象物が発する磁気信号を測定する。この信号は検出回路112を通じて、制御計算機114に伝送され、この信号を元に、制御計算機114は消磁用磁石107の磁場強度を決めることができる。消磁用磁石107の磁場強度の決定方法については後で詳しく述べる。
The
磁気センサー106を通過後、検査対象物102は、消磁用磁石107によって直流消磁される。すでに述べたように検査対象物102の磁化の方向は、最後に通過した磁化用磁石105が発生する磁場の方向であるため、消磁用磁石107は磁化用磁石105と略同一方向、逆向きの直流磁場を発生するよう設計されており、検査対象物102の残留磁化はゼロとなる。この時、検査対象物102に混入又は付着した金属異物もまた消磁用磁石107の作用を受けるが、一旦その磁化容易軸方向に磁化された金属異物は消磁作用を受けにくい。したがって、消磁用磁石107の下流に設置された磁気センサー108を用いれば、金属異物の残留磁化を感度よく測定することができる。磁気センサー108の測定結果は、検出回路113を通じて制御計算機114に伝送され、制御計算機114は測定された信号強度を予め定められた閾値と比較することにより、金属異物の有無を判定する。即ち、制御計算機114は、異物検出部を構成する。
After passing through the
ここで、図3(a)を用いて、本実施例における磁化磁場の強度設定について説明する。
図3(a)は、本実施例における金属異物の磁化の変化を示したものであり、十分に大きな外部磁場を想定したメジャーループ(図3には破線で示す)と比べると、小さなループ(マイナーループ)を描く。外部磁場の印加方向は金属異物の磁化容易軸方向である。金属異物検出の感度を上げるためには、残留磁化を大きくするために、金属異物の磁化を飽和に近付けることが重要である。したがって、より強い磁場強度が望ましいが、実装上及びコストの観点からは、印加することのできる磁場強度に限界がある。そのため、本実施例では、複数の方向に磁場を印加することで、金属異物を最も磁化しやすい方向に磁化させる。これにより、単一の方向に磁場を印加する場合に比べて、金属異物をより低い磁場で磁気飽和させることができる。具体的には、図3(a)に矢印Aで示したように、磁化が立ち上がりきる程度の磁場強度が磁化磁場として必要かつ十分である。この磁化磁場は、第一次近似的には、保磁力と同程度であるが、実際には、検査対象物や検出すべき金属異物の情報、過去の検出結果等を元に、オペレータ又は制御計算機が磁化磁場の強度を設定するのが望ましい。
Here, with reference to FIG. 3A, the setting of the intensity of the magnetic field in the present embodiment will be described.
FIG. 3A shows the change in the magnetization of the metal foreign object in the present embodiment, which is smaller than a major loop (shown by a broken line in FIG. 3) assuming a sufficiently large external magnetic field. Draw a minor loop. The direction in which the external magnetic field is applied is the easy axis of magnetization of the metal foreign object. In order to increase the sensitivity of metal foreign object detection, it is important to bring the magnetization of the metal foreign object close to saturation in order to increase the residual magnetization. Therefore, a stronger magnetic field strength is desirable, but there is a limit to the magnetic field strength that can be applied from the viewpoint of mounting and cost. For this reason, in this embodiment, by applying a magnetic field in a plurality of directions, the metal foreign object is magnetized in the direction in which it is most easily magnetized. Thereby, compared with the case where a magnetic field is applied in a single direction, metallic foreign matter can be magnetically saturated with a lower magnetic field. Specifically, as indicated by an arrow A in FIG. 3A, a magnetic field intensity sufficient to cause magnetization to rise is necessary and sufficient as the magnetization magnetic field. This magnetizing magnetic field is approximately the same as the coercive force in the first approximation, but in actuality, the operator or the control is based on the information of the inspection object, the metal foreign object to be detected, the past detection result, etc. It is desirable for the computer to set the strength of the magnetizing magnetic field.
次に、図3(b)を用いて、本実施例における消磁磁場の強度設定について説明する。
図3(b)は、本実施例における検査対象物の磁化の変化を示したものである。磁化磁場の印加により、矢印Aで示した経路で磁化された検査対象物は、消磁磁場の印加により、図3(b)に矢印Bで示したように、その磁化を減少し、さらに負の向きに磁化される。その後、消磁磁石の磁場領域を抜け、外部磁場がゼロとなると、矢印Cで示したように、検査対象物の磁化は再び正の向きに少し戻る。最終的に残った磁化が残留磁化である。この残留磁化がゼロとなるよう、消磁磁場の強度を設定するのが望ましい。
Next, the demagnetizing field strength setting in the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3B shows the change in magnetization of the inspection object in the present embodiment. The inspection object magnetized in the path indicated by the arrow A by applying the magnetizing magnetic field decreases its magnetization as indicated by the arrow B in FIG. Magnetized in the direction. Thereafter, when the magnetic field passes through the magnetic field region of the demagnetizing magnet and the external magnetic field becomes zero, as indicated by the arrow C, the magnetization of the inspection object slightly returns to the positive direction again. The finally left magnetization is the residual magnetization. It is desirable to set the strength of the demagnetizing magnetic field so that the residual magnetization becomes zero.
この消磁磁場により、金属異物もまた磁化をある程度失うが、図3(a)に矢印B及びCで示したように、残留磁化は検査対象物のそれと比べて大きい。これは、磁化容易軸方向のM−Hカーブが矩形に近いループを描いているためであり、保磁力より小さい消磁磁場に対しては、磁化の勾配が小さいためである。言い換えると、消磁磁場は金属異物の保磁力よりも小さく設定する必要がある。 Due to this demagnetizing magnetic field, the foreign metal also loses magnetization to some extent, but the residual magnetization is larger than that of the object to be inspected, as indicated by arrows B and C in FIG. This is because the MH curve in the direction of the easy axis draws a loop close to a rectangle, and the magnetization gradient is small for a demagnetizing magnetic field smaller than the coercive force. In other words, the demagnetizing magnetic field needs to be set smaller than the coercive force of the metal foreign matter.
なお、最適な消磁磁場の強度は検査対象物の磁気特性によって決まるため、検査に先立ちテストピースを用いた測定により消磁磁場強度の決定を行うのが好ましい。さらに、材料や製造工程の変更に伴って、検査対象物の磁気特性が変動する可能性があるため、材料ごと、ロットごとに消磁磁場を調整するのが好ましい。 Since the optimum demagnetizing field strength is determined by the magnetic properties of the inspection object, it is preferable to determine the demagnetizing field strength by measurement using a test piece prior to inspection. Furthermore, since there is a possibility that the magnetic characteristics of the inspection object may vary with changes in materials and manufacturing processes, it is preferable to adjust the demagnetizing magnetic field for each material and for each lot.
以上のように磁化磁場及び消磁磁場が設定された後も、磁化用磁石や消磁用磁石に供給される電流のオフセット変動や、検査対象物の磁性の変動などの理由で、消磁磁場の強度の最適値が長周期的に変動する場合がある。 Even after the magnetization field and the demagnetization field are set as described above, the strength of the demagnetization field is reduced due to the offset fluctuation of the current supplied to the magnetization magnet and the demagnetization magnet and the magnetism fluctuation of the inspection object. The optimum value may vary over a long period.
図4は、磁気センサー106を用いた磁化用磁石の変動検知のフローである。このフローによれば、磁化磁場を設定し(S11)、その直後の磁気センサー106の測定値を基準として記憶しておく(S12)。検査開始後は、磁気センサー106の出力を測定することで磁化磁場の長周期的な変動をモニターし(S13,S14)、磁気センサー106の出力変動が閾値以下のときには検査を継続し(S15)、この変動が閾値を超えたときに、磁化磁場の再調整を行う(S16)。
FIG. 4 is a flow for detecting fluctuations in the magnetizing magnet using the
これと同様に、磁気センサー108を用いて消磁磁場の長周期的な変動をモニターすることもできる。磁気センサー108により検出される磁気信号のうち低周波成分は、検査対象物からの信号であると考えられるため、これが平均的にゼロになるよう、制御計算機114を介して増幅回路110にフィードバックを行えばよい。
Similarly, it is also possible to monitor long-period fluctuations of the demagnetizing magnetic field using the
なお、本実施例においては、磁化用磁石103,104,105及び消磁用磁石107に電磁石を用いたが、原理的には永久磁石を用いてもよい。この場合、増幅回路による制御を行うことはできないため、検査条件が固定されるが、コストを低減できる。又は、コストと検査条件の自由度を両立させるために、永久磁石と電磁石を組み合わせたものを磁化用磁石103,104,105及び消磁用磁石107に用いてもよい。
In this embodiment, electromagnets are used as the magnetizing
また、本実施例においては、磁化用磁石による磁化の方向を試料搬送方向及びこれに直交する2方向としたが、これと異なる3方向であっても同様の効果が得られる。また、実装上及びコストの観点から3方向に磁化することが難しく、磁化方向を2方向とした場合、3方向の場合より効果は減少するものの、従来の磁化方法と比べると高い異物検出感度が得られる。 In this embodiment, the direction of magnetization by the magnet for magnetizing is set to the sample transport direction and two directions orthogonal to the sample transport direction, but the same effect can be obtained even in three different directions. Also, it is difficult to magnetize in three directions from the viewpoint of mounting and cost, and when the magnetization direction is two directions, the effect is reduced compared to the case of three directions, but the foreign matter detection sensitivity is higher than that of the conventional magnetization method. can get.
[実施例2]
図5は、本発明の第二の実施例に係る異物検出装置の構成例を示す概略図である。なお、図1と同一の部分には同一の符号を付した。図1の異物検出装置と同一の機能を有する部分については、詳細な説明を省略する。
[Example 2]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of a foreign object detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the part same as FIG. Detailed descriptions of portions having the same functions as those of the foreign object detection device of FIG. 1 are omitted.
本実施例では、検査対象物401は帯状のフィルムであり、これが紙面左から右へと搬送される。X軸,Y軸,Z軸の定義は図1と同一である。磁化用磁石103,104,105はそれぞれ、X,Y,Z軸方向に磁場を発生する電磁石であり、それぞれ増幅回路109a,109b,109cを介して、直流電源111より電流を供給されている。消磁用磁石402は交流磁場を発生可能な電磁石であり、増幅回路403を介して、交流電源404により給電されている。消磁用磁石402の形成する交流磁場の振幅は時間的に一定である。しかしながら、空間的には、消磁用磁石から下流側に遠ざかるに従い徐々に減衰するよう磁気シールドなどが設計されている。
In this embodiment, the
マグネトメータ型磁気センサー405及び平面型グラジオメータ型磁気センサー407は消磁用磁石402の下流側に設置され、それぞれ検出回路406,408により、消磁用磁石402の内部を通過直後の検査対象物401から発生する磁気信号を測定する。図示されていないが、消磁用磁石402とマグネトメータ型磁気センサー405の間には、磁場が漏洩しないよう、磁気シールドが設けられている。検出回路406の出力は、制御計算機114に伝送され、この信号を元に、制御計算機114は消磁用磁石402の磁場強度を決定する。また、検出回路408の出力は、制御計算機114に伝送され、制御計算機114はこの信号強度を予め定められた閾値と比較することにより、金属異物の有無を判定する。マグネトメータ型磁気センサー405と平面型グラジオメータ型磁気センサー407の作用については後で述べる。
The magnetometer type
ここで、消磁用磁石402により行われる交流消磁の原理について、図6のM−Hカーブを用いて説明する。図6(a)は、本実施例における金属異物の磁化の変化を示したものであり、磁化磁場印加直後を起点として、その後減衰する交流磁場が磁化容易軸方向に印加されていることを示す。この時、外部磁場がゼロ近辺を往復しても、金属異物の磁化は大きく減衰せず、最終的に残留磁化が大きく残る。これは、磁化容易軸において金属異物のM−Hカーブが矩形に近いループを描いているためである。これに対して、図6(b)は、本実施例における検査対象物の磁化の変化を示したものであり、外部磁場がゼロ近辺を往復するとともに、磁化が大きく減衰し、最終的には残留磁化がゼロになる。これは、検査対象物のM−Hカーブがゼロ磁場近辺で大きな勾配を持つためである。
Here, the principle of AC demagnetization performed by the
消磁用磁石の磁場強度は次のように決定する。図6(c)は、検査対象物のM−Hカーブの拡大部である。交流磁場の強度を徐々に減衰させたとき磁化がゼロに近づくためには、交流磁場の振幅に対応する磁化の振幅の中心がゼロとなる必要がある。したがって、ゼロ磁場近辺のM−Hカーブを直線で近似すると、交流磁場の強度は検査対象物の保磁力の2倍程度必要であることが分かる。 The magnetic field strength of the demagnetizing magnet is determined as follows. FIG. 6C is an enlarged portion of the MH curve of the inspection object. In order for the magnetization to approach zero when the intensity of the alternating magnetic field is gradually attenuated, the center of the amplitude of the magnetization corresponding to the amplitude of the alternating magnetic field needs to be zero. Therefore, when the MH curve in the vicinity of the zero magnetic field is approximated by a straight line, it can be seen that the intensity of the alternating magnetic field needs to be about twice the coercive force of the inspection object.
一方、異物からの磁気信号レベルの観点からは、交流磁場の強度は小さいほうが望ましい。交流磁場により異物の磁化を減衰させないために許容される交流磁場の強度は、異物の保磁力程度である。 On the other hand, from the viewpoint of the magnetic signal level from the foreign matter, it is desirable that the intensity of the alternating magnetic field is small. The strength of the alternating magnetic field that is allowed in order not to attenuate the magnetization of the foreign matter by the alternating magnetic field is about the coercive force of the foreign matter.
このように、検査対象物の消磁と金属異物の磁気信号レベル保持はトレードオフの関係にある。したがって、より好適には、検査に先立ちテストピースを用いた測定により、磁気信号のS/N比、即ち、金属異物からの信号と検査対象物自体からのバックグラウンド信号の比が最も大きくなるための条件を求めるのが望ましい。 Thus, the degaussing of the inspection object and the magnetic signal level maintenance of the metal foreign object are in a trade-off relationship. Therefore, more preferably, the S / N ratio of the magnetic signal, that is, the ratio of the signal from the metal foreign object to the background signal from the inspection object itself is maximized by the measurement using the test piece prior to the inspection. It is desirable to obtain the following conditions.
以上の方法で消磁用磁石により形成される交流磁場の強度を適切に設定することにより、検査対象物の磁化のみを選択的に消磁させることができる。 By appropriately setting the intensity of the alternating magnetic field formed by the demagnetizing magnet by the above method, only the magnetization of the inspection object can be selectively demagnetized.
次に、本実施例におけるマグネトメータ型磁気センサー405と平面型グラジオメータ型磁気センサー407の作用について説明する。マグネトメータ型磁気センサーとは、1ターン又は同一の向きに複数ターン巻かれたピックアップコイルに磁気検出素子が接続されたものである。これに対して、平面型グラジオメータ型磁気センサーとは、同一形状の2つのコイルを逆方向に巻き、直列につないだものを磁気検出素子と接続するものである。本実施例においては、磁気検出素子としてSQUIDセンサーを用いたが、フラックスゲートセンサー、MRセンサーなど他の磁気検出素子を用いてもよい。
Next, the operation of the magnetometer type
マグネトメータ型磁気センサーが検出コイルに入る磁場の絶対値を測定するのに対し、平面型グラジオメータ型磁気センサーは2つのコイルに共通して入る磁場を消去し、差分のみを測定する特徴を持つ。 The magnetometer type magnetic sensor measures the absolute value of the magnetic field entering the detection coil, whereas the planar gradiometer type magnetic sensor has the feature of erasing the magnetic field that is common to the two coils and measuring only the difference. .
本実施例においては、検査対象物401は帯状のフィルムであるため、これが磁性を持つ場合、一定の磁気信号を発生することが期待される。したがって、平面型グラジオメータ型磁気センサーは、検査対象物からの磁気信号を低減し、金属異物からの信号を感度良く検出する作用を持つ。
In this embodiment, since the
これに対し、マグネトメータ型磁気センサーは、検査対象物からの磁気信号をモニターする作用を持つ。消磁用磁石の強度を決めた後も、磁化用磁石や消磁用磁石に供給される電流のオフセット変動や、検査対象物の磁性の変動などの理由で、消磁磁場の強度の最適値が長周期的に変動する場合がある。このような場合は、マグネトメータ型磁気センサー405により、磁気信号を検出し、検査対象物からの信号が平均的にゼロになるよう、制御計算機114を介して増幅回路403にフィードバックを行えばよい。本実施例においては、マグネトメータ型磁気センサー405と平面型グラジオメータ型磁気センサー407の位置関係は、マグネトメータが上流側、平面型グラジオメータ型磁気センサー407が下流側としたが、逆になっても同様の効果が得られる。
On the other hand, the magnetometer type magnetic sensor has a function of monitoring a magnetic signal from an inspection object. Even after deciding the strength of the demagnetizing magnet, the optimum value of the demagnetizing magnetic field has a long period due to the offset fluctuation of the current supplied to the magnetizing magnet and the demagnetizing magnet and the magnetism fluctuation of the inspection object. May vary. In such a case, a magnetic signal is detected by the magnetometer type
[実施例3]
図7は、本発明の第三の実施例に係る異物検出装置の構成例を示す概略図である。なお、図1、図5と同一の部分には同一の符号を付した。図1、図5の異物検出装置と同一の機能を有する部分については、詳細な説明を省略する。
[Example 3]
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a foreign object detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the part same as FIG. 1, FIG. Detailed descriptions of portions having the same functions as those of the foreign matter detection apparatus of FIGS. 1 and 5 are omitted.
本実施例では、検査対象物102は、すり鉢状の漏斗601に投入され、漏斗中を回転した後、漏斗の底部に設けられた開口より、搬送ベルト101上に落ちる。磁化用磁石602は漏斗全体を浸す磁場を形成する電磁石であり、増幅回路604を介して、直流電源605より電流を供給されている。磁気シールド603は磁化用磁石602全体を囲みつつ、検査対象物の投入口、出口を備える磁気シールドであり、磁場の漏洩を防ぐ。増幅回路604の出力は制御計算機114により制御されている。光センサー606は搬送ベルト101上を見込むように設置され、検査対象物102の通過を検出する。消磁用磁石402は交流磁場を発生可能な電磁石であり、信号発生回路403を介して、交流電源404により電圧を供給されている。磁気センサー108は消磁用磁石402の下流側に設置され、検出回路113により、検査対象物102から発生する磁気信号を測定する。入出力装置115は制御計算機114に接続されており、オペレータによる検査条件の設定、オペレータに対する検出結果の表示はこの入出力装置115を介して行われる。
In this embodiment, the
本実施例の原理は実施例1と同一であり、検査対象物に付着又は混入した金属異物を磁化容易軸方向に磁化させたのち、交流磁場を印加することにより、検査対象物を消磁する流れとなっている。実施例1との違いの一つは、実施例1では、金属異物を磁化容易軸方向に磁化させるため、複数の着磁磁石を用いて検査対象物に対して複数の方向の磁化磁場を印加していたのに対し、本実施例では、すり鉢状の漏斗601を用いて、磁化用磁石602が形成する磁場中で検査対象物102を回転させることにより、検査対象物に付着又は混入した金属異物を磁化容易軸に磁化させる。これにより、磁化用磁石を単一とすることができ、コスト低減を図ることができる。
The principle of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and after magnetizing a metal foreign object adhering to or mixed in the inspection object in the direction of the easy magnetization axis, a flow for demagnetizing the inspection object by applying an alternating magnetic field. It has become. One of the differences from the first embodiment is that, in the first embodiment, in order to magnetize the metal foreign object in the easy magnetization axis direction, a plurality of magnetized magnets are used to apply a magnetizing magnetic field in a plurality of directions to the inspection object. On the other hand, in this embodiment, the mortar-shaped
本実施例と実施例1のもう一つの違いは、実施例1では消磁用磁場の強度が時間的に一定であるのに対し、本実施例では、消磁用磁場をパルス状とする点である。これについて図8のタイムチャートを用いて説明する。図8(a)は光センサー606の出力である。光センサー606は、検査対象物の通過を検出し、パルス信号を出力する。この信号が制御計算機114に伝送されると、制御計算機114は搬送ベルト101の速度を元に消磁用磁石402に交流磁場を印加するタイミングを計算し、図8(b)に示すようなトリガー信号を発生する。このトリガー信号を入力信号として、信号発生回路403は、図8(c)に示すような減衰する交流電流を発生し、消磁用磁石402に交流磁場を発生させる。
Another difference between the present embodiment and the first embodiment is that the demagnetizing magnetic field intensity is constant in time in the first embodiment, whereas the demagnetizing magnetic field is pulsed in the present embodiment. . This will be described with reference to the time chart of FIG. FIG. 8A shows the output of the
このように消磁用磁場をパルス的に発生させることにより、検査対象物の通過時のみ消磁用磁場を発生させることが出来るので、消磁用磁石による消費電力及び発熱量の低減を図ることが出来る。なお、光センサー606は、検査対象物の通過を検出できるものであれば、それに替えて、静電容量型センサー、撮像装置など、他の任意のセンサーを用いてもよい。
By generating the demagnetizing magnetic field in a pulse manner in this way, it is possible to generate the demagnetizing magnetic field only when the inspection object passes, so that it is possible to reduce power consumption and heat generation by the demagnetizing magnet. The
[実施例4]
図9は、本発明の第四の実施例に係る異物検出装置の構成例を示す概略図である。なお、図1、図7と同一の部分には同一の符号を付した。図1、図7の異物検出装置と同一の機能を有する部分については、詳細な説明を省略する。
[Example 4]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a foreign object detection device according to a fourth example of the present invention. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the part same as FIG. 1, FIG. Detailed descriptions of portions having the same functions as those of the foreign matter detection apparatus of FIGS. 1 and 7 are omitted.
本実施例では、検査対象物102は、搬送ベルト101上に載置され、紙面左から右へと搬送される。光センサー606は搬送ベルト101上を見込むように設置され、検査対象物102の通過を検出する。
In this embodiment, the
磁石801a,801bは、対になってX方向の磁場を発生させる電磁石であり、信号発生回路804aにより電流を供給される。磁石802a,802bは、対になってY方向の磁場を発生させる電磁石であり、信号発生回路804bにより電流を供給される。磁石803a,803bは、対になってZ方向の磁場を発生させる電磁石であり、信号発生回路804cにより電流を供給される。信号発生回路804a,804b,804cは電源805により電流を供給される。
The
磁気センサー108は磁石801a,801b,802a,802b,803a,803bの下流側に設置され、検出回路113により、検査対象物102から発生する磁気信号を測定する。入出力装置115は制御計算機に接続されており、オペレータによる検査条件の設定、オペレータに対する検出結果の表示は、この入出力装置115を介して行われる。
The
本実施例の原理は実施例1及び実施例3と同一であり、検査対象物に付着又は混入した金属異物を磁化容易軸方向に磁化させたのち、交流磁場を印加することにより、検査対象物を消磁する流れとなっている。本実施例の特徴の一つは、複数の方向への磁化を単一のサイトで、時分割的に行う点である。本実施例のもう一つの特徴は、検査対象物の磁化と消磁に同一の磁石を用いる点である。これについて、図10のタイムチャートを用いて説明する。 The principle of the present embodiment is the same as that of the first and third embodiments, and after inspecting the metal foreign matter adhering to or mixed in the inspection object in the direction of the easy axis of magnetization, an AC magnetic field is applied to thereby inspect the inspection object. It has become a flow to demagnetize. One of the features of this embodiment is that magnetization in a plurality of directions is performed in a time division manner at a single site. Another feature of the present embodiment is that the same magnet is used for magnetization and demagnetization of the inspection object. This will be described with reference to the time chart of FIG.
光センサー606により検査対象物の通過が検知されると、制御計算機114は、信号発生回路804a,804b,804cにトリガー信号を入力し、これにより、信号発生回路804a,804b,804cは、それぞれ、図10(a)、図10(b)、図10(c)のような信号を発生させる。この信号は、それぞれ、X方向、Y方向、Z方向の磁場に対応する。まず、T1からT2にかけて、磁石801a,801bに直流電流が流れ、X方向の向きに磁化用磁場が印加される。次に、T2からT3にかけて、磁石802a,802bに直流電流が流れ、Y方向の向きの磁化用磁場が形成される。次に、T3からT4にかけて、磁石803a,803bに直流電流が流れ、Z方向の向きに磁化用磁場が印加される。以上が、検査対象物の磁化のプロセスである。次に、T5からT6にかけて、磁石801a,801bに減衰する交流電流が流れ、X方向に交流消磁が行われる。続いて、T6からT7にかけて、磁石802a,802bに減衰する交流電流が流れ、Y方向に交流消磁が行われる。さらにT7からT8にかけて、磁石803a,803bに減衰する交流電流が流れ、Z方向に交流消磁が行われる。検査対象物が磁石801a,801b,802a,802b,803a,803bが発生する磁場中を通過中に、T1からT8までの処理は行われる。
When the passage of the inspection object is detected by the
なお、図10の例では、3つの向きに対して磁化を行ったが、検査対象物に付着又は混入する金属異物があらゆる方向に磁化容易軸を持ちうることを考えると、さらに多くの向きに対して磁化を行ってもよい。たとえば、図11の例では、7つの向きに対して磁化を行っている。即ち、T1からT2にかけて、磁石801a,801bに直流電流が流れ、X方向正の向きに磁化用磁場が印加される。次に、T2からT3にかけて、磁石802a,802b、及び磁石803a,803bに直流電流が流れ、X方向正の向きからY方向正の向きへ45度の向きに磁化用磁場が印加される。次に、T3からT4にかけて、磁石802a,802bに直流電流が流れ、Y方向正の向きに磁化用磁場が印加される。以下、順に直流電流を流す磁石と電流の強さを変えることにより、7つの向きに対して、磁化用磁場が印加され、最後にT9からT10にかけて、磁石801a,801b,802a,802b,803a,803bに減衰する交流電流が流れることにより、検査対象物に対して交流消磁が行われる。このとき、検査対象物を全方向に渡って均一に消磁を行うため、磁石801a,801bに流れる交流電流と、磁石802a,802bに流れる交流電流、磁石803a,803bに流れる交流電流はそれぞれ異なる周波数を持つようにしてもよい。これにより、3種類の交流電流により合成される磁場がランダムな方向を向くため、特定の磁化成分を残さず、消磁を行うことができる。
In the example of FIG. 10, the magnetization is performed in three directions. However, considering that the metal foreign matter adhering to or mixed in the inspection target can have an easy magnetization axis in any direction, the number of directions is further increased. Magnetization may be performed. For example, in the example of FIG. 11, magnetization is performed in seven directions. That is, a direct current flows through the
なお、センサー606により検査対象物の通過が検知されると、その検査対象物が磁石801a,801b,802a,802b,803a,803bによって構成される磁場印加空間のほぼ中央に進んだタイミングで搬送ベルト101を停止させ、検査対象物が静止した状態で図10に示した処理を行ってもよい。この場合には、検査対象物102は、搬送ベルト101上に載置され、紙面左から右へと間欠的に搬送されることになる。
When the
[実施例5]
図12は、本発明の第五の実施例に係る異物検出装置の構成例を示す概略図である。なお、図5と同一の部分には同一の符号を付した。図5の異物検出装置と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
[Example 5]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of a foreign object detection device according to a fifth example of the present invention. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the part same as FIG. Descriptions of portions having the same functions as those of the foreign object detection device in FIG. 5 are omitted.
本実施例では、検査対象物401は帯状のフィルムであり、これが紙面左から右へと搬送される。X軸、Y軸、Z軸の定義は図1と同一である。磁化用磁石103,104,105はそれぞれ、X,Y,Z軸方向に磁場を発生する電磁石であり、それぞれ増幅回路109a,109b,109cを介して、直流電源111より電流を供給されている。磁気センサーアレイ1101は磁化用磁石105の下流側に設置され、検出回路113により、検査対象物401から発生する磁気信号を測定する。磁気センサーアレイ1101は、ホール素子やMR素子などの磁気センサーを直線状に並べて配置したものである。入出力装置115は制御計算機に接続されており、オペレータによる検査条件の設定、オペレータに対する検出結果の表示はこの入出力装置115を介して行われる。消磁用磁石1102は交流磁場を発生可能な電磁石であり、増幅回路1103を介して、交流電源1104により電圧を供給されている。
In this embodiment, the
本実施例の原理は実施例2と同一であり、複数の方向に磁化用磁場を印加することにより、検査対象物に付着又は混入した金属異物を磁化容易軸に磁化させ、金属異物の残留磁化を感度よく測定する。本実施例の特徴の一つは、検査対象物からの磁気信号測定前に直流又は交流の消磁を行わない点である。これについて図13を用いて説明する。 The principle of the present embodiment is the same as that of the second embodiment. By applying a magnetic field for magnetization in a plurality of directions, the metal foreign matter adhering to or mixed into the object to be inspected is magnetized on the easy magnetization axis, and the residual magnetization of the metal foreign matter is magnetized. Is measured with high sensitivity. One of the features of this embodiment is that direct current or alternating current demagnetization is not performed before measuring a magnetic signal from an inspection object. This will be described with reference to FIG.
図13(a)は、金属異物のM−Hカーブを示したものであり、破線が十分に大きな外部磁場を想定したメジャーループ、実線が本実施例における金属異物の磁化の変化を示したものである。一方、図13(b)は、検査対象物のM−Hカーブを示したものであり、点線が十分に大きな外部磁場を想定したメジャーループ、実線が本実施例における検査対象物の磁化の変化を示したものである。図13(a)と図13(b)を比較すると、保磁力(磁化がゼロになるときの外部磁場の強さ)が互いに近いことが分かる。このような場合、検査対象物を消磁するために磁場を印加すると、金属異物もまた消磁されてしまうため、十分に高い感度が得られない場合がある。そこで、本実施例では、図13(a)及び図13(b)に実線で示したように、消磁を行わずに、残留磁化を測定する。これにより、消磁を行う場合よりも、金属異物と検査対象物の磁化の差が大きくなり、より高感度に金属異物を検出できる。 FIG. 13A shows an MH curve of a metal foreign object, where a broken line indicates a major loop assuming a sufficiently large external magnetic field, and a solid line indicates a change in magnetization of the metal foreign object in the present embodiment. It is. On the other hand, FIG. 13B shows the MH curve of the inspection object, where the dotted line is a major loop assuming a sufficiently large external magnetic field, and the solid line is the change in magnetization of the inspection object in this embodiment. Is shown. Comparing FIG. 13A and FIG. 13B, it can be seen that the coercive force (the strength of the external magnetic field when the magnetization becomes zero) is close to each other. In such a case, if a magnetic field is applied to demagnetize the inspection object, the metal foreign object is also demagnetized, and thus a sufficiently high sensitivity may not be obtained. Therefore, in this embodiment, as shown by the solid lines in FIGS. 13A and 13B, the residual magnetization is measured without demagnetization. Thereby, compared with the case where demagnetization is performed, the difference in magnetization between the metal foreign object and the inspection object becomes larger, and the metal foreign object can be detected with higher sensitivity.
本実施例のもう一つの特徴は、検査対象物からの磁気信号測定後に消磁用磁石1102により交流消磁を行う点である。この交流消磁の役割は、検査に際して印加した直流磁場が、検査対象物を磁化させたことが、検査後のプロセス、又は出荷後の検査対象物の性能に与える影響を除去するためである。
Another feature of the present embodiment is that AC demagnetization is performed by the
[実施例6]
図14は、本発明の第六の実施例に係る異物検出装置の構成例を示す概略図である。なお、図1、図5と同一の部分には同一の符号を付した。図1、図5の異物検出装置と同一の機能を有する部分については、詳細な説明を省略する。
[Example 6]
FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration example of a foreign object detection device according to a sixth example of the present invention. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the part same as FIG. 1, FIG. Detailed descriptions of portions having the same functions as those of the foreign matter detection apparatus of FIGS. 1 and 5 are omitted.
本実施例では、検査対象物401は帯状のフィルムであり、これが紙面左から右へと搬送される。X軸、Y軸、Z軸の定義は図1と同一である。磁化用磁石105はZ軸方向に磁場を発生する電磁石であり、増幅回路109cを介して、直流電源111より電流を供給されている。消磁用磁石402は交流磁場を発生可能な電磁石であり、増幅回路403を介して、交流電源404により電圧を供給されている。消磁用磁石402の形成する交流磁場の振幅は時間的に一定である。しかしながら、空間的には、消磁用磁石から下流側に遠ざかるに従い徐々に減衰するよう磁気シールドなどが設計されている。
In this embodiment, the
マグネトメータ型磁気センサー405及び平面型グラジオメータ型磁気センサー407は消磁用磁石402の下流側に設置され、それぞれ検出回路406,408により、消磁用磁石402の内部を通過直後の検査対象物401から発生する磁気信号を測定する。図示されていないが、消磁用磁石402とマグネトメータ型磁気センサー405の間には、磁場が漏洩しないよう、磁気シールドが設けられている。検出回路406の出力は、制御計算機114に伝送され、この信号を元に、制御計算機114は消磁用磁石402の磁場強度を決定する。また、検出回路408の出力は、制御計算機114に伝送され、制御計算機114はこの信号強度を予め定められた閾値と比較することにより、金属異物の有無を判定する。マグネトメータ型磁気センサー405及び平面型グラジオメータ型磁気センサー407の作用は、実施例2で説明した通りである。
The magnetometer type
本実施例の特徴の一つは、検査対象物の磁化及び消磁を単一の方向で行う点である。実施例1から5においては、検査対象物を複数の方向に磁化し、検査対象物に付着又は混入した金属異物をその磁化容易軸方向に磁化させることによって、金属異物の残留磁化を大きくする方法がとられていた。しかし、磁化用に磁石を複数用いることが、実装上及びコストの観点から困難な場合がある。これに対して、検査対象物と検出すべき金属異物の磁気特性がある条件を満たせば、検査対象物の磁化が単一の方向であっても、磁化の後に交流消磁を行うことにより、より高い感度で金属異物を検出することが可能である。その条件とは、「検出すべき金属異物の保磁力が検査対象物の保磁力と比べて大きい」場合である。 One of the features of the present embodiment is that the inspection object is magnetized and demagnetized in a single direction. In Examples 1 to 5, a method for increasing the residual magnetization of a metal foreign object by magnetizing the inspection object in a plurality of directions and magnetizing the metal foreign object adhering to or mixed in the inspection object in the direction of the easy axis of magnetization. Was taken. However, it may be difficult to use a plurality of magnets for magnetization from the viewpoint of mounting and cost. On the other hand, if the magnetic properties of the inspection object and the metal foreign object to be detected satisfy certain conditions, even if the inspection object is magnetized in a single direction, by performing AC demagnetization after the magnetization, It is possible to detect metallic foreign matter with high sensitivity. The condition is a case where “the coercive force of the metal foreign matter to be detected is larger than the coercive force of the inspection object”.
これについて、図15のM−Hカーブを用いて説明する。図15(a)は、本実施例における金属異物の磁化の変化を示したものであり、磁化磁場印加直後を起点として、その後減衰する交流磁場が印加されていることを示す。この時、外部磁場がゼロ近辺を往復しても、金属異物の磁化は大きく減衰せず、最終的に残留磁化が大きく残る。これは、金属異物のM−Hカーブが矩形に近いループを描いているためである。これに対して、図15(b)は、本実施例における検査対象物の磁化の変化を示したものであり、外部磁場がゼロ近辺を往復するとともに、磁化が大きく減衰し、最終的には残留磁化がゼロになる。これは、検査対象物のM−Hカーブがゼロ磁場近辺で大きな勾配を持つためである。 This will be described with reference to the MH curve in FIG. FIG. 15A shows the change in magnetization of the metallic foreign object in the present example, and shows that an alternating magnetic field that is attenuated thereafter is applied starting from immediately after the application of the magnetizing magnetic field. At this time, even if the external magnetic field reciprocates around zero, the magnetization of the metal foreign matter is not greatly attenuated, and finally a large residual magnetization remains. This is because the MH curve of the metal foreign object draws a loop close to a rectangle. On the other hand, FIG. 15B shows a change in the magnetization of the inspection object in this example, and the external magnetic field reciprocates around zero and the magnetization is greatly attenuated. The remanent magnetization becomes zero. This is because the MH curve of the inspection object has a large gradient in the vicinity of the zero magnetic field.
消磁用磁石の磁場強度は次のように決定する。図15(c)は検査対象物のM−Hカーブの拡大部である。交流磁場の強度を徐々に減衰させたとき磁化がゼロに近づくためには、交流磁場の振幅に対応する磁化の振幅の中心がゼロとなる必要がある。したがって、ゼロ磁場近辺のM−Hカーブを直線で近似すると、交流磁場の強度は検査対象物の保磁力の2倍程度必要であることが分かる。 The magnetic field strength of the demagnetizing magnet is determined as follows. FIG. 15C is an enlarged portion of the MH curve of the inspection object. In order for the magnetization to approach zero when the intensity of the alternating magnetic field is gradually attenuated, the center of the amplitude of the magnetization corresponding to the amplitude of the alternating magnetic field needs to be zero. Therefore, when the MH curve in the vicinity of the zero magnetic field is approximated by a straight line, it can be seen that the intensity of the alternating magnetic field needs to be about twice the coercive force of the inspection object.
一方、金属異物からの磁気信号レベルの観点からは、交流磁場の強度は小さいほうが望ましい。交流磁場により金属異物の磁化を減衰させないために許容される交流磁場の強度は、金属異物の保磁力程度である。 On the other hand, from the viewpoint of the magnetic signal level from the metal foreign matter, it is desirable that the intensity of the alternating magnetic field is small. The strength of the alternating magnetic field that is allowed in order not to attenuate the magnetization of the metallic foreign object by the alternating magnetic field is about the coercive force of the metallic foreign object.
このように、検査対象物の消磁と金属異物の磁気信号レベル保持はトレードオフの関係にある。したがって、より好適には、検査に先立ちテストピースを用いた測定により、磁気信号のS/N比、即ち、金属異物からの信号と検査対象物自体からのバックグラウンド信号の比がもっとも大きくなるための条件を求めるのが望ましい。 Thus, the degaussing of the inspection object and the magnetic signal level maintenance of the metal foreign object are in a trade-off relationship. Therefore, more preferably, the S / N ratio of the magnetic signal, that is, the ratio of the signal from the metal foreign object to the background signal from the inspection object itself is maximized by the measurement using the test piece prior to the inspection. It is desirable to obtain the following conditions.
以上の方法で消磁用磁石により形成される交流磁場の強度を適切に設定することにより、検査対象物の磁化のみを選択的に消磁させることができる。 By appropriately setting the intensity of the alternating magnetic field formed by the demagnetizing magnet by the above method, only the magnetization of the inspection object can be selectively demagnetized.
以上のように、検出すべき金属異物の保磁力が検査対象物の保磁力と比べて大きい場合、検査対象物の磁化が単一の方向であっても、交流磁場の強度を適切に設定することにより、検査対象物の磁化のみを選択的に消磁させることができる。 As described above, when the coercive force of the metal foreign object to be detected is larger than the coercive force of the inspection object, the strength of the alternating magnetic field is appropriately set even if the magnetization of the inspection object is in a single direction. Thus, only the magnetization of the inspection object can be selectively demagnetized.
本発明は、磁性を持つ材料を含む製品中に混入する微量の金属異物を検出する非破壊検査装置として有用であり、例えば、リチウムイオン電池の電極に混入する微量の金属異物を検出するインライン検査装置に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a non-destructive inspection apparatus that detects a minute amount of metallic foreign matter mixed in a product containing a magnetic material, for example, an in-line inspection that detects a minute amount of metallic foreign matter mixed in an electrode of a lithium ion battery. It can be applied to the device.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
101 搬送ベルト
102 検査対象物
103,104,105 磁化用磁石
106 磁気センサー
107 消磁用磁石
108 磁気センサー
109a,109b,109c,110 増幅回路
111 直流電源
112 検出回路
114 制御計算機
115 入出力装置
401 検査対象物
402 消磁用磁石
403 増幅回路
404 交流電源
405 マグネトメータ型磁気センサー
406 検出回路
407 平面型グラジオメータ型磁気センサー
408 検出回路
601 漏斗
602 磁化用磁石
603 磁気シールド
604 増幅回路
605 直流電源
606 光センサー
801a,801b,802a,802b,803a,803b 磁石
804a,804b,804c 信号発生回路
805 電源
1101 磁気センサーアレイ
1102 消磁用磁石
1103 増幅回路
1104 交流電源
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記磁場印加部によって磁場を印加された検査対象物から発生する磁気信号を測定する磁気センサーと、
前記磁気センサーからの信号を用いて前記検査対象物に付随する異物を検出する異物検出部とを有し、
前記磁場印加部は、前記検査対象物に対して方向が異なる複数の直流磁場を順に印加することを特徴とする異物検出装置。 A magnetic field application unit for applying a magnetic field to the inspection object;
A magnetic sensor for measuring a magnetic signal generated from an inspection object to which a magnetic field is applied by the magnetic field application unit;
A foreign matter detector that detects foreign matter associated with the inspection object using a signal from the magnetic sensor;
The said magnetic field application part applies the several DC magnetic field from which a direction differs with respect to the said test object in order, The foreign material detection apparatus characterized by the above-mentioned.
前記磁石によって磁場を印加された検査対象物から発生する磁気信号を測定する磁気センサーと、
前記磁気センサーからの信号を用いて前記検査対象物に付随する異物を検出する異物検出部とを有し、
前記磁石が発生する磁場強度は、検出すべき異物の磁化容易軸における保磁力以上であることを特徴とする異物検出装置。 A magnet for applying a magnetic field to the inspection object;
A magnetic sensor for measuring a magnetic signal generated from an inspection object to which a magnetic field is applied by the magnet;
A foreign matter detector that detects foreign matter associated with the inspection object using a signal from the magnetic sensor;
The magnetic field intensity generated by the magnet is equal to or greater than the coercive force on the easy magnetization axis of the foreign object to be detected.
前記磁場印加部によって磁場を印加された検査対象物から発生する磁気信号を測定する磁気センサーと、
前記磁気センサーからの信号を用いて前記検査対象物に付随する異物を検出する異物検出部とを有し、
前記磁場印加部は、前記検査対象物に直流磁場を印加する直流磁場印加手段と、前記直流磁場を印加した後、前記検査対象物に交流磁場を印加する交流消磁手段とを有し、
前記交流磁場を減衰させた後、前記磁気センサーによって前記検査対象物から発生する磁気信号を測定することを特徴とする異物検出装置。 A magnetic field application unit for applying a magnetic field to the inspection object;
A magnetic sensor for measuring a magnetic signal generated from an inspection object to which a magnetic field is applied by the magnetic field application unit;
A foreign matter detector that detects foreign matter associated with the inspection object using a signal from the magnetic sensor;
The magnetic field application unit includes a DC magnetic field application unit that applies a DC magnetic field to the inspection object, and an AC demagnetization unit that applies an AC magnetic field to the inspection object after applying the DC magnetic field,
After the AC magnetic field is attenuated, a magnetic signal generated from the inspection object is measured by the magnetic sensor.
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