JP2014130075A - 金属異物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属部と、本来金属を含まない部分とを有するものであっても、金属異物検知を行うことができる金属異物検知装置を提供する。また、複数の渦電流センサを配置する場合でも、漏れのない金属異物検知行うことができる金属異物検知装置を提供する。
【解決手段】摩擦材の座金に固着されていない面に対向可能に配置される渦電流センサと、渦電流センサの検知結果を報知する報知手段と、摩擦材の移送手段又は渦電流センサの移動手段とを備える、金属異物検知装置。前記金属異物検知装置において、離間を有して配置される複数の渦電流センサを備え、渦電流センサが、隣接する渦電流センサ間を結ぶ直線を、摩擦材の移送方向又は渦電流センサの移動方向と直交でない角度で交差させると共に、ベルトの進行方向に対して、隣接する渦電流センサの測定範囲の一部同士が重なるように設置される金属異物検知装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属異物検知装置に関する。

金属異物検知装置は、検査機器の１つであり、製造工程の一部にて、本来混入すべきでない金属異物が、誤って混入したものがないか、チェックすることに用いられる。
また、金属異物検知装置は、消費者が誤って金属を誤飲することがないように、食品製造において多用されており、殆どの加工食品にて、この検査が行われる。

金属異物検知装置の仕組みは、様々な方法があるが、大量の検査品を素早く処理することができることから、ベルトコンベアにて搬送している検査対象を、渦電流センサにより検知し、金属の有無を調べている（例えば、特許文献１等参照）。

渦電流センサは、通常非金属物の内部に、金属が混入していないかを検査するものであり、センサ情報から、金属異物までの距離を算出こともできる。

特開２００１−９１６６２号公報

しかしながら、渦電流センサを用いたものは、本来金属を含まないものの中に、金属異物がないかどうかを調べるものであり、金属部分と、本来金属を含まない部分とに分かれたものの検知を行うものではない。
また、渦電流センサは、複数のセンサを一度に用いる場合に、お互いのセンサでの干渉距離があり、渦電流センサ同士を、離間を有して設置する必要があるが、この離した部分に検査すべき部分が入りこむと、検査を行っている意味がなくなる。

本発明は、金属部と、本来金属を含まない部分を有するものであっても、金属異物検知を行うことができる金属異物検知装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、複数の渦電流センサを配置する場合でも、漏れのない金属異物検知行うことができる金属異物検知装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１）摩擦材の座金に固着されていない面に対向可能に配置される渦電流センサと、前記渦電流センサの検知結果を報知する報知手段と、摩擦材の移送手段又は渦電流センサの移動手段とを備える、金属異物検知装置。
（２）座金に固着された摩擦材の、座金が固着された面の反対側の面に対向可能に渦電流センサが配置される、（１）に記載の金属異物検知装置。
（３）離間を有して配置される複数の渦電流センサと、前記渦電流センサの検知結果を報知する報知手段と、摩擦材の移送手段又は渦電流センサの移動手段とを備え、前記渦電流センサが、隣接する渦電流センサ間を結ぶ直線を、摩擦材の移送方向又は渦電流センサの移動方向と直交でない角度で交差させると共に、ベルトの進行方向に対して、隣接する渦電流センサの測定範囲の一部同士が重なるように設置される、（１）又は（２）に記載の金属異物検知装置。
（４）摩擦材を移送手段が非金属ベルトであり、渦電流センサが前記非金属ベルトの裏面に配置される、（３）に記載の金属異物検知装置。

本発明の金属異物検知装置によれば、金属部と、本来金属を含まない部分を有するものであっても、金属異物検知を行うことができる。
また、本発明の金属異物検知装置によれば、複数の渦電流センサを配置する場合でも、漏れのない金属異物検知を行うことができる。

渦電流センサの配置関係図を示す。 本発明の実施例である金属異物検知装置であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図を示す。 図２に示す渦電流センサの配置詳細図を示す。

＜摩擦材＞
本実施形態における検査対象である摩擦材は、相手材（ロータ、ドラム等）に押し当てられることで、制動力を発揮するものであれば、特に限定されるものではない。
より具体的には、一般に公知の材料が用いられ、例えばスチール繊維、黄銅繊維、銅繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール繊維、セラミック繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、カーボン繊維等の繊維状物質を、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、カシュー樹脂等の熱硬化性樹脂にて成形したものである。
尚、上記摩擦材の配合割合は、摩擦特性により異なり、適宜決定される。

摩擦材の形状は、特に制限されるものではないが、座金を使用する場合には、少なくとも前述した座金の接着面からはみ出さないようにする。
摩擦材の表面には、１つ又は複数の溝を設けることができ、更に、摩擦材の側面にテーパを設けることもできる。このような、溝及びテーパは、設けることで、制動時の鳴きを低減させることがある。

また、摩擦材は、座金に固着した状態でも良く、そのような場合は、後述する渦電流センサを、摩擦材の座金が固着された面の反対側の面に対向するように配置する。座金に固着した摩擦材を後述する非金属ベルトで移送し、この非金属ベルトの裏面に後述する渦電流センサを配置する場合は、座金を上にして、摩擦材が、非金属ベルトに接触するようにして載置する。

座金は、金属製のものであり、複数のトルク受け部を有するものであれば、好適に用いることができる。
全体形状は、特に制限されず、様々な形状をとることができるが、ロータを挟持する際に用いられる場合は、側面の一部を、ロータの外形形状に沿わせるように、円弧形状とすることが好ましい。
座金の材質は、金属製であれば、特に制限されるものではなく、具体的には、熱間圧延鋼板又は冷間圧延鋼板等を、好適に用いることができる。
座金の大きさ及び厚みは、使用されるロータの大きさ、かかる面圧、必要とされる制動力により、適宜選択される。

また、摩擦材が円筒形状のドラムの内周面に押し当てられる形状である場合も、検査対象とすることができる。

＜渦電流センサ＞
本実施形態における渦電流センサは、高周波磁界を利用したものであれば、特に制限されるものではなく、一般的に市販されるセンサを、用いることができる。
渦電流センサの原理は、センサのヘッド部に設けたコイルに対し、高周波電流を導通させることにより、高周波磁界を発生させ、この高周波磁界内にある金属を検出する。高周波磁界内にある金属は、電磁誘導作用により、金属表面に磁束の通過方向と直交する渦電流が流れ、これにより、前述したコイルのインピーダンスを変化させる。渦電流センサは、このインピーダンスの変化に伴う、発信状態の振れ幅により、金属までの距離を算出可能となる。
検査対象の金属部分の反対側に配置された渦電流センサからのデータにより、金属までの距離を算出することで、検査対象の金属部分までの距離が一定であるべきところ、それよりも近い場所に金属があれば、金属異物が混入しているとして、検知することができる。

尚、摩擦材の構成材料として、金属繊維を用いた場合には、渦電流センサが、この異物でない金属繊維を検出してしまうことも考えられるものの、現実的には、摩擦材と渦電流センサとの相対速度、サンプリング数等を調整することにより、金属繊維を異物と認識させないことができる。
より具体的には、例えば、単位時間当たりの渦電流センサのサンプリング回数を増やし、各サンプリングの平均値を算出することによって、微小な金属繊維の突発的サンプリング値をならすことで、金属繊維よりも大きなネジ、ボルト等の異物のみを検出することができる。
但し、このような調整を行った場合は、用いた金属繊維よりも細かい金属異物が混入したとしても、検出することができなくなる。

本実施形態では、渦電流センサを、検査対象が金属部分を有する場合、その金属部分の反対側に配置する。
渦電流センサを固定して、検査対象が、ベルト等の移送手段により渦電流センサの固定位置を通過するようにしてもよく、検査対象を静止させ、渦電流センサが、移動手段により検査対象の静止位置を通過するようにしてもよい。

複数の渦電流センサを、離間を有して配置すると、検査対象又は渦電流センサを１回通過させるだけで検査することができ、短時間での検査が可能となり好ましい。
離間距離は、渦電流センサの干渉距離よりも長いものであれば良く、干渉しない範囲で、可能な限り近くに設置することが好ましい。

複数の渦電流センサの設置につき、検査対象をベルトにより移送する場合を例として以下に説明する。図１（ｃ）に示すように、隣接する渦電流センサ２、２間を結ぶ直線３を、ベルト１の進行方向と直交でない角度で交差させると共に、近接する渦電流センサ２、２の測定範囲の一部同士が、ベルト１の進行方向に対して、重なるように複数の渦電流センサを設置する。
図１（ａ）の設置は、隣接する渦電流センサ２、２間を結ぶ直線３を、ベルト１の進行方向と直交させたものであるが、このようにすると、渦電流センサ２、２間（渦電流センサ同士の隙間部分）を検査対象が通過した際に、金属を検知できない領域が発生する。
また、図１（ｂ）に示すものは、隣接する渦電流センサ２、２間を結ぶ直線３を、ベルト１の進行方向と直交させていないものの、近接する渦電流センサ２、２の一部同士が、ベルト１の進行方向に対して、重なりあっておらず、やはり渦電流センサ２、２間（渦電流センサ同士の隙間部分）を検査対象が通過した際に、金属を検知できない領域が発生する。

配置する渦電流センサが１個である場合でも、検査に要する時間は長くなってしまうが、検査対象又は渦電流センサを、金属を検知できない領域が発生しないように動かすことにより検査を行うことができ、例えば、検査対象が１個の渦電流センサの固定位置を通過した後、検査対象を移送面上で移送方向に対して直交方向に、金属を検知できない領域が発生しない距離だけずらして、再度渦電流センサの固定位置を通過させることを複数回繰り返して、検査することができる。

＜移送ベルト＞
本実施形態の金属異物検知装置は、摩擦材をベルトに載置して移送し、前述した渦電流センサを配置した位置を通過させる方式とすることができる。この場合、複雑な機構が不要であるため、装置の不具合が発生し難くなる。
摩擦材の移送を行うベルトの材質は、特に制限なく、金属製又は非金属製のものを使用することができる。
摩擦材の移送を行うベルトとして、金属製のものを使用する場合は、渦電流センサをベルトの上面と所定の距離を有する位置に配置し、渦電流センサの下を摩擦材が通過するようにする。
摩擦材の移送を行うベルトとして、非金属製のものを使用する場合は、金属製のものを使用する場合と同様の配置とすることもできるが、渦電流センサをベルトの裏面に配置することも可能となる。
非金属ベルトの材質としては、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリオレフィン等を用いることができる。
また、非金属ベルトは、蛇行をし難いように、芯材を入れることが好ましく、後述する渦電流センサをベルトの裏面に配置する場合には、渦電流センサに干渉しない位置に芯材を配置することが好ましい。

＜報知手段＞
本実施形態における報知手段は、金属異物を検知した際に、それを報知可能とするものであればよく、具体的には、ライト、回転灯等の視覚報知、サイレン、ブザー等の聴覚報知により、又は、それらの組合せにて、報知することができる。
但し、報知手段は、通常有する金属部分を検知した場合は、報知を行わない。これは、摩擦材を、金属製の座金に固着した状態で、金属異物検知を行う際に必要な措置であり、そのままでは、全ての検査対象にて報知を行ってしまう。
そこで、予め座金までの距離を入力しておき、その距離よりも短い距離にて金属検知が行われた場合に、報知するようにする。

報知手段にて報知されたものは、取り除く必要がある。
この取り除きは、人手で行っても良いが、自動機械により行わせることが好ましい。具体的には、例えばベルトにて摩擦材を移送する方式の場合、取り除くべき摩擦材が流れてきた際に、金属製の腕等により弾くか、摩擦材の下流側に取り除くべき摩擦材が流れてきた時のみ、排出ラインへと分岐させること等ができる。
また、報知手段にて報知すると同時又は報知に同期させて、ベルトを停止させることもできる。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に述べるが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図２は、本発明の金属異物検知装置の実施例を示す概略平面図及び概略側面図である。
金属異物検知装置４は、本実施例での検査対象である摩擦材５を搬送するベルト１を備え、上流側に摩擦材整列機構６を、下流側に摩擦材排出機構７を配置し、摩擦材整列機構６と摩擦材排出機構７との間に、渦電流センサ２を設置している。なお、本実施例において、摩擦材５は座金１１に固着されたものである。

本実施例において、ベルト１は、ポリウレタン製のシート状物をループさせた非金属ベルトであり、表面のうねり発生、蛇行発生を阻止すべく、ポリエステル製の芯材を渦電流センサ２の直上にならないよう、両端部に寄せて埋め込んである。
また、ベルト１は、渦電流センサ２を配置する空間を形成するため、戻り部分の一部を、方向転換ロール８により、下方に押し下げてある。

渦電流センサ２は、前述したベルト１を下方に押し下げた空間に配置されるが、より詳細には、図３に示すように、ベルト１の進行方向（矢印参照）に対し、隣接する渦電流センサ２の中心部分を結んだ直線３が、斜めとなるようになっている。
本実施例では、センサヘッド直径が２２ｍｍの渦電流式変位センサを使用し、各々の渦電流センサ２同士を、離間距離：２０ｍｍを有して配置し、ベルト１の進行方向に対して、２ｍｍだけ重なるようにしている。これにより、本実施例では、幅：６２ｍｍの隙間ない検知領域を確保している。

摩擦材整列機構６は、ベルト１の上に載置された摩擦材５を、先に述べた渦電流センサ２の検知できる幅：６２ｍｍ以内に配置し直すものであり、挟持体９が、摩擦材５を両側から挟み込むようにして、摩擦材５の位置をベルト１の中央部に位置決めする。
尚、挟持体９の先端は、厚みを有したゴム製であり、摩擦材５を傷つけたり、破損したりしないようにしてある。
また、摩擦材整列機構６は、摩擦材検知センサ（図示省略）を有しており、このセンサからの情報により、挟持体９の挟持タイミングを計っている。

摩擦材排出機構７は、ベルト１の上に載置された摩擦材５を、先に述べた渦電流センサ２の検知、検査したＮＧワークを区別するものであり、排出体１０が摩擦材５をラインの外へ排出する。排出が困難な場合は、コンベヤを停止させＮＧワークを特定する。
また、ＮＧワークが発生した場合はブザーにて報知する。

図２に示す金属異物検知装置は、渦電流センサにより、ネジ、ボルト等の金属異物を検知するものであるが、現実にセンサが検知しているのは、金属異物までの距離であり、この距離が、各摩擦材における座金までの距離よりも短い場合に、摩擦材中に金属異物があるものとして、ブザー報知を行うと共に、前述した摩擦材排出機構により、ライン上から摩擦材を排除する。
摩擦材中に金属異物が混入する可能性があるのは、摩擦材の原料の攪拌を行う工程と、成形を行う工程であるので、金属異物の検査は、少なくともこれらの工程の後に、１回は行うようにする。

１…ベルト、２…渦電流センサ、３…隣接する渦電流センサ間を結ぶ直線、４…金属異物検知装置、５…摩擦材、６…摩擦材整列機構、７…摩擦材排出機構、８…方向転換ロール、９…挟持体、１０…排出体、１１…座金

Claims (4)

1. 摩擦材の座金に固着されていない面に対向可能に配置される渦電流センサと、前記渦電流センサの検知結果を報知する報知手段と、摩擦材の移送手段又は渦電流センサの移動手段とを備える、金属異物検知装置。
2. 座金に固着された摩擦材の、座金が固着された面の反対側の面に対向可能に渦電流センサが配置される、請求項１に記載の金属異物検知装置。
3. 離間を有して配置される複数の渦電流センサと、前記渦電流センサの検知結果を報知する報知手段と、摩擦材の移送手段又は渦電流センサの移動手段とを備え、前記渦電流センサが、隣接する渦電流センサ間を結ぶ直線を、摩擦材の移送方向又は渦電流センサの移動方向と直交でない角度で交差させると共に、ベルトの進行方向に対して、隣接する渦電流センサの測定範囲の一部同士が重なるように設置される、請求項１又は２に記載の金属異物検知装置。
4. 摩擦材を移送手段が非金属ベルトであり、渦電流センサが前記非金属ベルトの裏面に配置される、請求項３に記載の金属異物検知装置。

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