JP2022108554A - 着磁装置及び金属異物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート状又はフィルム状の被検査物に混入した金属異物を好適に検出可能な着磁装置を提供する。【解決手段】金属異物検出装置は、搬送方向Ｘに搬送される被検査物２に混入した微小の金属異物３を検出するために、金属異物３を着磁する着磁装置４０を備えている。着磁装置４０は、交差方向Ｙに並ぶように設けられ、搬送される被検査物２の面に近接した位置に配置される複数の永久磁石４１を有している。複数の永久磁石４１は、交差方向Ｙにおいて隣接して並ぶように配置され、永久磁石４１それぞれの極性が被検査物２側に向くように配置され、かつ、永久磁石４１それぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、着磁装置及び金属異物検出装置に係り、特に、所定の搬送方向に搬送されるシート状又はフィルム状の被検査物に混入した金属異物を検出するための着磁装置及び金属異物検出装置に関する。

従来、食品（包装食品）等の被検査物に混入した金属異物を検出するための金属異物検出装置が知られている。
金属異物検出装置は、被検査物を搬送し、搬送される被検査物に磁界を与えて、磁界を受けて搬送される被検査物からの磁気を測定し、当該測定値が所定の閾値を超えているか否かを判定することで、被検査物中に金属異物が混入しているか否かを検査するものである（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の金属検出装置では、所定の大きさの被検査物を水平方向に搬送する搬送機構と、搬送される被検査物中の金属異物を着磁する着磁装置と、着磁された金属異物からの磁気を測定する磁気センサと、当該測定値に基づいて被検査物に金属異物が含まれているか否かを判断する制御コントローラと、を備えている。
そして、着磁装置は、被検査物の搬送方向とは交差する交差方向に並ぶように設けられ、被検査物よりも上方位置に配置される複数の磁石（第１の磁化器）と、被検査物よりも下方位置に配置される複数の磁石（第２の磁化器）とを有し、第１の磁化器と第２の磁化器が上下方向において対向している。また、第１の磁化器では、全ての永久磁石の極性（Ｎ極）が被検査物側（下側）に向くように配置されており、第２の磁化器では、全ての永久磁石の極性（Ｓ極）が被検査物側（上側）に向くように配置されている。
上記構成により、比較的コストを抑えながら、被検査物中に含まれる金属異物を検出することが可能な金属検出装置（着磁装置）を実現している。

特開２００５－３３７９９６号公報

しかしながら、特許文献１のような金属異物検出装置では、包装食品等の被検査物を主な対象とし、当該被検査物中に含まれる金属異物を検出することを想定しているため、例えば、自動車用リチウムイオン２次電池に使用されるセパレータフィルム等のシート状又はフィルム状の被検査物中に含まれる金属異物を対象とした場合には、当該金属異物を精度良く検出することができない虞があった。
詳しく述べると、シート状又はフィルム状の被検査物を対象とし、当該被検査物中に含まれる微小な金属異物である線材を検出するためには、当該金属異物を着磁する着磁装置の構成を工夫する必要があった。

例えば、セパレータフィルムを被検査物の対象とした場合には、被検査物が比較的幅広なものとなり、また製造ラインの事情から比較的高速に搬送することが求められる。一方で、単純に検出感度を上げてしまうと、金属異物以外のものまで検出されてしまい、歩留りの低下を招いてしまう。これらの事情を考慮する必要があった。
また例えば、特許文献１では、磁石同士の反発を防ぐために磁石収容フレームに複数の磁石を一定の間隔で収容している。その他の例として、図１３Ａに示すように特許文献１と同じ目的で、磁石と磁石の間に樹脂スペーサを挟むこともあった。
また、特許文献１では、第１の磁化器において全ての磁石の極性（Ｎ極）が被検査物側（下側）に向くように配置され、また第２の磁化器において全ての磁石の極性（Ｓ極）が被検査物側（上側）に向くように配置されている。その他の例として、図１３Ｂに示すように隣り合う磁石がそれぞれの極性を同じ向きにすることもあった。
このように、磁石同士の間にスペースがある場合には、被検査物に含まれる微小な線材がスペース上を通過した際には着磁されにくい。また、磁石の左右が同じ極性で上下が異極性になるように配置されている場合には、隣り合う磁石のＮ極同士（Ｓ極同士）が反発し、一方から他方に向かって横方向に進む磁力が発生しない。そのため、線材の長手方向が磁石の長手方向と一致する方向で混入していると、着磁することが相当難しく、磁気センサによって検出できない虞があった。

また例えば、線材は、その長手方向においては着磁され易いものの、その短手方向や厚さ方向においては着磁され難い性質を一般的に持っている（反磁界）。従って、上記着磁装置の構成において、線材が各磁石の長手方向と一致する場合には、磁界の向きが上下方向となり、かつ磁石に並行に位置するため、線材の上下方向に着磁させようとするものの、当該線材の性質によって着磁され難くなる。そうすると、上記被検査物（線材）よりも上方に位置する磁気センサによって、上記線材を検出することは難しくなるという課題があった。
そのため、シート状またはフィルム状の被検査物を対象とする場合には、これらの事情を考慮する必要があった。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した金属異物（微小な金属異物）を好適に検出することが可能な着磁装置及び金属異物検出装置を提供することにある。特に、微小な金属異物が線材であって、かつ線材の長手方向が着磁装置の磁石の長手方向と一致する場合に、より顕著な効果を示すものである。

前記課題は、本発明の着磁装置によれば、所定の搬送方向に搬送されるシート状又はフィルム状の被検査物に混入した金属異物を検出するために、前記金属異物を着磁する着磁装置であって、前記搬送方向とは交差する交差方向に並ぶように設けられ、前記搬送方向に搬送される前記被検査物の面に近接した位置に配置される複数の永久磁石を備え、前記複数の永久磁石は、前記交差方向において隣接して並ぶように配置され、前記永久磁石それぞれの極性が前記被検査物側に向くように配置され、かつ、前記永久磁石それぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されていること、により解決される。

上記構成により、シート状又はフィルム状の被検査物を検査対象とし、被検査物に混入した微小な金属異物を検出対象として特化させた着磁装置を実現することができる。
詳しく述べると、複数の永久磁石は、搬送される被検査物の面に近接した位置に配置され、搬送方向とは交差する交差方向において隣接して並ぶように配置され、永久磁石それぞれの極性が被検査物側に向くように配置され、かつ、永久磁石それぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されている。
そうすることで、被検査物中に含まれる微小な金属異物がいずれの位置に混入していた場合であっても（永久磁石のいずれの位置を通過した場合であっても）、好適に着磁することができる。
また上記のように比較的シンプルな構成で着磁装置を実現することで、コストを抑えることもできる。
なお、本発明の着磁装置は、包装食品等の所定の大きさの被検査物を検査対象とし、当該検査物中に含まれる金属異物を着磁する装置としては適していない。すなわち、厚みが薄いシート状又はフィルム状の被検査物に永久磁石を接近させることを前提とし、当該被検査物中に含まれる微小な金属異物をいずれの位置、いずれの向きに混入していた場合であっても着磁することに特化させた装置となっている。

このとき、前記永久磁石は、横断面長方形状を有し、前記交差方向に長尺となるように配置され、前記複数の永久磁石は、隣り合う前記永久磁石同士が当接した状態で並ぶように配置されていると良い。
上記のように、複数の永久磁石は、隣り合う永久磁石同士が当接した状態で並ぶように配置されているため、従来のように隣り合う永久磁石同士を離して並べる場合や、隣り合う永久磁石同士の間に樹脂スペーサを配置して並べる場合と比較して、被検査物中に含まれる微小な金属異物を一層好適に着磁することができる。
なお、隣り合う永久磁石同士を当接させて並べているため、永久磁石同士が反発しあい、従来よりも組み立てが困難になるものの、横断面長方形状の永久磁石を採用することで互いに接触する接触面積を小さくし、互いに反発する力を極力抑えることとしている。
そのほか、横断面長方形状の永久磁石を採用することで、横断面正方形状の永久磁石を採用する場合と比較して接触面積を小さくすることができるため、永久磁石から被検査物側の向きへ磁力線を多く飛ばすことができる（接触面積が大きいと、互いに引き寄せ又は反発する向きへ磁力線が多く飛んでしまう）。

このとき、前記着磁装置は、前記交差方向に長尺となるように延びて、前記複数の永久磁石の前記被検査物側とは反対側の面に取り付けられる着磁ヨークを備え、前記着磁ヨークは、前記複数の永久磁石から構成される永久磁石ユニットよりも前記搬送方向において幅広となるように形成され、かつ、前記永久磁石ユニットよりも前記交差方向において長尺となるように形成され、前記永久磁石ユニットの両端部から外側に張り出していると良い。
上記のように、本発明の着磁装置は、交差方向に長尺となるように延びて、複数の永久磁石の被検査物側とは反対側の面に取り付けられる着磁ヨークを備えている。そのため、被検査物中に含まれる金属異物に向かって好適な着磁パターンを形成することができる。具体的には、永久磁石から被検査物側の向きとは異なる向きへ磁力線が拡散してしまうことを抑制し、金属異物を好適に着磁することができる。
また上記構成により、着磁ヨークが、永久磁石ユニットから被検査物側の向きとは異なる向きへ磁力線が拡散してしまうことを一層抑制し、被検査物に向けた好適な着磁パターンを形成することができる。

また前記課題は、上記着磁装置と、前記着磁装置よりも前記搬送方向の下流側に設けられ、前記着磁装置によって着磁された前記金属異物の磁気を測定する磁気測定装置と、を備え、前記被検査物に混入した前記金属異物を検出する金属異物検出装置であって、前記磁気測定装置は、前記交差方向に並ぶように設けられ、前記搬送方向に搬送される前記被検査物の面に近接した位置に配置され、前記金属異物の磁気を測定する複数の磁気センサと、前記交差方向に長尺となるように延びて、前記複数の磁気センサを覆うように設けられ、前記複数の磁気センサを磁気ノイズから遮断する磁気シールドと、を有する金属異物検出装置によっても解決される。
上記構成により、シート状又はフィルム状の被検査物（例えば、セパレータフィルム）に混入した微小な金属異物を好適に検出可能な金属異物検出装置を実現することができる。
また上記のように、磁気測定装置が、交差方向に長尺となるように延びて、複数の磁気センサを覆うように設けられた磁気シールドを有しているため、複数の磁気センサ周辺の環境ノイズを遮蔽することができ、微小な金属異物を好適に検出することができる。

このとき、前記金属異物検出装置は、前記永久磁石と前記被検査物の間隔が１０ｍｍ以下となるように前記被検査物を前記搬送方向に搬送し、かつ、前記磁気センサと前記被検査物の間隔が１０ｍｍ以下となるように前記被検査物を前記搬送方向に搬送すると良い。
上記のように、被検査物と永久磁石を接近させることで、また被検査物と磁気センサを接近させることで、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小な金属異物をより一層好適に検出することが可能となっている。

このとき、前記金属異物検出装置は、前記搬送方向において異なる位置に配置される複数の前記着磁装置を備え、前記複数の着磁装置は、前記搬送方向に対する垂直方向において前記被検査物に対して同じ側に配置されていると良い。
上記構成により、金属異物中の磁束密度の初期状態に影響されず、複数の着磁装置によって着磁された後は、磁気履歴曲線(ヒステリシスループ)に基づいて金属異物中の磁束密度を所望の着磁パターンで増強させ、飽和状態又は飽和に近い状態にもってくることができる。
また上記のように、複数の着磁装置は、搬送方向に対する垂直方向において被検査物に対して同じ側に配置されているため、例えばそれぞれ異なる側に配置されている場合と比較して被検査物を搬送し易くなる（通し易くなる）。また、金属異物検出装置が大型化してしまうことを抑制することができる。

本発明の着磁装置及び金属異物検出装置によれば、シンプルな構成でコストを抑えながら、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小な金属異物を好適に検出することができる。
また、比較的高速で搬送される上記被検査物を対象とし、被検査物中に含まれる金属異物が微小な線材であった場合でも、金属異物を好適に検出することができる。

本実施形態の金属異物検出装置を示す斜視図である。 金属異物検出装置のハード構成を示すブロック図である。 搬送機構、着磁装置、磁気測定装置を示す側面図である。 被検査物中の金属異物を着磁する着磁装置を示す斜視図である。 着磁装置を示す正面図である。 金属異物の磁気を測定する磁気センサを示す正面図である。 線材の金属異物を着磁する様子を説明する正面図である。 制御コントローラの構成を示す模式図である。 制御コントローラの構成を示す変形例１である。 第２実施形態の金属異物検出装置を示す斜視図である。 第２実施形態の搬送機構、着磁装置、磁気測定装置を示す側面図である。 第３実施形態の搬送機構、着磁装置、磁気測定装置を示す側面図である。 第４実施形態の搬送機構、着磁装置、磁気測定装置を示す側面図である。 第４実施形態の着磁装置を示す正面図である。 従来の着磁装置を示す側面図である。 従来の着磁装置を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図１－図１３Ａ、Ｂを参照して説明する。
本実施形態は、所定の搬送方向に搬送されるシート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小の金属異物を検出するために、金属異物を着磁する着磁装置を備えた金属異物検出装置であって、当該着磁装置は、搬送方向とは交差する交差方向に並ぶように設けられ、搬送される被検査物の面に近接した位置に配置される複数の永久磁石と、交差方向に長尺となるように延びて、複数の永久磁石の被検査物側とは反対側の面に取り付けられる着磁ヨークと、を有しており、複数の永久磁石は、交差方向において隣接して並ぶように配置され、永久磁石それぞれの極性が被検査物側に向くように配置され、かつ、永久磁石それぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されていることを主な特徴とする発明に関するものである。
なお、搬送方向とは、被検査物が搬送される方向を意味し、搬送方向の上流側とは、磁気測定装置から見て着磁装置が配置される側を意味する。

本実施形態の金属異物検出装置１は、図１－図３に示すように、ユーザー操作の入力を受け付けて、フィルム状の被検査物２を搬送方向に搬送し、搬送される被検査物２を着磁することで、被検査物２中に金属異物３が混入していた場合に金属異物３を着磁し、着磁されて搬送される被検査物２からの磁気を測定することで、被検査物２中に金属異物３が混入しているか否かを検出する装置である。

被検査物２は、図１、図３に示すように、フィルム状の被検査物であって、比較的幅広となるように形成されたロール状のフィルム媒体である。例えば、リチウムイオン２次電池等に用いられるセパレータフィルムが想定される。
なお、上記セパレータフィルムのほか、樹脂製のフィルム（塗工フィルム）やシート、不織布、フェルト、紙等の被検査物であっても良い。また、上記ロール状のフィルム媒体（シート媒体）のほか、カットフィルム（カットシート）等であっても良い。

金属異物３は、図１、図４に示すように、被検査物２中に含まれる微小な金属異物であって、例えば、鉄（Ｆｅ）、ステンレス（ＳＵＳ－３０４、ＳＵＳ－３１６等）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等のφ１００μｍ前後の磁性金属異物が想定される。
本実施形態においては、微小な線材（例えば、φ０．１ｍｍ×２ｍｍの線材）からなる磁性金属異物を具体例として説明することとする。

＜金属異物検出装置１のハードウェア構成＞
金属異物検出装置１は、図１－図３に示すように、ユーザー操作の入力を受け付けるためのユーザー入力機構１０と、各種設定事項の内容やメッセージを表示するための表示機構２０と、ロール状の被検査物２を搬送方向Ｘに搬送する搬送機構３０と、被検査物２（被検査物２中に含まれる金属異物３）を着磁する着磁装置４０と、着磁装置４０よりも搬送方向Ｘの下流側に設けられ、着磁された前記金属異物の磁気を測定する磁気測定装置５０と、金属異物検出装置１の内部に設けられ、各種演算・制御を実行するための制御コントローラ６０と、から主に構成されている。

ユーザー入力機構１０は、図１に示すように、ユーザーが各種の設定を行い、搬送機構３０及び磁気測定装置５０等のマニュアル操作を行うための操作入力を受け付けるものであって、具体的には、複数からなる操作ボタンを操作することで、ユーザーによる入力が受け付けられる。
なお、表示機構２０がタッチパネル式ディスプレイの場合には、ディスプレイ上の表示ボタンを操作することとしても良い。
表示機構２０は、ディスプレイ上に、各種設定事項の内容を表示する設定画面や、磁気測定装置５０（磁気センサ５１）の検出感度をチェックするセンサチェック画面を表示するほか、被検査物２中に金属異物３が含まれているか否かを検査する検査画面等を表示するものである。そして、検査画面の表示中に金属異物３が検出された場合には所定の警告音や警告メッセージを表示する。

搬送機構３０は、図３に示すように、金属異物検出装置１の最上流側に設けられ、被検査物２を搬送方向Ｘ（具体的には、水平方向）に搬送する駆動式の導入ローラ３１と、搬送方向Ｘにおいて着磁装置４０及び磁気測定装置５０の間に設けられる駆動式の中間ローラ３２と、金属異物検出装置１の最下流側に設けられる駆動式の排出ローラ３３と、を備えている。
なお、被検査物２を搬送するときに当該被検査物２を下方から支持するための不図示の搬送台をさらに備えていても良い。

導入ローラ３１、中間ローラ３２及び排出ローラ３３は、例えば、アルミニウム製のローラであって、当該ローラ表面にはアルマイト処理がなされている。そのため、ローラ表面に異物の付着がないように工夫されている。
また、これらローラ３１、３２、３３は、被検査物２の面に密着した状態で被検査物２を搬送方向Ｘに搬送することができ、被検査物２には所定の大きさの張力（テンション）が働いている。そのため、被検査物２の搬送時における振動発生を抑制し、被検査物２と、永久磁石４１及び磁気センサ５１との間隔が一定に保持されるように構成されている。

着磁装置４０は、図１－図５に示すように、被検査物２中に含まれる金属異物３を磁化する機能を果たす装置あって、詳しく述べると、永久磁石４１から放出される磁力線を、後述の磁気センサ５１の延出方向に磁化するものである。
このように、被検査物２に混入した金属異物３を着磁した直後に、磁力線の向きを磁気センサ５１（コア５１ｂ）の延出方向に集中させることで、磁気センサ５１が大きな信号を取得することができる。
着磁装置４０は、搬送方向Ｘにおいて導入ローラ３１及び中間ローラ３２の間に配置されており、また搬送方向Ｘとは交差する交差方向Ｙに長尺となるように延びており、また搬送方向Ｘに対する垂直方向Ｚ（具体的には、上下方向）において被検査物２から見て一方側（下側）に配置されている。

着磁装置４０は、図４、図５に示すように、交差方向Ｙに並ぶように設けられ、搬送される被検査物２の面に近接した位置に配置される複数の永久磁石４１と、交差方向Ｙに長尺となるように延びて、複数の永久磁石４１の被検査物２側とは反対側の面（底面）に取り付けられる着磁ヨーク４２と、を有している。

永久磁石４１は、横断面長方形状を有し、交差方向Ｙに長尺となるように延びている。具体的には、長さが約５０ｍｍ、幅が約１０ｍｍ、高さが約３０ｍｍの長方形状体からなり、表面磁束密度が５００～６００ｍＴの磁気特性を有するネオジウム磁石である。
なお、永久磁石４１は、横断面長方形状に特に限定されることなく変更可能であって、例えば横断面正方形状を有し、表面磁束密度が比較的高い永久磁石を代わりに採用しても良い。

複数の永久磁石４１は、交差方向Ｙにおいて隣接して並ぶように配置され、永久磁石４１それぞれの極性が被検査物２側に向くように配置され、かつ、永久磁石４１それぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されている。
詳しく述べると、複数の永久磁石４１は、隣り合う永久磁石４１同士が当接した状態で並ぶように配置されている。より詳しく述べると、隣り合う永久磁石４１の外側面のうち、短面同士が合わさるように当接している。
なお、複数の永久磁石４１は、不図示のステンレス製からなる箱状の磁石カバーによって外側から覆われており、複数の永久磁石４１及び磁石カバーが永久磁石ユニットＵとして一体化されている。

着磁ヨーク４２は、永久磁石４１の磁力を増幅し、永久磁石４１から被検査物２への向きとは異なる向きへ磁力線が拡散することを抑制し、被検査物２へ向けた着磁パターンを形成するものである。
着磁ヨーク４２は、例えば、鉄製の板状部材であって、当該板状部材の表面にはメッキ加工が施されている。

着磁ヨーク４２は、横断面長方形状を有し、交差方向Ｙに長尺となるように延びている。
詳しく述べると、着磁ヨーク４２は、複数の永久磁石４１から構成される永久磁石ユニットＵよりも搬送方向Ｘにおいて幅広となるように形成されており、また永久磁石ユニットＵよりも交差方向Ｙにおいて長尺となるように形成され、永久磁石ユニットＵの両端部から外側に張り出している。

磁気測定装置５０は、図１－図３に示すように、着磁装置４０によって着磁された金属異物３からの磁気を測定する装置である。
磁気測定装置５０は、搬送方向Ｘにおいて中間ローラ３２及び排出ローラ３３の間に配置されており、また交差方向Ｙに長尺となるように延びており、また垂直方向Ｚにおいて被検査物２から見て他方側（上側）に配置されている。

磁気測定装置５０は、図３、図６に示すように、交差方向Ｙに並ぶように設けられ、搬送される被検査物２の面に近接した位置に配置され、金属異物３の磁気を測定する複数の磁気センサ５１と、交差方向Ｙに長尺となるように延びて、複数の磁気センサ５１を覆う箱状の磁気シールド５２と、を有している。

磁気センサ５１は、例えば、フラックスゲートセンサであって、磁気センサ自体が放つ磁力線をＦＦＴ処理（高速フーリエ変換）したときの波形が、金属異物３の検出波長数領域（例えば、１Ｈｚ）で１０ｐＴ（ピコテスラ）／Ｈｚ^１／２以下となる高感度なセンサである。
なお、磁気センサ５１は、フラックスゲートセンサに特に限定されることなく、比較的高感度な磁気センサ（例えば、ＭＩセンサ等）を代わりに採用しても良い。

磁気センサ５１は、上下方向に長尺な板状のセンサ本体部５１ａと、センサ本体部５１ａの先端に取り付けられ、上下方向に延びる円柱形状のコア５１ｂと、を有している。
複数の磁気センサ５１は、交差方向Ｙにおいて近接しながら並ぶように配置され、コア５１ｂが被検査物２側に向くように配置されている。

磁気シールド５２は、図３に示すように、シールド効果を高めるために、外側ボックス５２ａと、内側ボックス５２ｂとからなる二重構造を有している。磁気センサ５１は、内側ボックス５２ｂの内部に取り付けられている。
外側ボックス５２ａ、内側ボックス５２ｂは、例えば、板厚１．０～１．５ｍｍのＰＣパーマロイ等の高透磁性材料で形成されている。
これらボックス５２ａ、５２ｂの搬送方向Ｘにおける外側面には、当該外側面から搬送方向Ｘの外側に向かって突出し、被検査物２を通過させるための開口５２ｃ、５２ｄがそれぞれ形成されている。
なお、磁気センサ５１は、内側ボックス５２ｂの内部に取り付けられており、上下方向において開口５２ｃ、５２ｄとは異なる位置（具体的には、より上方位置）に配置されている。そのため、磁気センサ５１を外部の磁気から遮蔽された磁気の希薄な空間に設置することができ、微小な金属異物３を検出可能な環境を得ることができる。

上記構成において、図３に示すように、永久磁石４１と被検査物２の垂直方向Ｚ（上下方向）の間隔が狭くなっており、当該間隔が２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下となるように設定されている。また、磁気センサ５１と被検査物２の間隔が２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下となるように設定されている。
また、図６に示すように、隣り合う磁気センサ５１同士が隣接して配置され、磁気センサ５１のコア５１ｂ同士の間隔が狭くなっており、２５ｍｍ以下、好ましくは１２．５ｍｍ以下となるように設定されている。
そのため、微小な金属異物３の検出に必要な、極めて狭い離間距離を確保することができる。その結果、フィルム状の被検査物２に混入した微小な金属異物３を好適に検出することができる。

制御コントローラ６０は、データの演算・制御処理装置としてのＣＰＵと、記憶装置としてのＲＯＭ、ＲＡＭ及びＨＤＤと、情報データの送受信を行う通信用インタフェースとを主に備えたものである（ＨＤＤを搭載していなくても良い）。
なお、金属異物検出装置１は、ＵＳＢメモリや外付けハードディスク等の外部記憶装置をさらに備えていても良い。
これらＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤには、図２に示すように、コンピュータとして必要な機能を果たすメインプログラムに加えて、金属異物検出プログラムが記憶されており、これらプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、金属異物検出装置１の機能が発揮されることになる。

具体的には、制御コントローラ６０は、ユーザー入力機構１０及び各種センサから信号を受信して、搬送機構３０及び磁気測定装置５０にそれぞれ制御信号を送信することで、搬送される被検査物２中に含まれる金属異物３を検出する処理を行う構成となっている。また、表示機構２０に制御信号を送信することで、ディスプレイ上に設定画面やセンサチェック画面、検査画面等を表示する構成となっている。

＜微小な線材の金属異物に対する着磁について＞
次に、微小な線材からなる金属異物３が永久磁石４１のいずれの位置を通過した場合であっても、またいずれの方向を向いていた場合であっても、金属異物検出装置１が好適に着磁できることを、図７に基づいて説明する。

従来では被検査物２中に含まれる線材の金属異物３を着磁することが難しいケースとして、図７に示すように、線材の金属異物３の長手方向と、永久磁石４１の長手方向とが一致した状態で、金属異物３が通過する場合が考えられる。
この場合であっても、複数の永久磁石４１を被検査物２に近接させた状態で、永久磁石４１同士を隣接させて配置し、かつ、永久磁石４１それぞれの極性を交互に逆向きとなるように配置することで、線材の長手方向に着磁させることが出来るため、線材の金属異物３を好適に着磁することを達成できる。
すなわち、図７に示すように、上記構成であれば、所定の永久磁石４１のＮ極から、隣接する永久磁石４１のＳ極に向かって横方向（搬送方向Ｘ）に進む磁力（磁力線）を強化することができ、従来よりも線材の金属異物３を着磁し易くなる。

＜金属異物検出装置１のソフト構成＞
金属異物検出装置１は、図２、図８Ａに示すように、機能面から説明すると、各種プログラム及び各種データを記憶しておく記憶部６１と、信号処理部６２と、演算処理部６３と、良否判定部６４と、を主な構成要素として備えている。
これらは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、通信用インタフェース、及び各種プログラム等によって構成されている。

信号処理部６２は、第１－第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の磁気センサ５１からの出力である磁力検出信号Ｓ１～ＳＮを所定の処理条件に基づいて処理し、続いてＡ／Ｄ変換器６５を利用してアナログ信号をデジタル信号に変換する処理を行い、当該デジタル信号を演算処理部６３へ出力する。
より詳しく述べると、信号処理部６２は、増幅器ＡＭＰを利用して磁力検出信号Ｓ１－ＳＮを増幅する処理を行い、ハイパスフィルタＨＰＦ及びローパスフィルタＬＰＦを利用して増幅された信号をフィルタ処理する。そして、フィルタ処理された信号をＡ／Ｄ変換器６５によってデジタル変換し、変換した結果の絶対値を処理信号として演算処理部６３へ出力する。

演算処理部６３は、第１－第Ｎの磁気センサ５１の間で対を作り、それぞれの対において、デジタル変換された被検査物２についての処理信号を使用して差分演算する。
詳しく述べると、差分演算・絶対値化回路６６を利用して差分演算で得られた差分の絶対値を導出し、和回路６７を利用して絶対値の総和を求める。「差分演算」は、複数の磁気センサ５１に対する環境ノイズをキャンセルするための技術である。
なお、信号処理部６２によるアナログ信号の処理と、演算処理部６３によるデジタル信号の処理については、上記図８Ａの処理フローに限定されることなく変更可能である。
例えば、図８Ｂに示すように、Ａ／Ｄ変換器６５及び差分演算・絶対値化回路６６の処理ステップを変更しても良い。

良否判定部６４は、演算処理部６３で得られた差分の絶対値の総和が、予め設定された閾値を越えた場合には、被検査物２中に金属異物３が混入しているものと判定し（被検査物２を不良品と判定し）、上記閾値未満の場合には、金属異物３が混入していないものと判定する（被検査物２を良品と判定する）。

上記ハード構成及びソフト構成により、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小な金属異物を好適に検出可能な金属異物検出装置１を実現することができる。
すなわち、被検査物２中に金属異物３が含まれている場合には、当該金属異物３を着磁装置４０によって着磁し、その後、磁気測定装置５０（磁気シールド５２）内に進入した金属異物３からの磁力を磁気センサ５１によって測定し、当該測定結果に基づいて金属異物３が混入しているか否かを制御コントローラ６０が判定することができる。

＜金属異物検出装置の別施形態＞
次に、金属異物検出装置の第２－第４実施形態について図９－図１２Ａ、Ｂに基づいて説明する。
なお、上述した金属異物検出装置と重複する内容は説明を省略する。

第２実施形態の金属異物検出装置１０１では、図９、図１０に示すように、金属異物検出装置１と比較して、搬送機構１３０及び磁気測定装置の１５０の構成が異なっており、いわゆるリフター方式の検出装置となっている。
搬送機構１３０は、駆動式の導入ローラ１３１と、磁気測定装置１５０の内部に設けられ、被検査物２を垂直方向Ｚ（上下方向）に搬送する昇降ローラ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃと、排出ローラ１３３と、を備えている。
昇降ローラ１３２ｂは、垂直方向Ｚにおいて昇降ローラ１３２ａ及び昇降ローラ１３２ｃよりも磁気センサ１５１に近い位置（上方位置）に配置されている。
また、昇降ローラ１３２ｂは、搬送方向Ｘにおいて磁気センサ１５１と対向する位置に配置されており、被検査物２が、昇降ローラ１３２ｂと磁気センサ１５１の垂直方向Ｚの間を通過するように搬送される。

磁気測定装置１５０は、複数の磁気センサ１５１と、複数の磁気センサ１５１を覆う箱状の磁気シールド１５２と、磁気センサ１５１及び磁気シールドを昇降可能な不図示の昇降機構と、を備えている。
磁気シールド１５２は、外側ボックス１５２ａ及び内側ボックス１５２ｂからなる二重構造を有しており、垂直方向Ｚ（上下方向）に長尺となるように延びている。
複数の磁気センサ１５１は、磁気シールド１５２の内部に取り付けられ、磁気シールド１５２の開口から離れた上方位置に配置されている。また、不図示の昇降機構を動作させることで、より上方位置へ移動することもできる。

上記構成であっても、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小な金属異物を好適に検出可能な金属異物検出装置を実現できる。
また、図３に示すスルー方式の金属異物検出装置１と比較してやや複雑な構造になるものの、磁気センサ５１を外部の磁気からより遮蔽された空間に設置することができる。

第３実施形態の金属異物検出装置２０１では、図１１に示すように、金属異物検出装置１と比較して、搬送方向Ｘにおいて異なる位置に配置される複数の着磁装置２４０Ａ、２４０Ｂを備えている。
着磁装置２４０Ａ、２４０Ｂは、搬送方向Ｘにおいて導入ローラ２３１及び中間ローラ２３２の間に配置されており、交差方向Ｙに長尺となるように延びている。
また、着磁装置２４０Ａ、２４０Ｂは、垂直方向Ｚにおいて被検査物２に対して同じ側（下側）に配置されている。

上記構成であっても、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小な金属異物を好適に検出可能な金属異物検出装置を実現できる。
また、複数の着磁装置２４０Ａ、２４０Ｂによって着磁することで、磁気履歴曲線(ヒステリシスループ)に基づいて金属異物中の磁束密度を所望の着磁パターンで増強させ、飽和状態又は飽和に近い状態にもってくることができる。

第４実施形態の金属異物検出装置３０１では、図１２Ａ、Ｂに示すように、金属異物検出装置１と比較して、搬送方向Ｘにおいて同じ位置に配置される複数の着磁装置３４０Ａ、３４０Ｂを備えている。
着磁装置３４０Ａ、３４０Ｂは、垂直方向Ｚにおいて被検査物２を挟むように配置されている。
複数の永久磁石３４１Ａは、交差方向Ｙにおいて隣接して並ぶように配置され、永久磁石３４１Ａそれぞれの極性が被検査物２側に向くように配置され、かつ、永久磁石３４１Ａそれぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されている。
複数の永久磁石３４１Ｂも同様に配置されている。
そして、複数の永久磁石３４１Ａのそれぞれの極性と、複数の永久磁石３４１Ｂそれぞれの極性とが、垂直方向Ｚにおいて同極となるように構成されている。

上記構成であっても、シート状又はフィルム状の被検査物に混入した微小な金属異物を好適に検出可能な金属異物検出装置を実現できる。
また、被検査物２を永久磁石３４１Ａ及び永久磁石３４１Ｂによって挟んでいるため、微小な金属異物を着磁し易くなる。また、垂直方向Ｚにおいて同極同士となるように構成されているため、微小な線材からなる金属異物の場合であっても、所定の永久磁石のＮ極から隣の永久磁石のＳ極に向かって横方向に進む磁力（磁力線）が強くなる。そのため、微小な線材を良好に着磁することができる。
また、被検査物２の搬送中に被検査物２のバタつき等が発生した場合であっても、上下どちらか一方の永久磁石３４１Ａ（３４１Ｂ）によって良好に着磁することができる。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、図３に示すように、複数の永久磁石４１が、被検査物２から見て下側に配置されており、複数の磁気センサ５１が被検査物２から見て上側に配置されているが、特に限定されることなく変更可能である。
例えば、複数の永久磁石４１が被検査物２から見て上側に配置され、複数の磁気センサ５１が下側に配置されていても良い。あるいは、複数の永久磁石４１及び複数の磁気センサ５１がともに下側に配置されても良いし、ともに上側に配置されても良い。

上記実施形態では、図４、図５に示すように、複数の永久磁石４１が、隣り合う永久磁石４１同士が当接した状態で配置されているが、特に限定されることなく変更可能である。
例えば、複数の永久磁石４１が隣接して並ぶように配置されていれば良い。
ここで「隣接する」とは、複数の永久磁石４１が当接した状態のほか、接近した状態（若干の隙間が形成されている状態）も含むものである。

上記実施形態では、図３に示すように、複数の永久磁石４１が、交差方向Ｙにおいて隣接しながら一列に並ぶように配置されているが、特に限定されることなく変更可能である。
例えば、図１１に示すように、複数の永久磁石が、搬送方向Ｘにおいて異なる位置に二列となって配置されても良いし、三列以上に並ぶように配置されても良い。あるいは、搬送方向Ｘにおいて千鳥状に並ぶように配置されても良い。
なお、磁気センサ５１についても同様に配置しても良い。

本実施形態では、主として本発明に係る着磁装置及び金属異物検出装置に関して説明した。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１、１０１、２０１、３０１ 金属異物検出装置
２ 被検査物
３ 金属異物（磁性金属異物）
１０ ユーザー入力機構
２０ 表示機構
３０、１３０、２３０ 搬送機構
３１、１３１、２３１ 導入ローラ
３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、２３２ 中間ローラ
３３、１３３、２３３ 排出ローラ
４０、１４０、２４０Ａ、２４０Ｂ、３４０Ａ、３４０Ｂ 着磁装置
４１、１４１、２４１、３４１Ａ、３４１Ｂ 永久磁石
４２、１４２、２４２、３４２Ａ、３４２Ｂ 着磁ヨーク
５０、１５０、２５０、３５０ 磁気測定装置
５１、１５１、２５１、３５１ 磁気センサ
５１ａ センサ本体部
５１ｂ コア
５２、１５２ 磁気シールド
５２ａ、１５２ａ 外側ボックス
５２ｂ、１５２ｂ 内側ボックス
５２ｃ、５２ｄ、 開口
６０ 制御コントローラ
６１ 記憶部
６２ 信号処理部
６３ 演算処理部
６４ 良否判定部
６５ Ａ／Ｄ変換器
６６ 差分演算・絶対値化回路
６７ 和回路（ＯＲ回路）
Ｕ 永久磁石ユニット
Ｘ 搬送機構
Ｙ 交差方向
Ｚ 垂直方向

Claims (6)

1. 所定の搬送方向に搬送されるシート状又はフィルム状の被検査物に混入した金属異物を検出するために、前記金属異物を着磁する着磁装置であって、
   前記搬送方向とは交差する交差方向に並ぶように設けられ、前記搬送方向に搬送される前記被検査物の面に近接した位置に配置される複数の永久磁石を備え、
   前記複数の永久磁石は、
   前記交差方向において隣接して並ぶように配置され、
   前記永久磁石それぞれの極性が前記被検査物側に向くように配置され、かつ、前記永久磁石それぞれの極性が交互に逆向きとなるように配置されていることを特徴とする着磁装置。
2. 前記永久磁石は、横断面長方形状を有し、前記交差方向に長尺となるように配置され、
   前記複数の永久磁石は、隣り合う前記永久磁石同士が当接した状態で並ぶように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の着磁装置。
3. 前記着磁装置は、前記交差方向に長尺となるように延びて、前記複数の永久磁石の前記被検査物側とは反対側の面に取り付けられる着磁ヨークを備え、
   前記着磁ヨークは、
   前記複数の永久磁石から構成される永久磁石ユニットよりも前記搬送方向において幅広となるように形成され、かつ、
   前記永久磁石ユニットよりも前記交差方向において長尺となるように形成され、前記永久磁石ユニットの両端部から外側に張り出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の着磁装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の着磁装置と、
   前記着磁装置よりも前記搬送方向の下流側に設けられ、前記着磁装置によって着磁された前記金属異物の磁気を測定する磁気測定装置と、を備え、
   前記被検査物に混入した前記金属異物を検出する金属異物検出装置であって、
   前記磁気測定装置は、
   前記交差方向に並ぶように設けられ、前記搬送方向に搬送される前記被検査物の面に近接した位置に配置され、前記金属異物の磁気を測定する複数の磁気センサと、
   前記交差方向に長尺となるように延びて、前記複数の磁気センサを覆うように設けられ、前記複数の磁気センサを磁気ノイズから遮断する磁気シールドと、を有していることを特徴とする金属異物検出装置。
5. 前記金属異物検出装置は、
   前記永久磁石と前記被検査物の間隔が１０ｍｍ以下となるように前記被検査物を前記搬送方向に搬送し、かつ、
   前記磁気センサと前記被検査物の間隔が１０ｍｍ以下となるように前記被検査物を前記搬送方向に搬送することを特徴とする請求項４に記載の金属異物検出装置。
6. 前記金属異物検出装置は、前記搬送方向において異なる位置に配置される複数の前記着磁装置を備え、
   前記複数の着磁装置は、前記搬送方向に対する垂直方向において前記被検査物に対して同じ側に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の金属異物検出装置。

Images