JP2024030031A - 金属検出装置および金属検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部金属に起因する誤検出を低減する。【解決手段】金属検出装置は、第１磁石（ＭＧ１）と第２磁石（ＭＧ２）との間を通過する経路に沿って、検査対象物（ＯＢ）を搬送する搬送部（ＴＲ）と、第１磁石と並んで配置され第１信号（Ｐ１）を出力する第１磁気センサ（ＳＥ１）と、第２磁石と並んで配置され第２信号（Ｐ２）を出力する第２磁気センサ（ＳＥ２）と、を備え、第１信号の強度、および第１信号と第２信号の位相差に基づいて、検査対象物が金属（ＭＴ）を含むか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属検出装置および金属検出方法に関する。

金属を検出する金属検出装置の技術が従来技術として知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、外部ノイズ等に起因して、金属検出装置が金属を誤って検出することがある（誤検出）。特許文献１の金属検出装置は、ホワイトノイズ波形信号によってセンサコイルを予め励磁しておくことで、外部からの磁気ノイズによる検出信号を低減して、外部ノイズに起因する誤検出を防止している（要約参照）。

特許第６００６９０１号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、外部からの磁気ノイズに起因する誤検出には対応できるが、鉄等の金属材料が、金属検出装置の外部で動く（移動する）ことに起因する誤検出を防ぐことは困難である。

本発明は、外部金属に起因する誤検出の低減を図った金属検出装置および金属検出方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る金属検出装置は、第１磁石と、第２磁石と、搬送部と、第１磁気センサと、第２磁気センサと、１または複数のプロセッサと、を備える。第１磁石及び第２磁石は、静的な磁場を発生する。第２磁石は、第１磁石と対向して配置される。搬送部は、第１磁石と第２磁石との間を通過する経路に沿って、検査対象物を搬送する。第１磁気センサは、磁場の変動に対応する第１信号を出力するセンサであって、第１磁石と並んで配置される。第２磁気センサは、磁場の変動に対応する第２信号を出力するセンサであって、第２磁石と並んで配置されるか、または、第１磁気センサを挟んで第１磁石と並んで配置される。１または複数のプロセッサは、判定工程を実行する。判定工程は、第１信号の強度、および第１信号と第２信号の位相差に基づいて、検査対象物が金属を含むか否かを判定する。

本発明の別の態様に係る金属検出方法は、第１磁石と第２磁石との間を検査対象物が通過する工程と、磁場の変動に対応する第１信号を第１磁気センサから取得する工程と、磁場の変動に対応する第２信号を第２磁気センサから取得する工程と、検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程と、を有する。第１磁石及び第２磁石は、静的な磁場を発生する。第２磁石は、第１磁石と対向して配置される。第１磁気センサは、第１磁石と並んで配置される。第２磁気センサは、第２磁石と並んで配置されるか、または、第１磁気センサを挟んで第１磁石と並んで配置される。前記検査対象物が金属を含むか否かの判定は、第１信号の強度、および第１信号と第２信号の位相差に基づいて行う。

本発明の一態様によれば、外部金属に起因する誤検出の低減を図った金属検出装置および金属検出方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る金属検出装置を表す図である。 制御部の詳細を表す図である。 実施形態１に係る金属検出方法の一例を表すフロー図である。 信号Ｐ１、Ｐ２を表すグラフである。 基準信号を取得する工程を表すフロー図である。 本発明の実施形態２に係る金属検出装置を表す図である。 本発明の実施形態２に係る金属検出装置の制御部を表す図である。 実施形態２に係る金属検出方法の一例を表すフロー図である。

〔本開示の実施形態の概要〕
最初に、本開示の実施形態の概要を説明する。

（条項１） 静的な磁場を発生する第１磁石と、前記第１磁石と対向して配置され、静的な磁場を発生する第２磁石と、前記第１磁石と前記第２磁石との間を通過する経路に沿って、検査対象物を搬送する搬送部と、前記第１磁石と並んで配置され、磁場の変動に対応する第１信号を出力する、第１磁気センサと、前記第２磁石と並んで配置されるか、または、前記第１磁気センサを挟んで、前記第１磁石と並んで配置され、磁場の変動に対応する第２信号を出力する、第２磁気センサと、１または複数のプロセッサと、
を備え、前記プロセッサは、前記第１信号の強度、および前記第１信号と前記第２信号の位相差に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する判定工程、を実行する、金属検出装置。

（条項２） 前記判定工程は、前記第１信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する検出工程と、前記検出工程において前記検査対象物が金属を含むと判定されたときに、前記第１信号と前記第２信号の位相差に基づいて、前記判定の結果の正誤を確認する確認工程と、を有する、条項１に記載の金属検出装置。

（条項３） 前記第２磁気センサは、前記第２磁石と並び、かつ、前記経路を挟んで、前記第１磁気センサと対向して配置され、前記検出工程は、前記第１信号および前記第２信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程を有する、条項１または２に記載の金属検出装置。

（条項４） 前記検出工程は、前記第１信号のピークの第１絶対値が第１閾値より大きいか、または、前記第２信号のピークの第２絶対値が第２閾値より大きいときに、前記検査対象物が金属を含むと判定し、前記第１絶対値が前記第１閾値以下であり、かつ、前記第２絶対値が前記第２閾値以下であるときに、前記検査対象物が金属を含まないと判定する、工程を有する、条項４に記載の金属検出装置。

（条項５） 前記確認工程は、前記第１信号と前記第２信号が実質的に逆相であるときに、前記検出工程における判定の結果は正しいと判定し、前記第１信号と前記第２信号が実質的に逆相でないときに、前記検出工程における判定の結果は誤っていると判定する、工程を有する、条項３または４に記載の金属検出装置。

（条項６） 前記第２磁気センサは、前記第１磁気センサを挟んで、前記第１磁石と並んで配置され、前記検出工程は、前記第１信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程を有する、条項１または２に記載の金属検出装置。

（条項７） 前記検出工程は、前記第１信号のピークの第１絶対値が第１閾値より大きいときに、前記検査対象物が金属を含むと判定し、前記第１絶対値が前記第１閾値以下であるときに、前記検査対象物が金属を含まないと判定する、工程を有する、条項６に記載の金属検出装置。

（条項８） 前記確認工程は、前記第１信号と前記第２信号が実質的に同相であるときに、前記検出工程における判定の結果は正しいと判定し、前記第１信号と前記第２信号が実質的に同相でないときに、前記検出工程における判定の結果は誤っていると判定する、工程を有する、条項６または７に記載の金属検出装置。

（条項９） 前記第２磁石と並び、かつ、前記経路を挟んで、前記第１磁気センサと対向して配置され、磁場の変動に対応する第３信号を発生する、第３磁気センサと、前記第３磁気センサを挟んで、前記第２磁石と並んで配置され、磁場の変動に対応する第４信号を出力する、第４磁気センサと、を備え、前記検出工程は、前記第１信号および前記第３信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程を有し、前記確認工程は、前記第１信号と前記第２信号の位相差および前記第３信号と前記第４信号の位相差に基づいて、前記判定の結果の正誤を確認する工程、を有する、条項６～８のいずれか１項に記載の金属検出装置。

（条項１０） 前記第１磁石は、Ｓ極またはＮ極である、第１極を有し、前記第２磁石は、前記第１極と対向し、かつ、前記第１極と極性が同一の第２極を有し、前記検査対象物は、前記第１極と前記第２極の間を通過する、条項１～９のいずれか１項に記載の金属検出装置。

（条項１１） 前記第１信号と前記第２信号との差動検波信号を出力する差動検波回路を備え、前記判定工程は、前記差動検波信号に基づき、前記第１信号と前記第２信号の位相差を判定する工程、を有する、条項１～１０のいずれか１項に記載の金属検出装置。

（条項１２） 前記検出工程での判定の結果および前記確認工程での確認の結果を表示する表示部を備える、条項１～１１のいずれか１項に記載の金属検出装置。

（条項１３） 静的な磁場を発生する第１磁石と、前記第１磁石と対向して配置され、静的な磁場を発生する第２磁石と、の間を検査対象物が通過する工程と、前記第１磁石と並んで配置される第１磁気センサから、磁場の変動に対応する第１信号を取得する工程と、前記第２磁石と並んで配置されるか、または、前記第１磁気センサを挟んで前記第１磁石と並んで配置される、第２磁気センサから、磁場の変動に対応する第２信号を取得する工程と、前記第１信号の強度、および前記第１信号と前記第２信号の位相差に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程と、を有する、金属検出方法。

〔本開示の実施形態の例示〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１及び図６の上下方向をＺ軸方向、左右方向をＹ軸方向、前後（表裏）方向をＸ軸とする。ここで、Ｚ軸方向（図の上下方向）は、金属検出装置１を設置したときの上下方向（垂直方向：重力方向）と一致している。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る金属検出装置１を表す図である。金属検出装置１は、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２、搬送部ＴＲ、制御部１０、表示部１１、入出力部１２を有し、検査対象物ＯＢに含まれる金属異物ＭＴを検出する。

検出される金属異物ＭＴは、磁性材料（例えば、鉄、コバルト、ニッケル、およびこれらの合金）であり、非磁性材料（例えば、銅、アルミニウム）は含まれない。金属検出装置１は、金属異物ＭＴ（磁性材料）に起因する磁場の乱れを用いて金属異物ＭＴを検出するため、磁場に影響を与えない非磁性材料は検出しない。なお、金属検出装置１は、磁性材料であれば、非金属であっても検出し得る。

検査対象物ＯＢは、一般に、本来は金属を含まない物品（一例として、食品、飲料、およびそれらの包装、容器）である。ここで、包装は、アルミニウム箔、アルミニウムを蒸着したフィルムであってもよい。既述のように、アルミニウムは、非磁性であるため、金属検出装置１による金属異物ＭＴの検出を阻害しない。

搬送部ＴＲは、対向する検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２の間、結局、後述の磁石ＭＧ１（第１磁石）と磁石ＭＧ２（第２磁石）との間、を通過する経路に沿って、検査対象物ＯＢを搬送する。

搬送部ＴＲは、例えば、ベルトコンベアであり、一対のローラＲＯ、および一対のローラＲＯに巻かれたベルトＢＥから構成できる。ベルトＢＥ上に検査対象物ＯＢを載置して、ローラＲＯを回転させることで、ベルトＢＥ上に載置される検査対象物ＯＢが搬送方向Ｄに移動する。ここでは、搬送方向Ｄは、Ｙ軸正方向であるが、この逆のＹ軸負方向としてもよい。搬送部ＴＲは、磁石ＭＧ１（第１磁石）と磁石ＭＧ２（第２磁石）との間を通過する経路に沿って、検査対象物を搬送する。

検出ユニットＳＵ１およびＳＵ２は、それぞれ、磁石ＭＧ１およびＭＧ２と、磁気センサＳＥ１およびＳＥ２と、を有し、互いに対向して配置され、検査対象物ＯＢ中の金属異物ＭＴに起因する磁場の乱れを用いて、金属異物ＭＴを検出する。なお、検出ユニットＳＵ１、およびＳＵが対向している空間をゲート内空間ＧＡとする。

磁石ＭＧ１（第１磁石）、磁石ＭＧ２（第２磁石）は、互いに対向して配置され、それぞれ静的な磁場（例えば、静磁場）を発生する、例えば、固定磁石（一例として、ネオジウム磁石）である。固定磁石を用いることで、検出ユニットＳＵ１、およびＳＵ２をコンパクト化、省エネルギー化することができる。但し、磁石ＭＧ１、ＭＧ２は、電磁石で構成してもよい。すなわち、金属検出装置１の動作時において、電磁石に定常的な電流を流して静磁場を発生させてもよい。

ここで、磁石ＭＧ１は、Ｓ極またはＮ極である、第１極を有し、磁石ＭＧ２は、磁石ＭＧ１の第１極と対向し、かつ、前記第１極と極性が同一の第２極を有する。検査対象物ＯＢは、これら極性が同一の第１極と第２極の間を通過する。すなわち、磁石ＭＧ１、ＭＧ２は、検査対象物ＯＢの移動経路を挟んで、同一極性（ＮまたはＳ）が向き合うように、対向して配置される。後述するように、これにより、検査対象物ＯＢに含まれる金属異物ＭＴを検出する精度の向上を図れる。この詳細は後述する。

磁気センサＳＥ１（第１磁気センサ）、磁気センサＳＥ２（第２磁気センサ）は、搬送部ＴＲ（結局、検査対象物ＯＢを搬送する経路）を挟んで、互いに対向して配置される。磁気センサＳＥ１、ＳＥ２は、それぞれ、磁石ＭＧ１、ＭＧ２と、（例えば、Ｙ軸方向に）並んで配置され、例えば、コイルから構成され、磁場の変化に対応する電圧Ｖ１、Ｖ２（信号Ｐ１：第１信号、信号Ｐ２：第２信号）を出力する（図２参照）。図２の符号Ｌ、Ｒは、コイルのインダクタンス成分、抵抗成分を表す。ここで、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２を構成するコイルは、例えば、非磁性鋼板（一例として、ＳＵＳ３０４）から構成されるカバーによって外界から保護される。なお、磁気センサＳＥ１、および磁気センサＳＥ２のコイルの中心軸は、磁石ＭＧ１、および磁石ＭＧ２の磁極の配置方向と略平行（例えば、Ｚ軸方向）とすることができる。

カバーを非磁性材料から構成したのは、金属異物ＭＴの検出精度の低下を防止するためである。すなわち、カバーを磁性材料（例えば、シールド用の鋼板）から構成すると、金属異物ＭＴに磁界が引き寄せられにくくなり、金属異物ＭＴの検出精度が低下する。カバーを鋼板から構成しているのは、カバーの強度を確保し、磁気センサＳＥ１、磁気センサＳＥ２の保護の確実を図るためである。

検査対象物ＯＢは、検出ユニットＳＵ１、ＳＵの間（結局、磁石ＭＧ１、ＭＧ２の間）を通過する。このとき、検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴを含んでいれば、磁石ＭＧ１、ＭＧ２から発生する磁場が金属異物ＭＴによって乱され、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２が受ける磁場が変化する。この結果、金属異物ＭＴが検出される。

既述のように、磁石ＭＧ１、ＭＧ２は、検査対象物ＯＢの移動経路を挟んで、同一極性（ＮまたはＳ）が向き合うように、対向して配置される。加えて、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２も、検査対象物ＯＢの移動経路を挟んで、対向して配置される。これにより、金属異物ＭＴを検出する精度を向上することができる。この詳細は後述する。

制御部１０は、搬送部ＴＲによる検査対象物ＯＢの搬送を制御し、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２からの信号に基づき、金属異物ＭＴを検出する。

表示部１１は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロ・ルミネセント）ディスプレイであり、制御部１０による金属異物ＭＴの検出結果（検査対象物ＯＢが金属を含むか否か判定の結果、判定結果の正誤の確認結果）を表示する。なお、表示部１１に替えて、または表示部１１と共に、検出結果を音声で出力する音声出力装置（例えば、スピーカ）を有してもよい。

入出力部１２は、搬送部ＴＲに接続され、制御部１０による搬送部ＴＲの動力源（例えば、モータ、図示せず）の制御に用いられる。入出力部１２は、金属異物ＭＴの検出結果を表す信号を出力してもよい。

図２は、制御部１０の内部構成および検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２との接続関係を表す図である。制御部１０は、増幅器ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、位相検波回路ＣＴ１、プロセッサＰＲ、メモリＭＭを有する。位相検波回路ＣＴ１は、差動回路ＣＴ２、絶対値回路ＣＴ３、ローパスフィルタＬＰＦを有する。ここで、プロセッサＰＲに入力される信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ０をＡ／Ｄ変換し、信号処理を行う信号処理部は、判り易さのために、記載を省略している。

増幅器ＡＭＰ１、ＡＭＰ２は、それぞれ、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２から出力される信号Ｐ１、Ｐ２（電圧Ｖ１、Ｖ２）を増幅し、プロセッサＰＲに出力する。

位相検波回路ＣＴ１は、増幅された信号Ｐ１、Ｐ２の位相差に対応する信号Ｐ０（位相検波信号）をプロセッサＰＲに出力する回路であり、差動回路ＣＴ２、絶対値回路ＣＴ３、およびローパスフィルタＬＰＦを有する。この信号Ｐ０は、信号Ｐ１、Ｐ２（第１信号と第２信号）の位相差の判定に用いられる。

差動回路ＣＴ２は、増幅された信号Ｐ１、Ｐ２間の差信号ΔＰを出力する。絶対値回路ＣＴ３は、この差信号ΔＰの絶対値を出力する、例えば、全波整流器である。ローパスフィルタＬＰＦは、整流された差信号に含まれる高調波成分を除去する。

位相検波回路ＣＴ１から出力される信号Ｐ０は、信号Ｐ１、Ｐ２間の位相差θに対応する信号となる。位相差θに応じて、信号Ｐ０のピーク値および幅は変化するため、信号Ｐ０のピーク値または幅を用いて、位相差θを求めることができる。なお、位相検波回路ＣＴ１に替えて、プログラムＰＧ１によって、信号Ｐ１、Ｐ２を信号処理することで、信号Ｐ１、Ｐ２の位相差θを求めてもよい。

メモリＭＭは、プロセッサＰＲを動作させるプログラムＰＧ１および金属検出の判定基準ＳＤを記憶する。判定基準ＳＤは、例えば、信号Ｐ１、Ｐ２のピーク値に対応する閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２である。これに替えて、信号Ｐ１、Ｐ２の時間的変化に対応する基準信号ＳＰ１．ＳＰ２を用いてもよい。

プロセッサＰＲは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、プログラムＰＧ１に従って動作し、搬送部ＴＲによる検査対象物ＯＢの搬送を制御し、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２からの信号Ｐ１、Ｐ２（信号Ｐ１またはＰ２の強度、信号Ｐ１、Ｐ２の位相差）に基づき、検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴを含むか否かを判定する判定工程を実行する。

（金属の検出工程：判定工程の詳細）
以下、制御部１０（結局は、プロセッサＰＲ）による金属異物ＭＴ検出の工程を説明する。図３は、金属（金属異物ＭＴ）検出の工程の一例を表すフロー図である。

（１）検査対象物ＯＢの設置、搬送の開始（ステップＳ１１）
検査対象物ＯＢが搬送部ＴＲのベルトＢＥ上（搬送路上）に載置され、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２間を通過するように搬送される（ステップＳ１１）。

ここでは、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２の左側に検査対象物ＯＢを載置し、搬送方向ＤをＹ軸正方向としている。但し、この逆に、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２の右側に検査対象物ＯＢを載置し、搬送方向ＤをＹ軸負方向としてもよい。なお、検査対象物ＯＢは、金属異物ＭＴを含むとする。

（２）検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２（磁気センサＳＥ１、ＳＥ２）からの信号Ｐ１、Ｐ２の取得（ステップＳ１２）
検査対象物ＯＢ中の金属異物ＭＴが対向する磁石ＭＧ１、ＭＧ２の間を通過するときに、磁場の乱れ、すなわち、磁場の変化が発生する。この磁場の変化によって、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２から信号Ｐ１、Ｐ２が発生し、制御部１０に入力される（ステップＳ１２）。

（３）信号Ｐ１、Ｐ２の強度に基づく判定（ステップＳ１３～Ｓ１５）
プロセッサＰＲは、信号Ｐ１、Ｐ２の強度に基づき、検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴを含むか否か（金属を検出したか否か）を判定する（検出工程：ステップＳ１３～Ｓ１５）。具体的には、増幅器ＡＭＰ１、ＡＭＰ２によって増幅された信号Ｐ１、Ｐ２のピーク値（ピーク電圧）の絶対値が閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２より大きいか否かを判定する。例えば、プロセッサＰＲは、信号Ｐ１のピーク電圧の絶対値（第１絶対値）が閾値Ｔｈ１（第１閾値）より大きい（条件１充足）か、または、信号Ｐ２のピーク電圧の絶対値（第２絶対値）が閾値Ｔｈ２（第２閾値）より大きい（条件２充足）場合、検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴを含む（金属が検出された）と判定する（ステップＳ１４）。一方、プロセッサＰＲは、信号Ｐ１のピーク電圧の絶対値が閾値Ｔｈ１以下であり（条件１未充足）、かつ、信号Ｐ２のピーク電圧の絶対値が閾値Ｔｈ２以下である（条件２未充足）場合、検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴを含まない（金属が検出されない）と判定する（ステップＳ１５）。

ここでは、条件１、２の一方、または双方を充足することで金属を検出したと判定したが、条件１、２の一方を充足する場合、双方を充足する場合を場合分けしてもよい。例えば、条件１、２の双方を充足した場合、検出強度大、条件１、２の一方を充足した場合、検出強度小と判定してもよい。なお、条件１、２は、それぞれ、検査対象物ＯＢの上側、または下側における金属の検出の有無を意味すると考えてもよい。

以上では、信号Ｐ１、Ｐ２のピーク値に基づき信号Ｐ１、Ｐ２の強度を判定している。これに替えて、信号Ｐ１、Ｐ２を基準信号ＳＰ１、ＳＰ２と比較しても良い。また、信号Ｐ１、Ｐ２それぞれを積算した積算値Ｉ１、Ｉ２を基準値と比較してもよい。

（４）信号Ｐ１、Ｐ２の位相に基づく判定（ステップＳ１６～Ｓ１８）
ステップＳ１３（検出工程）において検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴ（金属）を含むと判定されたときに、信号Ｐ１、Ｐ２の位相差に基づいて、ステップＳ１３での判定結果の正誤が確認される（確認工程：ステップＳ１６～Ｓ１８）。ここでは、ステップＳ１３での判断がＹｅｓの場合（金属を検出した場合）、信号Ｐ１、Ｐ２が実質的に逆相であるか否かが判定される（ステップＳ１６）、ステップＳ１６での判定結果がＹｅｓの場合、金属の検出の判定は正しい（正常検出）とされ（ステップＳ１７）、ステップＳ１６での判定結果がＮｏの場合、金属の検出の判定は誤り（誤検出）とされる（ステップＳ１８）。

図４に、信号Ｐ１、Ｐ２が同相、逆相である例（ＣＡ１、ＣＡ２）を示す。ゲート内空間ＧＡの内部を金属異物ＭＴが通過する場合、信号Ｐ１、Ｐ２は、実質的に逆相となり（ＣＡ２）、ゲート内空間ＧＡの外部を金属異物ＭＴが通過する場合、信号Ｐ１、Ｐ２は、同相に近づく（ＣＡ１）、傾向がある。この傾向を利用して、金属検出の結果の適否を判定できる。以下、このような傾向を生じる理由を説明する。

既述のように、磁石ＭＧ１、ＭＧ２は、同一の極（ＮまたはＳ）が対向している。ここでは、判り易さのため、磁石ＭＧ１、ＭＧ２のＮ極が対応しているとする。このとき、磁石ＭＧ１からの磁場Ｂ１と磁石ＭＧ２からの磁場Ｂ２とは、反発し、磁石ＭＧ１、ＭＧ２の中間に境界を形成する不安定な状態となる。この不安定性は、金属異物ＭＴに起因する磁場の変動を大きくして、金属異物ＭＴの検出の精度の向上に繋がる。

ここで、ゲート内空間ＧＡ内の金属異物ＭＴは、磁場Ｂ１、Ｂ２の境界を上下に移動させることになる。例えば、金属異物ＭＴが磁石ＭＧ１側を通過する場合、金属異物ＭＴは磁場Ｂ１を強め、磁場Ｂ１、Ｂ２の境界を下方に押し下げる傾向となる。逆に、金属異物ＭＴが磁石ＭＧ２側を通過する場合、金属異物ＭＴは磁場Ｂ２を強め、磁場Ｂ１、Ｂ２の境界を上方に押し上げる傾向となる。いずれにしても、金属異物ＭＴの通過は、磁場Ｂ１、Ｂ２の境界を上下させることになる。この境界の上下の変動は、例えば、磁気センサＳＥ１が受ける磁場の増加、磁気センサＳＥ２が受ける磁場の減少といったように、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２で逆の方向性を有する。この結果、ゲート内空間ＧＡ内の金属異物ＭＴに起因する磁気センサＳＥ１、ＳＥ２の信号Ｐ１、Ｐ２は、位相が逆転する傾向となる（逆相）。

この傾向は、磁石ＭＧ１、ＭＧ２の同一の極が対向していることに加え、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２が対向配置されることで、一層強くなる。磁気センサＳＥ１、ＳＥ２の間において、磁場Ｂ１、Ｂ２の境界が上下に変動されるからである。

一方、ゲート内空間ＧＡ外の金属異物ＭＴは、磁場Ｂ１、Ｂ２の境界の上下の移動には寄与せず、この結果、ゲート内空間ＧＡ外の金属異物ＭＴに起因する磁気センサＳＥ１、ＳＥ２の信号Ｐ１、Ｐ２は、同相である傾向となる。

ここで、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２が受ける磁場の変化と、信号Ｐ１、Ｐ２の位相と、の関係について説明する。ここでは、信号Ｐ１、Ｐ２が同相であることは、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２が受ける磁場の変化方向が同一の方向、例えば、双方とも増加傾向または減少傾向にあることを意味するものする。一方、信号Ｐ１、Ｐ２が逆相であることは、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２が受ける磁場の変化方向が逆の方向、例えば、一方が増加傾向で他方が減少傾向にあることを意味するものする。信号Ｐ１、Ｐ２の電圧Ｖ１、Ｖ２それぞれの正負は、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２それぞれからの一対の端子のいずれを基準とすることで、逆転する。例えば、磁気センサＳＥ１のコイルの上端の端子を基準とするか、下端の端子を基準とするかによって、信号Ｐ１の正負、すなわち、見かけ上の位相が逆転する。しかし、本実施形態における信号Ｐ１、Ｐ２の位相は、配線の接続関係の相違に起因する同相、逆相の逆転（位相の逆転）は含まないものとする。

（５）判定結果の表示、搬送の停止（ステップＳ１９、Ｓ２０）
プロセッサは、表示部１１に判定結果を表示させ（ステップＳ１９）、判定対象ＯＢの搬送を停止する（ステップＳ２０）。この順番は、逆であってもよい。

判定結果は、例えば、「金属未検出」、「金属検出（正常検出）」、「金属検出（誤検出）」のように、金属の検出の有無、検出の正誤を併せて表示することができる。但し、検出の有無と、検出の正誤とを別個に表示してもよい。また、入出力部１２から判定結果を出力させてもよい。

以上のように、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２の間を通るように判定対象ＯＢを搬送し、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２からの信号Ｐ１、Ｐ２の強度、および位相に基づき、金属の検出の有無、検出の正誤を判定することができる。信号Ｐ１、Ｐ２の位相を用いるため、外部磁気ノイズを検出するためのセンサの追加は不要である。

以下、判定基準ＳＤを決定する工程を説明する。図４は、基準信号を取得する工程の一例を表すフロー図である。

検査基準として、金属異物ＭＴを含まない検査対象物ＯＢが搬送部ＴＲのベルトＢＥ上に載置され、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２間を通過するように搬送される（ステップＳ２１）。その後、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２（磁気センサＳＥ１、ＳＥ２）からの信号Ｐ１、Ｐ２が取得され、判定基準ＳＤとしてメモリＭＭ１２に保存され（ステップＳ２２）、その後、搬送が停止される（ステップＳ２３）。

判定基準ＳＤとして、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２を用いる場合、例えば、信号Ｐ１、Ｐ２のピーク値の絶対値、または、これらの絶対値に多少の正の値を加算した値を閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２とすることができる。また、判定基準ＳＤとして、基準信号ＳＰ１、ＳＰ２を用いる場合、例えば、取得した信号Ｐ１、Ｐ２自体、または、これらの信号Ｐ１、Ｐ２に何らかの値（定常信号）を付加したものを基準信号ＳＰ１．ＳＰ２とすることができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。図６は、本発明の実施形態２に係る金属検出装置１を表す図である。図７は、本発明の実施形態２に係る金属検出装置１の制御部１０を表す図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

ここでは、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２の外部に、検出ユニットＳＵ１、ＳＵ２に沿う磁気センサＳＥ３、ＳＥ４を追加している。図７に示すように、検出ユニットＳＵ１内の磁気センサＳＥ１からの信号Ｐ１と、外部の磁気センサＳＥ３からの信号Ｐ３とは、位相を判別するため、位相検波回路ＣＴ１１によって、位相検波され、信号Ｐ０１として出力される。図示しないが、検出ユニットＳＵ２内の磁気センサＳＥ２からの信号Ｐ２と、外部の磁気センサＳＥ４からの信号Ｐ４とは、位相検波回路ＣＴ１２によって、位相検波され、信号Ｐ０２として出力される。ここでは、実施形態１と異なり、信号Ｐ１、Ｐ２間では位相検波は行われない。

ここで、磁気センサＳＥ３は、磁気センサＳＥ１（第１磁気センサ）を挟んで、磁石ＭＧ１（第１磁石）と並んで配置され、磁場の変動に対応する信号Ｐ３（ここでは、第２信号）を出力する第２磁気センサとして機能する。また、磁気センサＳＥ２は、磁石ＭＧ２（第２磁石）と並び、かつ、検査対象物ＯＢの経路を挟んで、磁気センサＳＥ１と対向して配置され、磁場の変動に対応する信号Ｐ２（ここでは、第３信号）を出力する、第３磁気センサとして機能する。磁気センサＳＥ４は、磁気センサＳＥ２（第３磁気センサ）を挟んで、磁石ＭＧ２（第２磁石）と並んで配置され、磁場の変動に対応する信号Ｐ４（第４信号）を出力する、第４磁気センサとして機能する。なお、磁気センサＳＥ１、ＳＥ３、および磁気センサＳＥ２、ＳＥ４のコイルの中心軸は、磁石ＭＧ１、および磁石ＭＧ２の磁極の配置方向と略平行（例えば、Ｚ軸方向）とすることができる。

以下、実施形態２における金属異物ＭＴ検出の工程を説明する。図８は、金属（金属異物ＭＴ）検出の工程の一例を表すフロー図である。

（１）検査対象物ＯＢの設置、搬送の開始（ステップＳ３１）
ステップＳ３１は、実施形態１のステップＳ１１と同様なので、説明を省略する。

（２）磁気センサＳＥ１～ＳＥ４からの信号Ｐ１～Ｐ４の取得（ステップＳ３２）
ここでは、検査対象物ＯＢ中の金属異物ＭＴが対向する磁石ＭＧ１、ＭＧ２の間を通過するときに、磁気センサＳＥ１～ＳＥ４からの信号Ｐ１～Ｐ４が取得される（ステップＳ３２）。

（３）信号Ｐ１、Ｐ２の強度に基づく判定（ステップＳ２３ａ～Ｓ２５ａ、Ｓ２３ｂ～Ｓ２５ｂ）
プロセッサＰＲは、信号Ｐ１、およびＰ２（第１信号、第３信号）の強度に基づき、検査対象物ＯＢが金属異物ＭＴを含むか否か（金属を検出したか否か）を判定する（検出工程：ステップＳ３３ａ～Ｓ３５ａ、Ｓ３３ｂ～Ｓ３５ｂ）。ここでは、信号Ｐ１、Ｐ２で別個に金属の検出の有無、判定の正誤が判定される。すなわち、検査対象物ＯＢの上側、および下側それぞれでの金属の検出およびその確認を意味すると考えることができる。

但し、信号Ｐ１、Ｐ２の何れかが閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２より大きければ、金属が検出されたとし、信号Ｐ１、Ｐ２のいずれも閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２以下であれば、金属が検出されなかったとすれば、実施形態１と同様となる。

すなわち、信号Ｐ１（第１信号）のピーク電圧の絶対値（第１絶対値）が閾値（第１閾値）より大きいか、または、信号Ｐ２（第３信号）のピーク電圧の絶対値（第３絶対値）が閾値Ｔｈ２（第２閾値）より大きいときに、検査対象物ＯＢが金属を含むと判定される。また、第１絶対値が閾値Ｔｈ１（第１閾値）以下であり、かつ、第３絶対値が閾値Ｔｈ２（第２閾値）以下であるときに、検査対象物ＯＢが金属を含まないと判定される。

（４）信号Ｐ１、Ｐ３の位相、信号Ｐ２、Ｐ４の位相に基づく判定（ステップＳ３６ａ～Ｓ３８ａ、Ｓ３６ｂ～Ｓ３８ｂ）
ここは、実施形態１と異なり、信号Ｐ１、Ｐ３の位相および信号Ｐ２、Ｐ４の位相に基づき、金属検出の判定の正誤が判断される。すなわち、ステップＳ３３ａでの判断がＹｅｓの場合（金属を検出した場合）、信号Ｐ１、Ｐ３が実質的に同相であるか否かが判定される（ステップＳ３６ａ）、ステップＳ３６ａでの判定結果がＹｅｓの場合、金属の検出の判定は誤り（誤検出）とされ（ステップＳ３７ａ）、ステップＳ３６ａでの判定結果がＮｏの場合、金属の検出の判定は正しい（正常検出）とされる（ステップＳ３８ａ）。同様に、ステップＳ３３ｂでの判断がＹｅｓの場合、信号Ｐ２、Ｐ４が実質的に同相であるか否かが判定される（ステップＳ３６ｂ～３８ｂ）。

ここで、実施形態２の判定基準では、実施形態１と異なり、２つの信号が実質的に同相のときに誤検出と判定し、実質的に同相でないときに正常検出と判定される。以下、この理由を説明する。

磁気センサＳＥ１、ＳＥ３は、ゲート内空間ＧＡに対して同一の側（上側）に、磁場Ｂ１を発する磁石ＭＧ１と共に並んで配置される。このため、ゲート内空間ＧＡを金属異物ＭＴが通過するときに生じる磁場Ｂ１の変化は、磁気センサＳＥ１、ＳＥ３に対して同様、すなわち、同相となる傾向を有すると考えられる。このため、ゲート内空間ＧＡ内の金属異物ＭＴに対する信号Ｐ１、Ｐ３は、同相となり易い。

これに対して、金属異物ＭＴがゲート内空間ＧＡ外を通過する場合、磁気センサＳＥ１、ＳＥ３の位置の相違により、磁場Ｂ１の変化は、磁気センサＳＥ１、ＳＥ３に対して異なり、位相差が大きくなる傾向を有すると考えられる。この結果、ゲート内空間ＧＡ外の金属異物ＭＴに対する信号Ｐ１、Ｐ３は、逆相に近づく傾向となる。

ここで、実施形態１と同様、信号Ｐ１、Ｐ３が同相であることは、磁気センサＳＥ１、ＳＥ３が受ける磁場の変化方向が同一の方向、例えば、双方とも増加傾向または減少傾向にあることを意味するものとする。一方、信号Ｐ１、Ｐ３が逆相であることは、磁気センサＳＥ１、ＳＥ３が受ける磁場の変化方向が逆の方向、例えば、一方が増加傾向で他方が減少傾向にあることを意味するものとする。すなわち、信号Ｐ１、Ｐ３の位相は、配線の接続関係の相違に起因する位相の逆転は含まないものとする。この点、信号Ｐ２、Ｐ４の位相についても同様とする。

（５）判定結果の表示、搬送の停止（ステップＳ３９、Ｓ４０）
プロセッサは、表示部１１に判定結果を表示させ（ステップＳ３９）、判定対象ＯＢの搬送を停止する（ステップＳ４０）。この順番は、逆であってもよい。

判定結果は、例えば、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２に対応して、対象物ＯＢの上側、下側それぞれについて、金属の検出の有無、検出の正誤を併せて表示することができる。例えば、対象物ＯＢの上側について、「金属未検出（上側）」、「金属検出（上側、正常検出）」、または「金属検出（上側、誤検出）」とし、下側についても、同様の表示を行う。

対象物ＯＢの上側、下側の結果を纏めて、表示しても良い。例えば、上側、下側のいずれかでも金属が検出されなかった場合、「金属未検出」とし、上側、下側のいずれかで金属が検出された場合、「金属検出（正常検出）」、または「金属検出（誤検出）」とする。例えば、ステップＳ３６ａ、Ｓ３６ｂのいずれでも「誤検出」とされなかった場合、「金属検出（正常検出）」とし、ステップＳ３６ａ、Ｓ３６ｂのいずれかで「誤検出」とされた場合、「金属検出（誤検出）」とする。

但し、検出の有無と、検出の正誤とを別個に表示してもよい。また、入出力部１２から判定結果を出力させてもよい。

以上のように、実施形態２の金属検出装置１は、（１）対向し、信号Ｐ１、Ｐ２を出力する磁気センサＳＥ１、ＳＥ２と、（２）磁気センサＳＥ１、ＳＥ２と並べて配置され、信号Ｐ３、Ｐ４を出力する磁気センサＳＥ３、ＳＥ４と、を有する。そして、信号Ｐ１、Ｐ２の強度、信号Ｐ１、Ｐ３の位相、信号Ｐ２、Ｐ４の位相に基づき、金属の検出の有無、検出の正誤が判定される。

〔変形例〕
本発明の実施形態１、２を組み合わせることができる。すなわち、変形例では、実施形態２と同様、図６で示される構成を有する。実施形態１、２と同様、磁気センサＳＥ１、ＳＥ２からの信号Ｐ１、Ｐ２に基づいて、金属検出の有無を判定する。
一方、信号Ｐ１、Ｐ２の位相、信号Ｐ１、Ｐ３の位相、信号Ｐ２、Ｐ４の位相に基づいて、検出の正誤を判定する。例えば、（１）信号Ｐ１、Ｐ２が同相であるか、（２）信号Ｐ１、Ｐ３が同相でないか、または（３）信号Ｐ２、Ｐ４が同相でない場合に、誤検出と判定し、それ以外のときに、正常検出と判定する。すなわち、条件（１）～（３）のいずれかが満たされた場合に誤検出としている。これに対して、例えば、条件（１）～（３）のいずれもが満たされた場合に誤検出とすることも可能である。金属異物ＭＴをより確実に検出することを考えると、正常検出とする範囲を広げ過ぎないことが好ましい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 金属検出装置
１０ 制御部
１１ 表示部
１２ 入出力部
ＭＧ１、ＭＧ２ 磁石
ＳＵ１、ＳＵ２ 検出ユニット
ＡＭＰ１、ＡＭＰ２ 増幅器
ＳＥ１、ＳＥ２ 磁気センサ
ＣＴ１ 位相検波回路
ＣＴ２ 差動回路
ＣＴ３ 絶対値回路

Claims (13)

1. 静的な磁場を発生する第１磁石と、
   前記第１磁石と対向して配置され、静的な磁場を発生する第２磁石と、
   前記第１磁石と前記第２磁石との間を通過する経路に沿って、検査対象物を搬送する搬送部と、
   前記第１磁石と並んで配置され、磁場の変動に対応する第１信号を出力する、第１磁気センサと、
   前記第２磁石と並んで配置されるか、または、前記第１磁気センサを挟んで、前記第１磁石と並んで配置され、磁場の変動に対応する第２信号を出力する、第２磁気センサと、
   １または複数のプロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、
   前記第１信号の強度、および前記第１信号と前記第２信号の位相差に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する判定工程、
   を実行する、金属検出装置。
2. 前記判定工程は、
   前記第１信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する検出工程と、
   前記検出工程において前記検査対象物が金属を含むと判定されたときに、前記第１信号と前記第２信号の位相差に基づいて、前記判定の結果の正誤を確認する確認工程と、
   を有する、
   請求項１に記載の金属検出装置。
3. 前記第２磁気センサは、前記第２磁石と並び、かつ、前記経路を挟んで、前記第１磁気センサと対向して配置され、
   前記検出工程は、前記第１信号および前記第２信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程を有する、
   請求項２に記載の金属検出装置。
4. 前記検出工程は、
   前記第１信号のピークの第１絶対値が第１閾値より大きいか、または、前記第２信号のピークの第２絶対値が第２閾値より大きいときに、前記検査対象物が金属を含むと判定し、
   前記第１絶対値が前記第１閾値以下であり、かつ、前記第２絶対値が前記第２閾値以下であるときに、前記検査対象物が金属を含まないと判定する、工程
   を有する、
   請求項３に記載の金属検出装置。
5. 前記確認工程は、
   前記第１信号と前記第２信号が実質的に逆相であるときに、前記検出工程における判定の結果は正しいと判定し、
   前記第１信号と前記第２信号が実質的に逆相でないときに、前記検出工程における判定の結果は誤っていると判定する、工程
   を有する、
   請求項３に記載の金属検出装置。
6. 前記第２磁気センサは、前記第１磁気センサを挟んで、前記第１磁石と並んで配置され、
   前記検出工程は、前記第１信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程を有する、
   請求項２に記載の金属検出装置。
7. 前記検出工程は、
   前記第１信号のピークの第１絶対値が第１閾値より大きいときに、前記検査対象物が金属を含むと判定し、
   前記第１絶対値が前記第１閾値以下であるときに、前記検査対象物が金属を含まないと判定する、工程
   を有する、
   請求項６に記載の金属検出装置。
8. 前記確認工程は、
   前記第１信号と前記第２信号が実質的に同相であるときに、前記検出工程における判定の結果は正しいと判定し、
   前記第１信号と前記第２信号が実質的に同相でないときに、前記検出工程における判定の結果は誤っていると判定する、工程
   を有する、
   請求項６に記載の金属検出装置。
9. 前記第２磁石と並び、かつ、前記経路を挟んで、前記第１磁気センサと対向して配置され、磁場の変動に対応する第３信号を発生する、第３磁気センサと、
   前記第３磁気センサを挟んで、前記第２磁石と並んで配置され、磁場の変動に対応する第４信号を出力する、第４磁気センサと、
   を備え、
   前記検出工程は、前記第１信号および前記第３信号の強度に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程を有し、
   前記確認工程は、前記第１信号と前記第２信号の位相差および前記第３信号と前記第４信号の位相差に基づいて、前記判定の結果の正誤を確認する工程、を有する、
   請求項６に記載の金属検出装置。
10. 前記第１磁石は、Ｓ極またはＮ極である、第１極を有し、
    前記第２磁石は、前記第１極と対向し、かつ、前記第１極と極性が同一の第２極を有し、
    前記検査対象物は、前記第１極と前記第２極の間を通過する、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の金属検出装置。
11. 前記第１信号と前記第２信号との差動検波信号を出力する差動検波回路を備え、
    前記判定工程は、前記差動検波信号に基づき、前記第１信号と前記第２信号の位相差を判定する工程、を有する、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の金属検出装置。
12. 前記検出工程での判定の結果および前記確認工程での確認の結果を表示する表示部を備える、
    請求項２から９のいずれか１項に記載の金属検出装置。
13. 静的な磁場を発生する第１磁石と、前記第１磁石と対向して配置され、静的な磁場を発生する第２磁石と、の間を検査対象物が通過する工程と、
    前記第１磁石と並んで配置される第１磁気センサから、磁場の変動に対応する第１信号を取得する工程と、
    前記第２磁石と並んで配置されるか、または、前記第１磁気センサを挟んで前記第１磁石と並んで配置される、第２磁気センサから、磁場の変動に対応する第２信号を取得する工程と、
    前記第１信号の強度、および前記第１信号と前記第２信号の位相差に基づいて、前記検査対象物が金属を含むか否かを判定する工程と、
    を有する、金属検出方法。

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