JP2606555B2 - 金属検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック容器入り
の食品，医薬品，化粧品，化学品等に混入する金属異物
を検査するための方法及び装置に関し、特に、鉄を主成
分とする微粒子を多量に含有させて酸素吸収機能を付与
させたプラスチック容器内における金属異物の混入の有
無を検査する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からハム、ソーセージ、味噌などの
製品中に混入した金属魂を検出する目的で金属検査装置
が用いられている。この金属検査装置は、交番磁界を発
生する一個の送信コイルと、この交番磁界による磁力線
が等量鎖交するように送信コイルに対向して配置された
二個の検出コイルとを有し、両コイル間にベルトコンベ
アに搬送させた被検査体を通過させることで、被検査体
中の金属異物を検出できるようにしている。

【０００３】この金属検査装置の原理を図４乃至図６に
もとづいて説明する。これらの図で、送信コイルＰには
発振器１から交番電流が供給され、コイルＰから交番磁
界が発生している。二つの検出コイルＳａ，Ｓｂは、鎖
交する磁束が等しくなるように送信コイルＰに対向して
配置され、これらコイルＳａ，Ｓｂの出力は互いに逆位
相となるように増幅器２（図６参照）に接続されてい
る。したがって、図４（Ａ）に示すように、送信コイル
Ｐと検出コイルＳａ，Ｓｂの間に被検査体が通過しない
場合、又は、被検査体が通過しても金属異物Ｗの混入し
ていない場合は、二つの検出コイルＳａ，Ｓｂは電磁的
に平衡状態にあり、増幅器２の出力端には検出出力が現
れない。

【０００４】この平衡状態にある検出コイルＳａ，Ｓｂ
に対して、金属異物Ｗが鉄魂のような磁性体であり、こ
の異物Ｗが混入した被検査体が、検出コイルＳａから検
出コイルＳｂ方向に通過した場合には、図４（Ｂ）に示
すように金属異物Ｗの位置に応じて二つの検出コイルＳ
ａ，Ｓｂを通る磁束に変化が生じる。この場合、検出コ
イルＳａ側に磁性体の金属異物Ｗが位置しているので、
磁束は検出コイルＳａ側に引き込まれ、このコイルＳａ
側に大きな起電力が生じて、増幅器２（図６参照）の出
力端に検出信号が現れる。

【０００５】一方、金属異物Ｗがステンレス魂のような
非磁性体の導体金属であると、図４（Ｃ）に示すよう
に、異物Ｗ内に生じた渦電流により逆向きの磁束が発生
し、等価的に磁束が金属魂Ｗの位置していない検出コイ
ルＳｂ側に押しやられる。このため、検出コイルＳａ，
Ｓｂ間に生じる起電力が不平衡となり、増幅器２（図６
参照）の出力端に検出信号が現れる。

【０００６】ここで、導体金属に生じる渦電流は、磁束
の時間的変化率に比例するので、送信コイルＳａ，Ｓｂ
の出す磁束に対して検出信号の位相が９０°進むが、磁
性体による磁束の引き込みにはこのような作用がないの
で、金属異物Ｗが導体と磁性体との場合では両者の検出
信号に９０°の位相差が生じるようになる。実際の鉄片
などの金属異物Ｗの検出信号では、その異物Ｗが磁性体
であると同時に導体でもあるため、純粋な磁性体として
の位相と導体としての位相を合成したベクトルを示すよ
うになる。図５は、酸素吸収剤として使われる磁性体微
粒子、鉄魂、ステンレス魂の周波数に対するインダクタ
ンス特性を示している。なお、図５は、鉄塊もステンレ
ス塊と同様にインダクタンス変化があるので導体の性質
を示すが、鉄微粒子はインダクタンス変化がないので導
体としての性質を示さないことを意味している。

【０００７】また、一般的な食品の多くは水分及び調味
料として塩分を含むものが多く、その導電性によって導
体金属と同様な性質（マテリアル・エフェクト）を示
し、検出感度を阻害するようになる。このマテリアル・
エフェクトを軽減し、磁性のある鉄片の異物Ｗを高感度
に検出するには、磁性の有無によって検出信号に位相差
が生じることを利用することができ、従来図６に示した
検出回路が用いられている。

【０００８】発振器１、送信コイルＰ、検出コイルＳ
ａ，Ｓｂ及び増幅器２からなる検出部で検出された金属
異物Ｗの検出信号は、第一及び第二の検波器１２，１３
にそれぞれ導かれる。この第一の検波器１２には、発振
器１の出力信号を第一の位相器１０で磁性体成分に合わ
せた同期信号が供給されており、第二の検波器１３に
は、発振器１の出力信号を第二の位相器１１で導体成分
に合わせた同期信号が供給される。これにより、第一及
び第二の検波器１２，１３では、入力される同期信号に
もとづいて検出信号が検波され、磁性体成分及び導体成
分の位相に合わせた低周波信号をそれぞれ取り出すこと
ができる。これら第一及び第二の検波器１２，１３の検
波出力信号は、それぞれ適宜ノイズ圧縮除去フィルタな
どを経由したあとに、第一及び第二の判別器１４，１５
で設定されたレベルと比較され、異物混入の有無が判定
される。このような金属検査装置は、導電性のある食品
中に混入した磁性のある金属片を高感度に検出すること
を主目的としている。

【０００９】また、特開昭６０−７８３７８号では、被
検査体中に水分や塩分が含まれている場合に、この被検
査体の材質に応じて、検波器に供給される発振器からの
同期信号の位相を自動的に切り替えて、マテリアル・エ
フェクトの影響を軽減できるようにした金属検出装置が
提案されている。

【００１０】また、特開昭６４−６５４８５号では、被
検査体の材質に応じて検出コイルに接続される同調回路
のコンデンサを切り換えて、検出コイルで得られる検出
信号の位相を変化させるようにした金属検出装置が提案
されており、さらに、コンデンサの切換え時に発生する
ノイズの影響を低減させるために検波器の後段に設けら
れるフィルタの特性を切り換えられるようにしている。

【００１１】また、特開平３−２７９８８８号では、被
検査体を搬送するコンベアの振動にもとづく金属魂の誤
検出を防止するために、振動によって生じた検出出力信
号であると判定された場合に、検出信号の出力を停止で
きるようにした金属検査装置が提案されている。

【００１２】また、特開平５−８７９４２号では、被検
査体の品種の違いにかかわらず安定して金属魂を検出で
きるようにするため、品種に応じて送信コイルから出力
される磁界の強さを変えられるようにした金属検査装置
が提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラスチッ
ク容器入りの食品では、容器内の食品の酸化を防ぐ目的
で、容器内に酸素吸収剤を封入した製品がある。しか
し、このような製品ではプラスチック容器壁を通り抜け
て容器内に入り込んでくる酸素の吸収は困難である。そ
こで、容器を形成するプラスチック材に酸素吸収剤を分
散含有させることで、容器を通過して入り込んでくる酸
素を吸収できるようにしたものが知られている（例え
ば、特開平２−３０８８５２号）。このように容器その
ものに酸素吸収剤を含有させた場合、酸素吸収剤として
使われる鉄の微粒子は、独立絶縁されているので、磁性
体のみの性質を示し、導体としての性質は示さない。し
かし、このような酸素吸収機能を付与させたプラスチッ
ク容器入りの食品（被検査体）を従来の金属検査装置で
検査した場合は、磁性を示す容器自体を金属異物と誤検
出してしまい、食品中の金属魂を精度よく検出できない
という問題点があった。この場合、検出コイルに接続さ
れる増幅器の増幅度を下げて検出を行なうことが考えら
れるが、このようにした場合、大きな金属異物しか検出
できないという問題が生じてしまい、実情に合わなくな
る。

【００１４】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、酸素吸収
機能を付与させたプラスチック容器入りの食品中に誤っ
て混入した金属異物を精度よく検出できるようにした金
属検査方法及び装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】まず、本発明の基本的な
考え方を説明する。前述したように、容器に付与された
磁性体微粒子は、容器の基体であるプラスチック中に分
散独立し、電気的に絶縁されているので、ほぼ純粋な磁
性体としての性質を示し、導体としての性質をほとんど
示さない。一方、異物の鉄魂は容器内の微粒子に比べて
はるかに大きいので、磁性体であると同時に、交流磁界
においては導体としての性質を示す。

【００１６】本発明は、この性質を利用し予め磁性体成
分信号のみを圧縮除去したあとに、導体成分信号のみを
抽出して金属異物の有無を検出するものである。すなわ
ち、検出信号を飽和しない程度に増幅したものを磁性体
成分の位相で検波し、得られた低周波信号で元の発振器
から分岐した信号を振幅変調して、その変調された信号
を磁性体成分に等しい位相に合わせて同信号を検波信号
から差し引いて導体成分のみを抽出し、これを導体成分
の位相で検波して金属異物の有無の検出を行なう。これ
らの信号の位相関係を図３に示す。

【００１７】図３（Ａ）は、一般のプラスチック容器に
入った食品中の鉄の異物を検出した場合を示し、磁性体
成分Ｅfeの導体成分Ｅcoが合成されたベクトルとして検
出信号Ｅoが得られる。一方、図３（Ｂ）は、酸素吸収
機能を有する磁性体微粒子を含有した容器内に、鉄異物
を検出した場合を示し、鉄異物の磁性体成分Ｅfeに容器
の磁性体成分Ｅpaが加え合わせられた磁性体信号成分Ｅ
fe＋Ｅpaと、鉄異物の導体成分信号Ｅcoが合成されたベ
クトルとして検出信号Ｅ1が得られる。本発明では、図
３（Ｃ）に示すように検出信号Ｅ1から磁性体成分信号
（Ｅfe＋Ｅpa）を差し引いて、検出出力Ｅcoを取り出
し、金属異物の検出を行なっている。

【００１８】このような原理にもとづいて、上記目的を
達成するため本発明の金属検査方法は、交番磁界発生手
段で発生させた磁界の被検査体による磁束変化を検出手
段により検出して、被検査体に混入する金属異物の有無
を検査する検査方法において、上記検出手段から発せら
れる被検査体の検出信号（ｃ）を磁性体成分の位相と同
期した信号（ｂ）で検波することによって前記検出信号
中における磁性体成分と等しい振幅の磁性体成分信号
（ｄ）を取り出し、この磁性体成分信号（ｄ）で交番電
圧（ａ）を変調し、この変調信号を前記検出信号（ｃ）
の磁性体成分と等しい位相とすることによって、前記検
出信号（ｃ）の磁性体成分と同位相かつ同振幅の信号
（ｅ）を得、この信号（ｅ）によって前記検出信号
（ｃ）から磁性体成分を除去して導体成分信号（ｆ）の
みを取り出し、この導体成分信号（ｆ）を導体成分の位
相と同期した信号（ｇ）で検波して被検査体に混入する
金属異物の有無を検査する方法としてある。

【００１９】また、本発明による金属検査装置は、検出
手段から発せられる被検査体の検出信号を入力し、第一
位相器（４）からの磁性体成分の位相と同期した信号で
検波を行なって前記検出信号中における磁性体成分と等
しい振幅の磁性体成分信号を取り出す検波器（３）と、
交番電圧を前記磁性体成分信号で変調する変調器（５）
と、この変調器（５）からの変調信号を前記検出信号の
磁性体成分と等しい位相とし、前記検出信号の磁性体成
分と同位相かつ同振幅の磁性体信号を出力する第二位相
器（６）と、前記検出信号と第二位相器（６）からの磁
性体成分信号を入力し、前記検出信号中における磁性体
成分を除去して導体成分信号のみを取り出す減算器
（７）と、この導体成分信号を導体成分の位相と同期し
た信号で検波を行なう検波器（９）と、この検波器
（９）からの導体成分信号を所定の設定値と比較して金
属異物の有無を判別する判別器とを有する構成としてあ
る。

【００２０】さらに、具体的には、本発明の前記被検査
体を、鉄の微粒子を多量に含有したプラスチック容器と
してある。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図面にもと
づき詳細に説明する。図１のブロック図に、この本発明
による金属検査装置の一実施例を示し、図２に各部の波
形を示す。これらの図で、検出部は、従来と同様に発振
器１、送信コイルＰ、二つの検出コイルＳａ，Ｓｂ及び
前置増幅器２によって構成されており、前置増幅器２は
従来のものに比べて増幅度を数分の１から数十分の１程
度に低く設定してあり、容器の磁性によって検出信号が
飽和しないようにしてある。なお、発振器１、送信コイ
ルＰは、交番磁界発生手段を構成している。また、検出
コイルＳａ，Ｓｂと前置増幅器２は、被検査体による磁
束変化を検出する検出手段を構成している。

【００２２】 上記検出信号から磁性体成分を除去するに
は、つぎに説明するステップで、検出信号中の磁性体成
分と同位相かつ同振幅の信号（ｅ）を作り、差動増幅器
７において検出信号（ｃ）から差し引くことで、導体成
分のみを抽出する。

【００２３】 まず、前置増幅器２の出力である検出信号
（ｃ）が第一の検波器３に送られる。この検波器３に
は、図２に示すような発振器１の出力信号（ａ）を位相
器４で磁性体成分の位相に合わせた同期信号（ｂ）（図
２には図示せず）が供給されており、この検波器３にお
いて増幅器２の出力が検波されることで、検査信号中に
おける磁性体成分の振幅と等しい振幅の磁性体成分信号
（ｄ）が取り出される。この検波器３の出力は、変調器
５に送られ、この変調器５において発振器１の交番電圧
（ａ）が磁性体成分信号（ｄ）で変調される。

【００２４】 この変調信号は、第二の位相器６で検出信
号（ｃ）の磁性体成分に等しい位相に合わせられる。こ
れによって、第二の位相器６からは検出信号（ｃ）の磁
性体成分と同位相かつ同振幅の出力信号（ｅ）が減算器
をなす差動増幅器７に出力される。この差動増幅器７に
は、前置増幅器２の出力である検出信号（ｃ）が供給さ
れており、この検出信号（ｃ）から磁性体成分信号
（ｅ）が差し引かれることにより、検出信号（ｃ）中の
導体成分信号（ｆ）を取り出すことができる。

【００２５】 この導体成分信号（ｆ）は、発振器１の出
力信号（ａ）を位相器８で導体成分の位相に合わせた同
期信号（ｇ）が供給されている第二の検波器９に送ら
れ、この検波器９で同期検波されることで、導体成分の
振幅と等しい振幅の導体成分信号（ｈ）となる。この検
波器９の出力（ｈ）は、従来と同様適宜ノイズフィルタ
に通されたあと、図示しない判別器において所定のレベ
ルと比較され、金属異物の混入の有無が判定される。

【００２６】 この実施例によれば、容器含有の磁性体成
分は１００分の１程度に圧縮され、判別動作を阻害する
ことなく、また異物の導体成分の減衰もなく、良好に金
属異物の検出を行なえた。

【００２７】 なお、検波器９は単純に交番電圧を整流す
るだけの方式でもよいが、検波器３や変調器５の直線性
や利得の不完全性のために、磁性体成分を完全に除去で
きない場合もあるので、導体成分の位相で位相検波する
ことにより完全性を期した。また、磁性体成分の除去を
差動増幅器７によって行なっているが、位相器６の出力
を磁性体成分と逆位相とし、増幅器７を加算増幅器とし
ても本実施例と等価になる。さらに、検出部は送信コイ
ルＰと一対の検出コイルＳａ，Ｓｂを対向して配した
が、検出コイルＳａ，Ｓｂを送信コイルＰの両側に同軸
状に配してもよい。またさらに、検出コイルＳａ，Ｓｂ
の代わりにホール素子からなる半導体センサを用いても
よい。

【００２８】 また、本実施例では磁性体微粒子を含有す
る容器内に導体の異物がある場合を示したが、アルミニ
ウムを蒸着した容器内に鉄の異物が混入している場合の
検査を行なう場合にも適用できる。この場合、磁性体成
分を減衰させるのではなく、導体成分を減衰させて、磁
性体としての鉄の異物の検出を行なえるようにする。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、酸
素吸着機能を付与した容器内の金属異物の検出を高感度
で行なうことができる。また、通常の容器内に酸素吸収
材の小袋が入れられた製品についても、磁性体成分を減
衰させて、導体成分を取り出せば、食品中に混入する金
属異物の検出を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による金属検査装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の金属検査装置の各部の波形を示す波形図
である。

【図３】本発明の基本的な動作を説明するための磁性体
成分と導体成分のベクトル図である。

【図４】金属検査装置の基本的な動作原理を説明するた
めの図である。

【図５】周波数に対する異なる材質のインダクタンス特
性を示すグラフである。

【図６】従来の金属検査装置を示すブロック図である。

【符号の説明】 １ 発振器 ２ 前置増幅器 ３，９ 検波器 ４，６，８ 位相器 ５ 変調器 ７ 差動増幅器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交番磁界発生手段で発生させた磁界の被
   検査体による磁束変化を検出手段により検出して、被検
   査体に混入する金属異物の有無を検査する検査方法にお
   いて、 上記検出手段から発せられる被検査体の検出信号を磁性
   体成分の位相と同期した信号で検波することによって前
   記検出信号中における磁性体成分と等しい振幅の磁性体
   成分信号を取り出し、 この磁性体成分信号で交番電圧を変調し、 この変調信号を前記検出信号の磁性体成分と等しい位相
   とすることによって、前記検出信号の磁性体成分と同位
   相かつ同振幅の信号を得、 この信号によって前記検出信号から磁性体成分を除去し
   て導体成分信号のみを取り出し、 次いで、この導体成分信号を導体成分の位相と同期した
   信号で検波し、この検波結果にもとづいて被検査体に混
   入する金属異物の有無を検査することを特徴とした金属
   検査方法。
2. 【請求項２】 前記被検査体が、鉄を主成分とする微粒
   子を多量に含有させてなるプラスチック容器である請求
   項１記載の金属検査方法。
3. 【請求項３】 交番磁界発生手段で発生させた磁界の被
   検査体による磁束変化を検出手段により検出して、被検
   査体に混入する金属異物の有無を検査する検査装置にお
   いて、 上記検出手段から発せられる被検査体の検出信号を入力
   し、第一位相器からの磁性体成分の位相と同期した信号
   で検波を行なって前記検出信号中における磁性体成分と
   等しい振幅の磁性体成分信号を取り出す検波器と、 交番電圧を前記磁性体成分信号で変調する変調器と、 この変調器からの変調信号を前記検出信号の磁性体成分
   と等しい位相とし、前記磁性体成分と同位相かつ同振幅
   の信号を出力する第二位相器と、 前記検出信号及び第二位相器からの磁性体成分信号を入
   力し、前記検出信号中 における磁性体成分を除去して導
   体成分信号のみを取り出す減算器と、 この導体成分信号を導体成分の位相と同期した信号で検
   波を行なう検波器と、 この検波器からの導体成分信号を所定の設定値と比較し
   て金属異物の有無を判別する判別器と を有することを特徴とした金属検査装置。