JP2912063B2 - 検出コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検査物の異常を検
出する装置、例えば、食品、錠剤、合成樹脂などの被検
査物中に含まれる異物を検出する装置のコイルに関し、
詳しくは導体または磁性体からなる異物を磁気を利用し
て検出する装置の検出コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品、錠剤、合成樹脂などの被検
査物中に混入した異物を検出するのに、被検査物を変質
させないという点から、検出コイルによる磁気を利用し
た装置が広く用いられている。

【０００３】図６は従来の検出コイルの第１の例を示す
断面図である。図７は図６の検出コイルを用いた異物検
出装置の回路図である。異物検出装置５０は、基準コイ
ル５２と検出コイル５４とを有するブリッジ回路５６
と、ブリッジ回路５６を励磁する発振器５８と、ブリッ
ジ回路５６の出力電圧を検出信号６０として出力する出
力回路６２とから概略構成されている。ブリッジ回路５
６は、基準コイル５２と検出コイル５４との直列回路
と、抵抗器６４と抵抗器６６との直列回路とがそれぞれ
並列に発振器５８に接続されることにより構成されてい
る。そして、基準コイル５２と検出コイル５４との接続
点と、抵抗器６４と抵抗器６６との接続点とが出力回路
６２の入力側に接続されている。また、基準コイル５２
及び検出コイル５４のインダクタンス及び抵抗並びに抵
抗器６４及び抵抗器６６の抵抗はそれぞれ平衡条件を満
たす値に設定されている。出力回路６２はブリッジ回路
５６の出力電圧を入力して増幅、整流等の処理を行って
検出信号６０として出力する。

【０００４】次に、導体検出装置５０の動作について説
明する。まず、発振器５８によってブリッジ回路５６を
励磁させて、基準コイル５２と検出コイル５４とから磁
束６８を発生させる。次いで、被検査物７０を自然落下
またはベルト搬送により検出コイル５４に近接させる。
ここで、異物７２が被検査物７０内に混入していなけれ
ば、ブリッジ回路５６は平衡状態を保ってブリッジ回路
５６からの出力電圧は約０Ｖとなる。また、導体または
磁性体からなる異物７２が被検査物７０内に混入してい
れば、検出コイル５４のインピーダンスが変化してブリ
ッジ回路５６が非平衡になり、ブリッジ回路５６からの
出力電圧が生じ、異物７２の混入が検出される。

【０００５】図８は従来の検出コイルの第２の例を示す
断面図である。図９は図８の検出コイルを用いた異物検
出装置の回路図である。図６及び図７と同一部分には同
一符号を付し説明を省略する。異物検出装置７８は、検
出コイル８０と、検出コイル８０を励磁する発振器５８
と、検出コイル８０の出力電圧を検出信号６０として出
力する出力回路６２とから概略構成されている。検出コ
イル８０は、磁束８２を発生させる発信コイル８４と、
差動接続された二個の受信コイル８６、８８とを備えて
いる。受信コイル８６、８８は発信コイル８４に離間及
び対向して設置されている。

【０００６】次に、導体検出装置７８の動作について説
明する。発信コイル８４と受信コイル８６、８８との間
に何もない場合、発信コイル８４から発生した磁束８２
は受信コイル８６、８８のそれぞれに均等に鎖交する。
受信コイル８６、８８は、導線の巻回方向のみが逆にな
っている点を除き同一形状であり、かつ直列接続されて
いる。したがって、この場合の受信コイル８６、８８の
出力電圧は打ち消しあって零となっている。次に、発信
コイル８４と受信コイル８６、８８との間に、自然落下
またはベルト搬送により、被検査物７０を挿入したとす
る。このとき、被検査物７０中に異物７２が混入してい
れば、受信コイル８６、８８のそれぞれに鎖交する磁束
の均衡が破れ、受信コイル８６、８８から出力電圧が得
られる。つまり、異物７２が導体であれば、発信コイル
８４からの磁束８２によって異物７２に渦電流が生じ、
磁束８２の変化を妨げる方向に磁束が発生する。また、
異物７２が磁性体であれば、発信コイル８４からの磁束
８２が磁性体に吸い寄せられる。これらの理由により、
受信コイル８６、８８のそれぞれに鎖交する磁束が不均
衡となる。このようにして、被検査物７０中の異物７２
が検出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
ような検出コイル５４、８０では、検出コイル５４また
は発信コイル８４から発生した磁束６８、８２が放射状
に拡散する。そのため次のような問題があった。検出コ
イル５４または発信コイル８４から離れるに従い磁束密
度が減少する。そのため、異物７２が検出コイル５４ま
たは発信コイル８４近傍を通過する際、検出コイル５４
または発信コイル８４近い道筋９０か、遠い道筋９２か
で、検出信号６０に差が生じる。したがって、同じ異物
７２でも通過する道筋によって検出信号６０にバラツキ
を生じるため、異物７２の種類、大きさなどを特定する
ことが困難であった。また、受信コイル８６、８８で
は、発信コイル８４から発生した磁束８２の一部だけが
受信コイル８６、８８と鎖交する。したがって、検出に
は寄与しない磁束８２が多く、その分検出感度が低かっ
た。

【０００８】さらに、図１０に示すように、偏平状の被
検査物９４中の異物７２を検出する場合であって、かつ
被検査物９４と異物７２とのどちらか一方が導体で他方
が磁性体である場合、例えば、アルミニウム箔（導体）
と合成樹脂膜との二層構造からなる偏平状の袋に乾燥麺
等を封入した被検査物９４にステンレス（磁性体）の小
片からなる異物７２が混入している場合には次のような
問題があった。 （イ）被検査物９４を自然落下により検出コイル５４に
近接させるか、または被検査物９４を自然落下により発
信コイル８４と受信コイル８６、８８との間に挿入する
場合。この場合、被検査物９４は、偏平状であるため空
気抵抗により周縁部９６を上下にして落下する。つま
り、被検査物９４の平面部９８が磁束６８または磁束８
２にほぼ垂直になる。 （ロ）被検査物９４をベルト搬送により検出コイル５４
に近接させるか、または被検査物９４をベルト搬送によ
り発信コイル８４と受信コイル８６、８８との間に挿入
する場合。ここでいうベルト搬送とは、検出コイル５４
をベルト（図示せず）の上または下に配置するか、発信
コイル８４と受信コイル８６、８８とをベルトの上下方
向に配設して、被検査物９４をベルトに載置して水平方
向に移動させることにより、検出コイル５４に近接させ
たり、発信コイル８４と受信コイル８６、８８との間に
挿入したりすることである。この場合、被検査物９４
は、偏平状であるため平面部９８を上下にしてベルトに
載置される。つまり、被検査物９４の平面部９８が磁束
６８または磁束８２にほぼ垂直になる。上記（イ）、
（ロ）の場合には、被検査物９４と異物７２とからそれ
ぞれ位相の異なる検出信号が得られる。しかし、被検査
物９４の平面部９８が磁束６８または磁束８２にほぼ垂
直になるため、被検査物９４の鎖交磁束数が異物７２の
鎖交磁束数に比べて非常に大きくなり、異物７２の検出
信号が被検査物９４の検出信号によって埋もれてしまう
ことがあった。

【０００９】そこで、この発明の目的は、異物の種類、
大きさなどを特定することが容易な検出コイル、及び感
度を向上させた検出コイルを提供することある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る検
出コイルは、所定長さを有し被検査物を挿通させる空心
を有して空心内に磁束を発生させる発信コイルと、前記
発信コイルの外周に配置され、一方が逆方向に巻回され
互いが差動接続される２つの受信コイルを有するもので
ある。請求項２の発明に係る検出コイルは、所定長さを
有し被検査物を挿通させる空心を有して空心内に磁束を
発生させる発信コイルと、前記発信コイルの内周に配置
され、一方が逆方向に巻回され互いが差動接続される２
つの受信コイルを有するものである。

【００１１】

【作用】この発明に係る検出コイルでは、発信コイルに
より空心内の磁束がほぼ均一に発生する。この空心内に
被検査物を挿通させると、被検査物中に導体または磁性
体からなる異物が混入されていれば、空心内の磁束が変
化する。発生した磁束の大部分は受信コイルと鎖交する
ので、極めて高い感度が得られる。

【００１２】

【実施例】図１は第１実施例の検出コイルを示す断面図
である。図２は図１の検出コイルを用いた異物検出装置
の回路図である。図６及び図７と同一部分には同一符号
を付し説明を省略する。

【００１３】検出コイル１０は、磁束１２を発生させる
コイルであって、被検査物７０を挿通させる空心１４を
有している。空心１４内はほぼ一定の磁束密度となって
いる。

【００１４】次に、導体検出装置１６の動作について説
明する。まず、発振器５８によってブリッジ回路５６を
励磁させて、検出コイル１０から磁束１２を発生させ
る。次いで、被検査物７０を自然落下またはベルト搬送
により空心１４内へ挿通させる。ここで、導体または磁
性体からなる異物７２が被検査物７０内に混入していれ
ば、検出コイル１０のインピーダンスが変化してブリッ
ジ回路５６が非平衡になり、ブリッジ回路５６からの出
力電圧が生じ、異物７２の混入が検出される。このと
き、空心１４内の磁束密度はほぼ一定となっているの
で、異物７２が空心１４内をどのような道筋をとって挿
通されても、異物７２が同じ物であれば検出コイル１０
のインピーダンスの変化はほぼ一定となる。したがっ
て、異物７２の種類、大きさ等の特定が可能となる。

【００１５】この実施例では、発振器５８は周波数２ｋ
Ｈｚ及び出力電圧６Ｖ、基準コイル５２及び検出コイル
１０はインダクタンス１００ｍＨ及び抵抗１００Ω、抵
抗器６４、６６は抵抗２ｋΩに設定してある。また、本
発明者の実験によれば、良好に検出できる発振器５８の
周波数は、おおよそ２〜３ｋＨｚであるという結果を得
ている。さらに、基準コイル５２及び検出コイル１０の
形状、寸法及び磁界の強さは、被検査物７０及び異物７
２の形、寸法及び材質に合わせて決められる。なお、ブ
リッジ回路５６に、調整用としての抵抗器、コンデン
サ、コイル等を付加してもよい。

【００１６】図３は第２実施例の検出コイルを示す断面
図である。図４は図３の検出コイルを用いた異物検出装
置の回路図である。図８及び図９と同一部分には同一符
号を付し説明を省略する。

【００１７】検出コイル２０は、磁束２２を発生させる
発信コイル２４と、被検査物７０を挿通させる発信コイ
ル２４の空心２６と、磁束２２と鎖交する受信コイル２
８、３０とを備えている。そして、受信コイル２８、３
０は、差動接続され、発信コイル２４の外周に巻回され
ている。発信コイル２４の空心２６内の磁束密度はほぼ
一定であり、磁束２２の大部分が受信コイル２８、３０
と鎖交する。

【００１８】次に、導体検出装置３２の動作について説
明する。発信コイル２４と受信コイル２８、３０との間
に何もない場合、受信コイル２８、３０は、導線の巻回
方向のみが逆になっている点を除き同一形状であり、か
つ直列接続されている。したがって、この場合の受信コ
イル２８、３０の出力電圧は打ち消しあって零となって
いる。次に、発信コイル２４の空心２６内へ、自然落下
またはベルト搬送により、被検査物７０を挿通する。こ
のとき、被検査物７０中に異物７２が混入していれば、
受信コイル２８、３０のそれぞれに鎖交する磁束の均衡
が破れ、受信コイル２８、３０から出力電圧が得られ、
異物７２の混入が検出される。このとき、空心２６内の
磁束密度はほぼ一定となっているので、異物７２が空心
２６内をどのような道筋をとって挿通されても、異物７
２が同じ物であれば受信コイル２８、３０から出力電圧
はほぼ一定となる。したがって、異物７２の種類、大き
さ等の特定が可能となる。また、磁束２２の大部分が受
信コイル２８、３０と鎖交するので、極めて高い感度が
得られる。

【００１９】この実施例では、発振器５８は周波数１０
０〜１ｋＨｚ及び出力電圧１５Ｖ、発信コイル２４及び
受信コイル２８、３０は１０００回巻及びインダクタン
ス１００ｍＨである。発信コイル２４の内径は３ｃｍ、
長さは１５ｃｍ、ボビンには厚さ１ｍｍの合成樹脂を用
いた。このとき、直径０．１ｍｍの鉄球が検出できた。
また、発信コイル２４及び受信コイル２８、３０の形
状、寸法及び磁界の強さは、被検査物７０及び異物７２
の形、寸法及び材質に合わせて決められる。但し、空心
２６内の磁界をより一定にするために、細く長い形状と
することが好ましい。なお、また、検出コイル２０に、
調整用としての抵抗器、コンデンサ、コイル等を付加し
てもよい。さらに、異物７２が導体か磁性体かによっ
て、検出信号の位相の差が生ずるので、位相検波により
異物７２が導体か磁性体かの判断ができる。

【００２０】図５は第３実施例の検出コイルを示す断面
図である。図３と同一部分には同一符号を付し説明を省
略する。

【００２１】検出コイル４０は、発信コイル２４が受信
コイル２８、３０の外周に巻回されている点だけが、検
出コイル２０と異なる。図面では作図の都合上、発信コ
イル２４の内径が受信コイル２８、３０の内径の倍くら
いになっているが、実際には僅差である。

【００２２】また、第１実施例乃至第３実施例の検出コ
イルによれば、図１０に示すように、偏平状の被検査物
９４中の異物７２を検出する場合であって、かつ被検査
物９４と異物７２とのどちらか一方が導体で他方が磁性
体である場合には、次に説明するように従来に比べて感
度が著しく向上する。 （ハ）被検査物９４を自然落下により空心１４または空
心２６へ挿通する場合。この場合、被検査物９４は、偏
平状であるため空気抵抗により周縁部９６を上下にして
落下する。つまり、被検査物９４の平面部９８が磁束１
２または磁束２２とほぼ平行になる。 （ニ）被検査物９４をベルト搬送により空心１４または
空心２６へ挿通する場合。ここでいうベルト搬送とは、
検出コイル１０、検出コイル２０または検出コイル４０
を横向きにし、被検査物９４をベルトに載置し水平方向
に移動させることにより、被検査物９４を空心１４また
は空心２６へ挿通することである。この場合、被検査物
９４は、偏平状であるため平面部９８を上下にしてベル
トに載置される。つまり、被検査物９８の平面部９８が
磁束１２または磁束２２にほぼ平行になる。上記
（ハ）、（ニ）の場合には、被検査物９４と異物７２と
からはそれぞれ位相の異なる検出信号が得られる。この
とき、被検査物９４の平面部９８が磁束６８または磁束
８２にほぼ平行になるため、被検査物９４の鎖交磁束数
が異物７２の鎖交磁束数に比べてあまり大きくならず、
異物７２の検出信号が被検査物９４の検出信号によって
埋もれてしまうことを防げる。

【００２３】

【発明の効果】この発明に係る検出コイルによれば、空
心内の磁束密度がほぼ一定であり、また発生した磁束の
大部分は受信コイルと鎖交するので、極めて高い感度が
得られる。また、異物が空心内を通過する道筋が異なっ
ても、検出信号をほぼ一定にでき、検出感度が良いの
で、例えば異物の種類、大きさなどの特定が容易にでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る検出コイルの第１実施例を示す
断面図。

【図２】図１の検出コイルを用いた異物検出装置の回路
図。

【図３】この発明に係る検出コイルの第２実施例の検出
コイルを示す断面図。

【図４】図３の検出コイルを用いた異物検出装置の回路
図。

【図５】この発明に係る検出コイルの第３実施例の検出
コイルを示す断面図。

【図６】従来の検出コイルの第１の例を示す断面図。

【図７】図６の検出コイルを用いた異物検出装置の回路
図。

【図８】従来の検出コイルの第２の例を示す断面図。

【図９】図８の検出コイルを用いた異物検出装置の回路
図。

【図１０】この発明に係る実施例および従来例における
偏平状の被検査物と磁束との関係を示す斜視図。

【符号の説明】

１０、２０、４０…検出コイル １２、２２…磁束
１４、２６…空心２４…発信コイル ２８、３０…
受信コイル ７０、９４…被検査物。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定長さを有し被検査物を挿通させる空
   心を有して空心内に磁束を発生させる発信コイルと、 前記発信コイルの外周に配置され、一方が逆方向に巻回
   され互いが差動接続される２つの受信コイルと、 を備えたことを特徴とする検出コイル。
2. 【請求項２】 所定長さを有し被検査物を挿通させる空
   心を有して空心内に磁束を発生させる発信コイルと、 前記発信コイルの内周に配置され、一方が逆方向に巻回
   され互いが差動接続される２つの受信コイルと、 を備えたことを特徴とする検出コイル。