JP3100631B2 - 金属探知器 - Google Patents

金属探知器

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JP3100631B2
JP3100631B2 JP03512009A JP51200991A JP3100631B2 JP 3100631 B2 JP3100631 B2 JP 3100631B2 JP 03512009 A JP03512009 A JP 03512009A JP 51200991 A JP51200991 A JP 51200991A JP 3100631 B2 JP3100631 B2 JP 3100631B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属探知器に関する。
金属探知器は、金属不純物の検出用として多くの産業
に利用されている。
食品および薬品産業においては、金属不純物は重大な
問題であり、また微少のの各種金属を高精度で検出し、
消費者の保護のために製品からその金属を効果的に高精
度で除去することが要求されている。
金属探知器は、また、機械の保護のために、プッラス
チック、森林、採石等の他の産業においても利用されて
おり、さらに武器の検出手段として空港等他の設備にも
利用されている。
一般に、金属探知器は、封鎖型探知器と表面型探知器
との２種類に分類することができる。
封鎖型探知器は、処理すべき製品が通る中心穴すなわ
ちアパーチュアを有する、一般に金属製のエンクロージ
ャすなわち箱を備える。アパーチュアは、円形、正方
形、長方形等の任意な形状を有する。この種の探知器
は、アパーチュアの内側に存在する金属に対して高感度
を有する。
表面型探知器は、金属の存在を感知する１つの外表面
を有する箱を備える。
通常の金属探知器の変換器は、金属製箱の中央部に据
え付けられた交流ブリッジ回路の形の平衡されたコイル
設備を含む。コイルと箱との間の距離を大きくすること
は、振動の影響と熱すなわち老化の影響とから生じる妨
害信号を最小にしかつ高性能とするために重要であると
考えられる。振動は金属製箱とコイルとに相対的な移動
を生じ、また熱はコイル設備に電気的平衡の妨害を生じ
る。コイルから金属製箱までの距離を減少させると、前
記の妨害が指数関数的に増大する。それゆえに、アパー
チュアの近くに金属材料を提供することは、不適当であ
る。金属探知器の設計の原理は、常に、金属をコイルか
ら可能な限り離れた箇所に維持することである。
これら公知の金属探知器は、静止した金属を感知する
のみならず、検出ゾーン以外の範囲において移動する金
属をよく感知する不利益を招く。封鎖型探知器の検出ゾ
ーンはアパーチュアの内側にあり、表面型探知器の検出
ゾーンは感知用表面の近くである。
それゆえに、公知の金属探知器は、金属が存在しない
検出ゾーン以外の範囲を有する。このような範囲は、無
金属ゾーンすなわちMFZ（metal free zone）として知ら
れている。
高性能探知器用の無金属ゾーンは非常に大きく、探知
器をコンベアまたは機械に取り付けるためには金属探知
器自体の実際の寸法の５倍程度が要求されている。無金
属ゾーンの寸法は、アパーチュアの高さまたは直径をAH
としたとき、以下の式を用いて計算することができる。
無金属ゾーン＝1.5×AH （静止金属用） 無金属ゾーン＝2.0×AH （移動金属用） このように大きな無金属ゾーンの必要性は、金属探知
器を使用する場所に重大な影響を与える。要求される付
加的な空間のために設備費用が高くなり、また場合によ
っては金属探知器の取付けの実現性を妨げる。
また、通常の金属探知器は支持用の金属骨組における
電気的なループにより妨害され、このような影響を避け
るべく骨組を電気的に絶縁された異なる部位に設計する
ことに大きな注意を払わなければならない。
このループの影響は、無金属ゾーンよりも遠くへ大き
く離して広げられ、アパーチュアの高さまたは直径の10
倍程度の大きさになる。
振動の影響に起因しておよび搬送システムのローラ用
ボール・レースの回転金属ボールのために抵抗に変化す
る電気的なループの影響は、金属探知器をトリガーし、
性能を本質的に低下させる弊害を生じる。
同じ周波数で動作する複数の金属探知器を互いに接近
させると、感度の低下を招く混線による妨害を生じる。
本発明は、これらの問題を考慮してなされたものであ
る。
本発明に従って、交流の第１の電磁場を発生するよう
に交流電源に接続されて作用するコイル状コンダクタ
と、前記第１の電磁場に対抗する第２の磁場を発生する
固定的な第２の磁場発生手段とを含み、前記第２の磁場
発生手段の少なくとも一部は前記第１の電磁場内にあっ
て前記コイル状コンダクタの近くに配置されている金属
探知器が提供される。本発明の金属探知器は、前記コイ
ル状コンダクタが金属製エンクロージャ内に配置されて
おり、前記第２の磁場発生手段の少なくとも一部が前記
コイル状コンダクタと前記金属製エンクロージャとの間
を伸びる、ことを特徴とする。
本発明の好ましい実施例においては、コイル状コンダ
クタは、金属製箱の中に配置される。開口は箱の対抗す
る部位に開口が形成されており、これらの開口はコイル
状コンダクタに整列されているとともにコイル状コンダ
クタと類似の寸法を有する。格付けされた対向する電磁
的交流場を発生する手段は、第１のコイルの各端部に配
置されており、箱の開口までまたはそれを越えて伸び
る。
対向する（および格付けされた）交流的な電磁場を発
生する手段は、例えば、以下の手法の１つにより達成す
ることができる。
1.導電材料（銅線）製の複数のコイルを第１の場発生用
コイルの各側部に巻き付ける。各側部のコイルは、第１
の場発生用コイルと同じ周波数でかつ逆極性で励起され
て動作する分離された複数のコイルからなり、電流の強
度および位相において格付けされる。
コイルから第１の場発生用コイルまでの距離に関する
電流の強度および位相の格付けは、第１の場の軌跡を決
定する。
2.複数の独立したコイルを第１の場発生用コイルの各側
部に巻き付け、全てを短絡するかアースに接続する。こ
れらのコイルは、単一層または多層のフォーマットであ
り、またアパーチュアの特定の範囲を覆うする。
これらの各巻線に誘導された電流により、対抗する電
磁場がレンツの法則に従って発生される。
強度および格付けは、各コイルのインピーダンスと、
第１の場発生用コイルの位置に対する位置とにより制御
することができる。この手段により、要求される第１の
場の軌跡を適応させることができる。
3.誘導渦電流が対抗する場を発生するように、第１の場
発生用コイルに対する寸法、形状および位置の固体金属
製の板、チューブまたはスクリーンを使用する。それに
より、要求される第１の場の軌跡を適応させることがで
きる。
本発明の探知器は、無金属ゾーンを減少しまたは除去
するように、検出ゾーン以外の外部電磁場を減少させ
る。無金属ゾーンの減少は、金属探知器の設計用パラメ
ータにより制御することができる。
本発明により与えられる制御範囲により、探知器を、
正、ゼロまたは負の無金属ソーンを有するように設計す
ることができる。
本発明の設計用パラメータは、また、検出ゾーンの電
磁場が技量により減少しないように、それゆえに感度が
低下しないように、制御することができる。
第２の対抗する場と第１の場との相互作用は、コイル
に伸びる第１の場の範囲または距離を制限し、軌跡は第
１の場がゼロになる範囲に発生される。
この軌跡の位置および形状は、その長さ方向における
全ての位置での、対抗する場の強さの格付けと対抗する
場を発生する手段の幾何学的形状により制御することが
できる。軌跡は、検出ゾーン内の第１の場の強度を低下
させることなく、金属製箱のアパーチュアを越えて第１
の場が伸びることを防止するように、制御することがで
きる。これらの手段により、金属探知器は、検出ゾーン
内で高検出感度に維持され、金属製箱の境界の外の移動
するまたは静止する大きな金属体により高感度を妨害さ
れない。また、電気的なループおよび混線の影響を除去
される。
対向する場は、多くの外乱が探知器を通過する金属片
からの信号と区別することができない信号を生じかつ誤
報を生じるので、電気的、機械的特性において超安定に
される。
電気的には、対向する場は、要求される軌跡を提供す
べくその長さにわたって強度において格付けされる。場
は、また、複雑であり、正しい振幅を有するのみなら
ず、正しい位相を有し、位相および振幅の両者において
超安定にされる。
機械的には、対向する場またはそれを発生する手段
は、たとえ激しい振動を受けても、第１の場または金属
製箱に対して物理的に移動すべきではない。
対向する場とその軌跡とは、検出ゾーン内の第１の場
を減じるべきでなく、そうしないと探知器の感度が低下
する。
以下、本発明の理解を容易にするために、図面に示す
実施例について説明する。
第１図は、充分な感度を得るための無金属ゾーンを示
す通常の金属探知器の端面図である。
第２図は、無金属ゾーンにより制限される生産ライン
への配置空間とコンベアの長さとの関係を示す、コンベ
アに配置された通常の金属探知器の側面図である。
第３図は、金属製箱の外に伸びかつ金属要素と相互作
用をする場の広がり状態を示す通常の金属探知器の断面
図である。
第４図は、金属製箱内に減少された第１の場を示す本
発明の金属探知器の断面図である。
第５図は、第２の場により金属製箱内に収容された第
１の場を示すゼロ無金属ゾーンを示す断面図である。
なお、図において、同じ部材に同一の符号を付した。
第１図〜第３図を参照するに、通常の金属探知器10
は、金属製の箱すなわちエンクロージャ14の中央に固定
的に配置された交流ブリッジ回路の形のコイル12の平衡
された設備を含む。コイル12は、検出ゾーン15を取り囲
む。アパーチュア16,18がエンクロージャ14の対向する
側壁に形成されている。アパーチュア16,18は、コイル1
2により規定される類似の間隔をおいたアパーチュア24
と同軸的である。
使用時、コンベアベルト30の上側部分28は、アパーチ
ュア16,18,24を通過する。コンベアベルト30におかれた
物体は、その物体内の金属を検出すべき間に、アパーチ
ュア16,18,24を通過する。
第１図は、大きな無金属ゾーンを有する既知の金属探
知器を示す。金属が無金属ゾーン内におかれると、探知
器の感度が低下する。エンクロージャ14内の全表面は、
非金属製である。生産ラインへの取付け空間は、第２図
に最良に示すように、大きな無金属ゾーンMFZにより制
限される。
金属要素が無金属ゾーンMFZ内におかれて第３図に示
すように第１の場の影響内に到達すると、第１の場と相
互作用する第２の場が発生し、誤報を生じる。
第４図および第５図を参照するに、本発明の金属探知
器50は、金属製チューブの形の金属製スクリーニング26
がアパーチュア24とアパーチュア16,18との間に配置さ
れている点を除いて、前記した探知器と同じである。
金属製スクリーニング26は、第１の電磁場に対抗する
第２の誘導磁場を提供し、大きな金属物がアパーチュア
の内側になって妨害を生じるような無金属ゾーン32を小
さい正の値32aにまたは負の値32bに減少させる。第５図
は、第２の場34が第１の場36をアパーチュア内に後退さ
せるべく第１の場36に作用して、外乱に対する応答を制
限する特殊な場の関係を示す。
本発明の金属探知器は、エンクロージャの外の大きな
移動金属物によって影響されず、また通常の探知器より
非常に小さい空間で使用することができる。これは、探
知器を既知の探知器では都合よく使用することができな
い機械に使用することを可能にする。
さらに、種々の利点が本発明の探知器により提供され
る。例えば、本発明の金属探知器は、探知器の性能にお
ける電気的ループの影響を本質的に除去する。これは、
無金属ゾーンMFZの減少と同様に重要である。
本発明は、また、混線が生じない程度に外部の場を減
少させる。
本発明による能率または効能は、以下の２つの方法に
より評価することができる。
1.充分な性能で動作する通常の金属探知器で要求される
挿入ギャップを、同じ性能で動作するゼロ無金属ゾーン
MFZのそれと比較する。これは、無金属ゾーンがゼロの
探知器の場合1/2〜1/4に小さく示すことができる。な
お、挿入ギャップとは、機械上の移動する金属要素間の
距離のことである。
2.移動するまたは固定の金属要素間に取り付けたとき充
分に動作させるために減少させた通常の探知器の性能
を、同じ位置に取りつけたゼロ無金属ゾーンMFZの探知
器の性能と比較する。
無金属ゾーンがゼロの探知器は充分な性能で動作する
が、通常の探知器では検出可能の金属の寸法がほぼ10倍
になる。すなわち、検出可能の金属球の直径は、ゼロ無
金属ゾーンの探知器では1.0mmであるが、通常の探知器
では10mmである。
本発明は、上記の実施例に限定されず、種々変更する
ことができる。例えば、エンクロージャ内に配置された
スクリーニングに加えてまたはエンクロージャ内に配置
されたスクリーニングの代わりにスクリーニングをエン
クロージャの外に配置しても良い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01V 3/10 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流の第１の電磁場を発生するように交流
    電源に接続されて作用するコイル状コンダクタと、前記
    第１の電磁場に対抗する第２の磁場を発生する固定的な
    第２の磁場発生手段とを含み、前記第２の磁場発生手段
    の少なくとも一部は前記第１の電磁場内にあって前記コ
    イル状コンダクタの近くに配置されている金属探知器に
    おいて、前記コイル状コンダクタは金属製エンクロージ
    ャ内に配置されており、前記第２の磁場発生手段の少な
    くとも一部は前記コイル状コンダクタと前記金属製エン
    クロージャとの間を伸びる、ことを特徴とする金属探知
    器。
  2. 【請求項２】前記コイル状コンダクタはアパーチュアを
    規定する、請求の範囲１に記載の金属探知器。
  3. 【請求項３】前記アパーチュアは、前記コイル状コンダ
    クタを介して前記アパーチュアと同軸的な複数のアパー
    チュアが前記エンクロージャの対向する部位に形成され
    ている、請求の範囲２に記載の金属探知器。
  4. 【請求項４】前記第２の磁場発生手段は、前記コイル状
    コンダクタの対向する端部に配置されている、請求の範
    囲1,2または３に記載の金属探知器。
  5. 【請求項５】前記第２の磁場発生手段の全ては、前記エ
    ンクロージャ内に配置されている、請求の範囲1,2,3ま
    た４に記載の金属探知器。
  6. 【請求項６】前記第２の磁場発生手段の少なくとも一部
    は、前記エンクロージャの外に配置されている、請求の
    範囲1,2,3または４に記載の金属探知器。
  7. 【請求項７】前記第２の磁場発生手段は、導電材料製の
    少なくとの１つの第２のコイルを含む、請求の範囲１〜
    ６のいずれか１項に記載の金属探知器。
  8. 【請求項８】前記少なくとも１つの第２のコイルは、前
    記第１の電磁場用コイル状コンダクタと同じ周波数でか
    つ逆極性で励起されて作用する、請求の範囲１〜７のい
    ずれか１項に記載の金属探知器。
  9. 【請求項９】前記第２のコイルの交流電流は、強さおよ
    び位相において格付けされている、請求の範囲６または
    ８に記載の金属探知器。
  10. 【請求項１０】前記第２の磁場発生手段は、短絡されか
    つアースされた少なくとも１つのコイルを含む、請求の
    範囲１〜９のいずれか１項に記載の金属探知器。
  11. 【請求項１１】前記第２の磁場発生手段は、金属板、金
    属チューブおよび金属スクリーンのうちの少なくとも１
    つを含む、請求の範囲１〜５のいずれか１項に記載の金
    属探知器。
JP03512009A 1990-06-29 1991-07-01 金属探知器 Expired - Lifetime JP3100631B2 (ja)

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GB9014496.5 1990-06-29
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EP (1) EP0536288B1 (ja)
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DE (1) DE69108245T2 (ja)
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