JP3722219B2

JP3722219B2 - 金属検出装置

Info

Publication number: JP3722219B2
Application number: JP2003060219A
Authority: JP
Inventors: 茂久保寺; 紀彦長岡; 聡三谷
Original assignee: アンリツ産機システム株式会社
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP2004271278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品等の検査ラインに用いられ、被検査体に金属異物が混入しているか否かを被検査体が搬送している間に検出する金属検出装置において、金属異物の検出を高感度に行なうための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品等の検査ラインに用いられる金属検出装置としては、被検査体が搬送されている間に混入金属の検出が行なえるように、被検査体の搬送路に磁界を発生させ、被検査体に混入している金属異物による磁界の変化を検出する方法が採用されている。
【０００３】
図１６は、磁界の変化を検出する金属検出装置１０の構成を示している。
この金属検出機１０は、被検査体１を搬送するためのコンベア１１と、所定周波数の信号Ｄを出力する信号発生器１２と、信号Ｄを受けてコンベア１１の搬送路上に交番磁界Ｅを発生し、その交番磁界Ｅ中を通過する被検査体による磁界の変化を検出するためのヘッド１３と、ヘッド１３の出力信号を信号Ｄによって同期検波する検波部１７と、検波部１７の出力信号に基づいて被検査体１に金属が混入しているか否かを判定する制御部１８とを有している。
【０００４】
ここで、ヘッド１３は、図１７のように、コンベア１１の搬送路と被検査体１を通過させるための穴１４が中央に設けられた四角枠状に形成され、その内部には、図１６に示しているように、穴１４の内側に交番磁界Ｅを発生させるための送信コイル１５と、その磁界Ｅの磁束を等量ずつ受ける位置で被検査体１の搬送方向に沿って配置され、互いに差動接続された２つの受信コイル１６ａ、１６ｂとが、互いの相対位置が変化しないように固定されている。
【０００５】
ヘッド１３の送信コイル１５と受信コイル１６ａ、１６ｂの配置形式としては、ヘッド１３の枠に沿ってコンベア１１の搬送路を囲むように巻かれた送信コイル１５の前後にそれぞれ受信コイル１６ａ、１６ｂを同軸状に配置する場合、ヘッド１３の枠上部（または下部）に送信コイル１５を配置し、枠下部（または上部）に２つの受信コイル１６ａ、１６ｂを配置する場合および搬送路の上面または下面に送信コイル１５と２つの受信コイル１６ａ、１６ｂとを同一平面上に配置する場合とがある。
【０００６】
このように、内部に送信コイル１５と受信コイル１６ａ、１６ｂとを有し、枠型に形成されたヘッド１３の穴１４に被検査体を通過させて検査する金属検出装置は、例えば次の特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１４８６６図３
【０００８】
このように構成された従来の金属検出装置１０では、被検査体１がヘッド１３の交番磁界Ｅ中に存在していないときには、２つの受信コイル１６ａ、１６ｂに生起される信号の振幅が等しく位相が反転している平衡状態となるため、その出力信号Ｒの振幅はゼロとなり、検波部１７の出力もゼロとなるが、被検査体１がヘッド１３の穴１４の内部の交番磁界Ｅ中に存在している場合には、被検査体１自身および被検査体１に混入している金属の影響により、２つの受信コイル１６ａ、１６ｂに生起される両信号の平衡状態がくずれ、被検査体１の移動に伴い、振幅および位相が変化する信号（不平衡信号という）Ｒが出力される。
【０００９】
この不平衡信号Ｒには、混入金属の交番磁界Ｅへの影響によって生じる信号成分だけでなく、被検査体１自身（包装材等も含む）の交番磁界Ｅへの影響によって生じる信号成分が含まれており、この被検査体１自身による信号成分によって混入金属の検出限界が決定されてしまう。
【００１０】
この被検査体１自身の交番磁界への影響は、被検査体に含まれる水分の量、包装材の材質等によって大きく異なる。
【００１１】
このため、従来では、予め被検査体１の良品サンプルをヘッド１３内の交番磁界Ｅに通過させたときに、検波部１７の出力信号の振幅が最小となるように、同期検波の位相を設定し、その最小の振幅値より大きな電圧値をしきい値として設定して、被検査体１に対する検査を行ない、被検査体１が交番磁界Ｅを通過したときに、検波部１７の出力信号の振幅がしきい値を越えたときにその被検査体１に金属異物が混入していると判定していた。
【００１２】
また、検波部１７の出力信号の振幅は、検波位相だけでなく、被検査体がヘッド１３の磁界中のどの位置を通過するかによっても大きく異なる。
【００１３】
一般的に、被検査体や金属異物の通過位置が送信コイル１５あるいは受信コイル１６ａ、１６ｂの巻線に近い程、磁界に与える影響が大きくなり、不平衡信号の振幅が大きくなる。
【００１４】
このため、従来では、例えば前記した同軸配置の場合、ヘッド１３の位置を、コンベア１１の搬送路の下方を通過する巻線が搬送路に最も近接した状態に設定する、即ち、ヘッド１３の穴１４に対する被検査体１の通過位置を下限まで下げて、被検査体自身や金属異物の影響によって生じる不平衡信号成分の振幅を大きくし、被検査体自身の影響による信号成分が小さくなるように検波部１７の検波位相を調整していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被検査体の種類によっては、上記のようにヘッド１３とコンベア１１を配置した状態で検波位相を調整しても被検査体自体の影響が大きく残り、金属異物の検出を高感度に行なえない場合がある。
【００１６】
このため、被検査体に対する検査を開始する前に、コンベア１１に対するヘッド１３の高さを、被検査体自身による磁界への影響が小さく且つ金属異物による影響が大きくなるような位置に調整することが考えられる。
【００１７】
しかし、従来の金属検出装置では、ヘッドに対する被検査体の通過位置が適切であるかどうかをユーザが容易に判断できるような情報を提供する機能がないため、被検査体の通過高さを適切な位置に調整する作業が極めて困難であった。
【００１８】
本発明は、この問題を解決して、ヘッドに対する被検査体の通過位置を容易にその被検査体に適した位置に設定することができる金属検出装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の金属検出装置は、
被検査体を搬送するためのコンベア（３０）と、該コンベアの搬送路上に磁界を発生させ、該磁界中を被検査体が通過する際に生じる磁界変化を検出するためのヘッド（４０）と、該ヘッドの出力信号を検波する検波部（５２）と、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置を手動で可変するための機構（２３、２４）とを有し、前記検波部の出力信号に基づいて被検査体に金属が混入しているか否かを判定する金属検出装置において、
前記検波部の出力信号に基づいて、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置が適切か否かを判定する通過位置判定手段（６０）と、
前記通過位置判定手段によって被検査体の通過位置が不適切と判定されたとき、現状の通過位置と適切な通過位置とのずれ量を算出するずれ検出手段（６１）と、
前記通過位置判定手段の判定結果および前記ずれ検出手段によって算出されたされたずれ量を通知する位置情報通知手段（６２）とを設けたことを特徴としている。
【００２１】
また、本発明の請求項２の金属検出装置は、
被検査体を搬送するためのコンベア（３０）と、該コンベアの搬送路上に磁界を発生させ、該磁界中を被検査体が通過する際に生じる磁界変化を検出するためのヘッド（４０）と、該ヘッドの出力信号を検波する検波部（５２）とを有し、該検波部の出力信号に基づいて被検査体に金属が混入しているか否かを判定する金属検出装置において、
前記検波部の出力信号に基づいて、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置が適切か否かを判定する通過位置判定手段（６０）と、
前記通過位置判定手段によって被検査体の通過位置が不適切と判定されたとき、現状の通過位置と適切な通過位置とのずれ量を算出するずれ検出手段（６１）と、
前記ヘッドに対する被検査体の通過位置を相対的に可変するための通過位置可変装置（７０）と、
前記ずれ検出手段によって算出されたずれ量を受けて前記通過位置可変装置を制御し、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置を適切な位置に自動設定する通過位置設定手段（７１）とを設けたことを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明を適用した金属検出装置２０の全体構造を示している。
【００２３】
これらの図において、金属検出装置２０は、基台２１、コンベア３０、ヘッド４０およびコントローラ５０により構成されている。
【００２４】
基台２１はコンベア３０およびヘッド４０を支持するためのものであり、その下部には、設置面（床面）に対する基台２１の高さ調整ができるようにネジ式の脚２２が設けられている。
【００２５】
コンベア３０は、上向きに開いたコの字状に形成され互いに対向する状態で基台２１の上部に固定された一対の側板３１、３２を有している。
【００２６】
両側板３１、３２の一端側（図１、図２で左端側）の上部の間には駆動ローラ３３が回転自在に支持され、他端側上部の間には従動ローラ３４が回転自在に支持されており、駆動ローラ３３と従動ローラ３４の間には搬入物品を搬送するための無端状の搬送ベルト３５が掛け渡されている。
【００２７】
また、側板３１、３２の一端側上部と他端側上部の間には、駆動ローラ３３側から従動ローラ３４側へ移動する上側の搬送ベルト３５を上面で支えて、搬入物品を水平に搬送させるための下板３６が固定されている。なお、従動ローラ３４側から駆動ローラ３３側に戻る下側の搬送ベルト３５は、この下板３６の下面に近接した経路を移動するように構成されている。搬送ベルト３５および下板３６は、磁界に対する影響が極めて少ない合成樹脂材で形成されている。
【００２８】
また、駆動ローラ３３は、その一端側に一体的に設けられているモータ３７によって回転駆動される。
【００２９】
側板３１、３２の中央上方には横長の矩形枠状に形成されたヘッド４０が配置されている。ヘッド４０の中央に形成されている横長矩形の穴４１には、コンベア３０の搬送ベルト３５および下板３６が通過している。
【００３０】
ヘッド４０の穴４１の内壁部４１ａは全周にわたって磁束を透過させる合成樹脂の板材で形成され、ヘッド４０の内部には、図４、図５に示しているようにその内壁部４１ａを囲むようにして送信コイル４２が巻きつけられ、その送信コイル４２の前後に２つの受信コイル４３ａ、４３ｂが同軸状に巻きつけられている。
【００３１】
また、ヘッド４０の外周部は、磁束を透過させない磁気シールド材で形成されている。
【００３２】
したがって、図５に示しているように、送信コイル４２が発生する磁界Ｅの磁束のほとんどは、ヘッド４０の内部および穴４１の内側を通過することになり、その磁束は２つの受信コイル４３ａ、４３ｂにほぼ等量ずつ交わる。
【００３３】
なお、送信コイル４２と２つの受信コイル４３ａ、４３ｂは、ヘッド４０内に充填された接着材（図示せず）によって、その相対位置が変化しないように固定されている。
【００３４】
このヘッド４０は図１〜図３に示しているように、平板状のベース板４５上に固定されており、ベース板４５の四隅部には基台２１上部に固定されたボルト２３がそれぞれ挿通し、各ボルト２３に締め付けられた上下２個のナット２４によって、ベース板４５が固定されている。
【００３５】
このボルト２３とナット２４は、コンベア３０に対するヘッド４０の高さ、即ち、ヘッド４０に対する被検査体の通過高さ位置を可変するための機構であり、各ボルト２３に対するナット２４の高さを変えることで、被検査体の通過高さ位置を相対的に可変することができる。
【００３６】
なお、ここでは、コンベア３０の下板３６の下側を通過する搬送ベルト３５がヘッド４０の穴４１の下面に最も近接した位置、即ち、穴４１に対して被検査体の通過高さが最も低い位置を基準位置とする。
【００３７】
基台２１（コンベア３０の側板３１、３２やヘッド４０自体でもよい）には、コンベア３０の一端側に搬入された被検査体がヘッド４０の穴４１に進入するタイミングを検出するための光学式の進入センサ４８が設けられている。なお、この物品の進入タイミングは、後述する検波部５２の出力信号Ｘ、Ｙの振幅変化によって検知することもでき、その場合、進入センサ４８は省略できる。
【００３８】
ヘッド４０の上部に設けられたコントローラ５０には、コンベア３０のモータ駆動、ヘッド４０の送信コイル駆動、受信コイルからの信号に対する処理等を行なうための回路が内蔵されている。
【００３９】
図６は、コントローラ５０の電気的な構成を含む金属検出装置２０全体の構成を示している。
【００４０】
図６において、信号発生器５１は、所定周波数ｆの信号Ｄを発生してヘッド４０の送信コイル４２および後述する検波部５２に供給する。
【００４１】
送信コイル４２が発生した交番磁界Ｅは受信コイル４３ａ、４３ｂで受信される。２つの受信コイル４３ａ、４３ｂは、前記したように交番磁界Ｅの磁束をそれぞれ等量受ける位置で且つ被検査体１の搬送方向に沿って並び、互いに差動接続され、その接続点間に現れる不平衡信号を出力する。なお、この不平衡信号を図示しない増幅器によって増幅して出力するように構成してもよい。
【００４２】
２つの受信コイル４３ａ、４３ｂは、交番磁界Ｅの磁束を等量受ける位置で差動接続されているため、被検査体１や混入金属による交番磁界Ｅへの影響がないときには、両受信コイル４３ａ、４３ｂに生起される信号の振幅が等しく、位相が反転しているため、接続点間の信号Ｒの振幅はゼロとなる。
【００４３】
なお、ここでは、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂが差動接続されている場合について説明するが、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂに生起される信号をアナログ減算器で減算処理して、差動信号を得るようにしてもよい。また、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂに交わる磁束が等量でない場合には、両受信コイル４３ａ、４３ｂに生起される信号の差分を、可変抵抗器や増幅度の異なる増幅器によって補正してもよい。
【００４４】
検波部５２は、差動信号Ｒを交番磁界Ｅの周波数と等しい周波数の信号によって同期検波して、被検査体や混入金属の磁界への影響による低周波の信号を出力する。
【００４５】
この実施形態の検波部５２は直交２相型で、信号発生器５１の出力信号Ｄを移相する移相器５２ａ、移相器５２ａの出力信号Ｌと信号Ｒとを混合するミキサ５２ｂ、ミキサ５２ｂの出力から被検査体１の搬送速度に対応した低周波成分を抽出するＢＰＦ５２ｃと、信号Ｌの位相を９０度移相する移相器５２ｄと、信号Ｒと移相器５２ｄの出力信号Ｌ′とを混合するミキサ５２ｅと、ミキサ５２ｅの出力から被検査体１の搬送速度に対応した低周波成分を抽出するＢＰＦ５２ｆとによって構成されている。
【００４６】
検波部５２の２つのＢＰＦ５２ｃ、５２ｆから出力される信号Ｘ、Ｙは、Ａ／Ｄ変換器５３、５４によってそれぞれディジタル値に変換され、コンピュータ構成の制御部５５に入力される。
【００４７】
制御部５５は、進入センサ４８の出力信号（あるいは前記したように検波部の出力信号Ｘ、Ｙの振幅変化）から交番磁界Ｅに対する被検査体１の進入を検知して検波部５２の出力信号Ｘ、Ｙの取り込みを行い、その取り込んだ信号のデータと予め設定されているしきい値とに基づき、被検査体１に金属が混入しているか否かを判定し、その判定結果を出力する判定手段５６と、被検査体１の検査に必要な各種のパラメータを設定するための設定手段５７と、そのパラメータおよびパラメータ設定に必要なデータ等を記憶するための不揮発性のメモリ５８とを有している。
【００４８】
また、この制御部５５には、設定手段５７によるパラメータ設定処理と並行して、ヘッド４０に対する被検査体の通過位置が適切か否かを判定するための通過位置判定手段６０と、通過位置判定手段６０で通過位置が適切でないと判定されたときに、現状の通過位置と適切な通過位置とのずれを検出するずれ検出手段６１と、通過位置判定手段６０の判定結果およびずれ検出手段６１によって検出されるずれを通知する位置情報通知手段６２を有している。
【００４９】
この制御部５５は、コントローラ５０の表面に設けられた操作部６３および表示器６４と接続され、操作部６３によって設定モードが指定されたときには、通過位置の判定処理や、設定手段５７による各種のパラメータの設定処理を行ない、操作部６３によって検査モードが指定されたときには、判定手段５６による被検査体１の金属の混入検査とその検査結果の出力処理を行なう。
【００５０】
なお、検査に必要なパラメータは、被検査体１の長さおよび搬送速度、交番磁界Ｅの周波数（信号発生器５１が出力する信号Ｄの周波数）、検波部５２の検波位相（移相器５２ａの移相量）、異物の有無を判定するためのしきい値等である。
【００５１】
ここで、被検査体の長さや搬送速度は、検波部５２の出力信号Ｘ、Ｙの取り込み間隔や取り込み時間、検波部５２のＢＰＦ５２ｃ、５２ｆの帯域等を決定するためのパラメータである。
【００５２】
また、検波部５２の検波位相は、混入金属に対する感度を決定するためのパラメータである。
【００５３】
また、判定のしきい値は、被検査体１に金属が混入されているか否かを判別するためのものであり、前記混入金属に対する感度に応じて決定される。
【００５４】
設定モードでは、これらのパラメータを操作部６２に対する操作で手動設定あるいは半自動設定できるように構成されているが、ここでは、磁界に対する被検査体の通過位置を適切な位置に設定し、検波位相を最適値に設定し、その検波位相において異物の有無を判定するためのしきい値を設定するための処理について説明する。
【００５５】
なお、図６では、検波位相の設定処理のために必要な信号線のみを記載しているが、実際には、信号発生器５１が出力する信号Ｄの周波数や検波部５２のＢＰＦ５２ｃ、５２ｆの帯域等を制御できるようになっている。
【００５６】
図７〜図９は、通過位置判定、検波位相およびしきい値の設定に関する制御部５５の処理手順を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートにしたがって設定処理動作を説明する。
【００５７】
例えば、操作部６２の操作により設定モードが指定されると、図７に示しているように、これから検査を行なうとする被検査体の高さｈと、ヘッド４０に対するコンベア３０の搬送面の現状の高さＨを入力させるように指示する（Ｓ１）。この高さＨは前記した基準状態を０として入力する。
【００５８】
この指示にしたがって、オペレータが、被検査体の高さｈと搬送面の現状の高さＨを操作部６２の操作によって入力すると、制御部５５は、その入力値を記憶するとともに、移相器５２ａの移相量Δθを基準値（例えば０）に設定し、被検査体１の良品サンプルＷｇを磁界Ｅに通過させるように指示する（Ｓ２〜Ｓ４）。
【００５９】
この指示にしたがって、オペレータが良品サンプルＷｇをコンベア３０に搬入して磁界Ｅに通過させる。
【００６０】
この良品サンプルＷｇは、通常は非磁性体であるが、その良品サンプルに含まれる水分、塩分、アルミ包装材等によって磁界が変化し、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂに対する磁界の平衡状態がくずれて不平衡信号が出力されるが、その信号振幅は、交番磁界Ｅ中の良品サンプルの位置に応じて変化する。
【００６１】
例えば、良品サンプルＷｇが磁束のエネルギーを消費（熱に変換する）する材質であるとすると、図１０の（ａ）のように、良品サンプルＷｇの先頭部分が受信コイル４３ａに交わっていた磁束と交差する位置まで進んでその磁束を減らすと、受信コイル４３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａは、受信コイル４３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂより小さくなる。
【００６２】
また、図１０の（ｂ）のように、良品サンプルＷｇがさらに進んで、２つの受信コイル４３ａ、４３ｃに交わっていた磁束とそれぞれ等しい数だけ交差する位置に達すると、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂと交わっていた磁束がともに等量ずつ減少するため、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂに生起される信号の振幅Ｖａ、Ｖｂがほぼ等しくなる。
【００６３】
また、図１０の（ｃ）のように、良品サンプルＷｇがさらに進んで、その後端部が受信コイル４３ｂに交わっていた磁束のみに交差する位置に達してその磁束を減らすと、受信コイル４３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂは、受信コイル４３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａより小さくなる。
【００６４】
したがって、良品サンプルＷｇが交番磁界Ｅを通過する際の信号Ｒの波形は、図１１に示すように、振幅が増減変化する変調波となる。また、この信号Ｒに対して検波部５２の同期検波処理によって得られる信号Ｘの波形は、検波部５２の信号Ｌ、Ｌ′の振幅値を１とすれば、図１１に示しているように信号Ｒの所定位相位置毎の瞬時値を結ぶ包絡線となり、信号Ｙの波形は信号Ｒの所定位相位置から９０度ずれた位置（信号Ｄの周期をＴとすればＴ／４だけずれた位置）毎の瞬時値を結ぶ包絡線となる。なお、図１１では信号Ｘと信号Ｙとがほぼ反転した状態を示しているが、同相に近い状態になる場合もある。
【００６５】
良品サンプルの磁界通過の指示を行なった後に、進入センサ４８の出力信号から物品（良品サンプル）の進入が検知されると、制御部５５は検波部５２の出力信号Ｘ、Ｙの取り込みを所定時間行ない、そのデータＤｇを良品サンプルのデータとしてメモリ５８の所定領域５８ｂに記憶する（Ｓ５、Ｓ６）。
【００６６】
このようにして得られた２つの信号Ｘ、Ｙで決まる座標点をｘｙ座標上に示すと、例えば図１２の（ａ）に示すように原点についてほぼ対称な８の字の波形（リサージュ波形）Ｈｇとなる。
【００６７】
この良品サンプルＷｇのデータの最大値は、図１２の（ａ）に示すリサージュ波形Ｈｇで原点から最も遠い位置Ｐの座標Ｘｇ、Ｙｇに相当しており、その座標の原点からの距離（良品サンプルの検波出力の最大の振幅値）Ａは、
Ａ＝（Ｘｇ^２＋Ｙｇ^２）^１／２
となる。
【００６８】
この振幅値Ａは、磁界中の良品サンプルの通過位置に応じて変化し、通過位置が穴４１の中央部に近い程小さくなるが、被検査体に混入している金属異物に対する検波出力成分も小さくなってしまう。
【００６９】
また、磁界に対する被検査体自身の影響が大きい場合には、検波部５２に入力される不平衡信号の振幅が過大となり、正常な検波動作が行なわれなくなる。
【００７０】
そこで、先ず、前記した通過位置判定手段６０が、図８に示しているように、上記振幅値Ａを求めてその振幅値Ａが予め設定されている所定範囲Ｂ±β（Ｂおよびβは正の値）に入っているか否かを判定し、範囲内であれば、位置情報通知手段６２によって、通過高さが適切であること示す情報を表示器６４に表示する（Ｓ７〜Ｓ９）。
【００７１】
なお、ここで、Ｂ±βの範囲は、被検査体の材質等のバラツキがあってもその被検査体自体による検波出力が比較的小さい振幅で且つ高いＳＮ比で得られるように、被検査体の材質等のばらつき、検波部５２の雑音指数および許容入力範囲等を考慮して決められた値であり、例えば検波部５２の正常状態における最大出力Ｘｍａｘ、Ｙｍａｘ（ここではＸｍａｘ＝Ｙｍａｘ＝Ｆとする）に対して、Ｂ＝Ｆ／１０、β＝Ｂ／１０に等しい値とする。
【００７２】
ここで、振幅値Ａが範囲の上限値Ｂ＋βより大きい状態とは、被検査体の通過位置が低過ぎて、被検査体自身の影響が大きくなり過ぎている状態である。また、逆に振幅値Ａが範囲の下限値Ｂ−βより小さい状態とは、被検査体の通過位置が高過ぎて、被検査体自身の影響は小さいが、金属異物に対する感度も低いと予想される状態である。
【００７３】
通過位置判定手段６０によって振幅値ＡがＢ＋βより大きいと判定された場合、ずれ検出手段６１は、振幅値Ａと上限値Ｂ＋βとの差ΔＡ（＝Ａ−（Ｂ＋β））を求め、その差ΔＡに所定の係数（振幅と高さとを関係付ける係数）Ｕを乗じて、現在の高さＨと適切と予想される通過高さとの差ΔＨを、通過位置のずれとして求める（Ｓ１０）。
【００７４】
そして、現在の搬送面から穴４１の上端までの距離Ｌに対して、（Ｌ−ΔＨ）が被検査体の高さｈに所定の余裕値γを加えた値（ｈ＋γ）以上であること（被検査体が穴４１を通過できること）を確認し、（Ｌ−ΔＨ）が（ｈ＋γ）以上と確認されたときには、位置情報通知手段６２によって、被検査体の通過高さをΔＨ上げる（ヘッド４０の高さをΔＨ下げる）ことで混入金属をより高感度に検出できることを示す情報を表示し（Ｓ１１、１２）、高さ調整後にその高さＨを入力するように指示し、高さＨが入力されたことを確認して位相設定処理に移行する（Ｓ１３、Ｓ１４）。
【００７５】
また、（Ｌ−ΔＨ）が（ｈ＋γ）より小さいと確認されたとき、即ち、通過高さをΔＨ分上げると穴４１の上端に接触する可能性があると判断したときには、ΔＨの代わりにΔＨ′＝Ｌ−（ｈ＋γ）をずれとして検出し、被検査体の通過高さをΔＨ′上げる（ヘッド４０の高さをΔＨ′下げる）ことで混入金属をより高感度に検出できることを示す情報を表示し（Ｓ１５、Ｓ１６）、前記同様に高さ調整後にその高さＨを入力するように指示し、高さＨが入力されたことを確認して位相設定処理に移行する。
【００７６】
この表示による位置情報の通知を受けたオペレータは、ボルト２３に対するナット２４の高さを指示された値ΔＨ（またはΔＨ′）だけ下げ、ヘッド４０の穴４１を通過するコンベア３０の搬送面の高さをヘッド４０に対して相対的に上げてから、操作部６３の操作によって、高さ値Ｈを再度入力する。
【００７７】
また、処理Ｓ８において振幅値ＡがＢ−βより小さいと判定された場合、ずれ検出手段６１は、振幅値Ａと下限値Ｂ−βとの差ΔＡ（＝（Ｂ−β）−Ａ）を求め、その差ΔＡに前記係数Ｕを乗じて、現在の高さＨと適切と予想される通過高さとの差ΔＨを求める（Ｓ１７）。
【００７８】
そして、現在の高さＨが差ΔＨ以上であること（搬送ベルト３５に穴４１の下端が接しないこと）を確認し、ＨがΔＨ以上であると確認されると、位置情報通知手段６２によって、被検査体の通過高さをΔＨ下げる（ヘッド４０の高さをΔＨ上げる）ことで混入金属をより高感度に検出できることを示す情報を表示し（Ｓ１８、Ｓ１９）、前記同様に、高さ調整後の高さ値Ｈの入力指示を行い、入力を確認して位相設定処理に移行する。
【００７９】
また、ＨがΔＨより小さいと確認されたとき、即ち、通過高さをΔＨ分下げると搬送ベルト３５が穴４１の下端に接触する可能性があると判断したときには、位置情報通知手段６２によって、被検査体の通過高さを基準値まで下げることで混入金属をより高感度に検出できることを示す情報を表示し（Ｓ２０）、前記同様に、高さ調整後の高さ値Ｈの入力指示を行い、入力を確認して位相設定処理に移行する。
【００８０】
この表示による通過高さの通知を受けたオペレータは、ボルト２３に対するナット２４の位置を上げて、ヘッド４０をΔＨだけ（または基準状態まで）上げて、その穴４１を通過するコンベア３０の搬送面の高さをヘッドに対して相対的に下げてから、操作部６３の操作によって、高さ値Ｈを再度入力する。
【００８１】
このように、ユーザは、制御部５５の指示にしたがって被検査体の良品サンプルを磁界中に通過させて、制御部５５によって通知された距離だけヘッド４０の高さを調整するだけで、被検査体の通過高さを最適な位置に設定することができる。
【００８２】
なお、処理Ｓ１４で高さＨが入力された後に、処理Ｓ４に戻って通過高さが適切に調整されたか否かを確認できるようにしてもよい。
【００８３】
また、ここでは位置情報通知手段６２が表示器６４に通過位置の情報を表示していたが、音声等で通知してもよい。
【００８４】
次に、図９の検波位相の設定処理について説明する。
検波位相の設定処理では、移相器５２ａの移相量Δθを基準値（例えば０）に維持し、図９に示しているように、メモリ５８の所定領域５８ａに異物サンプルのデータＤｍが記憶されているか否かを判定する（Ｓ２１）。
【００８５】
異物データＤｍが記憶されている場合には後述の処理Ｓ２５へ移行し、異物データＤｍが記憶されていない場合には、検出対象の金属の異物サンプルを交番磁界中に通過させるように指示する（Ｓ２２）。
【００８６】
この指示を受けたオペレータは、所定の異物サンプルをコンベア３０に搬入させてヘッド４０の交番磁界Ｅに通過させる。
【００８７】
この異物サンプルが交番磁界Ｅを通過する際、前記した良品サンプルの場合と同様に磁界に変化を与え、２つの受信コイル４３ａ、４３ｂの不平衡信号が出力され、その信号が検波部５２で検波される。
【００８８】
例えば、異物サンプルが磁束を集める作用を有する鉄のような磁性体であるとすると、異物サンプルが受信コイル４３ａの近傍を移動しているときには、受信コイル４３ａと交わる磁束が受信コイル４３ｂと交わる磁束より多くなり、受信コイル４３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａが受信コイル４３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂより大きくなる。
【００８９】
また、異物サンプルが２つの受信コイル４３ａ、４３ｂの中間の位置にあるときには、磁束が両受信コイルに等量ずつ交わるので、受信コイル４３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａと受信コイル４３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂとが等しくなる。
【００９０】
また、異物サンプルが受信コイル４３ｂの近傍を移動しているときには、受信コイル４３ｂと交わる磁束が受信コイル４３ａと交わる磁束より多くなり、受信コイル４３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂが受信コイル４３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａより大きくなる。
【００９１】
したがって、異物サンプルが交番磁界Ｅを通過する際の信号Ｒの波形も、図１１で示した良品サンプルの波形と同様に振幅が増減変化する変調波となり、この信号Ｒに対して検波部５２の同期検波処理によって得られる信号Ｘの波形は、信号Ｒの所定位相位置毎の瞬時値を結ぶ包絡線となり、信号Ｙの波形は信号Ｒの所定位相位置から９０度ずれた位置（信号Ｄの周期をＴとすればＴ／４だけずれた位置）毎の瞬時値を結ぶ包絡線となる。
【００９２】
設定手段５７は、異物サンプルの磁界通過の指示を行なった後に、進入センサ４８の出力信号から物品の進入が検知されると、検波部５２の出力信号Ｘ、Ｙの取り込みを所定時間行ない、そのデータＤｍをメモリ５８の所定領域５８ａに記憶する（Ｓ２３、Ｓ２４）。
【００９３】
このようにして得られた２つの信号Ｘ、Ｙで決まる座標点をｘｙ座標上に示すと、前記図１２の（ａ）に示しているように、良品サンプルのリサージュ波形Ｈｇと異なる傾きをもち、原点についてほぼ対称なリサージュ波形Ｈｎとなる。
【００９４】
なお、上記のように交番磁界Ｅ中に金属の異物サンプルのみを通過させた場合には、波形Ｈｎのように幅の狭いリサージュ波形が得られるので、波形全体の座標データの代わりに、頂点Ｑの座標（Ｘｍ，Ｙｍ）あるいはそれを極座標変換して得られる座標（ｒ、θ）を異物サンプルの特徴点のデータとして記憶してもよい。
【００９５】
ただし、原点からの距離ｒ、および角度θは、
ｒ＝（Ｘｍ^２＋Ｙｍ^２）^１／２
θ＝tan^−１（Ｙｍ／Ｘｍ）
で表される。
【００９６】
このようにして異物サンプルのデータが得られた段階で、設定手段５７は、前記した良品サンプルのデータを用い、良品サンプルの検波出力に対して、異物サンプルの検波出力の比αが最大となる位相を最適検波位相θｉとして求め、メモリ５８の所定領域５８ｃに記憶する（Ｓ２５、Ｓ２６）。
【００９７】
この処理は、図１２の（ａ）に示した２つのリサージュ波形Ｈｎ、Ｈｇのデータを用い、異物サンプルの波形Ｈｎの各座標（前記点Ｑのみでもよい）からある検波位相θｄに対応した角度をもつ直線Ｃまでの距離の最大値Ｌｎと、良品サンプルの波形Ｈｇの各座標から直線Ｃまでの距離の最大値Ｌｇとの比α＝Ｌｎ／Ｌｇを異なる検波位相θｄについて求め、図１２の（ｂ）のように、比αが最大となる位相を最適検波位相θｉと決定し、この最適検波位相θｉの情報を、被検査体１の検査時に検波部５２の移相器５２ａに設定するパラメータとしてメモリ５８の所定領域５８ｃに記憶する。
【００９８】
また、良品サンプルのリサージュ波形Ｈｇについて、比αが最大となるときの直線Ｃと直交する方向の最大値（距離Ｌｇに対応する電圧）の例えば２倍の値を、混入金属の有無を判定するためのしきい値Ｖｒとしてメモリ５８の所定領域５８ｃに記憶する（Ｓ２７）。
【００９９】
以上の処理により、被検査体について通過高さ、検波位相およびしきい値が求められ、メモリ５８の所定領域５８ｃに記憶されることになる。
【０１００】
そして、この被検査体に対する検査モードが指定されたときに、設定部５７は、メモリ５８の所定領域５８ｃに記憶されている最適検波位相θｉの情報を移相器５２ａに設定して検波部５２の検波位相を最適検波位相θｉに設定し、また、被検査体１の検査に必要な他のパラメータを必要な箇所に設定する。
【０１０１】
このようにして検査に必要なパラメータが設定された状態で、前記判定手段５６による被検査体１に対する検査が行なわれる。
【０１０２】
図１３は、この検査モード中の処理手順を示すものであり、判定手段５６は、被検査体１が進入センサ４８によって検知されると（Ｓ３１）、検波信号Ｘ、Ｙを一定時間取り込み（Ｓ３２）、その信号の大きさとメモリ５８に記憶されているしきい値Ｖｒとを比較して、その被検査体１に金属の異物が混入されているか否かを判定し（Ｓ３３）、その判定結果を出力する（Ｓ３４）。
【０１０３】
この検査モード中に、前記異物サンプルと同種の金属が混入した被検査体１が磁界Ｅ中を通過すると、検波部５２から出力される信号Ｘ、Ｙのリサージュ波形は、図１２のリサージュ波形Ｈｎ、Ｈｇを、図１４に示すように最適検波位相θｉ分だけ回転させた（直線Ｃがｘ軸に一致するように回転させた）リサージュ波形Ｈｎ′、Ｈｇ′を時間軸上で合成したものとなるが、ｙ軸に沿った信号Ｙについてみると、被検査体１が交番磁界Ｅを通過する時間内で被検査体１自身による磁界への影響によって生じる信号の振幅Ｖｇに対して、混入金属の影響によって生じる信号の振幅Ｖｎの比Ｖｎ／Ｖｇは、前記距離の比αに対応して最大となる。
【０１０４】
上記のような最適検波位相θｉが設定されているとき、判定手段５６は信号Ｙの最大振幅Ｖｙとしきい値Ｖｒとを比較して混入金属の有無を判定することになる。そして、このとき、信号Ｙの最大振幅Ｖｙは２Ｖｇ（＝Ｖｒ）以上でしきい値以上となるので、判定手段５６からは金属が混入していることを示す信号が出力される。
【０１０５】
また、被検査体１に金属の異物が混入していない場合には、図１４のリサージュ波形Ｈｇ′に対応した信号Ｘ、Ｙのみが出力されることになり、信号Ｙの最大振幅Ｖｙはしきい値Ｖｒより小さいため、判定手段５６からは金属が混入していることを示す信号は出力されない。
【０１０６】
このように、実施形態の金属検出装置２０では、被検査体の良品サンプルを交番磁界Ｅに通過させたときの検波出力に基づいて被検査体の通過位置が適切であるか否かを判定し、適切でないと判定されたとはきには、その適切な通過位置と現在の通過位置とのずれを求めて、これをユーザに通知している。
【０１０７】
このため、ユーザは良品サンプルを磁界に通過させて、通知されたずれ分の高さ調整を行なうだけの簡単な作業で、被検査体の磁界に対する通過高さを最適な状態にすることができる。
【０１０８】
なお、前記実施形態では、コンベア３０に対するヘッド４０の高さを、ボルト２３に付けられたナット２４の操作によって可変していたが、このボルト２３とナット２４による可変機構の代わりに、図１５に示す金属検出装置２０のように、制御部５５からの信号でヘッド４０の昇降制御が可能な通過位置可変装置７０を設け、ずれ検出手段６１によって検出された通過位置のずれΔＨを受けた通過位置設定手段７１が通過位置可変装置７０を制御して、被検査体の通過高さを適切な位置に自動設定するように構成してもよい。
【０１０９】
なお、通過位置可変装置７０としては、例えばモータの回転駆動によってヘッド４０を昇降させるものが使用できる。
【０１１０】
また、上記説明では、基台２１およびそれに固定されているコンベア３０に対してヘッド４０の高さを可変できるように構成していたが、基台２１に対するヘッド４０の高さは固定で、基台２１に対するコンベア３０の高さを可変できるように構成してもよい。
【０１１１】
ただし、この場合には、コンベア３０とその前後のコンベアとの段差が生じないように、ヘッド４０に対するコンベア３０の高さを可変する際に、基台２１自体の高さを脚２２によって可変して、設置面（床面）からのコンベア３０の高さを変えないようにする。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属検出装置は、被検査体をヘッドの磁界に通過させたときの検波出力に基づいて、ヘッドに対する被検査体の通過位置が適切か否かを判定し、その判定結果を通知するように構成されているので、ユーザは、被検査体を磁界に通過させて、通知された結果に基づいて高さ調整するという簡単な作業で、その被検査体に適した通過高さを設定することができる。
【０１１５】
また、適切な通過位置と現在の通過位置のずれを検出して通知するようにしたものでは、通知されたずれ分の位置調整を一回行なうだけで、速やかに、被検査体に適した通過高さを設定することができる。
【０１１６】
また、通過位置可変装置をずれ検出手段の検出結果によって制御するものでは、ユーザが被検査体を磁界に通過させるだけの作業でその被検査体に適した通過位置に自動設定され、さらに便利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の正面図
【図２】本発明の実施形態の平面図
【図３】本発明の実施形態の側面図
【図４】本発明の実施形態の要部の配置を示す図
【図５】本発明の実施形態の要部の内部構造と磁界の状態を示す図
【図６】本発明の実施形態の電気的な構成を示す図
【図７】実施形態の要部の設定モード時の処理手順を示すフローチャート
【図８】実施形態の要部の設定モード時の処理手順を示すフローチャート
【図９】実施形態の要部の設定モード時の処理手順を示すフローチャート
【図１０】良品サンプルの位置と磁界の変化との関係を説明するための図
【図１１】磁界の変化に対応した信号図
【図１２】検波出力のリサージュ波形図
【図１３】実施形態の要部の検査モード時の処理手順を示すフローチャート
【図１４】最適検波位相状態におけるリサージュ波形図
【図１５】本発明の他の実施形態を示す図
【図１６】従来装置の構成を示す図
【図１７】従来装置の要部の構成を示す図
【符号の説明】
１……被検査体、２０……金属検出装置、２１……基台、２２……脚、２３……ボルト、２４……ナット、３０……コンベア、３１、３２……側板、３３……駆動ローラ、３４……従動ローラ、３５……搬送ベルト、３６……下板、４０……ヘッド、４１……穴、４２……送信コイル、４３ａ、４３ｂ……受信コイル、４５……ベース板、４８……進入センサ、５０……コントローラ、５１……信号発生器、５２……検波部、５５……制御部、５６……判定手段、５７……設定手段、５８……メモリ、６０……通過位置判定手段、６１……ずれ検出手段、６２……位置情報通知手段、６３……操作部、６４……表示器、７０……通過位置可変装置、７１……通過位置設定手段

Claims

被検査体を搬送するためのコンベア（３０）と、該コンベアの搬送路上に磁界を発生させ、該磁界中を被検査体が通過する際に生じる磁界変化を検出するためのヘッド（４０）と、該ヘッドの出力信号を検波する検波部（５２）と、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置を手動で可変するための機構（２３、２４）とを有し、前記検波部の出力信号に基づいて被検査体に金属が混入しているか否かを判定する金属検出装置において、
前記検波部の出力信号に基づいて、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置が適切か否かを判定する通過位置判定手段（６０）と、
前記通過位置判定手段によって被検査体の通過位置が不適切と判定されたとき、現状の通過位置と適切な通過位置とのずれ量を算出するずれ検出手段（６１）と、
前記通過位置判定手段の判定結果および前記ずれ検出手段によって算出されたずれ量を通知する位置情報通知手段（６２）とを設けたことを特徴とする金属検出装置。
被検査体を搬送するためのコンベア（３０）と、該コンベアの搬送路上に磁界を発生させ、該磁界中を被検査体が通過する際に生じる磁界変化を検出するためのヘッド（４０）と、該ヘッドの出力信号を検波する検波部（５２）とを有し、該検波部の出力信号に基づいて被検査体に金属が混入しているか否かを判定する金属検出装置において、
前記検波部の出力信号に基づいて、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置が適切か否かを判定する通過位置判定手段（６０）と、
前記通過位置判定手段によって被検査体の通過位置が不適切と判定されたとき、現状の通過位置と適切な通過位置とのずれ量を算出するずれ検出手段（６１）と、
前記ヘッドに対する被検査体の通過位置を相対的に可変するための通過位置可変装置（７０）と、
前記ずれ検出手段で算出されたずれ量を受けて前記通過位置可変装置を制御し、前記ヘッドに対する被検査体の通過位置を適切な位置に自動設定する通過位置設定手段（７１）とを設けたことを特徴とする金属検出装置。