JP3884141B2 - 金属検出機および金属検出システム - Google Patents

金属検出機および金属検出システム Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品に含まれる金属の有無または量を検出する金属検出機、および該金属検出機を用いる製品検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、金属検出機は、製品に含まれるべきでない不要金属の混入、または製品に含まれるべき必要金属品の欠品を検出するものであり、磁界中に製品を通過させ、製品に金属が含まれているとき、その金属に反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路と、この金属反応信号の信号レベルを、判定レベルと比較し、その比較結果に基づいて、不要金属の混入または必要な金属品の欠品を判定する判定手段とを備えている。
【0003】
例えば、製品が袋詰めされたインスタントラーメンでアルミ製のスープ袋が含まれているような食品の場合、従来の金属検出機は不良品とすべき対象によって以下の▲1▼または▲2▼の動作を行う。
▲1▼金属反応信号の信号レベルが不要金属の混入の検出基準である第1判定レベルを超えている場合、食品に不要な鉄片のような金属が混入していると判断して不良品とする。
▲2▼金属反応信号の信号レベルが必要金属品の検出基準である第2判定レベル未満である場合、食品に必要なアルミ製のスープ袋(金属品)が欠品になっていると判断して不良品とする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属検出機の判定レベルは単一であり、必要金属品の欠品は検出できても不要金属が混入している不良品は検出できなかった。つまり、従来、製品中の不要金属の混入と必要金属品の欠品の検出を、1台の金属検出機で同時に実現することができなかった。一方、判定レベルの異なる金属検出機を2台併置させると、省スペース化および低コスト化が図れない。
【0005】
また、上記金属検出機において、必要金属品が1袋であるか否かを検出する場合、上記のように判定レベルが単一であることから、必要金属品の有無の検出しかできず、必要金属品が製品中に2つ以上入った場合の排除ができなかった。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決して、製品中の必要金属の欠品の有無、不要金属の混入の有無、さらには、必要金属の量の適否を1台で判定することができる金属検出機、およびかかる金属検出機を用いた検査方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係る金属検出機は、磁界中に製品を通過させ、製品に磁性体金属と非磁性体金属が含まれているとき、それぞれの金属に反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路と、磁性体金属と非磁性体金属による前記金属反応信号の入力に対して適切な出力を得るための 1 台の位相弁別器、前記位相弁別器からの金属反応信号の信号レベルを、複数設けられた判定レベルと比較し、その比較結果に基づいて、製品中の非磁性体金属の欠品の有無と磁性体金属の混入の有無を確認し、製品の合否判定を行なう判定手段とを備えている。
【0008】
上記金属検出機によれば、金属反応信号に対して複数の判定レベルを設けているので、判定手段は金属反応信号の信号レベルの大きさに応じて複数の判定を同時にできるから、製品中の必要金属の欠品の有無と不要金属の混入を判定することできる。
【0009】
本発明の他の構成に係る金属検出機は、磁界中に製品を通過させ、製品に金属が含まれているとき、その金属の材質に反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路と、前記金属反応信号を金属の材質に応じた位相ごとに弁別する複数の位相弁別器と、前記位相ごとに弁別された各金属反応信号の信号レベルを、その位相に応じて設けられた判定レベルと比較して、各比較結果を出力する複数の比較手段と、前記各比較結果に基づいて、製品中の不要金属の混入の有無、必要金属の欠品の有無と、さらには、必要金属について、過剰かどうかを判定する判定手段とを備え、前記金属の量の適否を判定する判定手段に対応する比較手段には、前記判定レベルが複数設定されている。
【0010】
上記金属検出機によれば、金属反応信号を金属の材質に応じた位相ごとに弁別し、その位相に応じて判定レベルを設けるとともに、金属の量の適否を判定する判定レベルについては複数設けているので、判定手段は金属の種類に応じて設けた判定レベルにより複数の判定を同時にできるから、製品中の不要金属の混入と必要金属の欠品と、さらには、必要金属の過剰とを同時に精度良く判定することができる。
【0011】
上記金属検出機を用いて、不要金属が混入するか、または、必要金属が欠品するか、さらにまた、必要金属が必要以上に入っている場合には、製品は判定手段により不合格とされ、排除される。
【0012】
本発明に係る金属検出システムは、食品からなる製品を搬送するコンベヤと、前記コンベヤで搬送される食品に含まれる金属を検出する上記の金属検出機とを備えているので、食品に含まれる金属をコンベヤで搬送しながら検出することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に、本発明の第1実施形態に係る金属検出機を用いた金属検出システムの構成図を示す。本システムは、製品PをコンベヤCで搬送して生産を行う生産ラインに金属検出機1を配置したものであり、この金属検出機1により、製品PをコンベヤCで搬送しながら製品Pに含まれる金属の検出を行う。
【0014】
上記金属検出機1は、コンベヤCによる搬送路に磁界Eを付加し、その磁界E中に製品Pを通過させ、製品Pに金属が含まれていると、その金属に反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路2と、上記金属反応信号を所定位相に弁別する位相弁別器12と、複数の、例えば、2つの判定レベルd1,d2を設定するレベル設定手段3と、上記金属反応信号の信号レベルを、複数の判定レベルd1,d2と比較し、その比較結果に基づいて、製品P中の2種類の金属の有無を判定する判定手段4とを備えている。上記比較結果は、複数並べたバーの点灯数により信号レベルを表示するバーグラフのような表示手段16により表示される(図2)。また、複数種類の金属は、製品に含まれるべきでない不要金属と、製品に含まれるべき必要金属である。
【0015】
上記金属反応信号発生回路2は、送信コイル5に励磁電流を流して磁界Eを発生する磁界発生部8と、送信コイル5および送信コイル5から発生する磁界Eの磁束を等量受ける位置に配置された1対の受信コイル6,7により形成される磁気センサ9と、受信コイル6,7からの電圧信号を入力する差動増幅器10とを備えている。製品Pに含まれる金属の磁界E中の通過により、2つの受信コイル6,7に交わる磁束が不平衡となって受信コイル6,7の誘起電圧に差を生じ、これら差の生じた電圧信号が上記差動増幅器10に入力されて、その差動信号が金属反応信号として差動増幅器10から出力される。
【0016】
つぎに、本システムの動作を説明する。
本システムにおける製品は、例えば、袋詰めされたインスタントラーメンの食品で、その袋中に含まれるべきでない不要金属である鉄(Fe)の混入を検出し、これと同時に袋中に含まれるべき必要金属品であるアルミニウム(Al)製のスープ袋の欠品を検出するものである。
【0017】
まず、本システムによる金属検出を行う前に、金属の混入の検出感度を高めるために、位相弁別器12を用いて、例えば、鉄とアルミの両方の金属反応信号の入力に対し、合成された適切な出力が得られるように、弁別される位相を設定して、ゲインを調整する周知のゲイン調整が行われる。
【0018】
図1において、製品PをコンベヤCで搬送し、金属検出機1の送信コイル5と受信コイル6,7間を通過させる。製品Pに金属が含まれているとき、その金属が磁界Eに影響を与えて、2つの受信コイル6,7に交わる磁束が不平衡となって受信コイル6,7の誘起電圧に差が生じ、これらの電圧信号が差動増幅器10に入力される。差動増幅器10により増幅された差動信号は、金属反応信号として位相弁別器12を介して判定手段4に出力する。
【0019】
レベル設定手段3により、不要な鉄混入を判定するレベルは判定レベルd1に設定され、不要な鉄混入に加えて必要なアルミ製のスープ袋が入っていることを判定するレベルは判定レベルd2に設定されている。判定手段4により、金属反応信号Sの信号レベルは、この判定レベルd1,d2と比較され、その比較結果に基づいて、以下に示す(1)〜(3)のように、鉄の混入とともにアルミ製のスープ袋の欠品が判定される。この比較結果は、図2のバーグラフ16により表示される。
【0020】
(1)金属反応信号Sの信号レベルが判定レベルd2以上であると、信号レベルはゾーン3にあり、スープ袋が入っているが、鉄も混入していると判定されて、その製品Pは排除される。
(2)信号レベルが判定レベルd1以上でd2未満であると、図2のように、信号レベルはゾーン2にあり(図示50)、鉄が混入していなくてスープ袋が入っており、その製品Pは合格品と判定される。
(3)信号レベルが判定レベルd1未満であると、不要金属は混入していないが、スープ袋が入っていないと判定されて、その製品Pは排除される。
【0021】
こうして、本システムは、1つの金属反応信号Sに対して2つの判定レベルd1,d2を設けているので、判定手段4は金属反応信号Sの信号レベルの大きさに応じて、製品P中の不要金属の混入の判定と必要金属品の欠品の判定という、2種類の金属の有無の判定を同時に行うことができる。
【0022】
なお、上記のアルミ製のスープ袋の他にアルミ製(他の金属でもよい)のラーメンの具の袋も入っている場合に、不要金属の混入の判定と同時にこれら必要金属品の欠品も判定するとき、判定レベルはd1〜d3の3つに設定される。上記ラーメンの具の袋はアルミ製でなくて他の金属製でもよい。
【0023】
また、上記システムを用いて、上記判定レベルd1,d2の大きさを変えると、製品P中の不要金属の混入の判定はしないが、必要金属品であるアルミ製のスープ袋が1袋であるか否か、つまり同一種類の金属の量の適否を判定することができる。この場合、アルミの金属反応信号の位相に合わせて上述したゲイン調整が行われるとともに、レベル設定手段3により、アルミ製のスープ袋1つを判定するレベルを判定レベルd1に、スープ袋2つ以上を判定するレベルを判定レベルd2(d1の2倍)に設定される。
【0024】
上記アルミの金属反応信号Sの信号レベルが判定レベルd2以上であると、スープ袋が2袋以上入っていると判定して排除され、信号レベルが判定レベルd1以上でd2未満であると、合格品とされ、信号レベルが判定レベルd1未満であると、スープ袋が1袋も入っていないため排除される。
【0025】
つぎに、第2実施形態について説明する。
図3に示すように、本システムに用いられる金属検出機1Aは、磁界E中に製品Pを通過させ、製品Pに金属が含まれているとき、その金属に反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路2Aを有している。上記金属反応信号発生回路2Aは、複数の第1,2差動増幅器10A,10Bが設けられている点で第1実施形態と異なっている。
【0026】
また、この金属検出機1Aは、上記金属反応信号を金属に応じた位相ごとに弁別する第1,2位相弁別器12A,12Bと、各金属反応信号の位相に応じて判定レベルD1とD2,D3をそれぞれ設定する第1,2レベル設定手段3A,3Bと、上記位相ごとに弁別された各金属反応信号の信号レベルを、その位相に応じてそれぞれ設けられた判定レベルD1とD2,D3と比較して、各比較結果を出力する第1,2比較手段14A,14Bと、上記各比較結果に基づいて、製品P中の複数種類の金属の有無と、少なくとも一種類の金属の量の適否とを判定する判定手段4Aとを備えている。上記金属の量の適否を判定する判定手段4Aに対応する第2比較手段14Bに、複数の判定レベルD2,D3が設定されている。
【0027】
つぎに、本システムの動作を説明する。
本システムは、例えば、第1実施形態と同様に、製品Pが袋詰めされたインスタントラーメンで、その袋中に不要金属である鉄(磁性体)の混入を検出し、これと同時に袋中に必要な金属品であるアルミ製のスープ袋(非磁性体)が1袋であるか否かを検出するものである。
【0028】
まず、本システムによる金属検出を行う前に、上記と同様に、金属の検出感度を高めるために、第1,2位相弁別器12A,12Bを用いて、それぞれ鉄とアルミの金属反応信号の入力に対し、適切な出力が得られるように、弁別対象の位相に応じて、そのゲインが調整される。この例では、微量な鉄の混入も排除する必要があるので、鉄の金属反応信号のゲインが大きく調整される。
【0029】
図3において、コンベヤCで搬送される製品Pに金属が含まれていると、上記と同様に、受信コイル6,7の誘起電圧に差が生じる。これら差の生じた電圧信号は、第1,2差動増幅器10A,10Bに入力され増幅されて、金属反応信号としてそれぞれ第1,2位相弁別器12A,12Bに出力する。
【0030】
鉄の金属反応信号S1は第1位相弁別器12Aにより、アルミの金属反応信号S2は第2位相弁別器12Bにより、鉄およびアルミの材質に応じた位相ごとに弁別される。図4に示すように、例えば、鉄(磁性体)の金属反応信号S1の位相は送信コイル5に供給される信号の位相に対して約30°で、アルミ(非磁性体)の金属反応信号S2の位相は約90°である。
【0031】
図3の第1比較手段14Aにより、鉄の金属反応信号S1の信号レベルは、鉄の金属反応信号S1の位相(ここでは30°)に応じて第1レベル設定手段3Aで設定された判定レベルD1と比較され、第2比較手段14Bにより、アルミの金属反応信号S2の信号レベルは、アルミの金属反応信号S2の位相(ここでは90°)に応じて第2レベル設定手段3Bで設定された複数の判定レベルD2,D3と比較される。判定レベルD2はアルミ製のスープ袋1つか否かを判定するレベルに設定され、判定レベルD3(D2の2倍)はスープ袋2つ以上か否かを判定するレベルに設定される。図4のように、アルミの金属反応信号S2についての判定レベルD2は鉄の金属反応信号S1の判定レベルD1より大きい。
【0032】
上記比較結果に基づいて、図3の判定手段4Aにより、以下に示す〔1〕〜〔6〕のように、鉄の混入とともにアルミ製のスープ袋が1袋であるか否かが判定される。図5に判定結果を示す。
【0033】
〔1〕アルミの金属反応信号S2の信号レベルが判定レベルD2以上D3未満(アルミ,有)で、鉄の金属反応信号S1の信号レベルが判定レベルD1未満(鉄,無)であると、スープ袋は1袋入っており、鉄の混入もないので、製品Pは合格品と判定される(図示51)。
〔2〕アルミの金属反応信号S2の信号レベルが判定レベルD2以上D3未満(アルミ,有)で、鉄の金属反応信号S1の信号レベルが判定レベルD1以上(鉄,有)であると、スープ袋は1袋入っているが、鉄が混入していると判定されて、製品Pは排除される(図示52)。
〔3〕アルミの金属反応信号S2の信号レベルが判定レベルD2未満(アルミ,無)で、鉄の金属反応信号S1の信号レベルが判定レベルD1未満(鉄,無)であると、鉄は混入していないが、スープ袋は入っていないと判定されて、製品Pは排除される(図示53)。
〔4〕アルミの金属反応信号S2の信号レベルが判定レベルD2未満(アルミ,無)で、鉄の金属反応信号S1の信号レベルが判定レベルD1以上(鉄,有)であると、スープ袋は入っておらず、鉄が混入していると判定されて、製品Pは排除される(図示54)。
〔5〕アルミの金属反応信号S2の信号レベルが判定レベルD3以上(アルミ,過剰)で、鉄の金属反応信号S1の信号レベルが判定レベルD1未満(鉄,無)であると、鉄は混入していないが、スープ袋が2つ以上入っていると判定されて、製品Pは排除される(図示55)。
〔6〕アルミの金属反応信号S2の信号レベルが判定レベルD3以上(アルミ,過剰)で、鉄の金属反応信号S1の信号レベルが判定レベルD1以上(鉄,有)であると、スープ袋が2つ以上入っていて、鉄が混入していると判定されて、製品Pは排除される(図示56)。
【0034】
また、上記システムを用いて、アルミ製のスープ袋の他にアルミ製のラーメンの具の袋も入っている場合に、判定レベルをD1〜D4の4つに設定して、不要金属の混入の検出と同時にこれら必要金属品の量の適否を検出することもできる。上記他の袋がアルミ製でなく他の金属製であってもよいが、この場合、その金属反応信号を金属の材質に応じた位相ごとに弁別し、その信号レベルをその位相に応じて設けられた複数の判定レベルと比較してその金属の量の適否が判定される。
【0035】
このように、上記第2実施形態の発明は、製品P中の複数種類の金属の有無と、少なくとも一種類の金属量の適否とを同時に判定することができるとともに、各金属反応信号を位相ごとに弁別し、その信号レベルをその位相に応じて設けられた判定レベルと比較して判定しているから、第1実施形態に比較して判定精度が高くなる。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る金属検出機によれば、金属反応信号に対して複数の判定レベルを設けているので、判定手段は金属反応信号の信号レベルの大きさに応じて複数の判定を同時にできるから、製品中の不要金属の混入の有無と必要金属の欠品の有無を判定することができる。
【0037】
また、他の発明に係る金属検出機によれば、金属反応信号を金属の材質に応じた位相ごとに弁別し、その位相に応じて判定レベルを設けるとともに、金属の量の適否を判定する判定レベルについては複数設けているので、判定手段は金属の種類に応じて設けた判定レベルにより複数の判定を同時にできるから、製品中の不要金属の混入の有無、必要金属の欠品の有無と、必要金属についての量の適否とを同時に精度良く判定することができる。
【0038】
さらに、本発明に係る金属検出システムによれば、食品からなる製品を搬送するコンベヤと、前記コンベヤで搬送される食品に含まれる金属を検出する上記の金属検出機とを備えているので、食品に含まれる金属をコンベヤで搬送しながら検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る金属検出システムを示す構成図である。
【図2】金属反応信号の表示状態を示す図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る金属検出システムを示す構成図である。
【図4】金属反応信号の位相および判定レベルの一例を示す図である。
【図5】判定結果を示す図である。
【符号の説明】
1,1A…金属検出機、2,2A…金属反応信号発生回路、4,4A…判定手段、C…コンベヤ、d1,d2,D1〜D3…判定レベル、E…磁界、P…製品。

Claims (2)

  1. 非磁性体金属と磁性体金属それぞれに反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路、
    前記金属反応信号を磁性体金属に応じた位相に弁別する第1位相弁別器、
    前記金属反応信号を非磁性体金属に応じた位相に弁別する第2位相弁別器、
    前記第1位相弁別器により弁別された磁性体金属による金属反応信号レベルを、所定の判定レベルと比較して比較結果を出力する第1比較手段、
    前記第2位相弁別器により弁別された非磁性体金属による金属反応信号レベルを、所定の判定レベルおよび前記所定の判定レベルよりも信号レベルの高い第 2 の所定の判定レベルと比較して比較結果を出力する第2比較手段、並びに
    前記第1および第2比較手段の比較結果を基に、非磁性体金属の欠品の有無、非磁性体金属品数の適否および磁性体金属の混入の有無を確認し、前記製品の合否判定を行なう判定手段とを備えた金属検出機を用いて、
    非磁性体金属を必要金属として含み、かつ磁性体金属を不要金属として含む可能性のある製品を検査し、非磁性体金属の欠品、非磁性体金属品数の過剰または磁性体金属の混入が確認されたとき、当該製品を排除することからなる製品検査方法。
  2. 非磁性体金属を必要金属として含み、かつ磁性体金属を不要金属として含む可能性のある製品を磁界中に通過させ、製品に非磁性体金属および / または磁性体金属が含まれているとき、非磁性体金属と磁性体金属それぞれに反応して金属反応信号を発生する金属反応信号発生回路、
    前記金属反応信号を磁性体金属に応じた位相に弁別する第1位相弁別器、
    前記金属反応信号を非磁性体金属に応じた位相に弁別する第2位相弁別器、
    前記第1位相弁別器により弁別された磁性体金属による金属反応信号レベルを、所定の判定レベルと比較して比較結果を出力する第1比較手段、
    前記第2位相弁別器により弁別された非磁性体金属による金属反応信号レベルを、所定の判定レベルおよび前記所定の判定レベルよりも信号レベルの高い第 2 の所定の判定レベルと比較して比較結果を出力する第2比較手段、並びに
    前記第1および第2比較手段の比較結果を基に、非磁性体金属品の欠品の有無、非磁性体金属品数の適否および磁性体金属の混入の有無を確認し、前記製品の合否判定を行なう判定手段とを備えた金属検出機。
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