JP4094593B2 - カレット検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、カレットに混在する金属片等を検出し、この検出した金属をカレットから除去するカレット検査装置に関する。

一般に、カレットには、陶磁器や石等の非金属の異物の他にガラスびん等に使用されるアルミキャップや、飲料用アルミ缶の飲み口のシールに使用されるアルミシール片等の非鉄金属の異物が混在（混入）することが知られている。
この種の非鉄金属異物を除去する金属除去装置としては、従来、非鉄金属の異物が混在するカレットを搬送するコンベアの搬送経路の途中に、磁界を形成して非鉄金属の異物を誘起電流による磁気反発力でコンベアから浮上させるマグネットロータを備え、その浮上した非鉄金属の異物を吸引して除去する吸引フードを備えた金属除去装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の金属除去装置は、非鉄金属の異物を吸引フードによって吸引除去する方式を採用するので、重量の軽い非鉄金属を除去する場合には適するものの、例えば鉛のように重量の重い非鉄金属を除去する場合には適さない。
そこで、従来、金属検出器によってコンベア上を搬送される非鉄金属を検出し、非鉄金属が検出された場合に、エアジェットで当該非鉄金属の異物を吹き飛ばして除去する金属除去装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特公平７−１２１３８６号 特開平６−２７３５３５号

ところで、上記従らの金属除去装置においては、金属検出装置を構成する検出センサとしては、カレットを搬送するコンベアベルトを横断する検出領域を有する大きなコイルが使用され、カレットに金属が混在していると検出した場合には、ベルト幅でベルト走行方向の所定長さ範囲のカレットを除去する構成を採っていた。
従って、金属が検出された場合に除去するカレット量が比較的多くなり、金属の混在量が多い場合などには、二次選別を行う必要があるという問題点があった。

これを解決すべく、金属検出器として、励磁コイルと検波コイルとを組み合わせて、これらをコンベアの幅方向に延在させる構成も提案されている。
上記、従来の励磁コイル及び検波コイルを組み合わせて高周波発振型金属センサを構成する方式においては、高周波発振型金属センサの干渉による影響を低減すべく、周波数分割方式を採用し、各高周波発振型金属センサの高周波発信周波数を全て異なる周波数に調整するようにしていた。さらに各高周波発振型金属センサの出力信号をバンドパスフィルタを通すことにより、合成波として現れる干渉波を除去した後、金属検出の有無を判別するように構成していた。

上記周波数分割方式を採用した場合には、チャネル数が少ない場合にはあまり問題とならないが、多チャネル化を行う場合には、周波数調整に限度があると共に、筐体などの周辺金属部品の影響による周波数ずれに伴う最大感度の劣化及び全体の周波数分布による感度のばらつきを軽減する対策が不可欠であった。
また、金属除去装置が設置された環境においては、周囲温度の変化に伴う、筐体の熱膨張、収縮などにより部品の配置寸法が変化することにより、発振周波数も変化し、高周波発振型金属センサの干渉が発生し、誤検出する可能性があり、感度を下げ、あるいは発振周波数の再調整が必要となるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、メンテナンスの手間を増加させることなく、金属検出センサの感度を高感度に維持しつつ、互いの干渉を抑制し、カレットに混在する鉛等の金属を効率よく検出することにある。

本発明は、カレットを搬送するフィーダと、このフィーダの下流に傾斜して配置されたガラス製の検査板と、この検査板の裏面側に高周波発振型の金属検出装置を有し、該金属検出装置で前記検査板の表面を滑り落ちるカレット中の金属を検出する金属選別部と、前記検査板の下方に配置され、白色投光器と、白色光が照射されたカレットを撮像するカメラとを有した色選別部と、前記色選別部の下方に配置され、前記金属選別部からの金属検出信号または前記色選別部からの異物を含む撮像信号によって動作し、排除対象のカレットを排除するエアジェット装置と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記金属検出装置は、検出用コイルを所定周波数で発振させて検出用磁界を発生し、検出磁界内を通過したカレットに混在する金属を検出するものであり、前記検出用コイルを所定方向に沿って複数配列し、前記複数の検出用コイルの検出磁界が前記所定方向に沿って略連続するようにし、各前記検出用コイルを時分割方式で順次動作させる、ようにしてもよい。
上記構成によれば、複数の検出用コイルの検出磁界が所定方向に沿って略連続するようにされているので、一度に大量のカレットを処理することができるとともに、各検出用コイルを時分割方式で順次動作させるので、検出用コイル間の干渉を考慮する必要がなく、高感度で金属検出を行うことができる。

本発明によれば、メンテナンスの手間を増加させることなく、金属検出センサの感度を高感度に維持しつつ、互いの干渉を抑制し、カレットに混在する鉛等の金属を効率よく検出でき、さらには除去することができる。

次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の金属検出装置が適用される金属（異物）除去装置の全体の概要構成図である。
金属除去装置１は、回収カレット（ガラス片）中からガラスびんに使用されていたアルミキャップや飲料用アルミ缶の飲み口のシールに使用されるアルミシール片等の非鉄金属、及び鉛等の非鉄金属異物を除去する装置である。

金属除去装置１は、図示しないホッパなどにより供給されたカレットＣｘを搬送する振動フィーダ１０を備え、カレットＣｘを矢印Ａ方向に搬送する。尚、この時点でのカレットＣｘの概念には、金属および異物も含まれるものとする。
振動フィーダ１０の終端側には、搬送されたカレットＣｘを滑り落とすためのガイド１１が設けられている。ガイド１１に案内された、滑り落ちたカレットＣｘは、金属検出部１２に導かれることとなる。

金属検出部１２は、ガラス製でカレットＣｘがその表面を滑り落ちる検査板１３と、高周波発振型金属センサを有し、検査板１３の裏面側からカレットＣｘに混在する金属を検出する金属検出装置１４を備えている。金属検出装置１４の検出結果については、金属検出信号ＳMとして金属除去装置１全体を制御するコントローラ１８に出力される。金属検出装置１４の構成については、後に詳述する。

金属検出部１２を通過したカレットＣｘは、さらに色選別部１５に導かれる。
色選別部１５は、白色光をカレットＣｘに照射するための白色ＬＥＤ投光器１６と、白色光が照射されたカレットＣｘを撮像するための三色ラインカメラ１７と、を備えている。三色ラインカメラ１７による撮像信号Ｓｃは、コントローラ１８に出力される。

コントローラ１８は、金属検出信号ＳMおよび撮像信号Sｃに基づいて対象となるカレットＣｘが金属あるいは異物であるか否かを判別する。すなわち、金属検出信号ＳMに対応するカレットＣｘが金属と検出された場合、あるいは、撮像信号Sｃに対応するカレットＣｘにラベルが付着しているような場合などには、コントローラ１８は、排除対象のカレットＣBであるとして排除指示信号ＳECを異物排除制御回路２０に出力する。
異物排除制御回路２０には、エアジェット装置２１が接続されている。

エアジェット装置２１は、エアタンク２２と、検査板１３の幅方向に横一列に並ぶ複数個のエアジェットノズル２３と、各エアジェットノズル２３に対応し、互いに独立して開閉可能な複数の電磁弁２４とを備えている。
この構成の結果、異物排除制御回路２０から異物排除信号ＳEが出力されると、異物排除信号ＳEに対応する一又は複数の電磁弁２４が開いて、対応するエアジェットノズル２３からエアが噴射され、排除対象のカレットＣBが回収容器３０の排除対象収納部３１内に回収されるように構成されている。

一方、異物排除制御回路２０から異物排除信号ＳEが出力されていない電磁弁２４が存在する場合には、対応するエアジェットノズル２３からエアが噴射されないため、非排除対象のカレットＣGは、良品のカレットとして回収容器３０の良品収納部３２内に自由落下して回収されるように構成されている。

ここで、金属検出装置１４の構成について説明する。
図２は、金属検出装置の概要構成ブロック図である。図２においては、８チャネル構成の金属検出装置を例として記載している。
金属検出装置１４は、各チャネルに対応する第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8と、温度補正信号STCを出力する温度補正回路４１と、を備えている。
ここで、第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8は、同一構成であるので、第１検出部４０-1を例として詳細に説明する。

コントローラ１８は、第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8を時分割で排他的に動作させるための時分割制御信号ＳCをコネクタ７０を介して第１検出部４０-1に出力している。
この結果,第１検出部４０-1のスイッチング（ＳＷ）／サンプルパルス発生器６１は、サンプリングバッファ検波回路５４にサンプリングタイミング信号を出力するとともに、切替タイミング信号を発振スイッチ制御回路６２に出力する。

発振スイッチ制御回路６２は、切替制御信号をコルピッツ型高周波発振器５２に出力する。コルピッツ型高周波発振器５２は、温度補正信号STCに基づく温度補正を行いつつ、切替制御信号に対応する期間（例えば、１０μｓｅｃ）だけ高周波発振を行い、検出用コイル５１に当該機関だけ検出用磁界を発生させることとなる。このときの高周波発振周波数は、予め調整用可変抵抗器５２Ａにより調整がなされている。そして検出用磁界を鉛、アルミ箔などの非鉄金属が横切ることにより磁界が乱されると検出信号をＲＦバッファアンプ５３に出力することとなる。
ＲＦバッファアンプ５３は、検出信号を増幅して増幅検出信号としてサンプリングバッファ検波回路５４に出力する。

サンプリングバッファ検波回路５４は、増幅検出信号をサンプリングタイミング信号に対応するタイミングでサンプリングし、検波してサンプリング検波信号としてロウパスフィルタアンプ５５に出力する。
ロウパスフィルタアンプ５５は、サンプリング検波信号の低域成分のみを通過させてノイズを除去して検出コントロールオーバーシュート除去回路５６に出力する。
検出コントロールオーバーシュート除去回路５６は、誤検出に伴う金属除去装置の誤動作を防止すべくノイズ除去後のサンプリング検波信号のオーバーシュートを検出して、発生したオーバーシュートを除去して、検出微分値コンパレータ５７に出力する。

このオーバーシュート除去後のサンプリング検波信号の検出微分値コンパレータ５７への出力と並行してコントローラ１８は、第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8の検出レベルを均一化するための検出レベルシフト制御信号ＳSを均一化レベルシフト回路５９に出力する。これにより均一化レベルシフト回路５９は、検出微分値コンパレータ５７の所定の基準レベルを変更するための基準レベル変更制御信号を感度調整用アンプ電流電圧変換回路６０に出力する。感度調整用アンプ電流電圧変換回路６０は、基準レベル変更制御信号に基づいて基準レベルの電圧を変更する。

これらの結果、検出微分値コンパレータは、オーバーシュート除去後のサンプリング検波信号のレベルを所定の基準レベルと比較することにより、金属検出判別信号を生成し、ＰＣ検出ドライブ回路５８に出力する。
ＰＣ検出ドライブ回路５８は、インターフェース回路として機能しており、金属検出判別信号を金属検出判別データ信号ＳM-1としてコネクタ７０を介してコントローラ１８に出力することとなる。

ところで、上述したように、コントローラ１８は、第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8を時分割で排他的に動作させている。
従って、高速で処理を行うためには、第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8におけるそれぞれの発振回路の立ち上がり、立下がり時間を含む処理時間の高速化を図る必要がある。

以下、高速化の原理について説明する。
図３は、第１検出部４０-1〜第８検出部４０-8を構成する金属検出センサヘッドユニット、すなわち、検出用コイル５１及びコルピッツ型高周波発振器５２部分の基本原理構成図である。
金属検出センサヘッドユニット８０は、検出用コイル５１を含む検出用ＬＣ発振回路８１と、検出用ＬＣ発振回路８１を発振させるための基準発振回路８２と、を備えている。

原理的には、検出用ＬＣ発振回路８１及び基準発振回路８２を備えていれば、発振、すなわち、金属検出は可能であるが、検出用ＬＣ発振回路８１の立ち上がりおよび立下がりに時間がかかり（例えば、図４に示すように、１６０μｓｅｃ程度）、ひいては、時分割制御を行う際に、各検出部４０-1〜４０-8の切替に時間を要することとなり、多チャンネル化が図れないこととなる。特に検出感度を向上させるべく高いＱ値を有する検出用ＬＣ発振回路８２を構成した場合には、より一層の時間がかかることとなる。

そこで、本実施形態では、高いＱ値を有する基準発振回路８２の立ち上がりを早くすべく、高速化バイアス信号発生回路８３を設けることにより、基準発振回路８２を構成するトランジスタのバイアス電圧を高速に立ち上げて、基準発振回路８２の発振立ち上がりを高速にしている。
また、基準発振回路８２の立下がりを早くすべく、高いＱ値に起因するリンギングを急速にシャットダウンさせるための発振シャットダウン回路８４を検出用ＬＣ発振回路８１の出力側に設けている。

これらの結果、発振の立ち上がり、立下がり（起動、停止）に要する時間を従来の１／５（例えば、図５に示すように、３５μｓｅｃ程度）とすることが可能となっている。また、発振が安定するまでの時間としては、従来の１／１０とすることが可能となり、多チャンネル化が容易に図れることとなっている。
このとき、高速化バイアス信号発生回路８３及び発振シャットダウン回路８４には、発振スイッチ制御回路６２からの切替制御信号（スキャン制御信号）が入力されており、切替制御信号に基づくタイミングで高速化バイアス信号を発生し、あるいは、発振シャットダウンを行うこととなる。

そして、検出用ＬＣ発振回路８１は、発振を開始すると、その出力信号は、一次検波＆インピーダンスシフト回路８５及びサンプリングアナログスイッチを介してＲＦバッファアンプ５３に出力されることとなる。
このように、構成することにより、高速で時分割制御を行うことができ、周波数分割で問題となる周波数の微調整及び経時変化が問題とならずに、全てのチャネルで同一の周波数を用いることができるので、感度のばらつきを非常に小さくすることが可能となる。

また、検出用コイル５１にフェライトコアを用いた場合に、飽和干渉を招く相互干渉が発生せず、確実に金属検出を行うことが可能となる。
さらに、一つの検出用コイル５１（ひいては、一つのセンサユニット）あたりのノイズマージンを向上させることができ、より高速化を図る場合に時分割制御と同時に行う少数周波数分割制御についても容易に行うことができる。すなわち、検出用コイルを所定周波数で発振させて検出用磁界を発生し、検出磁界内を通過したカレットに混在する金属を検出する金属検出装置において、検出用コイルを所定方向に沿って複数配列し、前記複数の検出用コイルの検出磁界が前記所定方向に沿って略連続するようにし、複数の検出用コイルのうち、同一の周波数で同時に動作させた場合に互い干渉を起こさない検出用コイル毎にグループ分けし、各グループを時分割方式で順次動作させるとともに、同一の周波数で同時に動作させた場合に互い干渉を起こす検出用コイルを周波数分割方式で動作させることも可能である。

次に検出用コイルの実装状態について説明する。

図６は、４チャネル分の検出用コイルの実装状態正面図である。
各チャネルＣＨ１〜ＣＨ４に対応する検出用コイル５１は、プリント基板９１上に所定方向に沿って一列に配置されている。さらに、プリント基板９１の裏面側には、各検出用コイル５１に対応する上述した検出部を構成するコルピッツ型高周波発振器５２〜発振スイッチ制御回路６２がシールドケース９１-1〜９１-4にそれぞれ収納されている。

図７は、検出用磁界の状態説明図である。
図７に示すように、検出用磁界１００は、検出用コイル５１の前面側に長く、すなわち、検出範囲が長くなるようにされており、検出用コイル５１側から見て、カレットの裏面側に金属が乗ってしまっているような場合でも確実に金属検出を行えるようになっている。

以上、一実施形態に従って、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明らかである。例えば、異物を除去する手段としてはエアジェットノズル４８に限定されず、例えばダンパ等であってもよい。
また、以上の説明においては、主として、各検出用コイルを別個に時分割方式で動作させる場合について説明したが、同一の周波数で同時に動作させた場合に互い干渉を起こさない検出用コイル毎にグループ分けし、各グループを時分割方式で順次動作させるように構成することも可能である。これにより、より高速で、処理量の多い金属検出装置を構成することが可能となる。

実施形態の金属検出装置が適用される金属（異物）除去装置の全体の概要構成図である。 金属検出装置の概要構成ブロック図である。 発振高速化の原理説明図である。 従来の発振回路の発振波形（オン−オフ波形）の説明図である。 実施形態の発振回路の発振波形（オン−オフ波形）の説明図である。 ４チャネル分の検出用コイルの実装状態正面図である。 検出用磁界の状態説明図である。

符号の説明

１…金属除去装置
１０…振動フィーダ
１１…ガイド
１２…金属検出部
１３…検査板
１４…金属検出装置
１５…色選別部
１６…白色ＬＥＤ投光器
１７…三色ラインカメラ
１８…コントローラ
２０…異物排除制御回路
２１…エアジェット装置
２２…エアタンク
２３…エアジェットノズル
２４…電磁弁
ＳM…金属検出信号
Ｓｃ…撮像信号
ＳE…異物排除信号
ＳEC…排除指示信号
３０…回収容器
３１…排除対象収納部
３２…良品収納部
４０-1〜４０-8…第１検出部〜第８検出部
STC…温度補正信号
４１…温度補正回路
６１…スイッチング（ＳＷ）／サンプルパルス発生器
６２…発振スイッチ制御回路
５１…検出用コイル
５２…コルピッツ型高周波発振器
５３…ＲＦバッファアンプ
５４…サンプリングバッファ検波回路
５５…ロウパスフィルタアンプ
５６…検出コントロールオーバーシュート除去回路
５７…検出微分値コンパレータ
５８…ＰＣ検出ドライブ回路
６０…感度調整用アンプ電流電圧変換回路
６１…スイッチング（ＳＷ）／サンプルパルス発生器
６２…発振スイッチ制御回路
８０…金属検出センサヘッドユニット
８１…検出用ＬＣ発振回路
８２…基準発振回路
８３…高速化バイアス信号発生回路
８４…発振シャットダウン回路

Claims (2)

1. カレットを搬送するフィーダと、
   このフィーダの下流に傾斜して配置されたガラス製の検査板と、
   この検査板の裏面側に高周波発振型の金属検出装置を有し、該金属検出装置で前記検査板の表面を滑り落ちるカレット中の金属を検出する金属選別部と、
   前記検査板の下方に配置され、白色投光器と、白色光が照射されたカレットを撮像するカメラとを有した色選別部と、
   前記色選別部の下方に配置され、前記金属選別部からの金属検出信号または前記色選別部からの異物を含む撮像信号によって動作し、排除対象のカレットを排除するエアジェット装置と、
   を備えたことを特徴とするカレット検査装置。
2. 前記金属検出装置は、検出用コイルを所定周波数で発振させて検出用磁界を発生し、検出磁界内を通過したカレットに混在する金属を検出するものであり、
   前記検出用コイルを所定方向に沿って複数配列し、前記複数の検出用コイルの検出磁界が前記所定方向に沿って略連続するようにし、
   各前記検出用コイルを時分割方式で順次動作させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のカレット検査装置。

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