JP4339493B2 - 異物検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包装前の物品または包装後の物品（以下、単に「物品」という）内に含まれている金属片などの異物の有無を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の異物検出装置は、交番磁界の中を検出対象物である物品をコンベアで搬送し、その搬送方向に並べて配置された２つの検出コイルに誘起される起電力を差動増幅して位相検波し、この位相検波信号（以下、「反応信号」という）の最大ディップ点（最低電圧点）の値とそのディップ点の位相が、物品の中に金属片のような異物が混入している場合と、混入していない場合とで相違することを利用して検出するように構成されている。
【０００３】
従来の異物検出装置における判定位相点の設定方法と、異物検出感度の調整方法を、図７の位相出力特性図を参照して説明する。
まず、異物が混入されていないサンプル物品をコンベアで搬送してその反応信号Ｂ１の最大ディップ点ｄの位相を検出し、その位相を判定位相点ｐに設定する。次に、同一のサンプル物品をコンベアで搬送してその反応信号Ｂ２の前記判定位相点における値を検出し、前記判定位相点ｐにおける反応信号Ｂ２の値が異物の有無を判定する閾値ＳＨを確実に下回る大きさとなるように反応信号の検出感度に自動的に調整するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の検出感度調整方法では、異物のない物品を誤って異物ありと判定することのないように検出感度を調整しているため、検出できる異物の最小の寸法が明らかでなく、検査対象品の種類毎に検出可能な異物の最小寸法が異なることになり、その異物検出機の保証できる基準が変動することになる。同様の問題は、物品自体が非磁性導電性である場合に金属のような異物を検出するのに利用される直流磁界を用いた異物検出方法にも生じる。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決して、所定の大きさの異物を検出できる検出感度に容易に調整できる異物検出装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る異物検出装置は、物品が交番磁界の中を通過したときに生じる磁束分布の変化を検出して前記物品に対する反応信号を出力する反応信号発生回路と、
前記反応信号の所定の位相点における値を閾値と比較して異物の有無を判定する判定回路と、
検出すべき最小寸法の異物を付加した物品を前記磁界の中を通過させたときの前記所定の位相点における第１テスト反応信号の値が、前記閾値に対して所望レベルとなるように前記反応信号発生回路の検出感度を調整する感度調整手段（以下、第１感度調整手段と称することがある）と、
前記第１テスト反応信号が、異物を付加していない物品を該交番磁界の中を通過させたときの第２テスト反応信号よりもレベルが高く、かつ両信号のレベル差が最大となる位相を、前記所定の位相点に設定する最適位相設定手段（以下、第２最適位相設定手段と称することがある。）と、を備えたものである。
上記構成によれば、前記検出すべき最小寸法の異物を付加した物品の第１テスト反応信号は前記閾値を下回ることがなく、前記検出すべき最小寸法の異物を確実に検出することができ、しかも、判定される位相点が第１テスト反応信号と第２テスト反応信号とのレベル差が最大となる位相であるので、非常に高い検出精度で異物を検出することができる。
【０００９】
【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具体的に説明する。
図１に、第１実施形態（参考例）に係る異物検出装置の構成を示す。図において、異物検出装置１は、コンベアＣによる物品Ｐの搬送路に交番磁界Ｅを印加し、その交番磁界Ｅの中を通過する物品Ｐに対する反応信号を発生する反応信号発生回路２を備えている。
【００１０】
この異物検出装置には、さらに、前記反応信号を位相検波した位相検波信号を出力する位相検波器３と、位相検波信号を増幅する増幅器４と、この増幅器４から出力される位相検波信号を、物品中の異物検出動作を行う稼働時と後述するテスト時とで切り換える第１スイッチ５と、テスト時に所定の異物入りの物品に対する第１位相検波信号Ａと、異物のない物品に対する第２位相検波信号Ｂとで切り換える第２スイッチ６と、第１および第２の記憶手段７Ａ，７Ｂと、第１位相検波信号Ａの位相−出力特性を第１記憶手段７Ａに記憶させる第１書込手段８Ａと、第２位相検波信号Ｂの位相−出力特性を第２記憶手段７Ｂに記憶させる第２書込手段８Ｂと、稼働時の判定基準となる判定位相点ｐ1 を自動的に設定する第１最適位相設定手段９Ａと、設定された判定位相点ｐ１で検波動作するように位相検波器３の検波位相を設定する検波位相設定器１３と、検出感度を自動的に設定する第１感度調整手段１２Ａと、稼働時に前記判定位相点ｐ1 における物品の反応信号のレベルから閾値ＳＨに基づいて合否（異物の有無）を判定する判定手段１０と、各種の情報を表示する表示装置１１とを備えている。
【００１１】
また、前記反応信号発生回路２は、送信コイル２１に励磁電流を流して交番磁界Ｅを発生する磁界発生器２２と、送信コイル２１およびこの送信コイル２１から発生する交番磁界Ｅの磁束を等量受ける位置に配置された一対の受信コイル２３，２４により形成される磁気センサ２５と、受信コイル２３，２４に誘起された電圧信号が入力される差動増幅器２６とを備えている。
【００１２】
前記磁気センサ２５では、異物を含んでいる物品Ｐが反応信号発生回路２の交番磁界Ｅ中を通過したとき、２つの受信コイル２３，２４に交叉する磁束が不平衡となって両コイル２３，２４の誘起電圧に差が生じる。この差電圧信号は差動増幅器２６に入力されて増幅され、この増幅された差電圧信号は位相検波器３で位相検波され、その位相検波信号が増幅器４で増幅されて第１スイッチ５に出力される。
【００１３】
次に、本実施形態の、物品Ｐの中に異物が有るか否かを判定するための判定基準である「判定位相点」ｐ1 の設定動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。
設定動作が開始されると、ステップＳ１で表示手段１１に「物品を流す」と表示される。操作者は、ステップＳ２で第２スイッチ６を端子ｂ側に切り換え、異物を付加していない物品ＰをコンベアＣで搬送させる。次に、第２書込手段８Ｂは、ステップＳ３で第２記憶手段７Ｂに第２テスト反応信号Ｂの位相−出力特性を記憶させる。
【００１４】
次に、第１最適位相設定手段９Ａは、ステップＳ４で第２記憶手段７Ｂから出力値が最小の位相を検出し、この位相を「判定位相点」ｐ1 として位相検波器３に設定する。ステップＳ５で表示装置１１に「物品＋テストピースを流す」旨が表示される。このように、操作者に対して、流すべき物品がテストピース（異物）入りか否かが表示装置１１によって報知されるので、作業間違いが生じにくい。操作者は、第１スイッチ５を端子ａ側に、第２スイッチ６を端子ａ側に切り換え、ステップＳ６で所定の材質および検出すべき最小寸法を有する異物（テストピース）を付加した物品ＰをコンベアＣで搬送させる。次に、第１書込手段８Ａは、ステップＳ７で第１記憶手段７Ａに前記判定位相点ｐ1 での第１テスト反応信号Ａの値を記憶させる。
【００１５】
次に、第１感度調整手段１２Ａは、ステップＳ８で第１記憶手段７Ａから第１テスト反応信号Ａの値を読み出し、この値が予め定められている閾値ＳＨを確実に上回る大きさとなるように増幅器４の増幅度をａ1 に調整する。例えば、予め定められた閾値ＳＨ＝２．８ｖを若干上回る３．０ｖの反応信号を得たい場合、前記第１テスト反応信号Ａの値が１．０ｖであったとき、増幅器４の増幅度ａを３倍（＝３．０／１．０）に上げる。
図３は、上記のようにして設定された判定位相点ｐ1 ，閾値ＳＨと、第１，第２テスト反応信号Ａ，Ｂの位相−出力特性の関係を示している。
【００１６】
上記のようにして判定位相点ｐ1 が設定され、図１の反応信号検出回路２の検出感度が調整されると、操作者が第１スイッチ５を端子ｂ側に閉じたのち、実際の物品Ｐの検出動作が開始される。このとき、位相検波器３は判定位相点ｐ1 での反応信号Ｃのみを増幅器４に送出し、増幅器４で増幅度ａ1 に増幅された反応信号Ｃが判定手段１０に出力される。判定手段１０は入力された反応信号Ｃの値を閾値ＳＨと比較し、閾値ＳＨを下回るときは合格（異物なし）、下回らないときは不合格（異物あり）と判定して、その判定結果が表示装置１１に表示される。
【００１７】
本第１実施形態によれば、異物を付加していない物品と、異物を付加した物品を１回ずつコンベアで搬送するだけで、判定位相点ｐ1 と反応信号検出回路２の検出感度を決定する増幅器４の増幅度ａ1 が自動的に設定されるので、判定基準の設定作業が大幅に軽減される。
【００１８】
さらに、本第１実施形態によれば、テストピースより小さい異物を含んでいる物品を異物ありと判断することはあっても、テストピースよりも大きい異物を含んでいる物品を異物なしと判断することはなく、テストピースよりも大きい異物を確実に検出することができる。したがって、異物検出装置の能力を、検出できるテストピースの最小寸法によって、明確に表現できる。
【００１９】
なお、第１感度調整手段１２Ａを省略して、増幅器４の感度調整を手動操作で行ってもよい。
【００２０】
図４は、第２実施形態（本発明の実施形態）に係る異物検出装置の構成を示す図である。図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す。この異物検出装置は、前記第１テスト反応信号Ａが、異物を付加していない物品を前記交番磁界の中を通過させたときの第２テスト反応信号Ｂよりもレベルが高く、かつ両信号のレベルの差が最大となる位相を、所定の位相点に設定する第２最適位相設定手段９Ｂと、設定された位相点での反応信号の値から増幅器４の増幅度ａを変更して反応信号発生回路２の感度を調整する第２感度調整手段１２Ｂとを備えている。
【００２１】
以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。
本第２実施形態は、判定位相点の設定方法と、反応信号検出回路２の検出感度の調整が第１実施形態と異なる。すなわち、図２のフローチャートのうち、Ｓ７における判定位相点が、図５のフローチャートに示す手順により、第１テスト反応信号Ａが第２テスト反応信号Ｂよりもレべルが高く、かつ両信号のレベル差が最大となる位相に設定される。
【００２２】
第２最適位相設定手段９Ｂは、ステップＳ１１で記憶している第１テスト反応信号Ａと第２テスト反応信号Ｂの差信号の値を０にリセットし、次に、ステップＳ１２で位相を０°にリセットする。次に、ステップＳ１３で第１記憶手段７Ａから位相が０°（図１の送信コイル２１と受信コイル２３，２４の電圧位相が同一）の第１テスト反応信号Ａのレベル値を読み出し、次に、ステップＳ１４で第２記憶手段７Ｂから位相が０°の第２テスト反応信号Ｂのレベル値を読み出す。次に、ステップＳ１５で両信号のレベル差を算出し、次に、ステップＳ１６でその位相とレベル差を一旦記憶する。次に、ステップＳ１７で位相が１８０°でないときはステップＳ１８で位相を１ステップ進めてステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３とステップＳ１４で第１テスト反応信号Ａと第２テスト反応信号Ｂのレベル値を読み出し、ステップＳ１５で両信号のレベル差を算出し、記憶しているレベル差と比較して、これよりも大きく、かつ第１テスト反応信号Ａが第２テスト反応信号Ｂよりもレベルが高い方をステップＳ１６で残す、という動作を、位相が１８０°になるまで順次実行する。
【００２３】
ステップＳ１７で位相が１８０°になると、ステップＳ１９でステップＳ１６に記憶している最大レベル差の位相を「判定位相点」ｐ2 に設定する。次に、第２感度調整手段１２ＢはステップＳ８で判定位相点ｐ2 における第１テスト反応信号Ａの値が閾値を確実に上回る大きさの検出感度になるように増幅器４の増幅度ａ2 を設定する。
図６は、上記のようにして設定された判定位相点ｐ2 ，閾値ＳＨと、第１，第２テスト反応信号Ａ，Ｂの位相−出力特性の関係を示している。
【００２４】
上記のようにして判定位相点ｐ2 が設定され、反応信号検出回路２の検出感度が調整されると、操作者が第１スイッチ５を端子ｂ側に閉じたのち、実際の物品Ｐの検出動作が開始される。このとき、位相検波器３は判定位相点ｐ2 の反応信号Ｄのみを増幅器４に送出し、増幅器４で増幅度ａ1 に増幅された反応信号Ｄが判定手段１０に出力される。判定手段１０は入力された反応信号Ｄの値を閾値ＳＨと比較し、閾値ＳＨを上回るときは不合格（異物あり）、上回らないときは合格（異物なし）と判定して、その判定結果が表示装置１１に表示される。
【００２５】
本第２実施形態によれば、異物を付加していない物品と、異物を付加した物品を１回ずつコンベアで搬送するだけで、判定位相点ｐ2 と反応信号検出回路２の検出感度を決定する増幅器４の増幅度ａ2 が自動的に設定されるので、判定基準の設定作業が大幅に軽減される。
【００２６】
また、設定される判定位相点ｐ2 は、第１テスト反応信号Ａと第２テスト反応信号Ｄのレベル差が最大となる位相であるので、異物の検出精度が更に向上する。
【００２７】
なお、この第２実施形態においても、第２感度調整手段１２Ｂを省略して、増幅器４の感度調整を手動操作で行ってもよい。
【００３０】
さらに、前記第１，第２の実施形態では、異物をスチールボールのような磁性金属としたが、アルミニウムのような非磁性金属であっても同様に適用でき、同様の効果が得られる。
【００３１】
さらにまた、従来の判定位相点の設定方法および感度調整方法と、本発明に係る判定位相点の設定方法および感度調整方法とを、物品に応じて切り換える構成としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る異物検出装置によれば、検出すべき最小寸法の異物を付加した物品を磁界の中を通過させることにより反応信号を得て、この反応信号が予め定められている閾値に対して所望レベルとなるように前記反応信号発生回路の感度を調整するから、前記検出すべき最小寸法の異物を付加した物品の反応信号は前記閾値を下回ることがなく、異物を付加していない物品の反応信号は前記閾値を下回るように前記反応信号発生回路の感度が調整されるので、前記検出すべき最小寸法の異物を確実に検出することができる。
さらに、本発明に係る異物検出装置では、第２最適位相設定手段を備えているので、第１テスト反応信号と第２反応信号のレベル差が最大となる位相で異物が検出されることになるので、異物の検出精度は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態（参考例）に係る異物検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本第１実施形態の第１最適位相設定手段の判定位相点の設定および第１感度調整手段の検出感度調整手順を示すフローチャートである。
【図３】 本第１実施形態の判定位相点と閾値を説明するための第１テスト反応信号と第２テスト反応信号の位相−出力特性図である。
【図４】 第２実施形態（本発明の実施形態）に係る異物検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 本第２実施形態の第２最適位相設定手段の判定位相点の設定および第２感度調整手段の検出感度調整手順を示すフローチャートである。
【図６】 本第２実施形態の判定位相点と閾値を説明するための第１テスト反応信号と第２テスト反応信号の位相−出力特性図である。
【図７】 従来の判定位相点と閾値を説明するための第１テスト反応信号と第２テスト反応信号の位相−出力特性図である。

Claims (1)

1. 物品が交番磁界の中を通過したときに生じる磁束分布の変化を検出して前記物品に対する反応信号を出力する反応信号発生回路と、
   前記反応信号の所定の位相点における値を閾値と比較して異物の有無を判定する判定回路と、
   検出すべき最小寸法の異物を付加した物品を前記磁界の中を通過させたときの前記所定の位相点における第１テスト反応信号の値が前記閾値に対して所望レベルとなるように、前記反応信号発生回路の検出感度を調整する感度調整手段と、
   前記第１テスト反応信号が、異物を付加していない物品を前記磁界の中を通過させたときの第２テスト反応信号よりもレベルが高く、かつ両信号のレベル差が最大となる位相を、前記所定の位相点に設定する最適位相設定手段と、
   を備えた異物検出装置。

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