JP4432897B2 - 金属異物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品中に混入した金属片（金属異物）を検出する金物異物検出装置に係り、特に金属蓋を有する非金属製容器本体中に収容した食品中の金属異物を検出するのに好適な金属異物検出装置に関する。

ハムやソーセージ、パンなどの食品の製造においては、何らかの理由により食品中に金属片（金属異物）が混入することがある。このため、食品工場などにおいては、製品中に金属異物が混入しているか否かを検査している。
従来の製品中の金属異物を検出する装置は、製品を搬送するコンベヤなどの製品通路の一側に磁界を発生させる送信コイルを配置し、製品通路の他側に受信コイルを配置して、受信コイルによって磁界の変化を検出し、製品中の金属異物を検知するようにしていた（例えば、特許文献１）。ところが、このような金属異物検出装置は、発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等の金属製の蓋を有する容器に収容した食品中の金属異物を検出することができない。

すなわち、発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等は、一般に、紙やプラスチックからなる非金属製の容器本体をアルミ箔などの金属製蓋体で密閉した構造となっている。この金属製蓋体は、発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等の食品に混入した金属異物よりはるかに大きく、磁束が貫通する際に大きな渦電流が発生し、微小な金属異物による磁界（磁束）の変化を検出することができない。そこで、送信コイルと受信コイルとを同一平面上に形成し、これらのコイルを容器の底側に配置して金属蓋の影響を低減した検査装置が提案されている（特許文献２）。特許文献２に記載の検査装置は、送信コイルと受信コイルとを容器の下側に配置するようにしたことにより、金属蓋による影響の小さい容器の底の近くに存在する金属異物を検出することができる。したがって、特許文献２に記載の検査装置は、容器に収容したものが乳酸菌飲料などの液体である場合、混入した金属異物が沈殿するため、検出が可能となる。
特開昭６４−６５４８５号公報 特開平４−４３９９０号公報

特許文献２に記載の検査装置は、金属蓋の大きさが比較的小さく、かつ受信コイルの検出面から金属蓋までの距離が比較的長い細口ボトル形状に対しては有効である。しかし、金属蓋が大きく、容器本体の高さが低い製品に対しては、金属蓋による影響が大きく、容器内に混入した金属異物を精度よく検出することが困難である。例えば、アルミ箔のキャップを蓋材とした発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等のカップなどについては、アルミキャップに生ずる渦電流による影響が極めて大きいため、容器内に混入した金属異物を高精度に検出することができない。しかも、発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等のカップなどは、非金属製容器本体の接地面（最下端部）から容器本体の底面までの距離が大きい底上げ形状になっているものが多く、金属異物の検出を一層困難にしている。そして、容器に収容（充填）したものが、乳酸菌飲料のような粘性の小さい液体であれば、金属異物が底に沈殿するために検出可能となるが、発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等や味噌などの流動性のないものや、蜂蜜などの粘性の大きなものは、金属異物が沈殿せず、検出が困難となる。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、非金属製の本体に設けた金属または金属を含む部材の影響を低減できるようにすることを目的としている。
また、金属製蓋体で封止した非金属製容器本体に収容したものが粘性の大きなものや流動性のないものであっても、混入した金属異物を検出できるようにすることを目的としている。

上記の目的を達成するためになされたもので、本発明に係る金属異物検出装置は、非金属製容器本体と金属または金属を含む部材からなる蓋体とからなる検査対象容器の搬送経路の一側に配置され、前記検査対象容器に交流磁界を印加する第１検出コイルと、前記搬送経路の他側に配置され、前記第１検出コイルが前記検査対象容器の前記蓋体に印加する前記交流磁界と同じ強さの交流磁界を印加する第２検出コイルと、前記第１検出コイル、前記第２検出コイルの発生した前記交流磁界の振幅および位相を検出する磁界検出部と、を有し、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとは、インピーダンスが同じに形成され、前記検査対象容器の前記蓋体から等しい距離に対向させて配置してあり、前記磁界検出部は、第１検出コイルに生じる電圧と第２検出コイルに生じる電圧の差動電圧を検出し、当該差動電圧に基づいて、第１検出コイルと第２検出コイルとが発生する交流磁界の振幅および位相を検出し、検査対象容器に混入した金属異物を検知可能としてなることを特徴としている。

第１検出コイルと第２検出コイルとの発生する交流磁界は、同一周波数にすることができる。また、第１検出コイルと第２検出コイルとは、インピーダンスを同じに形成し、検査対象の金属または金属を含む部材から等しい距離に対向配置するとよい。さらに、第１検出コイルと第２検出コイルとは、検査対象が対応部を通過したときのインピーダンスの変化を同じにするとよい。第１検出コイルと第２検出コイルとは、差動接続することができる。

検査対象容器が、非金属製容器本体と、金属または金属を含む部材からなる蓋体とからなる容器であれば、第１検出コイルと第２検出コイルとは、一方を容器の上方に配置し、他方を容器の下方に配置されるとともに、第１検出コイルと第２検出コイルとの前記蓋体からの距離が等しくなるようにする。

上記のようになっている本発明は、第１検出コイルと第２検出コイルとが非金属製の本体に設けた金属または金属を含む部材に同じ強さの交流磁界を印加するため、金属または金属を含む部材が第１検出コイルと第２検出コイルとが発生する交流磁界に同じような影響を与える。このため、金属または金属を含む部材の第１検出コイルまたは第２検出コイルのいずれか側に金属異物が存在すると、両者の発生する交流磁界に相違を生ずる。したがって、第１検出コイルと第２検出コイルとが発生する交流磁界の変化を検出することにより、非金属製の本体に設けた金属または金属を含む部材の影響を受けずに金属異物を検出することができる。このため、例えば、金属製の蓋を有する非金属製の容器内に収容した物品が発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等や味噌などの流動性がなく、混入した金属異物が沈殿しない場合であっても、金属異物を容易に検出することができる。

第１検出コイルと第２検出コイルとの発生する交流磁界を、同一周波数にすると、金属異物に基づく第１検出コイルと第２検出コイルとの発生する交流磁界間の金属異物による影響の変化を容易に検出することができる。第１検出コイルと第２検出コイルとのインピーダンスを同じに形成し、検査対象の金属または金属を含む部材から等しい距離に対向させて配置することにより、両者の金属または金属を含む部材に印加する交流磁界を容易に同じ強さにすることができ、金属異物の検出の容易化が図れる。

第１検出コイルと第２検出コイルとを、検査対象が対応部を通過したときのインピーダンスの変化を同じにすると、検査対象が通過したときの両者の発生した磁界が非金属製の本体に設けた金属または金属を含む部材の影響を同じように受けるため、金属または金属を含む部材による磁界の影響を容易に排除することができる。そして、第１検出コイルと第２検出コイルとを差動接続すると、位相が１８０°異なる同一周波数であって、強さが同じ交流磁界を容易に検査対象に印加することができ、金属異物の検出が容易となる。

第１検出コイルと第２検出コイルとを、それぞれをアルミ箔などの金属製の蓋体を有する非金属製容器の上下に配置し、各検出コイルの金属製蓋体からの距離を等しくすると、各検出コイルが発生した磁界の金属製蓋体による影響を相殺（キャンセル）することができる。このため、金属製蓋体による影響をなくすことができ、金属製容器本体に収容してある物品中に含まれた金属異物を容易、高精度に検出することができる。

本発明に係る金属異物検出装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る金属異物検出装置を模式的に示した説明図である。図１において、金属異物検出装置１０は、交流電源１２、第１検出コイル１４、第２検出コイル１６、信号処理部１８を有する。交流電源１２は、出力周波数が可変できるようになっていて、変圧器２０を介して所定周波数の励磁電流を第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とに供給する。すなわち、交流電源１２は、変圧器２０の一次巻線２２に接続してあり、第１検出コイル１４、第２検出コイル１６が変圧器２０の同じ二次巻線２６に接続してある。

第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、実施形態の場合、ほぼ同様に構成してある。すなわち、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、インピーダンスが同じになるように、また同じ強さの交流磁界を発生するように形成してある。そして、第１検出コイル１４は、図２に示したように、検査対象２４の上方に配置してある。また、第２検出コイル１６は、検査対象２４を搬送するターンテーブル５２の下方に配置してある。これらの検出コイル１４、１６は、それぞれ磁気的に遮蔽したケース５８、６０内に収容してある。ケース５８は検査対象２４に対面する下面が開口して断面コ字状をなし、ケース６０は検査対象２４に対面する上面が開口して断面コ字状をなし、検査コイル１４、１６が発生した交流磁界を効率よく検査対象２４に印加できるようにしてある。

また、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、図３に示したように差動接続してあり、変圧器２０の二次巻線２６の中間点から差動電圧Ｅ０が得られるようにしてある。したがって、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とには、位相の１８０°異なる同じ周波数の電流が流れ、相互に向きの異なる交流磁界を発生し、検査対象２４に印加する。そして、金属異物検出装置１０は、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６と並列に調整回路３０が設けてある。調整回路３０は、コンデンサ３２とボリューム３４との並列回路からなっており、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とが発生する交流磁界の位相、強さを調整できるようにしてある。

信号処理部１８は、移相器３６、増幅器４０、検波回路４２、バンドパスフィルタ４４、判定回路４６を有している。移相器３６は、第１検出コイル１４に生ずる逆起電力の影響を受けた電圧Ｅ１と、第２検出コイル１６に生ずる逆起電力の影響を受けた電圧Ｅ２との差動電圧Ｅ０（＝Ｅ１−Ｅ２）を検出（検波）できるように、交流電源１２の出力した交流電圧の位相を変化させて参照電圧Ｅ３を出力する。移相器３６の出力した参照電圧Ｅ３は、磁界検出部となる検波回路４２に入力するようになっている。

検波回路４２は、増幅器４０の出力側に設けてある。増幅器４０は、差動電圧Ｅ０を増幅して検波回路４２に入力する。検波回路４２は、移相器３６から入力する参照電圧Ｅ３を用いて、増幅器４０によって増幅された差動電圧Ｅ０を検波して出力する。検波回路４２の出力信号は、バンドパスフィルタ４４を介して判定回路４６に入力する。バンドパスフィルタ４４は、検査対象２４の搬送に伴う振動などの影響（ノイズ）を除去する。また、判定回路４６は、検波された差動電圧Ｅ０に基づいて、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とが発生する交流磁界の振幅および位相を検出し、検査対象２４に混入した金属異物（図示せず）を検知する。

検査対象２４は、実施形態の場合、例えば発酵乳や乳酸菌飲料の他、ヨーグルト等を充填して密閉した容器であって、紙やプラスチックなどから形成した非金属製本体（カップ）である容器本体(本体)４８と、金属または金属を含む部材であるアルミ製蓋体５０とからなっている。検査対象２４は、図１に示したように、実施形態の場合、搬送手段の一部を構成しているターンテーブル５２の上に配置される。したがって、第１検出コイル１４は、ターンテーブル５２によって搬送される検査対象２４の搬送経路の一側に配置され、第２検出コイル１６は、搬送経路の他側に配置される。ターンテーブル５２は、矢印５４のように回転軸５６を中心に回転し、検査対象２４を第１検出コイル１４と第２検出コイル１６との間を通過させる。なお、ターンテーブル５２は、磁束を損失なく透過させるアクリル板や塩化ビニール板などの樹脂などによって形成してある。

第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、上下方向に対向して配置してある。また、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、実施形態の場合、アルミ製蓋体５０からほぼ等距離となるように配置してある。すなわち、図２に示したように、第２検出コイル１６のケース６０とターンテーブル５２の上面との距離ｄと容器本体４８の高さ（下端からアルミ製蓋体５０までの距離）ｈとの和と、容器本体４８のアルミ製蓋体５０と第１検出コイル１４のケース５８の下端との距離Ｌが等しくなるように配置してある。したがって、Ｌ＝ｈ＋ｄとなっている。このため、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とがアルミ製蓋体５０に印加する磁界の強さが同じになる。また、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、金属異物を含まない検査対象２４が通過したときのインピーダンスの変化が同じになるように形成してある。

第１検出コイル１４の発生する第１交流磁界６２は、図４に示したように、例えば第２検出コイル１６の発生する第２交流磁界６４が、第２検出コイル１６の中心部において上向きであるときに、第１検出コイル１４の中心部において下向きとなる。また、実施形態においては、第１検出コイル１４の発生した第１交流磁界６２と、第２検出コイル１６の発生した第２交流磁界６４との強さの絶対値が等しくなるように設定してある。すなわち、アルミ製蓋体５０には、磁界の向きが相互に逆であって、強さの等しい第１交流磁界６２と第２交流磁界６４とが印加される。また、第１交流磁界６２と第２交流磁界６４とは、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とが変圧器２０の同一の二次巻線２６に接続してあり、同じ周波数で、磁界の強さが同期して変化する。したがって、変圧器２０の二次巻線２６の中間部に対して生ずる電圧は、第１検出コイル１４が第１交流磁界６２による逆起電力の影響を受けた電圧Ｅ１と、第２検出コイル１６が第２交流磁界６４による逆起電力の影響を受けた電圧Ｅ２とが同じになり、検査対象２４の容器本体４８に金属異物（金属片）が含まれていない場合、差動電圧Ｅ０は、

となる。

このようになっている実施形態の金属異物検出装置１０は、ターンテーブル５２が図１の矢印５４のように回転させて、図４に示したように、検査対象２４を第１検出コイル１４と第２検出コイル１６との間を通過させる。このとき、検査対象２４のアルミ製蓋体５０には、磁界の強さの絶対値が同じであって、磁界の向きが相互に反対の、強度が同じ第１交流磁界６２と第２交流磁界６４とが印加される。このため、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とのそれぞれの発生する交流磁界６２、６４がアルミ製蓋体５０により同じような影響を受ける。したがって、変圧器２０の中央部から取り出される差動電圧Ｅ０は０となり、アルミ製蓋体５０の影響を排除することができる。そして、容器本体４８に金属異物が混入している場合、Ｅ１≠Ｅ２、Ｅ０≠０となって、金属異物が検査対象２４に混入していることを容易に検出することができる。すなわち、実施形態の金属異物検出装置１０は、容器本体４８に混入している金属異物（金属片）が、アルミ製蓋体５０より非常に小さいものであっても、アルミ製蓋体５０の影響を排除でき、容易に、高精度で検出することができる。

なお、上記実施の形態は、本発明の一態様であって、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、検査対象２４を搬送する搬送手段がターンテーブル５２である場合について説明したが、搬送手段はゴムベルトからなるコンベヤなどであってもよい。さらに、前記実施形態においては、検査対象２４がアルミ製蓋体５０を有する場合について説明したが、紙とアルミ箔とを積層した蓋体のように、金属を含んだ蓋体を有する検査対象についても適用することができる。

また、前記実施形態においては、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とを差動接続した場合について説明したが、第１検出コイル１４と第２検出コイル１６とは、差動接続でなくともよい。そして、前記実施形態においては、第１検出コイル１４の発生する第１交流磁界６２と第２検出コイル１６の発生する第２交流磁界６４との位相が１８０°異なっている場合について説明したが、両交流磁界の位相は、同じであっても任意の角度ずれていてもよい。また、第１交流磁界６２と第２交流磁界６４との周波数は、異なっていてもよい。

本発明の実施の形態に係る金属異物検出装置の模式的に示した説明図である。 実施の形態に係る検出コイルの配置状態を示す説明図である。 実施の形態に係る第１検出コイルと第２検出コイルとの差動接続を示す図である。 実施形態の作用を説明する図である。

符号の説明

１０………金属異物検出装置、１２………交流電源、１４………第１検出コイル、１６………第２検出コイル、１８………信号処理部、２４………検査対象、４２………磁界検出部（検波回路）、４６………判定回路、４８………非金属製本体（容器本体）、５０………金属または金属を含む部材(アルミ製蓋体）、５２………ターンテーブル、６２………第１交流磁界、６４………第２交流磁界。

Claims (4)

1. 非金属製容器本体と金属または金属を含む部材からなる蓋体とからなる検査対象容器の搬送経路の一側に配置され、前記検査対象容器に交流磁界を印加する第１検出コイルと、
   前記搬送経路の他側に配置され、前記第１検出コイルが前記検査対象容器の前記蓋体に印加する前記交流磁界と同じ強さの交流磁界を印加する第２検出コイルと、
   前記第１検出コイル、前記第２検出コイルの発生した前記交流磁界の振幅および位相を検出する磁界検出部と、を有し、
   前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとは、インピーダンスが同じに形成され、前記検査対象容器の前記蓋体から等しい距離に対向させて配置してあり、
   前記磁界検出部は、第１検出コイルに生じる電圧と第２検出コイルに生じる電圧の差動電圧を検出し、当該差動電圧に基づいて、第１検出コイルと第２検出コイルとが発生する交流磁界の振幅および位相を検出し、検査対象容器に混入した金属異物を検知可能としてなる、
   ことを特徴とする金属異物検出装置。
2. 請求項１に記載の金属異物検出装置において、
   前記第１検出コイルの発生する前記交流磁界と前記第２検出コイルの発生する前記交流磁界とは、同一周波数であることを特徴とする金属異物検出装置。
3. 請求項１または２に記載の金属異物検出装置において、
   前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとは、前記検査対象容器が対応部を通過したときのインピーダンスの変化が同じである、
   ことを特徴とする金属異物検出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１に記載の金属異物検出装置において、
   前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとは、差動接続してあることを特徴とする金属異物検出装置。

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