JP6006901B1 - metal detector - Google Patents

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Abstract

【課題】磁気バイアス型の金属センサを備えた金属探知機について、突発的な外部要因による誤検知の発生を、簡易な構成により低コストで低減可能とする。【解決手段】被検査物50を搬送する搬送部3と、センサコイル11に永久磁石14を付設した磁気バイアス型の金属センサ10Aと、金属センサ10Aによる検出信号を増幅する増幅手段及び所定の制御を行う制御手段を有した制御部2Aとを備えて、搬送部3上を移動する被検査物50中の金属異物を金属センサ10Aで検出して報知する金属探知機1Aにおいて、ホワイトノイズ波形信号による励磁電流を出力するホワイトノイズ励磁電源15を備えており、誤検知の原因として想定される設置現場環境に起因する磁気ノイズに応じた強度の励磁電流でセンサコイル10Aを予め励磁しておくことで、外部から侵入した磁気ノイズによる検出信号が金属異物として検知されないレベルに低減されるものとした。【選択図】図2An object of the present invention is to reduce the occurrence of erroneous detection due to sudden external factors at a low cost with a simple configuration in a metal detector equipped with a magnetic bias type metal sensor. A transfer unit for transferring an object to be inspected, a magnetic bias type metal sensor having a permanent magnet attached to a sensor coil, an amplifying means for amplifying a detection signal from the metal sensor, and predetermined control. A white noise waveform signal in a metal detector 1A that includes a control unit 2A having a control unit that performs detection and detects and detects a metal foreign object in the inspection object 50 that moves on the conveyance unit 3 with the metal sensor 10A. A white noise excitation power supply 15 that outputs an excitation current is provided, and the sensor coil 10A is pre-excited with an excitation current having a strength corresponding to the magnetic noise caused by the installation site environment assumed to be a cause of erroneous detection. Thus, the detection signal due to magnetic noise that has entered from the outside is reduced to a level at which it is not detected as a metallic foreign object. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、製品等に混入した磁性体の金属異物を探知するための金属探知機に関し、殊に、設置環境に起因する磁気ノイズや突発的な外部要因による誤検知の発生頻度を低減可能な金属探知機に関する。   The present invention relates to a metal detector for detecting a metallic foreign object of a magnetic substance mixed in a product or the like, and in particular, it is possible to reduce the occurrence frequency of false detection due to magnetic noise caused by an installation environment or sudden external factors. It relates to a metal detector.

食品や医薬品等の製品中に混入した磁性体の金属異物を探知する技術として、導線を強磁性体のE型コアに巻回したコアセンサで金属異物を検出する金属探知機が知られている。例えば、図9に示すような永久磁石(バイアス磁石)14とコアセンサ11を組み合わせた磁気バイアス型の金属センサ10Aを用いれば、コアセンサ11に通電しなくても上下に対向したセンサ間に静的な磁場構造が形成されるとともに、それを磁性体の金属異物100が通過する際、磁性体が磁化されるとともにその磁場により上下のセンサで構成された静的磁場構造が揺らぎ、各センサがその変動を検出することから、簡易な構成により低コストでコンパクトな金属探知機を実現することができる。   As a technique for detecting magnetic metal foreign matter mixed in products such as foods and pharmaceuticals, a metal detector that detects a metal foreign matter with a core sensor in which a conductive wire is wound around an E-type core of a ferromagnetic material is known. For example, when a magnetic bias type metal sensor 10A in which a permanent magnet (bias magnet) 14 and a core sensor 11 are combined as shown in FIG. When the magnetic foreign material 100 passes through the magnetic material structure, the magnetic material is magnetized and the static magnetic field structure composed of the upper and lower sensors fluctuates due to the magnetic field, and each sensor changes its variation. Therefore, a compact metal detector can be realized at a low cost with a simple configuration.

即ち、金属異物100が被検査物中に混入している場合、その金属異物100はコンベアベルト30とともに被検査物と同じ速度で金属センサ10A,10Aの前を移動しながら永久磁石14で磁化されるため、その磁性体とそれによる磁場が対向した金属センサ10A,10Aによる静的な磁場構造を瞬間的に変化させることになり、その変化をコアセンサ11で異物信号として検出するものである。   That is, when the metal foreign object 100 is mixed in the inspection object, the metal foreign object 100 is magnetized by the permanent magnet 14 while moving in front of the metal sensors 10A and 10A at the same speed as the inspection object together with the conveyor belt 30. Therefore, the static magnetic field structure by the metal sensor 10A, 10A in which the magnetic body and the magnetic field by the magnetic substance face each other is instantaneously changed, and the change is detected by the core sensor 11 as a foreign substance signal.

しかし、その被検査物が、アルミ箔等により通電性を有した包装容器や包装袋で覆われている場合は、磁界中の通過速度に応じてその包装部分に渦電流を生じながら渦電流磁界が形成されるため、それが誤検知を招く原因になってしまうという問題がある。また、磁気バイアス型の金属センサは、永久磁石14がE型のコアセンサ11の側面に密着している構造により、センサ近傍の磁気ノイズを敏感に捉える特性を有している関係で、誤検知を生じる頻度が高いという難点も有している。   However, when the object to be inspected is covered with an electrically conductive packaging container or packaging bag such as aluminum foil, an eddy current magnetic field is generated while generating an eddy current in the packaging part according to the passing speed in the magnetic field. Therefore, there is a problem that it causes a false detection. In addition, the magnetic bias type metal sensor has a characteristic in which the permanent magnet 14 is in close contact with the side surface of the E type core sensor 11 and has a characteristic of sensitively detecting magnetic noise in the vicinity of the sensor. It also has the disadvantage of high frequency of occurrence.

斯かる問題に対し、本願発明者らは、先の特許第5779273号公報において、バイアス用磁石の磁界に重なるようにセンサコイルで発生させる検出用磁界を、想定される渦電流磁界に対し同レベルの周波数で逆位相の磁界、又は所定の強さで所定倍率の周波数による交番磁界を使用することにより、アルミ包装製品に生じる渦電流をキャンセル可能とした金属センサを提案している。   In response to such a problem, the inventors of the present application disclosed in Japanese Patent No. 5779273 that the detection magnetic field generated by the sensor coil so as to overlap the magnetic field of the bias magnet is at the same level as the assumed eddy current magnetic field. Has proposed a metal sensor that can cancel an eddy current generated in an aluminum packaged product by using a magnetic field having an antiphase with a frequency of 1 or an alternating magnetic field with a predetermined strength and a predetermined magnification.

ところが、食品生産工場等の金属異物検査を行う施設においては、グロースタータ型蛍光灯の点滅、給排水ポンプの起動停止、空調用インバータや電磁弁等のON/OFF動作、電磁接触器、掃除機、充填機、攪拌機や各種制御用モータの起動・停止等々を原因として、複数の周波数と複数の磁気強度が混在する設置環境に起因する磁気ノイズが頻繁に発生しており、これらが金属探知機に生じる誤検出の中の主要な原因の一つと考えられるところ、前述した技術を用いてもその誤検出を充分に低減することはできない。   However, in facilities that inspect metal foreign objects such as food production factories, flashing of glow starter type fluorescent lights, starting and stopping of water supply and drainage pumps, ON / OFF operations of inverters and solenoid valves for air conditioning, electromagnetic contactors, vacuum cleaners, Magnetic noise due to the installation environment with multiple frequencies and multiple magnetic strengths is frequently generated due to the start / stop of the filling machine, stirrer and various control motors. Although it is considered as one of the main causes of the erroneous detection that occurs, the erroneous detection cannot be sufficiently reduced even by using the technique described above.

これに対し、特開2008−218729号公報には、金属探知機の金属センサを覆う磁気シールドボックスの開口部に、内壁張り出しダクトと外壁張り出しダクトを設けることにより、外部ノイズが金属センサの検出エリアに浸入しにくい状況を形成して、誤検知の発生頻度を低減化しようとした技術が提案されている。   On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-218729 discloses a detection area of a metal sensor by providing an inner wall projecting duct and an outer wall projecting duct at an opening of a magnetic shield box that covers a metal sensor of a metal detector. A technology has been proposed that attempts to reduce the frequency of false detections by creating a situation that is difficult to enter.

しかしながら、この技術においても、シールドボックスの開口部がある限り外部ノイズを完全にシャットアウトすることは不可能であり、且つ、このようなシールドボックスを設けることは、装置製作の複雑化・大型化と高コスト化を招く結果となってしまう。   However, even with this technique, it is impossible to completely shut out external noise as long as there is an opening in the shield box, and the provision of such a shield box complicates and increases the size of device manufacturing. As a result, the cost increases.

さらに、金属探知機に誤検知を生じさせるものとしては、上述した設置環境に起因する磁気ノイズに加え、アルミ包装や高濃度電解質溶液の被検査物自体に生じる渦電流磁界のほか、内雷、外雷等のような予測困難な外部要因も多数存在するため、1つのノイズ対策手段でこれらの外部要因の殆どに対応することは極めて困難と言わざるを得ない。   Furthermore, in addition to the magnetic noise caused by the installation environment described above, in addition to the eddy current magnetic field generated in the inspection object itself of the aluminum packaging and high concentration electrolyte solution, what causes the false detection in the metal detector, Since there are many external factors that are difficult to predict, such as external lightning, it is extremely difficult to deal with most of these external factors with one noise countermeasure.

特許第5779273号公報Japanese Patent No. 5779273 特開2008−218729号公報JP 2008-218729 A

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、磁気バイアス型の金属センサを少なくとも1台以上備えた金属探知機について、複数の周波数と複数の磁気強度が混在する突発的な外部要因による磁気ノイズで発生する誤検知信号を、簡易な構成により低コストで低減できるようにすることを課題とする。   The present invention is intended to solve the above-described problems, and a metal detector including at least one magnetic bias type metal sensor is a sudden occurrence in which a plurality of frequencies and a plurality of magnetic strengths are mixed. An object of the present invention is to reduce a false detection signal generated by magnetic noise due to an external factor at a low cost with a simple configuration.

そこで、本発明は、被検査物を搬送する搬送手段と、センサコイルに永久磁石を付設した磁気バイアス型の金属センサと、この金属センサによる検出信号を増幅する増幅手段と、所定の制御を行う制御手段とを備えて、搬送手段上を移動する被検査物中の金属異物を前記金属センサで検出して報知する金属探知機において、ホワイトノイズ波形信号による励磁電流を出力するホワイトノイズ励磁電源手段を備えており、誤検知の原因になり得るものとして想定される設置現場環境に起因する磁気ノイズに応じた強度の前記励磁電流で前記センサコイルを予め励磁しておくことで外部から侵入した前記磁気ノイズによる検出信号が金属異物として検知されないレベルに低減される、ことを特徴とするものとした。   Therefore, the present invention performs a predetermined control with a conveying means for conveying an object to be inspected, a magnetic bias type metal sensor having a permanent magnet attached to a sensor coil, and an amplifying means for amplifying a detection signal from the metal sensor. A white noise excitation power supply means for outputting an excitation current based on a white noise waveform signal in a metal detector for detecting a metal foreign object in an object to be inspected moving on a conveying means by the metal sensor. The sensor coil has entered from the outside by pre-exciting the sensor coil with the excitation current having a strength corresponding to the magnetic noise caused by the installation site environment that is assumed to be a cause of erroneous detection. The detection signal due to magnetic noise is reduced to a level at which it is not detected as a metal foreign object.

このように、金属探知機の設置環境で発生することが想定される磁気ノイズに応じて設定した強度のホワイトノイズ波形信号による励磁電流でセンサコイルを励磁しておくことにより、広帯域の周波数領域でセンサを安定稼働させることになり、誤検知の発生原因のうち多くを占めるものとして想定される所定の磁気ノイズ(設置環境に起因する磁気ノイズ)による検出信号が誤検知の生じないレベルに抑えられることから、装置の大型化や高コスト化を招くことなく、磁気ノイズ由来の誤検知の発生を有効に低減可能なものとなる。   In this way, by exciting the sensor coil with the excitation current based on the white noise waveform signal with the intensity set according to the magnetic noise that is expected to occur in the installation environment of the metal detector, in the wide frequency range. The sensor will operate stably, and the detection signal due to the predetermined magnetic noise (magnetic noise caused by the installation environment) assumed to occupy most of the causes of erroneous detection is suppressed to a level at which no erroneous detection occurs. Therefore, it is possible to effectively reduce the occurrence of false detection due to magnetic noise without increasing the size and cost of the apparatus.

また、この金属探知機において、前記ホワイトノイズ励磁電源手段による励磁電流のセンサコイルへの入力強度は、100〜700mVp−pであることを特徴とすれば、金属異物の検出精度を低下させることなく、商用電源を使用した各種機器・装置に由来する磁気ノイズを含む多種類の磁気ノイズに対しても対応可能なものとなる。   Further, in this metal detector, if the input intensity of the excitation current from the white noise excitation power supply means to the sensor coil is 100 to 700 mVp-p, the detection accuracy of the metal foreign object is not lowered. Therefore, it is possible to cope with various types of magnetic noise including magnetic noise derived from various devices and apparatuses using a commercial power source.

この場合、その励磁電流の入力強度は、想定される磁気ノイズの低減前の検出信号による波形の3分の1〜同等レベルまでの電圧波形を形成するように設定されるものとすれば、実用的な検知精度を確保しながら誤検知の発生を顕著に低減可能なものとなる。   In this case, if the excitation current input intensity is set so as to form a voltage waveform having a level equivalent to one third of the waveform of the detection signal before the expected reduction of magnetic noise, it is practical. Therefore, the occurrence of false detection can be significantly reduced while ensuring the correct detection accuracy.

さらに、上述した金属探知機において、そのセンサコイルによる検出信号は、前記ホワイトノイズ波形信号の成分を除去された状態で、金属異物の有無の判定又は/及び波形の表示がなされるものとされている、ことを特徴としたものとすれば、検出信号の増幅過程でホワイトノイズ成分を除去することで異物信号が明瞭な状態になることから、ホワイトノイズによる励磁で周辺磁場に対する耐性を高めながら高い検知精度を確保できるものとなる。   Further, in the above-described metal detector, the detection signal from the sensor coil is used to determine the presence or absence of metal foreign objects and / or display the waveform with the white noise waveform signal component removed. If it is characterized by the fact that the foreign signal becomes clear by removing the white noise component in the amplification process of the detection signal, it is high while enhancing the resistance to the surrounding magnetic field by excitation with white noise. The detection accuracy can be ensured.

さらにまた、上述した金属探知機において、その金属センサは、前記搬送手段による被検査物の搬送経路を上下から挟むように対向配置され、上側がセンサコイルに永久磁石を付設した磁気バイアス型のものとされ、下側が永久磁石を付設していないものとされている、ことを特徴としたものとすれば、下部センサ付近に存在する磁性体微粉が永久磁石の磁気吸引力により固まりながら搬送手段(コンベアベルト)に付着した状態でセンサ面を移動することを原因とした磁気バイアス型金属センサ特有の誤検知を、生じないものとなる。   Furthermore, in the above-described metal detector, the metal sensor is of a magnetic bias type in which the conveyance path of the object to be inspected by the conveyance means is opposed to the upper side and the upper side is a magnetic bias type in which a permanent magnet is attached to the sensor coil. If the lower side is not provided with a permanent magnet, the magnetic fine powder existing in the vicinity of the lower sensor is solidified by the magnetic attraction force of the permanent magnet while being transported ( The erroneous detection peculiar to the magnetic bias type metal sensor due to the movement of the sensor surface in a state of being attached to the conveyor belt) does not occur.

想定される磁気ノイズに応じたホワイトノイズ励磁電源でセンサコイルを励磁しておくことで磁気ノイズによる検出信号を誤検知の生じない状態まで補正するものとした本発明によると、突発的な外部要因による誤検知の発生を簡易な構成により低コストで低減できるものである。   According to the present invention, a detection signal due to magnetic noise is corrected to a state where no erroneous detection occurs by exciting a sensor coil with a white noise excitation power source corresponding to an assumed magnetic noise. It is possible to reduce the occurrence of false detection due to the low cost with a simple configuration.

(A)は本発明における第1の実施の形態である金属センサの平面図、(B)は(A)のA−A線による拡大した縦断面図である。(A) is a top view of the metal sensor which is 1st Embodiment in this invention, (B) is the longitudinal cross-sectional view expanded by the AA of (A). 図1の金属センサを配設した金属探知機の正面図である。It is a front view of the metal detector which has arrange | positioned the metal sensor of FIG. 図2の金属探知機の応用例を示す正面図である。It is a front view which shows the application example of the metal detector of FIG. 図3の金属探知機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the metal detector of FIG. 図3の金属探知機の金属センサによる磁界の状態を示す縦断面シミュレーション図である。It is a longitudinal cross-sectional simulation figure which shows the state of the magnetic field by the metal sensor of the metal detector of FIG. 図4の機能ブロック図の金属探知機による検出信号のオシロスコープ波形を示す図面代用写真であって、上段は磁気バイアスセンサコイルへ印加したホワイトノイズ励磁電源電圧TP_0の波形、中段はホワイトノイズで励磁した状態で金属異物を検出した場合のTP_1における波形、下段は中段の波形からホワイトノイズ成分を除去して増幅したOUT_1における波形である。FIG. 5 is a drawing-substituting photograph showing an oscilloscope waveform of a detection signal by a metal detector in the functional block diagram of FIG. The waveform at TP_1 when a metallic foreign object is detected in the state, and the lower part is a waveform at OUT_1 amplified by removing the white noise component from the middle part waveform. 図4の機能ブロック図の金属探知機で、磁気バイアスセンサコイルをホワイトノイズで励磁せずにセンサ近傍で過大な磁気ノイズを発生させた場合のオシロスコープ波形の図面代用写真であって、上がそのTP_1における波形、下がホワイトノイズ成分を除去して増幅したOUT_1における波形である。In the functional block diagram of the metal detector of FIG. 4, when the magnetic bias sensor coil is not excited with white noise and excessive magnetic noise is generated in the vicinity of the sensor, the oscilloscope waveform substitute photograph is shown above. The waveform at TP_1 is shown below, and the waveform at OUT_1 is amplified by removing the white noise component. 図4の機能ブロック図の金属探知機で磁気バイアスセンサコイルをホワイトノイズで励磁しながらセンサ近傍で過大な磁気ノイズを発生させた場合の検出信号のオシロスコープ波形を示す図面代用写真であって、上がTP_1における波形、下がホワイトノイズ成分を除去して増幅したOUT_1における波形である。FIG. 5 is a drawing-substituting photograph showing an oscilloscope waveform of a detection signal when an excessive magnetic noise is generated near the sensor while exciting the magnetic bias sensor coil with white noise in the metal detector of the functional block diagram of FIG. Is the waveform at TP_1, and the bottom is the waveform at OUT_1 amplified by removing the white noise component. 上下センサとも、磁気バイアス型の金属センサによる磁界の状態を示す縦断面シミュレーション図である。It is a longitudinal cross-sectional simulation figure which shows the state of the magnetic field by a magnetic bias type metal sensor for both the upper and lower sensors.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。尚、ホワイトノイズ(白色雑音)とは、総ての周波数で同じ強度になるノイズであって不規則に上下に振動する波のことであるが、本発明においては、ホワイトノイズにはピンクノイズも含むものとする。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. White noise (white noise) is a noise having the same intensity at all frequencies, and is a wave that oscillates up and down irregularly. In the present invention, white noise includes pink noise. Shall be included.

図1(A)は、本発明における実施の形態である金属探知機1Aに配設された金属センサ10Aの平面図、図(B)はそのA−A線に沿う断面図を示している。この金属センサ10Aは、薄い電磁鋼板を積層して棒状に形成した断面E字状のコア12に導線13が巻回されたセンサコイル11と、そのセンサコイル11の側面に付設された状態で磁界を発生して金属異物を磁化させる永久磁石14とを備えた磁気バイアス型のセンサであるが、永久磁石14で形成された磁界(静的磁場)中を金属異物が通過することで生じた変化を、センサコイル11で検出する方式となっている。   FIG. 1A is a plan view of a metal sensor 10A disposed in a metal detector 1A according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a cross-sectional view along the line AA. The metal sensor 10A includes a sensor coil 11 in which a conductive wire 13 is wound around a core 12 having an E-shaped cross section formed by stacking thin electromagnetic steel plates into a bar shape, and a magnetic field attached to a side surface of the sensor coil 11. Is a magnetic bias type sensor including a permanent magnet 14 that magnetizes a metal foreign object, but changes caused by the metal foreign object passing through a magnetic field (static magnetic field) formed by the permanent magnet 14. Is detected by the sensor coil 11.

図2は、図1の金属センサ10Aを備えた金属探知機1Aを示している。この金属探知機1Aは、モータ4の駆動により無限ループ軌道で動作するコンベアベルト30を有した搬送手段である搬送部3と、この搬送部3による搬送路の途中でコンベアベルト30下面側に配置された金属センサ10Aを有する図示しない検出部と、金属異物混入の判定を含む各種制御を実行するマイコン20Aを有する制御部2Aとからなり、搬送路上流側から搬送された被検査物50を光センサ7で検出した後、金属センサ10Aの上方を通る際に検出した信号を基にして、マイコン20Aが金属異物の有無の判定を行う方式とされている。   FIG. 2 shows a metal detector 1A including the metal sensor 10A of FIG. This metal detector 1A is arranged on the lower surface side of the conveyor belt 30 in the middle of a conveyance path by the conveyance unit 3 and a conveyance unit having a conveyor belt 30 that operates in an endless loop orbit by driving a motor 4. A detection unit (not shown) having the metal sensor 10A and a control unit 2A having a microcomputer 20A for executing various controls including determination of contamination of metal foreign matter. After the detection by the sensor 7, the microcomputer 20 </ b> A is configured to determine whether there is a metal foreign object based on a signal detected when passing over the metal sensor 10 </ b> A.

そして、本実施の形態の金属探知機1Aは、所定のホワイトノイズ波形信号による励磁電流を出力する図示しないホワイトノイズ励磁電源15(図4参照)を備えており、これによる励磁電流で金属センサ10Aのセンサコイル11を予め励磁しておくことにより広帯域の周波数領域でセンサを安定稼働させ、外部から突発的に浸入して誤検知を生じさせる設置環境に起因する磁気ノイズによる検出信号が、金属異物として検知されない状態まで低減されるようになっており、この点が本発明における特徴部分となっている。   The metal detector 1A according to the present embodiment includes a white noise excitation power supply 15 (see FIG. 4) that outputs an excitation current based on a predetermined white noise waveform signal. When the sensor coil 11 is excited in advance, the sensor stably operates in a wide frequency range, and a detection signal due to magnetic noise caused by an installation environment that suddenly enters from the outside and causes false detection is detected by a metal foreign object. This is a characteristic part in the present invention.

即ち、磁気バイアス型の金属センサ10Aは、センサコイル11を励磁しなくても金属異物を検出可能な特性を有しているが、永久磁石14がセンサコイル11に密着配置されている関係で、上述したように周囲に配置した装置・機器等から突発的に生じた磁気ノイズをセンサコイル11が敏感に捉えて誤検知を招きやすいという問題があった。   That is, the magnetic bias type metal sensor 10 </ b> A has a characteristic capable of detecting a metal foreign object without exciting the sensor coil 11, but the permanent magnet 14 is closely attached to the sensor coil 11. As described above, there is a problem that the sensor coil 11 sensitively detects magnetic noise suddenly generated from devices / equipment arranged in the surrounding area and easily causes erroneous detection.

この問題に対し、本願発明者らは所定レベルのホワイトノイズ波形信号でセンサコイル11を予め励磁してセンサの安定域で可動させることにより、静的磁場の磁場構造に悪影響を与える磁気ノイズに対する耐性が強化されて、誤検知の発生頻度を顕著に低減できることを見出したことから、前述のような構成を採用するに至ったものである。   In response to this problem, the inventors of the present invention are resistant to magnetic noise that adversely affects the magnetic field structure of the static magnetic field by exciting the sensor coil 11 in advance with a white noise waveform signal of a predetermined level and moving it in the stable region of the sensor. As a result, it has been found that the occurrence frequency of erroneous detection can be remarkably reduced, and thus the configuration as described above has been adopted.

そのホワイトノイズ励磁電源15による励磁電流の入力強度としては、本願発明者らが実施した実験の結果から、金属異物の検知精度を低下させることなく商用電源を使用した機器等に由来するものを中心とした大部分の磁気ノイズに対応可能とするために、100〜700mVp−pの範囲に設定することが有効であることが分かっている。また、これに加え、その設置現場で想定される磁気ノイズの種類・レベルに応じて前記範囲内で入力強度を調整可能とすることが好ましい。   As the input intensity of the excitation current by the white noise excitation power supply 15, the result of the experiment carried out by the inventors of the present application mainly focuses on the one derived from a device using a commercial power supply without reducing the detection accuracy of metal foreign matter. In order to deal with most of the magnetic noise, it has been found effective to set in the range of 100 to 700 mVp-p. In addition to this, it is preferable that the input intensity can be adjusted within the range according to the type and level of magnetic noise assumed at the installation site.

具体的には、金属探知機1Aを設置した環境で多く発生することが想定される磁気ノイズに対し、それによる低減前の検出波形の3分の1〜同レベルの波形を形成するとともに、検知対象として想定される金属異物による低減前の検出波形よりも小さい波形になるように、励磁電流の入力強度を調整しておくことにより、実用的な検知精度を確保しながら誤検知の発生を顕著に軽減することが可能なものとなる。   Specifically, with respect to magnetic noise that is expected to occur frequently in the environment where the metal detector 1A is installed, a waveform having the same level as one third of the detected waveform before reduction is formed and detected. By adjusting the input intensity of the excitation current so that the waveform is smaller than the detection waveform before reduction due to the metallic foreign object assumed as the target, the occurrence of false detection is remarkable while ensuring practical detection accuracy. It will be possible to reduce it.

さらに、そのセンサコイル11による検出信号については、増幅過程等において所定のホワイトノイズ除去手段でホワイトノイズ波形信号の成分を除去した状態にして、金属異物の有無の判定又は/及び波形の表示を行うものとすることが推奨される。即ち、検出信号からホワイトノイズ成分を除去することで金属異物信号が明瞭に表れて精度高い判定が可能になるため、ホワイトノイズによる励磁で磁気ノイズに対する耐性を強化した場合であっても、検知精度の低下を招きにくくなるからである。   Further, with respect to the detection signal from the sensor coil 11, in the amplification process or the like, the white noise waveform signal component is removed by a predetermined white noise removing means, and the presence / absence of metal foreign matter is detected and / or the waveform is displayed. Recommended. In other words, by removing the white noise component from the detection signal, the metal foreign object signal appears clearly and a high-accuracy determination is possible. Therefore, even if the tolerance to magnetic noise is enhanced by excitation with white noise, the detection accuracy This is because it is difficult to cause a decrease in the temperature.

図3は、前述した金属探知機1Aの応用例としての金属探知機1Bを示し、図4はその機能ブロック図を示している。この金属探知機1Bは、その基本的な構成・機能は金属探知機1Aと同様であるが、その金属センサ10A,10Bが、搬送部3における被検査物50の搬送経路を上下から挟むように対向配置され、上側がセンサコイル11に永久磁石14を付設した磁気バイアス型の金属センサ10Aとされ、下側が永久磁石を付設していないセンサコイル11のみからなる金属センサ10Bとされている点を特徴としている。   FIG. 3 shows a metal detector 1B as an application example of the above-described metal detector 1A, and FIG. 4 shows a functional block diagram thereof. The metal detector 1B has the same basic configuration and function as the metal detector 1A, but the metal sensors 10A and 10B sandwich the conveyance path of the inspection object 50 in the conveyance unit 3 from above and below. The magnetic bias type metal sensor 10A is disposed opposite to each other, and the upper side is provided with a permanent magnet 14 on the sensor coil 11, and the lower side is the metal sensor 10B including only the sensor coil 11 provided with no permanent magnet. It is a feature.

図4の機能ブロック図を参照して、この金属探知機1Bは、上下に対向配置された金属センサ10A,10Bをホワイトノイズ励磁電源15で励磁した状態にしながら、それらによる検出信号を制御部2B内に複数配置したアンプで増幅し、ローパスフィルタを経由してマイコン20Bに入力することにより、金属異物の有無を判定するようになっている。   Referring to the functional block diagram of FIG. 4, this metal detector 1B is configured so that the metal sensors 10A and 10B arranged vertically opposite to each other are excited by the white noise excitation power supply 15 and the detection signals from them are transmitted to the control unit 2B. Amplification is performed by a plurality of amplifiers arranged inside, and input to the microcomputer 20B via a low-pass filter, thereby determining the presence or absence of metallic foreign matter.

図5は、上述した金属探知機1Bにおける対の金属センサ10A,10Bによる磁場構造をシミュレーション解析した図を示している。上下に対向配置した金属センサ10A,10Bの間隔は80mmに設定してあるが、上側の金属センサ10Aに付設した永久磁石14の磁力線が下の金属センサ10Bに対し影響を与えており、その間隔部分を通過する金属異物の検出が可能な状態になっていることが分かる。   FIG. 5 shows a simulation analysis of the magnetic field structure by the pair of metal sensors 10A and 10B in the above-described metal detector 1B. The interval between the metal sensors 10A and 10B arranged opposite to each other is set to 80 mm, but the magnetic lines of force of the permanent magnet 14 attached to the upper metal sensor 10A have an influence on the lower metal sensor 10B. It turns out that it is in the state which can detect the metal foreign material which passes a part.

そして、その金属センサ10A,10Bのうち、上側だけに永久磁石14を付設したことにより、外部からの振動による誤検知の発生を低減可能なものとなっている。また、永久磁石14がその高さまで持ち上げられた配置となっていることで、下部センサ付近に存在する磁性体微粉が磁気吸引力によりセンサに吸着されて固まりながらコンベアベルト30に付着した状態でセンサ面を移動することを原因とした磁気バイアス型センサ特有の誤検知が、発生しないものとなっている。   And by providing the permanent magnet 14 only on the upper side of the metal sensors 10A and 10B, it is possible to reduce the occurrence of erroneous detection due to external vibration. Further, since the permanent magnets 14 are arranged so as to be lifted up to the height, the magnetic fine powder existing in the vicinity of the lower sensor is attracted to the sensor by the magnetic attraction force and is attached to the conveyor belt 30 while being hardened. The false detection peculiar to the magnetic bias type sensor due to the movement of the surface does not occur.

次に、実際の金属探知機を用いた実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。使用した金属探知機は、図3,4に記載した金属探知機1Bと同様の構成・機能を備えたものであり、上下の金属センサの間隔を80mm、ベルトの搬送速度を40m/分、増幅率を千倍〜2万倍とした。また、ホワイトノイズ励磁電源として、多摩川電子社のTSG−109Cを使用し、出力強度500mVp−p(−6dB)の出力強度で励磁した。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment using an actual metal detector. The metal detector used has the same configuration and function as the metal detector 1B described in FIGS. 3 and 4, and the distance between the upper and lower metal sensors is 80 mm, the belt conveyance speed is 40 m / min, and the amplification is performed. The rate was 1000 times to 20,000 times. Further, TSG-109C manufactured by Tamagawa Electronics Co., Ltd. was used as a white noise excitation power source, and excitation was performed with an output intensity of 500 mVp-p (-6 dB).

図6の上段は、磁気バイアスセンサコイルへ印加したホワイトノイズ励磁電源電圧TP_0の波形、中段はホワイトノイズで励磁した状態で金属異物を検出した場合のTP_1における波形、下段は中段の波形からホワイトノイズ成分を除去して増幅したOUT_1における波形である。このように、ホワイトノイズで励磁したセンサコイルの検出信号からホワイトノイズ成分を除去することにより、金属異物の検出信号が明瞭化されていることが分かる。   The upper part of FIG. 6 shows the waveform of the white noise excitation power supply voltage TP_0 applied to the magnetic bias sensor coil. It is a waveform at OUT_1 amplified by removing components. Thus, it can be seen that the detection signal of the metallic foreign object is clarified by removing the white noise component from the detection signal of the sensor coil excited by the white noise.

図7は、上側の金属センサ(磁気バイアスセンサ)を無励磁にて増幅動作させ、その状態で蛍光灯のグローランプ式蛍光灯のON/OFF操作による磁気ノイズをセンサ近傍で与えた場合の波形を示しており、上側が初段増幅器の出力波形、下側が出力(検知信号)の波形である。この場合、下側の出力は磁気ノイズに大きく影響を受けていることが分かる(この信号では異物有りの判定)。   FIG. 7 shows a waveform when the upper metal sensor (magnetic bias sensor) is amplified without being excited, and magnetic noise due to ON / OFF operation of the glow lamp type fluorescent lamp in the state is given in the vicinity of the sensor. The upper side is the output waveform of the first-stage amplifier, and the lower side is the waveform of the output (detection signal). In this case, it can be seen that the lower output is greatly affected by the magnetic noise (determination of the presence of foreign matter in this signal).

図8は、上側の金属センサをホワイトノイズで励磁して増幅動作させ、その状態で上記同様にグローランプ式蛍光灯のON/OFF操作による磁気ノイズを複数回与えた場合の波形を示している。この場合、磁気ノイズが侵入しても比較的影響が小さく抑えられて下側の出力は安定しており、ホワイトノイズ励磁により突発的な磁気ノイズへの耐性が強化されたことが分かる(この信号では異物無しの判定)。   FIG. 8 shows a waveform when the upper metal sensor is excited by white noise to be amplified, and magnetic noise due to ON / OFF operation of the glow lamp type fluorescent lamp is applied a plurality of times in the same manner as described above. . In this case, even if magnetic noise intrudes, the influence is suppressed to a relatively small level and the output on the lower side is stable. It can be seen that the resistance to sudden magnetic noise is enhanced by white noise excitation (this signal Then, it is determined that there is no foreign object.

以上のことから、上述のような簡易な構成の金属探知機1Bを用いることにより、誤検知の原因のうち多数を占めると考えられる蛍光灯由来の磁気ノイズについて、それによる誤検知の発生を有効に回避できることが分かった。また、本実施の形態の金属探知機1Bは、想定される磁気ノイズの態様に応じてホワイトノイズ励磁電源の出力強度を適宜調整しておくことで、誤検知の原因となり得る大部分の磁気ノイズについても同様の効果が期待できるものである。   From the above, by using the metal detector 1B having the simple configuration as described above, the occurrence of erroneous detection due to the magnetic noise derived from a fluorescent lamp, which is considered to occupy a large number of causes of erroneous detection, is effectively achieved. It was found that it can be avoided. In addition, the metal detector 1B according to the present embodiment adjusts the output intensity of the white noise excitation power source appropriately according to the assumed magnetic noise mode, so that most of the magnetic noise that can cause false detection. The same effect can be expected for.

そのため、本発明によると装置の大型化やコストの高騰を招くことなく、高い検知精度を確保しながら様々な原因による誤検知の発生を有効に低減することが可能なものとなる。尚、上述した実施例の構成においては、アルミ包材に発生する渦電流を低下させる効果もあることが実験により判明しており、渦電流を原因とした誤検知発生の低減化にも極めて有効である。   Therefore, according to the present invention, it is possible to effectively reduce the occurrence of erroneous detection due to various causes while ensuring high detection accuracy without incurring an increase in the size of the apparatus or an increase in cost. In the configuration of the above-described embodiment, it has been experimentally found that there is an effect of reducing the eddy current generated in the aluminum packaging material, and it is extremely effective in reducing the occurrence of false detection caused by the eddy current. It is.

以上、述べたように、磁気バイアス型の金属センサを備えた金属探知機について、本発明により、突発的な外部要因による誤検知の発生を、簡易な構成により低コストで低減できるようになった。   As described above, the present invention makes it possible to reduce the occurrence of erroneous detection due to sudden external factors at a low cost with a simple configuration for a metal detector equipped with a magnetic bias type metal sensor. .

1A,1B 金属探知機、2A,2B 制御部、3 搬送部、10A,10B金属センサ、11 センサコイル、12 コア、13 導線、14 永久磁石、15 ホワイトノイズ励磁電源、20A,20B マイコン、50 被検査物、100 金属異物   1A, 1B metal detector, 2A, 2B control unit, 3 transport unit, 10A, 10B metal sensor, 11 sensor coil, 12 core, 13 conductor, 14 permanent magnet, 15 white noise excitation power supply, 20A, 20B microcomputer, 50 covered Inspection object, 100 metal foreign matter

Claims (5)

被検査物を搬送する搬送手段と、センサコイルに永久磁石を付設した磁気バイアス型の金属センサと、該金属センサによる検出信号を増幅する増幅手段と、所定の制御を行う制御手段とを備えて、前記搬送手段上を移動する前記被検査物中の金属異物を前記金属センサで検出して報知する金属探知機において、ホワイトノイズ波形信号による励磁電流を出力するホワイトノイズ励磁電源手段を備えており、誤検知の原因になり得るものとして想定される設置現場環境に起因する磁気ノイズに応じた強度の前記励磁電流で前記センサコイルを予め励磁しておくことで、外部から侵入した前記磁気ノイズによる検出信号が金属異物として検知されないレベルに低減される、ことを特徴とする金属探知機。   Conveying means for conveying an object to be inspected, a magnetic bias type metal sensor having a permanent magnet attached to a sensor coil, an amplifying means for amplifying a detection signal from the metal sensor, and a control means for performing predetermined control The metal detector for detecting and notifying the metal foreign object in the object to be inspected moving on the conveying means by the metal sensor comprises a white noise excitation power supply means for outputting an excitation current based on a white noise waveform signal. By pre-exciting the sensor coil with the excitation current having a strength corresponding to the magnetic noise caused by the installation site environment that is supposed to cause false detection, the magnetic noise that has entered from the outside A metal detector characterized in that the detection signal is reduced to a level at which it is not detected as a metal foreign object. 前記ホワイトノイズ励磁電源手段による励磁電流の前記センサコイルへの入力強度は、100〜700mVp−pであることを特徴とする請求項1に記載した金属探知機。   2. The metal detector according to claim 1, wherein an input intensity of the excitation current from the white noise excitation power supply unit to the sensor coil is 100 to 700 mVp-p. 前記入力強度は、想定される前記磁気ノイズの低減前の検出信号による波形の3分の1〜同等レベルまでの電圧波形を形成するように設定される、ことを特徴とする請求項2に記載した金属探知機。   The said input intensity is set so that the voltage waveform to 1/3 equivalent level waveform by the detection signal before the reduction | decrease of the said magnetic noise to be assumed may be formed. Metal detector. 前記センサコイルによる検出信号は、前記ホワイトノイズ波形信号の成分を除去された状態で、前記金属異物の有無の判定又は/及び波形の表示がなされるものとされている、ことを特徴とする請求項1,2又は3に記載した金属探知機。   The detection signal from the sensor coil is configured such that the presence or absence of the metal foreign object and / or the waveform display are performed in a state where the component of the white noise waveform signal is removed. Item 4. The metal detector according to item 1, 2 or 3. 前記金属センサは、前記搬送手段による前記被検査物の搬送経路を上下から挟むように対向配置されており、上側が前記センサコイルに永久磁石を付設した磁気バイアス型のものとされ、下側が前記永久磁石を付設していないものとされている、ことを特徴とする請求項1,2,3又は4に記載した金属探知機。   The metal sensor is disposed so as to sandwich the conveyance path of the inspection object by the conveyance means from above and below, the upper side is a magnetic bias type in which a permanent magnet is attached to the sensor coil, and the lower side is the above-described The metal detector according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein a permanent magnet is not attached.
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