JP6159112B2 - 金属検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品等の被検査物中の金属異物の有無を検出する金属検出装置に関するものである。

従来、この種の金属検出装置としては、被検査物の通過によって生じる磁界の変化に基づいて食品等の被検査物中の金属異物の有無を検出する金属検出装置において、搬送方向に複数の磁気センサを配設するとともに、これら複数の磁気センサのうちの１つ以上の磁気センサに対して搬送路を介して１つ以上の検出センサを配設し、被検査物の非搬送時における合成検出信号の信号レベルが最小となるように磁気センサ相互間の接続状態を設定することにより、検出信号に含まれる外乱ノイズレベルを低減するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１に記載のものは、上下に対向する磁気センサをそれぞれ差分接続するとともに差分接続した搬送方向の磁気センサの組を加算接続することで、このように接続された磁気センサからの検出信号を合成し、検出信号に含まれる外乱ノイズレベルを低減するようになっている。
特開２００５−２２７０２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の金属検出装置においては、上下に対向する磁気センサから単に差分をとるだけであり、磁化の方向と磁気センサの指向性の関係について検討されていなかったため、搬送ベルトを駆動するモータや生産設備等からの外乱ノイズによる検出信号と金属異物による検出信号とを区別することができなかった。

また、磁気センサの検出信号がスカラーであるため、上下の磁気センサからの検出信号の値の位相（正負）が同相または逆相の何れであるかに基づいた差分算出を行っていなかった。

したがって、外乱ノイズによる影響によって、被検査物中の微小な金属異物を高感度で検出することができなかった。

一方、外乱ノイズによる影響を防止または低減するためには、磁気センサが設けられた磁気検出領域を磁気シールドで覆うことが考えられるが、この場合、金属検出機が設けられた工場には、数ｒｐｍでゆっくり動作する金属製の生産設備が多くあるため、このような生産設備における金属の動きにより発生する通過力の強い低周波の外乱ノイズが、磁気シールドを通過して上下に対向する磁気センサに同位相で進入することとなり、仮に上下に対向する磁気センサ間で差分を算出したとしても、外乱ノイズの検出信号も強調されてしまうため被検査物中の金属異物の検出信号のみを強調することができなかった。

また、磁気シールドの遮蔽力を強めるためには磁気シールドの厚さを増加する必要があるが、その場合、磁気シールドの厚さを増加する分だけコストアップを招くという問題があった。このため、磁気シールドのみによって外乱ノイズの影響を防止することには限界があった。

そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる金属検出装置を提供することを目的としている。

本発明に係る金属検出装置は、被検査物を搬送路内で搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される被検査物中の金属異物を所定の磁化方向に磁化するように前記搬送路を挟んで上下に対向して設けられた着磁手段と、前記着磁手段の下流側で前記搬送路を挟んで正対するよう前記搬送路の上側および下側において前記被検査物の搬送方向と直交する直交方向に複数列設され、前記着磁手段の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサおよび下側磁気センサを有し、前記着磁手段により着磁された被検査物中の金属異物の残留磁気成分を前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサにより検出する検出ヘッドと、前記複数列設された上側磁気センサからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、前記複数列設された下側磁気センサからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力する検出信号組合せ手段と、前記検出信号組合せ手段から出力された複数の上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に２つの前記検出信号の差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段からの出力信号に基づいて前記被検査物中の金属異物の有無および前記直交方向の位置を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、差分算出手段で差分が算出される上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号を成す２つの検出信号において、この検出信号が含む外乱ノイズの振幅と位相が略等しいものとなるので、差分算出手段の出力信号は、外乱ノイズが打ち消されて低減されたものとなり、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができる。

また、判定手段は、何れの差分算出手段からの出力信号が判定用閾値を超えていたかに基づいて、搬送手段の幅方向における被検査物中の金属異物の位置も判定することができるので、金属異物の幅方向位置を特定することができる。

したがって、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる。

また、本発明に係る金属検出装置は、前記検出信号組合せ手段が、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、互いに隣り合わない２つの下側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力することを特徴とする。

この構成により、検出信号組合せ手段では、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサ、下側磁気センサからの検出信号を組み合わせるので、組合せを行う２つの検出信号が同一となってしまって所謂不感体が発生することを防止することができる。

また、本発明に係る金属検出装置は、前記検出信号組合せ手段が、前記上側磁気センサのうちの端に列設された列設端上側磁気センサからの検出信号と、前記列設端上側磁気センサからｎ番目（ｎは自然数）の前記上側磁気センサからの検出信号とを組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力し、または、前記列設端上側磁気センサに対して前記搬送路を挟んで正対するよう前記搬送路の下側で端に列設された列設端下側磁気センサからの検出信号と、前記列設端下側磁気センサからｎ番目の前記下側磁気センサからの検出信号とを組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力することを特徴とする。

この構成により、検出信号組合せ手段により、列設端上側磁気センサからの検出信号とｎ番目の上側磁気センサからの検出信号とが組み合わされて複数の上側組合せ検出信号が出力される。また、列設端下側磁気センサからの検出信号とｎ番目の下側磁気センサからの検出信号とが組み合わされて複数の下側組合せ検出信号が出力される。その結果、各検出信号が含む外乱ノイズの振幅と位相が略等しいものとなるので、差分算出手段により差分が算出される際に、外乱ノイズが互いに打ち消されて低減され、出力信号は、外乱ノイズの少ない信号となる。また、この構成により、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響が低減され、被検査物中の微小な金属異物が、より確実に、より高感度で検出される。

また、本発明に係る金属検出装置は、前記検出ヘッドを外側から包囲するとともに前記搬送路が通過する開口部を有し、前記検出ヘッドの内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する遮蔽手段を備えたことを特徴とする。

この構成により、検出ヘッドの内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽手段により遮蔽または減衰することができるので、上側磁気センサ、下側磁気センサの検出信号が外乱ノイズによって飽和してしまうことを防止することができる。

本発明は、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる金属検出装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る金属検出装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の上面図である。 図２のＣ−Ｃ´断面図である。 図２のＤ−Ｄ´断面図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の磁気センサの一例を示す回路構成図である。 （ａ）、（ｂ）は、磁気センサの検出コイル部分の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の検出信号組合せ手段の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の検出信号組合せ手段の変形例の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の検出信号組合せ手段の他の変形例の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の検出信号組合せ手段の他の変形例の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属検出装置の検出信号組合せ手段の他の変形例の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず構成について説明する。

図１〜図４に示すように、金属検出装置１０は、被検査物Ｗを搬送路２０ａ内で搬送するコンベア２０と、コンベア２０により搬送される被検査物Ｗ中の金属異物ｍを所定の磁化方向に磁化する着磁部３０と、を備えている。

また、金属検出装置１０は、搬送路２０ａを挟んで正対するよう搬送路２０ａの上側および下側において被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向に複数列設され、着磁部３０の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈを有し、着磁部３０により着磁された被検査物Ｗ中の金属異物ｍの残留磁気成分をこれら上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈにより検出する検出ヘッド４０を備えている。

また、金属検出装置１０は、複数列設された上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、複数列設された下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力する検出信号組合せ手段７０と、検出信号組合せ手段７０から出力された複数の上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に２つの検出信号の差分を算出する差分算出手段８０と、この差分算出手段８０からの出力信号に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無および直交方向の位置を判定する判定手段５３と、を備えている。

また、金属検出装置１０は、検出ヘッド４０を外側から包囲するとともに搬送路２０ａが通過する開口部４９ａ、４９ｂを有し、検出ヘッド４０の内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する磁気シールド４９を備えている。

被検査物Ｗは、例えば、包装材で包装された任意の製品、例えば包装容器内に食品を収容し、直方体形状の包装箱の表面に磁化可能な個体識別用のラベル若しくはタグ、おまけのカード等を貼付または添付したもの、あるいは、包装箱内に薬品と磁性インクで印刷された磁気印刷物を収納したものであり、金属異物ｍが混入し得るものである。

コンベア２０は、無端状のベルト２１を複数対の搬送ローラ２２ａ、２２ｂ、２３ａおよび２３ｂに巻回し、そのベルト２１の上走部の上面によって検出ヘッド４０の入口側から出口側へと被検査物Ｗを搬送するようになっている。

コンベア２０は、搬送面としてのベルト２１を回転させるためのモータ１００を、搬送ローラ２２ｂの軸線方向一端部に備えている。このモータ１００は、検出ヘッド４０の内部の磁気検出領域４５に侵入する外乱ノイズのノイズ源となり得るものである。

搬送路２０ａの検出ヘッド４０より上流側の所定位置には、搬送路２０ａを挟んで上下に対向する上側磁極３０ａおよび下側磁極３０ｂからなる公知の着磁部３０が設置されている。着磁部３０は、上側磁極３０ａおよび下側磁極３０ｂとの間で上下方向に磁界を印加するようになっている。

これにより、被検査物Ｗは、磁気検出領域４５より上流側の位置で着磁部３０により直流磁界を印加され、被検査物Ｗ内の金属異物ｍが所定の残留磁化レベルで磁化される。

このため、金属異物ｍの磁化方向は、上側磁極３０ａと下側磁極３０ｂとを結ぶ線と平行（矢印Ｈで示す上下方向）になっている。また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、着磁部３０で磁化された金属異物ｍの磁束を良好に検出するため、上側磁極３０ａと下側磁極３０ｂとを結ぶ線と平行となる方向（矢印Ｈで示す上下方向）に鋭指向性をそれぞれ有している。なお、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈも、搬送路２０ａを挟んで矢印Ｈで示す上下方向に離隔して配置されている。

なお、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈが列設される直交方向は、厳密に９０°に限定されるものではなく、外乱ノイズの影響を受けない範囲であれば許容される。例えば、その範囲は±３０°である。

すなわち、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからなる検出ヘッド４０を傾斜配置して、上方から見たときにコンベア２０の搬送方向に直交する方向（コンベア２０の幅方向）に対して角度を設けるようにしてもよい。

検出ヘッド４０は、被検査物Ｗの搬送路２０ａを挟んで上下に対向するように配置された上側ヘッド４１と下側ヘッド４２とから構成されている。上側ヘッド４１には、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈが、被検査物Ｗの搬送方向と直交する矢印Ｂで示す直交方向に列設されている。また、下側ヘッド４２には、複数の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈが、被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向にそれぞれ列設されている。

検出ヘッド４０の上側ヘッド４１と下側ヘッド４２に挟まれた領域は、コンベア２０により矢印Ａの方向に搬送される被検査物Ｗが通過する磁気検出領域４５を形成している。この磁気検出領域４５においては、被検査物Ｗが上側ヘッド４１と下側ヘッド４２を同時に通過するため、上側ヘッド４１の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈと下側ヘッド４２の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、被検査物Ｗの同一部位に対して同一タイミングで磁気を検出する。

検出ヘッド４０の外側周囲には、図１、図２に示すように、検出ヘッド４０の内部の磁気検出領域４５に侵入する外乱ノイズを遮蔽する磁気シールド４９が設けられている。図１、図２では、磁気シールド４９は、被検査物Ｗの矢印Ａで示す搬送方向と直交する方向である矢印Ｂで示す方向（ベルト２１の幅方向）の両端部、および上下方向（図１、図４に矢印Ｈで示す）の両端部に配置され、検出ヘッド４０を外側から巻回するように搬送路２０ａを囲んで設けられている。磁気シールド４９は、搬送路２０ａが通過する部分で搬送方向上流側に開口する開口部４９ａおよび下流側に開口する開口部４９ｂを有している。

上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、図４に示すように、着磁部３０による被検査物Ｗの磁化方向と等しい方向、すなわち矢印Ｈで示す上下方向に鋭指向性を有している。

このため、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの磁束のうち、この上下方向の矢印Ｈで示す鋭指向性方向の成分のみを検出することができる。また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、磁気シールド４９の搬送方向下流側の開口部４９ｂから侵入するモータ１００からの外乱ノイズに対しても、鋭指向性方向の成分のみを検出する。上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、鋭指向性を持つ磁気センサ、例えば、磁気インピーダンスセンサ、ホール素子、磁気抵抗素子、フラックスゲートセンサから構成されている。

以下、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈの具体的な構成を、鋭指向性を持つフラックスゲートセンサの１つである直交型フラックスゲートセンサで説明する。なお、フラックスゲートセンサに関しては、例えば、特開２０１２−１５４６７４号公報に記載されている公知のセンサであるため説明を省略する。また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈは、互いに同一の構成を有しているので、下側磁気センサ４２ａについて以下説明する。

図５に示すように、鋭指向性を持つ下側磁気センサ４２ａにおいては、入力磁界に対してそれを打ち消すコイルを検出コイル６３として設け、高感度センサで残余磁界を検出し、残余磁界がほぼゼロになるようにして、入力磁界を打ち消すのに使用した電流の大きさから入力磁界の大きさを検出するゼロ位法を採用した負帰還構成となっている。ゼロ位法を採用した負帰還構成においては、リニアリティーが良く、ダイナミックレンジが広くなるという利点がある。

センサヘッド６１はＵ字型のアモルファス磁性ワイヤをコア６２として採用しており、検出コイル６３は一端を低抵抗で接地している。構造を簡単にするために検出コイル６３は、負帰還コイルとしても使用している。

コア６２の励磁電流は、簡単のために５０Ωの出力抵抗を持つ信号発生器６４から直接取っている。励磁は１００ｋＨｚの正弦波電圧（Ｖａｃ）に必要な直流バイアス電圧（Ｖｄｃ）をかけている。

検出コイル６３からの検出電圧は励磁周波数と同じ１００ｋＨｚであるので、交流結合によって前置増幅器６５に入力し、同期検波部回路６６によって平行復調し、後段の平滑フィルタ（カットオフ周波数≒１００Ｈｚ）で直流へ変換している。

直流に変換された信号は、０Ｖを参照電圧とする帯域制限した誤差増幅器６７で増幅して、高抵抗Ｒｆを介して検出巻線にはキャンセルのための負帰還電流を重畳する。ここで、高抵抗Ｒｆの抵抗値を高くする理由は、負帰還電流を高感度に電圧に変換するため、および、検出コイル６３から見て帰還回路が負荷にならないようにするためである。

前置増幅器６５の入力側と負帰還回路側の誤差増幅器の時定数の選択は１／（Ｃ１Ｒ１）＞１０／（Ｃ２Ｒ２）の範囲で設定している。高抵抗Ｒｆの両端の電圧は、図示しないボルテージフォロワーで抽出した後、引き算回路および６０Ｈｚのノッチフィルタを通して出力している。

下側磁気センサ４２ａは、図６（ａ）または図６（ｂ）に示すように、アモルファス線から構成されるコア６２がＵ字型にすることにより、コア６２の左右個々の脚で入力磁界と無関係に発生する磁束変化が打ち消され、オフセットが発生することを防止することができるようになっている。

なお、下側磁気センサ４２ａのコア６２の長さは、１．５〜３ｃｍ程度とするのが最適である。コア６２を長くすると分解能を高く指向性を鋭くすることができる一方、中央部に不感体が生じてしまうためである。

本実施の形態では、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈを、鋭指向性方向（矢印Ｈで示す上下方向）で同一向きに配置し、これら磁気センサの上下で検出信号の正負（極性）が逆となっている。

ここで、上下の磁気センサを鋭指向性方向で同一向きに配置するとは、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈに対して磁気検出領域４５から上側に向う磁束を正（または負）の値の検出信号として検出するとともに、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈに対して磁気検出領域４５から下側に向う磁束を負（または正）の値の検出信号として検出するように、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈを配置することである。

なお、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈを、鋭指向性方向で逆向きに配置したときには、これら磁気センサの上下で検出信号の正負（極性）が同じになる。この場合、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈまたは下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈの一方からの検出信号をＡＤ変換手段５２でデジタル信号に変換する際にその正負を反転することにより、上下の磁気センサを鋭指向性方向で同一向きに配置したときと検出信号の正負（極性）を同じにすることができる。

また、金属検出装置１０は、ＡＤ変換手段５２、検出信号組合せ手段７０、差分算出手段８０、判定手段５３および結果表示手段５４を有する制御部５０を備えている。制御部５０は、具体的なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力インターフェース回路に加えて、不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスク等を含んで構成されており、ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク等に格納された所定の金属検出制御プログラムに従って、検出ヘッド４０からの検出信号やＥＥＰＲＯＭに不揮発に記憶保持された判定用閾値等に基づいて、被検査物Ｗに金属異物ｍが混入しているか否かの判定を実行するようになっている。

上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈ毎に個別に設けられたＡＤ変換手段５２に信号線５１を介してそれぞれ入力されるようになっており、被検査物Ｗが磁気検出領域４５を通過する間、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号が、ＡＤ変換手段５２においてそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換される。

ＡＤ変換手段５２でデジタル信号に変換された検出信号は、検出信号組合せ手段７０に入力され、検出信号組合せ手段７０により２つの検出信号毎に組み合わされて複数の上側組合せ検出信号または下側組合せ検出信号として出力されるようになっている。

具体的には、例えば、検出信号組合せ手段７０は、図７に示すように、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈのうち互いに隣り合わない２つの上側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、複数の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈのうち互いに隣り合わない２つの下側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するようになっている。

図７において、検出信号組合せ手段７０では、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈのうち互いに隣り合わない上側磁気センサ４１ａ、４１ｃからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｂ、４１ｄからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｅ、４１ｇからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｆ、４１ｈからの２つの検出信号、を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、複数の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈのうち互いに隣り合わない下側磁気センサ４２ａ、４２ｃからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｂ、４２ｄからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｅ、４２ｇからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｆ、４２ｈからの２つの検出信号、を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するようになっている。

検出信号組合せ手段７０から出力された複数の上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号は、上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に個別に設けられた差分算出手段８０に入力され、２つの検出信号の差分が算出されるようになっている。

すなわち、差分算出手段８０では、例えば、上側ヘッド４１の互いに隣り合わない上側磁気センサ４１ａと上側磁気センサ４１ｃの差分、上側磁気センサ４１ｂと上側磁気センサ４１ｄの差分等がそれぞれ算出されるとともに、下側ヘッド４２の互いに隣り合わない下側磁気センサ４２ａと下側磁気センサ４２ｃの差分、下側磁気センサ４２ｂと下側磁気センサ４２ｄの差分等がそれぞれ算出されるようになっている。

差分算出手段８０からの各出力信号は、各差分算出手段８０の後段にそれぞれ接続された判定手段５３に入力され、各判定手段５３より予め設定された判定用閾値を参照して金属の有無が判定されるようになっている。

このように、判定手段５３は、差分算出手段８０で算出された２つの検出信号の差分に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無を判定している。また、判定手段５３による判定結果は、結果表示手段５４により表示される。

判定手段５３は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈからの検出信号の差分、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号の差分、に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無を判定するだけでなく、何れの差分算出手段８０からの出力信号が判定用閾値を超えていたかに基づいて、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの矢印Ｂで示す直交方向における位置を算出し、結果表示手段５４に出力するようになっている。

換言すると、判定手段５３は、何れの差分算出手段８０からの出力信号が判定用閾値を超えていたかに基づいて、コンベア２０の幅方向における被検査物Ｗ中の金属異物ｍの位置も算出して結果表示手段５４に出力するようになっている。

なお、本実施の形態に係る金属検出装置１０においては、検出信号組合せ手段７０における検出信号の組合せ方法を図７に例示した方法で構成した場合について説明した。
しかしながら、本発明に係る金属検出装置の検出信号組合せ手段は、本実施の形態の検出信号組合せ手段７０の組合せ方法による構成に限定されるものではなく、他の組合せ方法で構成するようにしてもよい。

他の組合せ方法で構成される検出信号組合せ手段の変形例として、例えば、検出信号組合せ手段７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄが挙げられる。

検出信号組合せ手段７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｄは、それぞれ、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈのうち互いに隣り合わない２つの上側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、複数の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈのうち互いに隣り合わない２つの下側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するよう構成されている。

なお、検出信号組合せ手段７０Ｃにおいては、隣り合う上側磁気センサ４１ａ、４１ｂの組合せ、および隣り合う下側磁気センサ４２ａ、４２ｂの組合せ以外は、検出信号組合せ手段７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｄと同様に、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサおよび下側磁気センサからの検出信号を組み合わせて上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号として出力するよう構成されている。

具体的には、検出信号組合せ手段７０Ａは、図８に示すように、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈの８個のうち上側磁気センサ４１ａ、４１ｅからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｂ、４１ｆからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｃ、４１ｇからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｄ、４１ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するよう構成される。
ｎを自然数とすると、検出信号組合せ手段７０Ａは、ｎ＝８、で構成され、各検出信号は、ｎ／２のピッチ毎に組み合わされる構成となる。

下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈも、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈと同様に、下側磁気センサ４２ａ、４２ｅからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｂ、４２ｆからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｃ、４２ｇからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｄ、４２ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するよう構成される。

また、検出信号組合せ手段７０Ｂは、図９に示すように、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈの８個のうち上側磁気センサ４１ａ、４１ｃからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｂ、４１ｅからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｄ、４１ｇからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｆ、４１ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するよう構成される。
８個の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈが、１個置きに組み合わされ、いわゆる千鳥で組み合わされる構成となる。

下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈも、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈのうち下側磁気センサ４２ａ、４２ｃからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｂ、４２ｅからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｄ、４２ｇからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｆ、４２ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するよう構成される。

また、検出信号組合せ手段７０Ｃは、図１０に示すように、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈの８個のうち上側磁気センサ４１ａ、４１ｂからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ａ、４１ｃからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ａ、４１ｄからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ａ、４１ｅからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ａ、４１ｆからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ａ、４１ｇからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ａ、４１ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するよう構成される。

下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈの８個のうち下側磁気センサ４２ａ、４２ｂからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ａ、４２ｃからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ａ、４２ｄからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ａ、４２ｅからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ａ、４２ｆからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ａ、４２ｇからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ａ、４２ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するよう構成される。

このように、検出信号組合せ手段７０Ｃは、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈのうちの端に列設された列設端上側磁気センサ４１ａからの検出信号と、列設端上側磁気センサ４１ａから１番目ないし７番目の上側磁気センサ４１ｂ〜４１ｈからの検出信号とを組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するようになっている。

また、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈも、列設端上側磁気センサ４１ａに対して搬送路を挟んで正対するよう搬送路２０ａの下側で端に列設された列設端下側磁気センサ４２ａからの検出信号と、列設端下側磁気センサから１番目ないし７番目の下側磁気センサ４２ｂ〜４２ｈからの検出信号とを組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するようになっている。

各上側磁気センサおよび下側磁気センサは、８個で構成されているが、８個以外の任意のｎ個で構成されていてもよい。この場合は、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａの検出信号と、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａからｎ番目の上側磁気センサおよび下側磁気センサの検出信号とが組み合わせられる。

この検出信号組合せ手段７０Ｃにおいては、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａの検出信号と、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａからｎ番目の上側磁気センサおよび下側磁気センサの検出信号とがそれぞれ組み合わせられる。この構成により、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａが、被検査物Ｗに含まれている金属異物ｍを感知しないよう、被検査物Ｗが列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａで挟まれる搬送空間を避けて通過するよう制限する構造で検出信号組合せ手段７０Ｃを構成することができる。

この構成により、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａを外乱ノイズのみ検出するセンサとして使用することができ、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａの検出信号と、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａと組み合わせられる各上側磁気センサおよび下側磁気センサの各信号とが、各差分算出手段８０により算出され、外乱ノイズが好適に打ち消されて確実に低減される。

また、検出信号組合せ手段７０Ｄは、図１１に示すように、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈの８個のうち上側磁気センサ４１ａ、４１ｃからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｂ、４１ｄからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｃ、４１ｅからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｄ、４１ｆからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｅ、４１ｇからの２つの検出信号、上側磁気センサ４１ｆ、４１ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するよう構成される。
８個の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈが、１個置きに組み合わされ、いわゆる１つとびで組み合わされる構成となる。このように、１つの磁気センサから複数の差分算出手段８０に検出信号が入力されるようにしてもよい。

下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈも、８個のうち下側磁気センサ４２ａ、４２ｃからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｂ、４２ｄからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｃ、４２ｅからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｄ、４２ｆからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｅ、４２ｇからの２つの検出信号、下側磁気センサ４２ｆ、４２ｈからの２つの検出信号を、それぞれ組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力するよう構成される。

次に、動作を説明する。金属検出装置１０においては、金属異物ｍを含む被検査物Ｗが磁気検出領域４５を通過すると、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号が、ＡＤ変換手段５２でそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換される。

デジタル信号に変換された各検出信号は、検出信号組合せ手段７０に入力され、検出信号組合せ手段７０により２つの検出信号毎に組み合わされて複数の上側組合せ検出信号または下側組合せ検出信号として出力される。

検出信号組合せ手段７０から出力された複数の上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号は、上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に個別に設けられた差分算出手段８０に入力され、２つの検出信号の差分が算出される。各差分算出手段８０からの出力信号は、差分算出手段８０の後段にそれぞれ接続された判定手段５３に入力される。

判定手段５３では、差分算出手段８０からの出力信号から、予め設定された判定用閾値を参照して、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無を判定するとともに、金属異物ｍが有る場合は、その直交方向の位置を判定する。判定手段５３による判定結果（金属異物ｍの有無および直交方向の位置）は、結果表示手段５４により表示される。

以上のように、本実施の形態に係る金属検出装置１０は、被検査物Ｗを搬送路２０ａ内で搬送するコンベア２０と、コンベア２０により搬送される被検査物Ｗ中の金属異物ｍを所定の磁化方向に磁化する着磁部３０と、搬送路２０ａを挟んで正対するよう搬送路２０ａの上側および下側において被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向に複数列設され、着磁部３０の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈを有し、着磁部３０により着磁された被検査物Ｗ中の金属異物ｍの残留磁気成分を上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈにより検出する検出ヘッド４０と、複数列設された上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、複数列設された下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力する検出信号組合せ手段７０と、検出信号組合せ手段７０から出力された複数の上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に２つの検出信号の差分を算出する差分算出手段８０と、差分算出手段８０からの出力信号に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無および直交方向の位置を判定する判定手段５３と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、差分算出手段８０で差分が算出される上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号を成す２つの検出信号において、この検出信号が含む外乱ノイズの振幅と位相が略等しいものとなるので、差分算出手段８０の出力信号は、外乱ノイズが打ち消されて低減されたものとなり、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができる。

また、判定手段５３は、何れの差分算出手段８０からの出力信号が判定用閾値を超えていたかに基づいて、コンベア２０の幅方向における被検査物Ｗ中の金属異物ｍの位置も判定および算出して結果表示手段５４に出力することができるので、金属異物の幅方向位置を特定することができる。

したがって、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる。

また、本実施の形態に係る金属検出装置１０は、検出信号組合せ手段７０は、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈからの検出信号を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、互いに隣り合わない２つの下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力することを特徴とする。

この構成により、検出信号組合せ手段７０では、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号を組み合わせるので、組合せを行う２つの検出信号が同一となってしまって所謂不感体が発生することを防止することができる。

検出信号組合せ手段７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｄは、実施の形態に係る検出信号組合せ手段７０と同様、差分算出手段８０で差分が算出される上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号を成す２つの検出信号において、この検出信号が含む外乱ノイズの振幅と位相が略等しいものとなるので、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる。また、検出信号組合せ手段７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｄは、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈからの検出信号を組み合わせるので、組合せを行う２つの検出信号が同一となってしまって所謂不感体が発生することを防止することができる。

検出信号組合せ手段７０Ｃは、実施の形態に係る検出信号組合せ手段７０と同様、差分算出手段８０で差分が算出される上側組合せ検出信号および下側組合せ検出信号を成す２つの検出信号において、この検出信号が含む外乱ノイズの振幅と位相が略等しいものとなるので、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる。

特に、検出信号組合せ手段７０Ｃは、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａを外乱ノイズのみ検出するセンサとして使用することができ、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａの検出信号と、列設端上側磁気センサ４１ａおよび列設端下側磁気センサ４２ａと組み合わせられる各上側磁気センサおよび下側磁気センサの各信号とが、各差分算出手段８０により算出され、外乱ノイズが好適に打ち消されて確実に低減される。

また、本実施の形態に係る金属検出装置１０は、検出ヘッド４０を外側から包囲するとともに搬送路２０ａが通過する開口部４９ａ、４９ｂを有し、検出ヘッド４０の内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する磁気シールド４９を備えたことを特徴とする。

この構成により、検出ヘッド４０の内部に侵入する外乱ノイズを磁気シールド４９により遮蔽または減衰することができるので、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｈ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｈの検出信号が外乱ノイズによって飽和してしまうことを防止することができる。

以上のように、本発明に係る金属検出装置は、外乱ノイズの周波数に関わらず、外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができるという効果を有し、食品等の被検査物中の金属異物の有無を検出する金属検出装置として有用である。

１０ 金属検出装置
２０ コンベア（搬送手段）
２０ａ 搬送路
２１ ベルト
３０ 着磁部（着磁手段）
３０ａ 上側磁極
３０ｂ 下側磁極
４０ 検出ヘッド
４１ 上側ヘッド
４１ａ〜４１ｈ 上側磁気センサ
４２ 下側ヘッド
４２ａ〜４２ｈ 下側磁気センサ
４５ 磁気検出領域
４９ 磁気シールド（遮蔽手段）
５０ 制御部
５１ 信号線
５２ ＡＤ変換手段
５３ 判定手段
５４ 結果表示手段
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ 検出信号組合せ手段
８０ 差分算出手段
１００ モータ
ｍ 金属異物
Ｗ 被検査物

Claims (6)

1. 被検査物（Ｗ）を搬送路（２０ａ）内で搬送する搬送手段（２０）と、
   前記搬送手段により搬送される被検査物中の金属異物（ｍ）を所定の磁化方向に磁化するように前記搬送路を挟んで上下に対向して設けられた着磁手段（３０）と、
   前記着磁手段の下流側で前記搬送路を挟んで正対するよう前記搬送路の上側および下側において前記被検査物の搬送方向と直交する直交方向に複数列設され、前記着磁手段の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサ（４１ａ〜４１ｈ）および下側磁気センサ（４２ａ〜４２ｈ）を有し、前記着磁手段により着磁された被検査物中の金属異物の残留磁気成分を前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサにより検出する検出ヘッド（４０）と、
   前記複数列設された上側磁気センサからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、前記複数列設された下側磁気センサからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力する検出信号組合せ手段（７０）と、
   前記検出信号組合せ手段から出力された複数の上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に２つの前記検出信号の差分を算出する差分算出手段（８０）と、
   前記差分算出手段からの出力信号に基づいて前記被検査物中の金属異物の有無および前記直交方向の位置を判定する判定手段（５３）と、を備えたことを特徴とする金属検出装置。
2. 前記検出信号組合せ手段が、互いに隣り合わない２つの上側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、互いに隣り合わない２つの下側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の金属検出装置。
3. 被検査物（Ｗ）を搬送路（２０ａ）内で搬送する搬送手段（２０）と、
   前記搬送手段により搬送される被検査物中の金属異物（ｍ）を所定の磁化方向に磁化する着磁手段（３０）と、
   前記搬送路を挟んで正対するよう前記搬送路の上側および下側において前記被検査物の搬送方向と直交する直交方向に複数列設され、前記着磁手段の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサ（４１ａ〜４１ｈ）および下側磁気センサ（４２ａ〜４２ｈ）を有し、前記着磁手段により着磁された被検査物中の金属異物の残留磁気成分を前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサにより検出する検出ヘッド（４０）と、
   前記複数列設された上側磁気センサからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、前記複数列設された下側磁気センサからの各検出信号を受けて、２つの検出信号毎に組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力する検出信号組合せ手段（７０）と、
   前記検出信号組合せ手段から出力された複数の上側組合せ検出信号毎および下側組合せ検出信号毎に２つの前記検出信号の差分を算出する差分算出手段（８０）と、
   前記差分算出手段からの出力信号に基づいて前記被検査物中の金属異物の有無および前記直交方向の位置を判定する判定手段（５３）と、を備え、
   前記検出信号組合せ手段が、前記上側磁気センサのうちの端に列設された列設端上側磁気センサ（４１ａ）からの検出信号と、前記列設端上側磁気センサからｎ番目（ｎは自然数）の前記上側磁気センサからの検出信号とを組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力し、
   または、前記列設端上側磁気センサに対して前記搬送路を挟んで正対するよう前記搬送路の下側で端に列設された列設端下側磁気センサ（４２ａ）からの検出信号と、前記列設端下側磁気センサからｎ番目の前記下側磁気センサからの検出信号とを組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力することを特徴とする金属検出装置。
4. 前記検出ヘッドを外側から包囲するとともに前記搬送路が通過する開口部（４９ａ、４９ｂ）を有し、前記検出ヘッドの内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する遮蔽手段（４９）を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属検出装置。
5. 全ての前記上側磁気センサおよび全ての前記下側磁気センサは、前記着磁手段により着磁された被検査物中の金属異物の残留磁気成分の検出信号を同時に出力していることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属検出装置。
6. 前記検出信号組合せ手段は、２つの上側磁気センサからの検出信号を組み合わせて複数の上側組合せ検出信号として出力するとともに、前記２つの上側磁気センサにそれぞれ上下に対応する２つの下側磁気センサから得られる検出信号を組み合わせて複数の下側組合せ検出信号として出力することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の金属検出装置。

Images