JP6396002B2

JP6396002B2 - 金属検出機

Info

Publication number: JP6396002B2
Application number: JP2013111012A
Authority: JP
Inventors: 高橋　良文; 良文高橋
Original assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Current assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2033-05-27
Also published as: JP2014228522A

Description

本発明は、例えば食品や衣類などの製品を被検査体として搬送ベルトなどの搬送手段により搬送し、搬送中の被検査体に混入している金属異物を検出する金属検出機に関する。

例えば食品や衣類などの製品を製造する製造ラインには、被検査体としての製品への異物混入として金属異物を検出する検出センサと、検出センサを通過するように被検査体を搬送移動させる搬送コンベアとを備えた金属検出機が設けられている。この種の金属検出機では、搬送コンベアにより被検査体を搬送させて検出センサを通過させ、例えば下記特許文献１に開示されるように、被検査体に混入された金属異物が検査磁界に与える変化を検出センサにより検出することで被検査体内の金属異物の混入の有無を検出している。

この特許文献１には、１つの実施例として、被検査体の通過方向に並んだ偶数個の磁気センサを１組として被検査体の通過方向の幅方向に沿って複数組の磁気センサを配置し、磁気センサの出力信号の差を求める差動検出手段を磁気センサ１組毎に設けた金属検出機が開示されている。

特開平２−９３３９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１の金属検出機は、各組の磁気センサが被検査体の通過方向に並ぶ偶数個の磁気センサで構成されるので、被検査体の通過方向の幅方向に対する十分な空間分解能を得るためには、被検査体の通過方向に並ぶ受信コイルの分だけ受信コイルの数が増えてしまい、検出センサが大型化するという問題があった。しかも、特許文献１の金属検出機は、磁気センサを構成する送信コイルと受信コイルとが搬送ベルトを挟むように離れて対向配置され、被検査体が送信コイルと受信コイルとの間を横切る構成なので、振動によりコイル間隔が変動して雑音の原因になっていた。しかも、検査対象となる被検査体の高さに合わせて送信コイルと受信コイルとの間の距離を変更する必要があった。

尚、特許文献１には、別の実施例として、被検査体の通過方向の幅方向に沿って磁気センサを複数個配置し、磁気センサの出力信号の変化量を出力する手段を磁気センサ毎に設けた金属検出機について開示されているが、磁気センサの出力信号の変化量を出力するために、サンプルホールド回路や減算器などの手段が磁気センサ毎に別途必要となり、構成が複雑化するという問題があった。

さらに、特許文献１を含む従来の金属検出機は、搬送コンベア上を１つずつ搬送される被検査体の金属異物の混入検出に対応したものであり、搬送コンベア上を複数個ずつ搬送される被検査体の金属異物の混入検出に対応しておらず、検査に時間を要して効率が悪かった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、必要最小限の受信コイルを効率的に配置して検出センサを小型化しつつ、被検査体の通過領域の幅方向の空間分解能の向上を図ることができ、また、複数の被検査体の金属異物の検出を行うことができる金属検出機を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された金属検出機は、基板２２の一方の面２２ａに形成され、被検査体Ｗが通過する通過領域に磁界を発生させる１つの送信コイル２３と、
前記１つの送信コイルの平面上の形状が対称となる中心に対し、前記被検査体の通過方向Ａと交差する方向に並んだ２つの受信コイル２４ａ，２４ｂを対とする複数の受信コイルを前記送信コイルの対称性と同じ対称性に配置して前記基板の他方の面２２ｂに形成され、前記１つの送信コイルによって発生した磁界を受ける複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５とを有し、前記複数組の受信コイル対が前記被検査体の通過方向と交差するように前記通過方向の周回りＢに設けられる検出センサ２と、
前記複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の各組とそれぞれ対をなして設けられ、各組の２つの受信コイル２４ａ，２４ｂからの入力信号の差分を増幅する複数組の差動増幅器１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５と、前記複数組の差動増幅器とそれぞれ対をなして設けられ、前記差動増幅器の出力を前記送信コイルを励磁する周波数と同期して検波する複数組の検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５と、前記複数組の検波回路とそれぞれ対をなして設けられ、前記検波回路の検波信号と予め設定された閾値とを比較して前記被検査体中の金属異物の混入の有無を判定する複数組の異物判定回路１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５と、を備えた処理回路３と、を備え、
前記受信コイルそれぞれの中心部に、該受信コイルの磁束を調整するためのダミーパターン２５が該受信コイルから独立して形成され、
前記磁界中を通過する前記被検査体中の金属によって生じる前記検出センサの出力信号の変化に基づいて金属異物の検出を行うことを特徴とする。

請求項２に記載された金属検出機は、請求項１の金属検出機において、
前記送信コイル２３の平面上の形状が前記中心に対して線対称であり、対称の基準となる中心線Ｌに対して、前記複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５が線対称に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載された金属検出機は、請求項１の金属検出機において、
前記送信コイル２３の平面上の形状が前記中心に対して点対称であり、対称の基準となる中心点Ｐに対して、前記複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５が点対称に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る金属検出機によれば、基板の一方の面に１つの送信コイルを形成し、送信コイルの平面上の形状が対称となる中心に対し、２つの受信コイルを対とする複数の受信コイルを送信コイルの対称性と同じ対称性に配置した複数組の受信コイル対を基板の他方の面に形成して検出センサを構成している。具体的には、送信コイルの平面上の形状を中心に対して線対称とし、対称の基準となる中心線Ｌに対して、複数組の受信コイル対を線対称に配置、又は、送信コイルの平面上の形状を中心に対して点対称とし、対称の基準となる中心点Ｐに対して、複数組の受信コイル対を点対称に配置している。そして、この検出センサを複数組の受信コイル対が被検査体の通過方向と交差するように通過方向の周回りに設けている。これにより、必要最小限の受信コイルによって検出センサの小型化を図りつつ被検査体の通過領域の幅方向の空間分解能の向上を図ることができる。そして、受信コイルそれぞれの中心部にはダミーパターンが形成されるので、このダミーパターンを適宜トリミングすることにより、隣接する組の受信コイル間で互いに磁束の変化に影響を与えることなく、各組の受信コイルの磁束が各組毎に同等になるように磁束を調整することができる。

また、上述した検出センサに加え、各組の受信コイル対の２つの受信コイルからの入力信号の差分を増幅する複数組の差動増幅器と、複数組の差動増幅器の出力を送信コイルを励磁する周波数と同期して検波する複数組の検波回路と、複数組の検波回路の検波信号と予め設定された閾値とを比較して被検査体Ｗ中の金属異物の混入の有無を判定する複数組の異物判定回路とを備えた構成によれば、被検査体の通過方向と交差する方向に配置される複数組の受信コイル対により、被検査体の通過領域の幅方向のどの位置に金属異物が混入しているかをある程度特定することができる。

さらに、通過領域の幅方向に複数の被検査体を並べて検出センサを通過させることにより、同時に複数の被検査体における金属異物の検出を行うことができる。

本発明に係る金属検出機の全体構成図である。図１における金属検出機の検出センサの第１実施の形態及び処理回路の内部構成を含む全体構成図である。（ａ）本発明に係る金属検出機の検出センサの第２実施の形態を示す平面図である。（ｂ）本発明に係る金属検出機の検出センサの第３実施の形態を示す平面図である。本発明に係る金属検出機における受信コイルに設けられるダミーパターンの一例を示す図である。本発明に係る金属検出機において金属異物の混入時に各受信コイルが出力する信号波形の三次元波形の一例を示す図である。本発明に係る金属検出機において金属異物の混入時に検波回路が出力する検波信号の信号レベルと閾値との関係を示す図である。本発明に係る金属検出機における被検査体の搬送形態の他の一例を示す概略側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれる。

本発明に係る金属検出機は、例えば食品や衣類などの製品を製造する製造ラインに設置され、搬送ベルトなどの搬送手段により食品や衣類などの製品を被検査体Ｗとして所定間隔で搬送し、搬送中の被検査体Ｗに異物として混入している金属異物（磁性金属、非磁性体）を検出するものである。

金属検出機１は、図１に示すように、検出センサ２と処理回路３とを備えて概略構成される。

検出センサ２は、搬送手段としての搬送ベルト２１の下部に設けられ、搬送ベルト２１により搬送方向（通過方向）Ａに被検査体Ｗが搬送されると、被検査体Ｗが通過する搬送路（通過領域）ａに対して磁界を発生させ、この発生した磁界の磁束変化に応じた検出信号を出力している。

検出センサ２は、平板状の基板２２と、基板２２の一方の面２２ａにパターン形成される１つの送信コイル２３と、２つの受信コイル２４ａ，２４ｂを対として送信コイル２３とほぼ同一平面上の基板２２の他方の面２２ｂにパターン形成される複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５とから構成される。

複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、送信コイル２３の平面上の形状が対称となる中心に対し、２つの受信コイル２４ａ，２４ｂを対とする複数の受信コイルを送信コイル２３の対称性と同じ対称性に配置して基板２２の他方の面２２ｂに形成されるものである。

具体的に、第１実施の形態の検出センサ２における送信コイル２３は、図１や図２に示すように、長方形状に１巻きされた導体パターンからなり、図１の点線で示すように、搬送ベルト２１のベルト幅に合わせて基板２２の一方の面（裏面）２２ａにパターン形成される。

また、第１実施の形態の検出センサ２における複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、それぞれが同一の長方形状に１巻きされた導体パターンによる２つの受信コイル２４ａ，２４ｂからなり、図１に示すように、送信コイル２３に対向して送信コイル２３の形成領域内に収まるように基板２２の他方の面（表面）２２ａにパターン形成される。

図１や図２に示す第１実施の形態の検出センサ２では、送信コイル２３の平面上の形状が線対称であり、対をなす５個の受信コイル２４ａと５個の受信コイル２４ｂとを、対称の基準となる送信コイル２３の対称軸Ｌ（送信コイル２３の平面上の形状が対称となる中心点（対称点）Ｐを通る中心軸線）に対して線対称に配置して基板２２の長手方向に沿って等間隔にパターン形成し、２つの受信コイル２４ａ，２４ｂを対とする５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５を構成している。

尚、図１や図２の例では、送信コイル２３や受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５がパターン形成される基板面（基板２２の表面２２ａ又は裏面２２ｂ）と同一平面上で中心点Ｐを通る基板２２の短手方向（被検査体Ｗの搬送方向Ａ）と平行な中心軸を送信コイル２３の対称軸Ｌ（送信コイル２３の平面上の形状が対称となる中心点（対称点）Ｐを通る中心軸線）としている。

これら５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、磁束がほぼ同じであり、１つの送信コイル２３から発生する磁界の磁力線が等量交わり、その磁界によって生じる誘起電圧が等しくなっている。

尚、図１の例では、検出センサ２を搬送ベルト２１の下部に設けた構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、検出センサ２は、５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５が被検査体Ｗの搬送方向Ａと平行にならずに搬送方向Ａと交差するように搬送方向Ａ（搬送路ａ）の周回りＢに設けられていれば良い。例えば搬送ベルト２１の側面に検出センサ２を設けたり、搬送路ａに対して傾斜させて搬送ベルト２１の下部や側面に検出センサ２を設けることができる。尚、検査対象となる被検査体Ｗの高さ範囲が決まっている場合には、被検査体Ｗの最大高さに合わせて搬送ベルト２１の上部に設けるようにしても良い。

また、検出センサ２を構成する１つの送信コイル２３と５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、図１や図２の構成に限定されるものではない。図３（ａ），（ｂ）に示す第２，３実施の形態の検出センサ２を採用することもできる。

第２実施の形態の検出センサ２における１つの送信コイル２３は、平面上の形状が線対称であり、図３（ａ）に示すように、被検査体Ｗの搬送方向Ａと直角をなす長手方向が円弧状をなし、短手方向が直線状をなす枠状の導体パターンを不図示の基板２２の一方の面２２ａにパターン形成して構成される。また、５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、１つの送信コイル２３の対称軸Ｌに対して互いに対称形状の平行四辺形の導体パターンからなる５個の受信コイル２４ａと５個の受信コイル２４ｂとを、対称の基準となる送信コイル２３の対称軸Ｌに対して線対称に不図示の基板２２の他方の面２２ｂに送信コイル２３と対向して送信コイル２３の形成領域内にパターン形成して構成される。

尚、５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、送信コイル２３の対称軸Ｌを中心として、線対称に配置される同じ組の受信コイル２４ａ，２４ｂ同士が同じ大きさの対称形状の平行四辺形であれば良く、各組毎に対称形状の平行四辺形の大きさが異なっていても良い。また、受信コイル２４ａ，２４ｂは、中心点（対称点）Ｐ又は対称軸Ｌから等間隔に配置した構成としているが、中心点Ｐ又は対称軸Ｌから離れるに従って面積が小さくなるようにしても良い。すなわち、各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、各組毎の磁束がほぼ同じとなり、１つの送信コイル２３から発生する磁界の磁力線が各組毎に等量交わり、その磁界によって生じる誘起電圧が各組毎に等しくなる大きさや配置であれば良い。

第３実施の形態の検出センサ２における１つの送信コイル２３は、平面上の形状が点対称であり、図３（ｂ）に示すように、被検査体Ｗの搬送方向Ａと交差する方向に延びる縦長の平行四辺形の導体パターンを不図示の基板２２の一方の面２２ａにパターン形成して構成される。また、５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、同一の長方形による導体パターンからなる５個の受信コイル２４ａと５個の受信コイル２４ｂとを、対称の基準となる送信コイル２３の中心点（対称点）Ｐに対して点対称に不図示の基板２２の他方の面２２ｂに送信コイル２３と対向して送信コイル２３の形成領域内にパターン形成して構成される。

尚、図３（ｂ）の構成では、全ての組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５を同一の長方形による導体パターンの受信コイル２４ａ，２４ｂで形成しているが、これに限定されるものではない。すなわち、長方形による導体パターンは、対をなす同じ組の受信コイル２４ａ，２４ｂ同士が同じ大きさであれば良く、異なる組の受信コイル２４ａ，２４ｂとは大きさが異なっていても良い。また、受信コイル２４ａ，２４ｂは、中心点Ｐ又は対称軸Ｌから等間隔に配置した構成としているが、中心点Ｐ又は対称軸Ｌから離れるに従って面積が小さくなるようにしても良い。すなわち、各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５は、各組毎の磁束がほぼ同じとなり、１つの送信コイル２３から発生する磁界の磁力線が各組毎に等量交わり、その磁界によって生じる誘起電圧が各組毎に等しくなる大きさや配置であれば良い。

また、受信コイル２４ａ，２４ｂを形成する導体パターンは、形状が図３（ａ），（ｂ）に示すような平行四辺形や長方形に限定されるものではなく、例えば正方形、円形、多角形などの他の形状であっても良い。

さらに、図１〜図３の例では、１つの送信コイル２３と５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の巻き数を１巻きとしているが、巻き数が限定されるものではない。これらコイルの巻き数を増加すれば、受信感度を高めることができる。また、図１〜図３の例では、５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５を図示したが、組数が限定されるものではない。

また、各組の受信コイル２４ａ，２４ｂの中心部には、図４に示すように、例えば四角形状の導体パターンからなるダミーパターン２５が形成されている。ダミーパターン２５は、各組の受信コイル２４ａ，２４ｂをパターン形成した後に適宜トリミングすることにより、各組の受信コイル２４ａ，２４ｂの磁束が各組毎に同等になるように調整することができる。

尚、ダミーパターン２５は、図４に示すような受信コイル２４ａ，２４ｂの中心部に形成位置が限定されるものではない。すなわち、ダミーパターン２５は、隣接する組の受信コイル２４ａ，２４ｂとの間において、互いに磁束の変化に影響を与えない位置に形成すれば良く、その形状も問わないものである。

さらに、図１〜図３に示す１０個の受信コイル２４ａ，２４ｂは、１０個の被検査体Ｗを搬送路ａの幅方向に並べて搬送させる場合、１０個の被検査体Ｗの搬送経路上で１対１に対応して配置されるように基板２２の他方の面にパターン形成される。

このように構成される検出センサ２では、発振回路１１からの所定周波数の励磁信号により、被検査体Ｗが搬送される搬送路ａに対して１つの送信コイル２３から磁界を発生し、この磁界の磁束変化に応じた検出信号を各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の受信コイル２４ａ，２４ｂから出力して処理回路３に入力している。

ところで、図１や図２、図３（ａ）の検出センサ２を採用し、搬送路ａの幅方向に複数の被検査体Ｗを並べて同時に搬送させた場合、極めて少ない事例ではあるが、被検査体Ｗの同じ位置に金属異物が混入していると、５組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５から複数組の差動増幅器１２ー１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５の何れかに入力される２つの受信コイル２４ａ，２４ｂの検出信号が同一の変化を示し、その出力が０になってしまい、誤検出するおそれがある。

この問題を解消するため、図１や図２、図３（ａ）の検出センサ２を採用する場合には、各組の対をなす２つの受信コイル２４ａ，２４ｂ上を同時に被検査体Ｗが通過しないように被検査体Ｗを搬送させ、被検査体Ｗに金属異物の混入がある際に差動増幅器１２の出力が０にならないようにするのが好ましい。

具体的には、搬送路ａの幅方向に並ぶ被検査体Ｗ間に所定の時間差を持たせて被検査体Ｗを搬送させたり、各組の受信コイル２４ａ上を同時に被検査体Ｗが通過し、かつ各組の受信コイル２４ｂ上を同時に被検査体Ｗが通過するように被検査体Ｗを２組に分けて搬送路ａ上を並走させる。

次に、処理回路３は、検出センサ２の検出信号を処理して被検査体Ｗ中の金属異物の混入の有無を判別するもので、図２に示すように、発振回路１１、差動増幅器１２、検波回路１３、異物判定回路１４を備えている。

発振回路１１は、各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の受信コイル２４ａ，２４ｂ毎にほぼ等量の磁束が鎖交するように、所定周波数の励磁信号を送信コイル２３に入力している。また、発振回路１１は、発生した所定周波数の励磁信号を、各組の差動増幅器１２（１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５）の出力を同期検波するためのタイミング信号として複数組の検波回路１３（１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５）に入力している。

差動増幅器１２は、受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５とそれぞれ対をなして設けられている。差動増幅器１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５は、対をなす各組の受信コイル２４ａ，２４ｂからの２つの入力信号（検出信号）の差分を増幅している。

検波回路１３は、差動増幅器１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５とそれぞれ対をなして設けられている。検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５は、発振回路１１からタイミング信号により、送信コイル２３を励磁する周波数と同期して対をなす差動増幅器１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５の出力を検波している。

ここで、被検査体Ｗの内部に金属異物が混入していて、その混入部分が受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の何れかの上方を通過した場合、検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５からの検波信号は、図５の三次元波形に示すように、金属異物の混入部分の上方に位置する受信コイル（図５の例では、受信コイル対２４−１の受信コイル２４ａ）とその両側の受信コイル（図５の例では、受信コイル対２４−１の受信コイル２４ｂ、受信コイル対２４−２の受信コイル２４ａ）に対応する検波信号のみが増大し、他の検波信号はほとんど変化しないで異物判定回路１４に出力される。

異物判定回路１４は、検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５とそれぞれ対をなして設けられている。異物判定回路１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５は、対をなす検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５の検波信号の信号レベルと予め設定された閾値（基準レベル）とを比較して被検査体Ｗ中の金属異物の混入の有無を判定し、判定結果やアラーム信号を出力している。例えば被検査体Ｗの内部に混入される金属異物が受信コイル対２４−１の上方を通過した場合、異物判定回路１４ー１は、図６に示すように、検波回路１３ー１の検波信号の信号レベルが閾値を超えるので、被検査体Ｗ中に金属異物の混入が有ると判定し、被検査体Ｗに金属異物が混入していることを知らせるアラーム信号を出力する。

次に、上記のように構成される金属検出機１により被検査体Ｗに金属異物が混入していない場合と金属異物が混入している場合の動作について簡単に説明する。

（被検査体Ｗに金属異物が混入していない場合）
搬送路ａを搬送される被検査体Ｗに金属異物が混入していない場合は、検出センサ２の各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５における２つの受信コイル２４ａ，２４ｂが受ける磁束は等しい。このため、各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５における２つの受信コイル２４ａ，２４ｂの検出信号が入力される差動増幅器１２ー１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５の出力電圧はゼロボルトとなり、検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５によって検波される。そして、異物判定回路１４ー１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５は、全ての検波回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５によって検波される検波信号がゼロボルトであって、閾値を超えていないので、被検査体Ｗ中に金属異物の混入が無いと判定する。

（被検査体Ｗに磁性金属が金属異物として混入している場合）
搬送路ａを搬送される被検査体Ｗに鉄などの磁性金属が金属異物として混入している場合は、送信コイル２３より発生する磁界により、磁性金属が磁化される。この磁性金属の磁化により、新たに磁性金属による磁界が発生し、磁性金属が通過する受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５のある組の受信コイル２４ａ（又は２４ｂ）からは、送信コイル２３による磁界と磁性金属の磁化による磁界とを合成した磁束が検出信号として差動増幅器１２に入力される。そして、受信コイル２４ａ（又は２４ｂ）の検出信号が差動増幅器１２に入力されると、送信コイル２３による磁束は相殺され、磁性金属による磁束だけを増幅して出力する。これにより、差動増幅器１２より出力される電圧は、金属の移動に伴って変化し、移動速度に比例した周波数を有する特徴的な波形となる。そして、異物判定回路１４は、この波形が検波回路１３によって検波され、その検波信号が閾値を超えると、被検査体Ｗ中に金属異物の混入が有ると判定する。

（被検査体Ｗに非磁性体が金属異物として混入している場合）
搬送路ａを搬送される被検査体Ｗに例えばＳＵＳ３０４ステンレス、ＳＵＳ３１６ステンレスなどの非磁性体が金属異物として混入している場合は、送信コイル２３より発生する磁界により、非磁性体に渦電流が流れる。この渦電流により、新たに磁界が発生し、非磁性体が通過する受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５のある組の受信コイル２４ａ（又は２４ｂ）からは、送信コイル２３による磁界と渦電流による磁界とを合成した磁束が差動増幅器１２に入力される。そして、受信コイル２４ａ（又は２４ｂ）の信号が差動増幅器１２に入力されると、送信コイル２３による磁束は相殺され、渦電流による磁束だけを増幅して出力する。これにより、差動増幅器１２より出力される電圧は、金属の移動に伴って変化し、移動速度に比例した周波数を有する特徴的な波形となる。そして、異物判定回路１４は、この波形が検波回路１３によって検波され、その検波信号が閾値を超えると、被検査体Ｗ中に金属異物の混入が有ると判定する。

このように、本例の金属検出機１によれば、基板２２の一方の面２２ａに１つの送信コイル２３をパターン形成するとともに、送信コイル２３の平面上の形状が対称となる中心に対し、２つの受信コイル２４ａ，２４ｂを対とする複数の受信コイルを送信コイル２３の対称性と同じ対称性に配置して複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５を基板２２の他方の面２２ｂにパターン形成して検出センサ２を構成している。具体的には、送信コイル２３の平面上の形状を中心に対して線対称とし、対称の基準となる中心線（対称軸Ｌ）に対して、複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５を線対称に配置、又は、送信コイル２３の平面上の形状を中心に対して点対称とし、対称の基準となる中心点（対称点）Ｐに対して、複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５を点対称に配置している。そして、この検出センサ２を複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５が被検査体Ｗの搬送方向Ａと交差するように搬送方向Ａ（搬送路ａ）の周回りＢに設けている。これにより、必要最小限の受信コイルによって検出センサの小型化を図りつつ被検査体Ｗの搬送幅方向の空間分解能の向上を図ることができる。また、搬送方向Ａと交差する方向に配置される複数組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５により、被検査体Ｗの搬送幅方向のどの位置に金属異物が混入しているかをある程度特定することができる。

また、本例の金属検出機によれば、検出センサ２に加え、各組の受信コイル対２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の２つの受信コイル２４ａ，２４ｂからの入力信号の差分を増幅する複数組の差動増幅器１２ー１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５と、複数組の差動増幅器１２ー１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５の出力を送信コイル２３を励磁する周波数と同期して検波する複数組の検波回路１３ー１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５と、複数組の検波回路１３ー１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５の検波信号と予め設定された閾値とを比較して被検査体Ｗ中の金属異物の混入の有無を判定する複数組の異物判定回路１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５とを備えた構成なので、搬送路ａの幅方向に複数の被検査体Ｗを並べて搬送させ、同時に金属異物の検出を行うことができる。

特に、図３（ｂ）の配置構成による検出センサ２を採用して搬送路ａ上に複数の被検査体Ｗを並走させた場合には、複数の被検査体Ｗがある程度の時間差を持って検出センサ２の受信コイル２４ａ，２４ｂ上を通過するので、これらを区別して金属異物の混入の有無を検出することができる。

ところで、上述した実施の形態では、被検査体Ｗの搬送手段として搬送ベルト２１を例にとって説明したが、この構成に限定されるものではなく、被検査体Ｗが検出センサ７を通過する構成であれば良い。例えば図７に示すように、被検査体Ｗを滑降させるための傾斜面からなる搬送路ａを有する搬送台２６を搬送手段として用い、搬送路ａの中途位置の下部に検出センサ２２を配置する。これにより、被検査体Ｗの搬送に特別な動力を使用せず、被検査体Ｗを搬送路ａ上に滑降させて金属異物の検出を行うことができる。

１金属検出機
２検出センサ
３処理回路
１１発振回路
１２（１２−１〜１２−５）差動増幅器
１３（１３−１〜１３−５）検波回路
１４（１４−１〜１４−５）異物判定回路
２１搬送ベルト（搬送手段）
２２基板
２２ａ一方の面
２２ｂ他方の面
２３送信コイル
２４ａ，２４ｂ受信コイル
２４−１〜２４−５受信コイル対
２５ダミーパターン
２６搬送台（搬送手段）
ａ搬送路（通過領域）
Ｗ被検査体
Ａ搬送方向（通過方向）
Ｂ周回り
Ｐ中心点（対称点）
Ｌ中心線（対称軸）

Claims

基板（２２）の一方の面（２２ａ）に形成され、被検査体（Ｗ）が通過する通過領域に磁界を発生させる１つの送信コイル（２３）と、
前記１つの送信コイルの平面上の形状が対称となる中心に対し、前記被検査体の通過方向（Ａ）と交差する方向に並んだ２つの受信コイル（２４ａ，２４ｂ）を対とする複数の受信コイルを前記送信コイルの対称性と同じ対称性に配置して前記基板の他方の面（２２ｂ）に形成され、前記１つの送信コイルによって発生した磁界を受ける複数組の受信コイル対（２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５）とを有し、前記複数組の受信コイル対が前記被検査体の通過方向と交差するように前記通過方向の周回り（Ｂ）に設けられる検出センサ（２）と、
前記複数組の受信コイル対（２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５）の各組とそれぞれ対をなして設けられ、各組の２つの受信コイル（２４ａ，２４ｂ）からの入力信号の差分を増幅する複数組の差動増幅器（１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５）と、前記複数組の差動増幅器とそれぞれ対をなして設けられ、前記差動増幅器の出力を前記送信コイルを励磁する周波数と同期して検波する複数組の検波回路（１３−１，１３−２，１３−３，１３−４，１３−５）と、前記複数組の検波回路とそれぞれ対をなして設けられ、前記検波回路の検波信号と予め設定された閾値とを比較して前記被検査体中の金属異物の混入の有無を判定する複数組の異物判定回路（１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５）と、を備えた処理回路（３）と、を備え、
前記受信コイルそれぞれの中心部に、該受信コイルの磁束を調整するためのダミーパターン（２５）が該受信コイルから独立して形成され、
前記磁界中を通過する前記被検査体中の金属によって生じる前記検出センサの出力信号の変化に基づいて金属異物の検出を行うことを特徴とする金属検出機。
前記送信コイル（２３）の平面上の形状が前記中心に対して線対称であり、対称の基準となる中心線（Ｌ）に対して、前記複数組の受信コイル対（２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５）が線対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の金属検出機。
前記送信コイル（２３）の平面上の形状が前記中心に対して点対称であり、対称の基準となる中心点（Ｐ）に対して、前記複数組の受信コイル対（２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５）が点対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の金属検出機。