JP6674169B2 - 異物混入検査装置及びその方法 - Google Patents

Description

この発明は、異物混入検査装置及びその方法に関するものであり、特に、磁性体の検査対象に非磁性体が混入した場合に適用すると好適な異物混入検査装置及びその方法に関するものである。

従来、Ｘ線を用いた非磁性体異物検出については、特許文献１に記載がある。しかしながら、Ｘ線を用いた場合にはゆっくりとしたスピードでの処理となる問題があった。また、特許文献２には固体撮像素子を用いて非磁性体異物検出を行うことが開示されている。しかしながら、これは透明体中から異物を検出するものであり、特定の色との関係がなければ検出ができないという問題があった。

更に、特許文献３には磁性金属、非磁性金属の検出を行う磁気センサ装置が開示されている。更に、特許文献４には、消磁を行った後に異物検出を行うものが開示されている。

しかしながら、上記の特許文献３、４に記載された装置はいずれも装置が複雑であり、高価となるという問題があった。

特開２００５−３４２６５１号公報 特開平７−１１６６１１号公報 特開２０１４−１０１１８号公報 特開２０１２−１３８３１８号公報

本発明は、上記のような異物混入検査装置の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、磁性体に非磁性体が混入した場合に、適切に高速で検出可能であり、構成が簡素で安価である異物混入検査装置及びその方法を提供することである。

本発明に係る異物混入検査装置は、搬送路を搬送される磁性体の検査対象物を消磁する消磁器と、
前記搬送路の搬送方向において前記消磁器の後段に配置され、前記検査対象物に混入した非磁性金属に渦電流を生じさせて渦電流による磁界に基づき磁気インピーダンスを検出する磁気インピーダンスセンサと、前記磁気インピーダンスセンサの出力に基づき前記検査対象物に混入した金属異物を検出する検出手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査装置では、磁気インピーダンスセンサは、渦電流発生部を有し、この渦電流発生部に交流を印加して渦電流を生じさせることを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査装置では、検査対象物は磁性体の金属であり、金属異物は非磁性体であることを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査装置では、検査対象物は所定幅を有し、１つまたは複数の磁気インピーダンスセンサを用い、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンすることを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査装置では、検査対象物は所定幅を有し、複数の磁気インピーダンスセンサを用い、２つのセンサが干渉しない距離に隣接するセンサを離間させて配置して検出を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査装置では、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、前記複数のセンサを、前記幅方向に直線状に並べて、一つおきにスキャン方向にジグザグに並べて、配置して検出を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査装置では、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、隣接するセンサをスキャン方向に所定寸法ずつずらして直線状に並べて、配置して検出を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法は、搬送路を搬送される磁性体の検査対象物を消磁する消磁ステップと、前記消磁ステップによる処理の以降に実行され、前記検査対象物に混入した非磁性金属に渦電流を生じさせて渦電流による磁界に基づき磁気インピーダンスセンサにより磁気インピーダンスを検出する磁気インピーダンス検出ステップと、前記磁気インピーダンスセンサの出力に基づき前記検査対象物に混入した金属異物を検出する異物検出ステップとを具備することを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法は、磁気インピーダンス検出ステップでは、磁気インピーダンスセンサの渦電流発生部に交流を印加して渦電流を生じさせて検出を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法では、検査対象物は磁性体の金属であり、金属異物は非磁性体であることを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法では、検査対象物は所定幅を有し、１つまたは複数の磁気インピーダンスセンサを用い、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンすることにより検査を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法では、検査対象物は所定幅を有し、複数の磁気インピーダンスセンサを用い、２つのセンサが干渉しない距離に隣接するセンサを離間させて配置して検出を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法では、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、前記複数のセンサを、前記幅方向に直線状に並べて、一つおきにスキャン方向にジグザグに並べて、配置して検出を行うことを特徴とする。

本発明に係る異物混入検査方法では、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、隣接するセンサをスキャン方向に所定寸法ずつずらして直線状に並べて、配置して検出を行うことを特徴とする。

本発明によれば、検査対象物を消磁し、消磁後の検査対象物に混入した金属に渦電流を生じさせて渦電流による磁界に基づき磁気インピーダンスセンサを用いて磁気インピーダンスを検出し、その出力に基づき上記検査対象物に混入した金属異物を検出するので、異物を適切に高速で検出可能であり、構成が簡素で安価である。

本発明の実施形態に係る異物混入検査装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る異物混入検査装置の構成を示す要部平面図。 本発明の異物混入検査装置の磁気インピーダンスセンサを複数設けて構成した要部を示す、第１の実施形態の平面図。 本発明の異物混入検査装置の磁気インピーダンスセンサを複数設けて構成した要部を示す、第２の実施形態の平面図。 本発明の実施形態に係る異物混入検査装置による測定結果を示す図。 本発明の実施形態に係る異物混入検査装置による測定結果を示す図。

以下添付図面を参照して本発明に係る異物混入検査装置及び異物混入検査方法の実施形態を説明する。図１には、実施形態に係る異物混入検査装置の構成図が示されている。異物混入検査装置は、検査対象物１０を例えば布などの絶縁物で構成される搬送路を有するベルトコンベアなどの搬送装置２０により搬送する。搬送路には、消磁器３０が設けられており、搬送されてくる検査対象物１０を消磁する。消磁器３０としては、公知のものを使用することができる。

消磁された検査対象物１０が搬送されてゆく先には、磁気インピーダンスセンサ４０が設けられている。つまり、図２の搬送路の平面図に示すように、消磁器３０と磁気インピーダンスセンサ４０が配置されている。矢印Ｘは、検査対象物１０の搬送方向を示している。磁気インピーダンスセンサ４０は、検査対象物１０に対向しており、両者は離間している。

磁気インピーダンスセンサ４０には、図２の紙面方向に磁界を発生して、消磁後の検査対象物１０に混入した金属に渦電流を生じさせる図示しない渦電流発生部が設けられており、この渦電流発生部に交流を励起信号として印加することにより渦電流を発生させる。渦電流発生部は、コイルにより構成することができる。磁気インピーダンスセンサ４０には、上記渦電流による磁界に基づき磁気インピーダンスを検出するものである。即ち、上記渦電流は逆磁場を発生するので、この逆磁場による磁界が磁気インピーダンスセンサ４０のインピーダンスを変化させる。磁気インピーダンスセンサ４０は、インピーダンスが変化することによる電圧の変化を出力とする。

磁気インピーダンスセンサ４０の出力は、増幅器５０へ送られる。増幅器５０は、磁気インピーダンスセンサ４０の出力である電圧を増幅してコンピュータ６０へ送出する。コンピュータ６０は、磁気インピーダンスセンサ４０の出力をディジタル化して取り込み、このディジタルデータに基づき上記検査対象物１０に混入した金属異物を検出する検出手段として機能する。

磁気インピーダンスセンサ４０の出力であるディジタルデータは、検査対象物１０に混入した金属異物の部分において、通常よりも大きく変動する。この変動を捕らえて異物と判定する。所定の閾値を用いて異物と判定することができる。

上記において、検査対象物１０は磁性体であり、金属異物は非磁性体とすることができる。より具体的には、検査対象物１０はニッケル水素電池の正極である網状ニッケルであり、金属異物を銅とすることができる。また、検査対象物１０は、ニッケル水素電池の正極以外に、ニッケル水素電池の負極やセパレータであっても良く、更には、リチウムイオン電池の正極以外に、負極やセパレータであっても良い。セパレータは、非金属であるが、このような非金属に非磁性体が混入した場合にも検出可能である。また、検査対象物１０は上記の例では、固体であるが、液体や粉体であっても良い。液体の場合には、検査対象物を樋などに流して異物混入検査することができる。非磁性金属異物が検査対象物中に入っている場合でも、またセンサから見て検査対象物の裏側に混入し場合など、見えない場合でも、本願発明は検査対象物１０に非接触で確実に金属異物を検出できる。

また、図２に示すように、検査対象物１０は所定幅Ｗを有するとき、Ｗが１つの磁気インピーダンスセンサ４０の検出範囲にあるときには、１つの磁気インピーダンスセンサ４０を用いることができる。Ｗが１つの磁気インピーダンスセンサ４０の検出範囲を超える場合には、複数の磁気インピーダンスセンサ４０を用いることができる。磁気インピーダンスセンサ４０によって、所定幅Ｗの幅方向と直交する方向にスキャンする。

上記スキャンは、本実施例では、搬送装置２０により、検査対象物１０が搬送されて行われるが、消磁器３０や磁気インピーダンスセンサ４０を移動させることによりスキャンを行うようにしても良い。複数の磁気インピーダンスセンサ４０を用いる場合には、２つのセンサ４０が干渉しない距離に隣接するセンサ４０を離間させて配置して検出を行う。

具体例としての第１の実施形態では、上記所定幅Ｗの幅方向と直交する方向にスキャンし、図３に示すように、複数のセンサ４０−１〜４０−８を、上記幅方向Ｗに直線状に並べて、一つおきにスキャン方向にジグザグに並べて、配置して検出を行う。図の上下方向に隣接するセンサがスキャン方向に寸法ｓだけずれて配置される。複数のセンサ４０−１〜４０−８は、プラスチックなどの絶縁部材７０にモールドして固定することができる。

具体例としての第２の実施形態では、上記所定幅Ｗの幅方向と直交する方向にスキャンし、隣接するセンサをスキャン方向に所定寸法ずつずらして直線状に並べて、配置して検出を行う。例えば、図４に示すよう、複数のセンサ４０−１〜４０−８を、図の下側のセンサほど寸法ｋづつ右側へずれた位置にあり、複数のセンサ４０−１〜４０−８が斜めに直線状に並べられる。

複数のセンサ４０−１〜４０−８を用いた場合には、その出力は夫々異なる増幅器５０に送出し、複数の増幅器５０の出力は１つのコンピュータ６０へ与えることができる。コンピュータ６０は、複数の磁気インピーダンスセンサ４０−１〜４０−８の出力をディジタル化して取り込み、それぞれのディジタルデータに基づき上記検査対象物１０に混入した金属異物をそれぞれ検出する検出手段として機能する。従って、幅方向に複数の金属異物がある場合には、複数のディジタルデータに反応が現れるので、漏れなく異物検出が可能となる。

図５に、１つの磁気インピーダンスセンサ４０を用いて検査対象物Ｎｉ（スポンジ状Niシート）上に、異物であるＣｕを検出した結果のグラフを示す。測定条件を表１に示す。

測定開始から概ね７７ｍｍの位置で大きな出力変動が観測され、概ね８２ｍｍの位置で収束している。磁性体に混入した非磁性体異物を的確に検出することが可能であることが分かる。

図６は、１つの磁気インピーダンスセンサ４０を幅方向にスキャンする機構を備えた装置を用いて検査を行った結果を示す。磁気インピーダンスセンサ４０を、表１の条件で用いた。図６の線分Ｊ１は、最も感度が高く、当該位置に非磁性体異物が混入しているとみられる場合の測定結果であり、線分Ｊ２は線分Ｊ１を得た測定位置から０．５ｍｍ幅方向のいずれか側へ磁気インピーダンスセンサ４０を移動させたときの測定結果である。また、線分Ｊ３は、線分Ｊ１を得た測定位置から線分Ｊ２の測定位置とは逆側の０．５ｍｍ幅方向へ磁気インピーダンスセンサ４０を移動させたときの測定結果を示している。このように、１つの磁気インピーダンスセンサ４０を用いて幅方向へスキャンを行い、異物検査が可能である。

上記の幅方向へのスキャン機構としては、幅方向へ延びるレールを搬送路に設け、このレール上を例えばステッピングモータで移動するキャリアをレール上に設け、このキャリアに磁気インピーダンスセンサ４０を設けて、ステッピングモータを制御する制御装置を備えたものを採用することができる。

１０ 検査対象物
２０ 搬送装置
３０ 消磁器
４０、４０−１〜４０―８ 磁気インピーダンスセンサ
５０ 増幅器
６０ コンピュータ
７０ 絶縁部材

Claims (14)

1. 搬送路を搬送される磁性体の検査対象物を消磁する消磁器と、
   前記搬送路の搬送方向において前記消磁器の後段に配置され、前記検査対象物に混入した非磁性金属に渦電流を生じさせて渦電流による磁界に基づき磁気インピーダンスを検出する磁気インピーダンスセンサと、
   前記磁気インピーダンスセンサの出力に基づき前記検査対象物に混入した金属異物を検出する検出手段と
   を具備することを特徴とする異物混入検査装置。
2. 磁気インピーダンスセンサは、渦電流発生部を有し、この渦電流発生部に交流を印加して渦電流を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の異物混入検査装置。
3. 検査対象物は磁性体の金属であり、金属異物は非磁性体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異物混入検査装置。
4. 検査対象物は所定幅を有し、１つまたは複数の磁気インピーダンスセンサを用い、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異物混入検査装置。
5. 検査対象物は所定幅を有し、複数の磁気インピーダンスセンサを用い、２つのセンサが干渉しない距離に隣接するセンサを離間させて配置して検出を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異物混入検査装置。
6. 前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、前記複数のセンサを、前記幅方向に直線状に並べて、一つおきにスキャン方向にジグザグに並べて、配置して検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の異物混入検査装置。
7. 前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、隣接するセンサをスキャン方向に所定寸法ずつずらして直線状に並べて、配置して検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の異物混入検査装置。
8. 搬送路を搬送される磁性体の検査対象物を消磁する消磁ステップと、
   前記消磁ステップによる処理の以降に実行され、前記検査対象物に混入した非磁性金属に渦電流を生じさせて渦電流による磁界に基づき磁気インピーダンスセンサにより磁気インピーダンスを検出する磁気インピーダンス検出ステップと、
   前記磁気インピーダンスセンサの出力に基づき前記検査対象物に混入した金属異物を検出する異物検出ステップと
   を具備することを特徴とする異物混入検査方法。
9. 磁気インピーダンス検出ステップでは、磁気インピーダンスセンサの渦電流発生部に交流を印加して渦電流を生じさせて検出を行うことを特徴とする請求項８に記載の異物混入検査方法。
10. 検査対象物は磁性体の金属であり、金属異物は非磁性体であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の異物混入検査方法。
11. 検査対象物は所定幅を有し、１つまたは複数の磁気インピーダンスセンサを用い、前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンすることにより検査を行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の異物混入検査方法。
12. 検査対象物は所定幅を有し、複数の磁気インピーダンスセンサを用い、２つのセンサが干渉しない距離に隣接するセンサを離間させて配置して検出を行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の異物混入検査方法。
13. 前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、前記複数のセンサを、前記幅方向に直線状に並べて、一つおきにスキャン方向にジグザグに並べて、配置して検出を行うことを特徴とする請求項１２に記載の異物混入検査方法。
14. 前記所定幅の幅方向と直交する方向にスキャンし、隣接するセンサをスキャン方向に所定寸法ずつずらして直線状に並べて、配置して検出を行うことを特徴とする請求項１２に記載の異物混入検査方法。
    
    

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