JPH05223947A - 金属検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バラ状に搬送される被検査体のうち、金属の
混入されている被検査体の選別を、歩留率を向上させ
る。 【構成】 送信コイル２４から被検査体の搬送路Ｃへ発
生させた交番磁界を２つの受信コイル２５、２６で等量
ずつ受け、その差動出力信号を検波する。被検査体が磁
界中を通過するときの検波出力のレベルが所定値を越え
たことが、レベル判定手段３２によって判定され、その
判定信号のオン時間が所定時間以上であると判定される
と、このときの検波出力波形が、磁界中を単独に通過す
る金属によるものか否かが波形判定手段４０で判定さ
れ、単独通過と判定された場合には、その金属が２つの
受信コイル２５、２６の境界位置を通過するタイミング
が、その検波波形から検出され、この検出タイミングに
基づいて、遅延された選別信号が選別機５０へ出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査体の混入金属の
有無を、混入金属による磁界変化を検出することによっ
て判定する金属検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品等の生産ラインでは、製品を金属検
出装置の検査磁界を通過させ、その磁界変化によって製
品に混入される金属の有無をライン上で検査し、金属が
混入している製品（以下、不良品と記す）を、後段の選
別機でライン上から排除するようにしている。

【０００３】一般に、金属検出装置と選別機とは別体で
一定距離離れているため、金属検出装置で不良品と判定
された製品に対する選別信号を、その製品が選別機に到
達するまで遅延する必要がある。

【０００４】選別機は、ゲート板を搬送路へ移動させた
り、エアを吹付けたりして製品の排除を行なうが、不良
品を確実に排除するためには、製品の大きさ等に応じた
適切な選別時間が必要となる。

【０００５】通常、選別機は製品の種類に合ったものを
選んで用いるため、金属検出装置側に選別信号の遅延手
段や選別時間を決定する手段を設けている。

【０００６】そして、金属検出装置は、不良品が金属検
出装置を通過したタイミングを投受光器で検出し、この
製品に対応した時間幅の選別信号を、投受光器から選別
機までの距離とライン速度に対応した時間だけ遅延させ
て選別機へ出力している。

【０００７】しかして、製品が大型でしかも適切な間隔
で搬送される場合には、投受光器による製品個々の通過
タイミングが確定できるが、バラ状態で不定間隔に搬送
される小型な製品（例えばウィンナソーセージやキャラ
メル等）を検査する場合、製品同士が重なった状態や連
続した状態で金属検出装置を通過するため、投受光器で
製品個々の通過タイミングを確定することはできない。

【０００８】このため、このようなバラ状態の製品を検
査する金属検出装置では、混入金属が検査磁界に与える
影響を示す信号によって、選別信号の出力タイミングを
決定せざる得ない。

【０００９】図４は、上記のようなバラ状の被検査体の
金属混入を検査するための従来の金属検出装置１を示し
ている。

【００１０】この金属検出装置１は、信号発生器２から
の正弦波信号で送信コイル３を励磁し、被検査体の搬送
路Ｃへ交番磁界（検査磁界）を発生させ、その磁界を搬
送路に沿って並んだ２つの受信コイル４、５で等量ずつ
受ける。

【００１１】受信コイル４、５に誘起される交流信号
は、差動増幅器６に入力され、その差動出力は、検波回
路７によって検波される。検波回路７の検波出力はコン
パレータ８で基準電圧Ｖｒと比較される。

【００１２】磁界中に被検査体Ｗがない状態では、差動
出力は零であるため、検波出力も零となり、コンパレー
タ８の出力は反転しない。

【００１３】ところが、例えば鉄の混入金属ｍを含む被
検査体Ｗ_n が受信コイル４に近づくと、混入金属ｍによ
って一方の受信コイル４側の磁束密度が大となり、他方
の受信コイル５側の磁束密度が小となる。この被検査体
Ｗ_n が他方の受信コイル５上まで搬送されると、受信コ
イル５側の磁束密度が大となり、受信コイル４側の磁束
密度が小となる。

【００１４】このため、検波出力は被検査体Ｗ_n の磁界
通過にともなって図５の（ａ）に示すように変化し、コ
ンパレータ８からは、同図の（ｂ）に示すように混入金
属有りを示すＨレベルの判定信号が選別信号出力手段９
へ出力される。

【００１５】なお、金属が磁界に与える影響はその金属
が大きい程早い時期に表われる（図５の（ａ）の点線の
波形）ため、この大きな金属を含む被検査体の近傍に他
の被検査体内の小さな金属があった場合、その小さな金
属を判定信号から識別できない。

【００１６】このため、選別信号出力手段９は、判定信
号の立上りを基準タイミングとし、同図の（ｃ）に示す
ように、この基準タイミングから所定時間Ｔａ遅れたタ
イミングに立上り、被検査体の排除に最低限必要な時間
Ｔｅと判定信号のオン時間Ｔ_ONとの加算時間だけＨレベ
ルとなる選別信号を、選別機１０へ出力している。な
お、時間Ｔａは、例えば磁界中心位置から選別機１０ま
での距離Ｌを搬送速度Ｖで除算した値から、被検査体の
最大長Ｌ_W を搬送速度Ｖで除算した値を減じた時間に予
め設定しておく。

【００１７】このようにしておけば、混入金属が磁界に
与える影響が大きい程、即ち、判定信号のオン時間が長
い程、早期にそして長い時間排除が行なわれ、大きな金
属の影響によって識別できない小さな金属を含む被検査
体も、余裕をもって選別機１０で確実に排除することが
できる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の金属検出装置では、大きな金属の混入して
いる１つの被検査体が、金属を含まない多数の被検査体
（良品）とともに磁界中をほぼ同時に通過した場合、こ
れら多数（例えば数１０個）の良品も選別機で同時に排
除されてしまうため、歩留率が低く、排除品の中から不
良品のみを選別する作業（排除品を充分間隔をとりなが
ら再投入する作業）が長時間必要になってしまう。

【００１９】本発明は、この課題を解決し、確実な選別
が行なえ、しかも歩留率を向上させた金属検出装置を提
供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の金属検出装置は、被検査体の通過経路に磁
界を発生する磁界発生手段と、被検査体が前記磁界中を
通過するときの前記磁界の変化を検出する磁界変化検出
手段と、前記磁界変化検出手段からの検出信号の大きさ
によって、被検査体に金属が混入しているか否かを判定
するレベル判定手段と、前記レベル判定手段で金属混入
が判定されたときの前記磁界変化検出手段の検出信号の
波形が、前記磁界中を単独に通過する金属による波形で
あるか否かを判定する波形判定手段と、前記波形判定手
段によって前記検出信号の波形が単独に通過する金属に
よる波形であると判定されたとき、該検出信号の波形に
基づいて、前記混入金属が前記磁界中の所定位置を通過
するタイミングを検出する金属通過タイミング検出手段
とを備えている。

【００２１】

【作用】このように構成したため、本発明の金属検出装
置では、磁界発生手段によって発生する磁界中を、金属
が混入された被検査体が通過すると、この金属による磁
界の変化に対応した検出信号が磁界変化検出手段から出
力され、レベル判定手段によって金属の混入が判定され
る。金属の混入が判定されると、そのときの検出信号の
波形が、磁界中を単独に通過した金属による波形である
か否かが判定され、単独通過の場合には、その波形から
金属が磁界中の所定位置を通過したタイミングが検出さ
れる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

【００２３】図１は、一実施例の金属検出装置２０の構
成を示す図である。この金属検出装置２０の磁界発生手
段は、基準信号発生器２１から出力される所定周波数の
矩形波信号をフィルタ２２によって正弦波に変換し、こ
の正弦波を電力増幅器２３で増幅して送信コイル２４を
励磁し、被検査体Ｗの搬送路Ｃへ交番磁界を発生してい
る。

【００２４】この交番磁界の金属通過による変化を検出
するための磁界変化検出手段は、その搬送路Ｃに沿って
交番磁界を等しく受ける位置に並んだ２つの受信コイル
２５、２６と、両受信コイル２５、２６の出力を差動増
幅する差動増幅器２７と、その差動出力を検波する検波
回路２８とＬＰＦ（低域通過フィルタ）２９によって構
成されている。

【００２５】一方、基準信号発生器２１からの矩形波信
号は、移相器３０へ入力されており、この移相器３０で
所定位相遅延された矩形波信号は、検波回路２８へ入力
されている。検波回路２８は、移相器３０からの矩形波
信号によって差動増幅器２７の出力を同期検波する。

【００２６】なお、移相器３０による位相遅延量は、金
属が混入していない被検査体（以下、良品と記す）が磁
界中を通過する際の検波出力が最小となるように、予め
決められている。このため、良品通過時の検波出力は、
無視できる極めて小さいレベルになっている。

【００２７】検波回路２８の出力信号は、低域通過フィ
ルタ２９によって、搬送波成分（基準信号発生器２１の
出力周波数成分）が除去され、Ａ／Ｄ変換器３１に入力
される。

【００２８】Ａ／Ｄ変換器３１は、検波出力を高速にサ
ンプリングして、各サンプリング値に対応したディジタ
ル信号を出力する。

【００２９】Ａ／Ｄ変換器３１からのディジタル信号
は、レベル判定手段３２へ入力されている。

【００３０】レベル判定手段３２は、図２に示すように
検波出力信号（ａ）が所定の基準値Ｖｒを越えている
間、金属の混入を示す判定信号（ｂ）を出力する。

【００３１】オン時間判定手段３３は、レベル判定手段
３２からの判定信号のオン時間Ｔ_ONを検出して、第１の
選別信号出力手段３４へ出力するとともに、このオン時
間Ｔ_ONと所定時間Ｔｒとを比較し、Ｔ_ONがＴｒより小の
ときには、後述する波形判定手段４０をリセットする
（なお、この時間検出はＡ／Ｄ変換のサンプリング周期
に基づいてなされている）。

【００３２】第１の選別信号出力手段３４は、前述した
従来装置の選別信号出力手段と同様に、判定信号の立上
りから所定時間Ｔａ（Ｔａ＝Ｌ／Ｖ−Ｌｗ／Ｖ）後に、
判定信号のオン時間Ｔ_ONと所定時間Ｔｅとの加算時間だ
け選別信号を出力する（Ｔｅは１つの被検査体を排除す
るのに最低限必要な時間で、例えば２Ｌｗ／Ｖ）。

【００３３】波形判定手段４０は、Ａ／Ｄ変換器３１か
ら出力される検波出力を、図２に示すように、レベル判
定手段３２の判定信号の立上り時から所定期間Ｔｈ（例
えばＴｈ＝２Ｔ_ON）だけ波形データとして記憶した後、
この記憶した検波出力の波形データと、基準波形メモリ
４１に予め記憶されている基準波形とを比較する。

【００３４】基準波形メモリ４１には、判定信号のＴ_ON
時間がＴｒ時間以上となる複数種類の基準波形データが
記憶されている。

【００３５】これらの基準波形データは、大きさの異な
る複数の金属を複数の被検査体に１個ずつ混入させた擬
似不良品を、１つずつ単独に磁界中へ通過させたときの
検波出力データであって、各基準波形データは、それぞ
れのＴ_ON時間に対応づけて記憶されている。

【００３６】波形判定手段４０は、判定信号のオン時間
Ｔ_ONに最も近い基準波形データを読出して検波出力波形
と比較し、その差が所定値以内であれば、検波出力の波
形が、磁界中を単独に通過する金属によるものであると
判定して、第１の選別信号出力手段３４をリセットす
る。

【００３７】また、この波形判定手段４０は、Ｔ_ONがＴ
ｒより小の場合、オン時間判定手段３３からのリセット
により、検波出力波形の記憶を停止して、それまでの記
憶値をリセットする。

【００３８】金属通過タイミング算出手段４２は、波形
判定手段４０によって検波出力波形が単独に通過する金
属によるものと判定されたとき、図２に示すように検波
出力波形の＋側ピークＰ₁ と−側ピークＰ₂ との中間時
点ｔ_c から現時点（判定信号の立上りからＴｈ時間経過
時点）までの時間Ｔｓを算出する。この中間時点は、単
独に通過する金属が、２つの受信コイル２５、２６の境
界位置に達するタイミングである。

【００３９】金属通過タイミング検出手段４２は、この
境界位置から、選別機５０までの距離Ｌを搬送速度Ｖで
除した値Ｌ／Ｖから、最低限必要な選別時間Ｔｅの１／
２と算出時間Ｔｓとを減じた結果、即ち、 Ｔｄ＝（Ｌ／Ｖ）−Ｔｓ−Ｔｅ／２ を、遅延設定時間として第２の選別信号出力手段４３へ
出力する。

【００４０】第２の選別信号出力手段４２は、この遅延
設定時間Ｔｄを受けてから、そのＴｄ時間後に選別信号
をＴｅ時間出力する。

【００４１】第１、第２の選別信号出力手段３４、４３
の出力はオア回路４４を介して選別機５０へ出力されて
いる。

【００４２】選別機５０は、第１または第２の選別信号
出力手段３４、４３から選別信号が出力されている間、
搬送路上の被検査体を例えばエア吹付けによって搬送路
上から排除する。

【００４３】このように構成された金属検出装置の磁界
内にウィンナソーセージ等の被検査体がバラ状で進入
し、その中の１つに小さな金属が混入していると、検波
出力は、図３の（ａ）に示すように、ｔ₁ 時に基準値Ｖ
ｒを越える。

【００４４】このため、同図の（ｂ）のようにｔ₁ 時に
立上がる判定信号がレベル判定手段３２から出力され
る。この判定信号のオン時間Ｔ_ON1 は、所定時間Ｔｒよ
り短かいため、波形判定手段４０はリセットされ、同図
の（ｃ）に示すように、ｔ₁ 時点からＴａ時間経過した
後（ｔ₂ 時）に、第１の選別信号出力手段３４からＴｅ
＋Ｔ_ON1 時間だけ選別信号が出力される。この選別信号
は、オア回路４４を介して選別機５０に出力され、ｔ₂
時からｔ₃ 時までの間エア吹付けによる被検査体の排除
がなされ、不良品は搬送路上から排除される。

【００４５】この排除期間は、必要最低限の排除時間Ｔ
ｅに、短かいＴ_ON1 時間を加えたものであるため、不良
品とともに排除される良品は少なくて済む。

【００４６】また、大きな金属が混入している被検査体
が良品とともに磁界内に進入して、同図の（ａ）に示す
ような正弦状の大きな検波信号が出力されると、レベル
判定手段３２からはＴｒを越えるオン時間Ｔ_ON2 の判定
信号が、ｔ₄ 時に出力される。

【００４７】このため、波形判定手段４０は、リセット
されずに、ｔ₄ 時からＴｈ（＝２Ｔ_ON2 ）時間の検波出
力を記憶し、この記憶データと、Ｔ_ON2 時間に対応した
基準波形データとを比較する。この場合の波形は単独に
通過する金属によるものであるから、その波形の差は所
定の誤差範囲内と判定されて、単独金属が通過したこと
を示す信号が、金属通過タイミング検出手段４２へ出力
されるとともに、第１の選別信号出力回路３４の遅延動
作はリセットされる。

【００４８】金属通過タイミング検出手段４２は、単独
金属の通過を示す信号を受けると、波形判定手段４０に
記憶されている検波出力波形のピーク点Ｐ₁ 、Ｐ₂ 間の
中間時点（ｔ₅ 時）から現時点（ｔ₆ 時）までの時間Ｔ
_S1を算出する。

【００４９】このｔ₅ 時点は、混入金属が２つの受信コ
イル２５、２６の境界位置を通過するタイミングである
ため、この金属がｔ₆ 時点から選別機５０に達するまで
のタイミングＴｍは、 Ｔｍ＝Ｌ／Ｖ−Ｔ_S1 となる。

【００５０】金属通過タイミング検出手段４２は、金属
の混入している被検査体を確実に排除するために最低限
必要な排除時間Ｔｅの１／２をＴｍから減じ、その結果
を遅延時間Ｔｄとして出力する。

【００５１】このため、第２の選別信号出力手段４３か
らは、図３の（ｄ）のように、ｔ₆時からＴｄ時間後の
ｔ₇ 時に、選別信号がＴｅ時間出力される。この選別信
号はオア回路４４を介して選別機５０へ出力されるた
め、この大きな金属の混入している被検査体は、確実に
搬送路から排除される。なお、この排除期間中に選別機
５０を通過しようとする良品も排除されるが、その数
は、排除期間が短かいため、数個程で済む。

【００５２】なお、図３の（ａ）の最後の検波出力波形
のように、単独金属による基準波形と大きく異なり、オ
ン時間Ｔ_ON3 がＴｒを越える場合には、波形判定手段４
０からは単独金属の通過を示す信号が出力されないた
め、第１の選別信号出力手段３４によって、判定信号の
立上り時ｔ₈ 時からＴａ時間後のｔ₉ 時に、Ｔｅ＋Ｔ
_ON3 時間だけ選別信号が出力される。

【００５３】なお、前記実施例では、被検査体を交番磁
界中に通過させていたが、永久磁石等による静磁界や脈
流磁界を用いた金属検出装置にも本発明を同様に適用で
きる。

【００５４】また、前記実施例のように、２つの受信コ
イル２５、２６を同一面に並べて送信コイル２４に対向
させる対向形式のものだけでなく、２つの受信コイルを
送信コイルの両側に同軸状に配置した同軸形式のもの
や、コイルでない磁気センサを用いたもの等についても
同様に適用できる。

【００５５】また、前記実施例のレベル判定手段３２
は、検波出力の＋側が基準値Ｖｒを越えるか否かを判定
していたが、混入金属が鉄金属あるいは非鉄金属のいず
れにも対応できるように、検波出力の＋側と−側とを区
別なく判定するようにしてもよい。

【００５６】また、前記実施例では、予め基準波形メモ
リ４１に各オン時間に対応した複数の基準波形を記憶し
ておき、検波波形と基準波形とを比較するようにしてい
たが、大きな金属が混入している場合の検波波形は、ほ
ぼ正弦波に近似できるので、検波波形自身が正弦波に近
いか否かを判別するようにしてもよい。また、前記実施
例では、判定信号のオン時間が所定時間Ｔｒ以上のとき
に、検波信号の波形を判定していたが、オン時間の長さ
にかかわらず、検波出力の波形の判定のみによって、選
別信号の遅延時間や選別時間を切り換えるようにしても
よい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属検出
装置は、被検査体が磁界中を通過する際の磁界変化に対
応した検出信号の波形が、磁界中を単独に通過する混入
金属によるものか否かを判定して、その混入金属の位置
を識別できるように構成されているため、この混入金属
が所定の選別位置に達するタイミングを正確に把握で
き、多数の良品をこの不良品とともに、排除しないで済
み、歩留りを激減することができ、排除品の再検査を短
時間で行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】一実施例の要部の動作を説明するための信号図
である。

【図３】一実施例の各部の動作を説明するためのタイミ
ング図である。

【図４】従来装置の構成を示すブロック図である。

【図５】従来装置の動作を示すタイミング図である。

【符号の説明】

２０ 金属検出装置 ２１ 基準信号発生器 ２４ 送信コイル ２５、２６ 受信コイル ２７ 差動増幅器 ２８ 検波回路 ３０ 移相器 ３１ Ａ／Ｄ変換器 ３２ レベル判定手段 ３３ オン時間判定手段 ３４ 第１の選別信号出力手段 ４０ 波形判定手段 ４１ 基準波形メモリ ４２ 金属通過タイミング検出手段 ４３ 第２の選別信号出力手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査体の通過経路に磁界を発生する磁界
   発生手段と、 被検査体が前記磁界中を通過するときの前記磁界の変化
   を検出する磁界変化検出手段と、 前記磁界変化検出手段からの検出信号の大きさによっ
   て、被検査体に金属が混入しているか否かを判定するレ
   ベル判定手段と、 前記レベル判定手段で金属混入が判定されたときの前記
   磁界変化検出手段の検出信号の波形が、前記磁界中を単
   独に通過する金属による波形であるか否かを判定する波
   形判定手段と、 前記波形判定手段によって前記検出信号の波形が単独に
   通過する金属による波形であると判定されたとき、該検
   出信号の波形に基づいて、前記混入金属が前記磁界中の
   所定位置を通過するタイミングを検出する金属通過タイ
   ミング検出手段とを具備した金属検出装置。