JPH05507794A - 金属探知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 衾！二別置 本発明は、金属探知器に関する。

金属探知器は、金属不純物の検出用として多（の産業に利用されている。

食品および薬品産業においては、金属不純物は重大な問題であり、また微少のの 各種金属を高精度で検出し、消費者の保護のために製品からその金属を効果的に 高精度で除去することが要求されている。

金属探知器は、また、機械の保護のために、ブツラスチック、森林、採石等の他 の産業においても利用されており、さらに武器の検出手段として空港等地の設備 にも利用されている。

一般に、金属探知器は、封鎖型探知器と表面型探知器との２種類に分類すること ができる。

封鎖型探知器は、処理すべき製品が通る中心穴すなわちアパーチュアを有する、 一般に金属製のエンクロージャすなわち箱を備える。アパーチュアは、円形、正 方形、長方形等の任意な形状を有する。この種の探知器は、アパーチュアの内側 に存在する金属に対して高感度を有する。

表面型探知器は、金属の存在を感知する１つの外表面を有する箱を備える。

通常の金属探知器の変換器は、金属製箱の中央部に据え付けられた交流ブリッジ 回路の形の平衡されたコイル設備を含む。コイルと箱との間の距離を大きくする ことは、振動の影響と熱すなわち老化の影響とから生じる妨害信号を最小にしか つ高性能とするために重要であると考えられる。振動は金属製箱とコイルとに相 対的な移動を生じ、また熱はコイル設備に電気的平衡の妨害を生じる。コイルか ら金属製箱までの距離を減少させると、前記の妨害が指数関数的に増大する。そ れゆえに、アパーチュアの近くに金属材料を提供することは、不適当である。金 属探知器の設計の原理は、常に、金属をコイルから可能な限り離れた箇所に維持 することである。

これら公知の金属探知器は、静止した金属を感知するのみならず、検出ゾーン以 外の範囲において移動する金属をよく感知する不利益を招く。封鎖型探知器の検 出ゾーンはアパーチュアの内側にあり、表面型探知器の検出ゾーンは感知用表面 の近くである。

それゆえに、公知の金属探知器は、金属が存在しない検出ゾーン以外の範囲を有 する。このような範囲は、無金属ゾーンすなわちＭ　Ｆ　Ｚ　（ｍｅｔａｌ　ｆ ｒｅｅ　ｚｏｎｅｌ　として知られている。

高性能探知器用の無金属ゾーンは非常に大きく、探知器をコンベアまたは機械に 取り付けるためには金属探知器自体の実際の寸法の５倍程度が要求されている。

無金属ゾーンの寸法は、アパーチュアの高さまたは直径をＡＨとしたとき、以下 の式を用いて計算することができる。

無金属ゾーン＝１．５ＸＡＨ （静止金属用） 無金属ゾーン＝２．○ＸＡＨ （移動金属用） このように大きな無金属ゾーンの必要性は、金属探知器を使用する場所に重大な 影響を与える。要求される付加的な空間のために設備費用が高くなり、また場合 によっては金属探知器の取付けの実現性を妨げる。

また、通常の金属探知器は支持用の金属骨組における電気的なループにより妨害 され、このような影響を避けるべく骨組を電気的に絶縁された異なる部位に設計 することに大きな注意を払わなければならない。

このループの影響は、無金属ゾーンよりも遠くへ大きく離して広げられ、アパー チュアの高さまたは直径の１００倍程の大きさになる。

振動の影響に起因しておよび搬送システムのローラ用ボール・レースの回転金属 ボールのために抵抗に変化する電気的なループの影響は、金属探知器をトリガー し、性能を本質的に低下させる弊害を生じる。

同じ周波数で動作する複数の金属探知器を互いに接近させると、感度の低下を招 ＜混線による妨害を生じる。

本発明は、これらの問題を考慮してなされたものである。

本発明に従って、金属製エンクロージャ内に配置されたコイル状コンダクタであ って交流で発生された第１の電磁場を発生すべく動作するコイル状コンダクタを 含む金属検出器が提供される。本発明の金属検出器は、さらに、前記第１の１Ｆ 磁場に対向する第２の磁場を発生する手段であって固定的な第２の磁場発生手段 を含み、前記第２の磁場発生手段の少なくとも一部は、前記第１のｉｉ＝磁場内 にあって前記コイル状コンダクタの近（に配置されている、ことを特徴とする。

本発明の好ましい実施例においては、コイル状コンダクタは、金属製箱の中に配 置される。開口は箱の対抗する部位に開口が形成されており、これらの開口はコ イル状コンダクタに整列されているとともにコイル状コンダクタと類似の寸法を 有する。格付けされた対向する電磁的交流場を発生する手段は、第１のコイルの 各端部に配置されており、箱の開口までまたはそれを越えて伸びる。

対向する（および格付けされた）交流的な電磁場を発生する手段は、例えば、以 下の手法の１つにより達成することができる。

１、導電材料（１ｉ＃ｉり製の複数のコイルを第１の場発生用コイルの各側部に 巻き付ける。各側部のコイルは、第１の場発生用コイルと同じ周波数でかつ逆極 性で励起されて動作する分離された複数のコイルからなり、電流の強度および位 相において格付けされる。

コイルから第１の場発生用コイルまでの距離に関する電流の強度および位相の格 付けは、第１の場の軌跡を決定する。

２、複数の独立したコイルを第１の場発生用コイルの各側部に巻き付け、全てを 短絡するかアースに接続する。これらのコイルは、単一層または多層のフォーマ ットであり、またアパーチュアの特定の範囲を覆うする。

これらの各巻線に誘導された電流により、対抗する電磁場がレンツの法則に従っ て発生される。

強度および格付けは、各コイルのインピーダンスと、第１の場発生用コイルの位 置に対する位置とにより制御することができる。この手段により、要求される第 １の場の軌跡を適応させることができる。

３、誘導渦電流が対抗する場を発生するような、第１の場発生用コイルに対する 寸法、形状および位置の固体金属製の板、チューブまたはスクリーンを使用する 。それにより、要求される第１の場の軌跡を適応させることができる。

本発明の探知器は、無金属ゾーンを減少しまたは除去するように、検出ゾーン以 外の外部電磁場を減少させる。無金属ゾーンの減少は、金属探知器の設計用パラ メータにより制御することができる。

本発明により与えられる制御範囲により、探知器を、正、ゼロまたは負の熱金属 ソーンを有するように設計することができる。

本発明の設計用パラメータは、また、検出ゾーンの電磁場が技量により減少しな いように、それゆえに感度が低下しないように、制御することができる。

第２の対抗する場と第１の場との相互作用は、コイルに伸びる第１の場の範囲ま たは距離を制限し、軌跡は第１の場がゼロになる範囲に発生される。

この軌跡の位置および形状は、その長さ方向における全ての位置での、対抗する 場の強さの格付けと対抗する場を発生する手段の幾何学的形状により制御するこ とができる。軌跡は、検出ゾーン内の第１の場の強度を低下させることなく、金 属製箱のアパーチュアを越えて第１の場が伸びることを防止するように、制御す ることができる。これらの手段により、金属探知器は、検出ゾーン内で高検出感 度に維持され、金属製箱の境界の外の移動するまたは静止する大きな金属体によ り高感度を妨害されない。また、電気的なループおよび混線の影響が除去される 。

対向する場は、多くの外乱が探知器を通過する金属片からの信号と区別すること ができない信号を生じかつ誤報を生じるので、電気的、機械的特性において超安 定にされる。

電気的には、対向する場は、要求される軌跡を提供すべくその長さにわたって強 度において格付けされる。場は、また、複雑であり、正しい振幅を有するのみな らず、正しい位相を有し、位相および振幅の両者において超安定にされる。

機械的には、対向する場またはそれを発生する手段は、たとえ激しい振動を受け ても、第１の場または金属製箱に対して物理的に移動すべきではない。

対向する場とその軌跡とは、検出ゾーン内の第１の場を減じるべきでなく、そう しないと探知器の感度が低下する。

以下、本発明の理解を容易にするために、図面に示す実施例について説明する。

第１図は、充分な感度を得るための無金属ゾーンを示す通常の金属探知器の端面 図である。

第２図は、無金属ゾーンにより制限される生産ラインへの配置空間とコンベアの 長さとの関係を示す、コンベアに配置された通常の金属探知器の側面図である。

第３図は、金属製箱の外に伸びかつ金属要素と相互作用をする場の広がり状態を 示す通常の金属探知器の断面図である。

第４図は、金属製箱内に減少された第１の場を示す本発明の金属探知器の断面図 である。

第５図は、第２の場により金属製箱内に収容された第１の場を示すゼロ無金属ゾ ーンを示す断面図である。

なお、図において、同じ部材に同一の符号を付した。

第１図〜第３図を参照するに、通常の金属探知器１０は、金属製の箱すなわちエ ンクロージャ１４の中央に固定的に配置された交流ブリッジ回路の形のコイル１ ２の平衡された設備を含む。コイル１２は、検出ゾーン１５を取り囲む。アパー チュア１６，１８がエンクロージャ１４の対向する側壁に形成されている。アパ ーチュア１６，１８は、コイル１２により規定される類似の間隔をおいたアパー チュア２４と同軸的である。

使用時、コンベアベルト３０の上側部分２８は、アパーチュア１６．１８．２４ を通過する。コンベアベルト３０におかれた物体は、その物体内の金属を検出す べき間に、アパーチュア１６゜１８．２４を通過する。

第１図は、大きな無金属ゾーンを有する既知の金属探知器を示す。金属が無金属 ゾーン内におかれると、探知器の感度が低下する。エンクロージャ１４内の全表 面は、非金属製である。生産ラインへの取付は空間は、第２図に最良に示すよう に、大きな無金属ゾーンＭＦＺにより制限される。

金属要素が無金属ゾーンＭＦＺ内におかれて第３図に示すように第１の場の影響 内に到達すると、第１の場と相互作用する第２の場が発生し、誤報を生じる。

第４図および第５図を参照するに、本発明の金属探知器５０は、金属製チューブ の形の金属製スクリーニング２６がアパーチュア２４とアパーチュア１６．１８ との間に配置されている点を除いて、前記した探知器と同じである。

金属製スクリーニング２６は、第１の電磁場に対抗する第２の誘導磁場を提供し 、大きな金属物がアパーチュアの内側になって妨害を生じるような無金属ゾーン ３２を小さい正の値３２ａにまたは負の値３２ｂに減少させる。第５図は、第２ の場３４が第１の場３６をアパーチュア内に後退させるべく第１の場３６に作用 して、外乱に対する応答を制限する特殊な場の関係を示す。

本発明の金属探知器は、エンクロージャの外の大きな移動金属物によって影響さ れず、また通常の探知器より非常に小さい空間で使用することができる。これは 、探知器を既知の探知器では都合よく使用することができない機械に使用するこ とを可能にする。

さらに、種々の利点が本発明の探知器により提供される。例えば、本発明の金属 探知器は、探知器の性能における電気的ループの影響を本質的に除去する。これ は、無金属ゾーンＭＦＺの減少と同様に重要である。

本発明は、また、混線が生じない程度に外部の場を減少させる。

本発明による能率または効能は、以下の２つの方法により評価することができる 。

１、充分な性能で動作する通常の金属探知器で要求される挿入ギャップを、同じ 性能で動作するゼロ無金属ゾーンＭＦＺのそれと比較する。これは、無金属ゾー ンがゼロの探知器の場合１／２〜１／４に小さく示すことができる。なお、挿入 ギャップとは、機械上の移動する金属要素間の距離のことである。

２、移動するまたは固定の金属要素間に取り付けたとき充分に動作させるために 減少させた通常の探知器の性能を、同じ位置に取りつけたゼロ無金属ゾーンＭＦ Ｚの探知器の性能と比較する。

無金属ゾーンがゼロの探知器は充分な性能で動作するが、通常の探知器では検出 可能の金属の寸法がほぼ１０倍になる。すなわち、検出可能の金属球の直径は、 ゼロ無金属ゾーンの探知器では１゜Ｏｍｍであるが、通常の探知器では１０ｍｍ である。

本発明は、上記の実施例に限定されず、種々変更することができる。例えば、エ ンクロージャ内に配置されたスクリーニングに加えてまたはエンクロージャ内に 配置されたスクリーニングの代わりにスクリーニングをエンクロージャの外に配 置しても良い。

！−れ−１ 金属探知器（５）は、交流の第１の！磁場を提供するように金属製のエンクロー ジャ内に配置されたコイル状コンダクタ（１２）を含む。

金属製のスクリーニングは、無金属ゾーンをかなり減少するように前記第１の１ ｉＦｉＢ場に対抗する第２の誘導磁場を提供すべくコイルの近くに配置される。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年１２月２５日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．金属製エンクロージャ内に配置されたコイル状コンダクタであって交流で発 生された第１の電磁場を発生すべく動作するコイル状コンダクタを含む金属検出 器において、さらに、前記第１の電磁場に対向する第２の磁場を発生する手段で あって固定的な第２の磁場発生手段を含み、前記第２の磁場発生手段の少なくと も一部は、前記第１の電磁場内にあって前記コイル状コンダクタの近くに配置さ れている、ことを特徴とする金属探知器。
2. ２．前記コイル状コンダクタはアパーチユアを規定する、請求の範囲１に記載の 金属探知器。
3. ３．前記開口は、前記コイル状コンダクタを介して前記アパーチユアと同軸的な 複数のアパーチユアが前記エンクロージャの対向する部位に形成されている、請 求の範囲２に記載の金属探知器。
4. ４．前記第２の磁場発生手段は、前記コイル状コンダクタの対向する端部に配置 されている、請求の範囲１，２または３に記載の金属探知器。
5. ５．前記第２の磁場発生手段の全ては、前記エンクロージャ内に配置されている 、請求の範囲１，２，３または４に記載の金属探知器。
6. ６．前記第２の磁場発生手段の少なくとも一部は、前記エンクロージャの外に配 置されている、請求の範囲１，２，３または４に記載の金属探知器。
7. ７．前記第２の磁場発生手段は、導電材料製の少なくとの１つの第２のコイルを 含む、請求の範囲１〜６のいずれか１項に記載の金属探知器。
8. ８．前記少なくとも１つの第２のコイルは、前記第１の電磁場用コイル状コンダ クタと同じ周波数でかつ逆極性で励起されて作用する、請求の範囲１〜７のいず れか１項に記載の金属探知器。
9. ９．前記第２のコイルは、強さおよび位相において格付けされている、請求の範 囲６または８に記載の金属探知器。
10. １０．前記第２の磁場発生手段は、短絡されかつアースされた少なくとも１つの コイルを含む、請求の範囲１〜９のいずれか１項に記載の金属探知器。
11. １１．前記第２の磁場発生手段は、金属板、金属チューブおよび金属スクリーン のうちの少なくとも１つを含む、請求の範囲１〜５のいずれか１項に記載の金属 探知器。
12. １２．第４図および第５図を参照して説明した金属探知器。