JPH09292471A - 金属検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム箔等の比較的肉厚のある非磁性
体金属で包装された被検査体であっても、その内部に存
在する混入金属を磁性体金属及び非磁性体金属を問わず
高感度で検出できる金属検出装置を提供すること。 【解決手段】 １ｋＨｚ以下の周波数の交流信号を出力
する発振器１と、この発振器１からの交流信号により交
流磁界を発生させる送信コイル２と、前記送信コイル２
から発生する磁界内を通過する被検査体Ｗ中の金属の存
在によって不平衡信号を誘起する第１及び第２の受信コ
イル３ａ，３ｂと、前記第１及び第２の受信コイル３
ａ，３ｂからの不平衡信号を検波する検波回路５と、前
記発振器１からの交流信号の位相を変化し、検波信号を
前記検波回路５に供給する移相回路６とを具備した金属
検出装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属検出装置に関
し、特に磁界中に被検査体を通過させ、この被検査体中
の金属によって生じる磁界の変化に基づいて、被検査体
中の金属を検出する金属検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来より、磁界発生手段で
発生された磁界中を、被検査体を通過させ、被検査体中
の金属による２つの磁界検出手段の不平衡出力によっ
て、被検査体中の金属を検出する金属検出装置が周知で
ある。

【０００３】この種の金属検出装置においては、例えば
チョコレートのように非磁性体金属であるアルミニウム
箔で包装された被検査体中の金属を検出するには、磁力
線の方向が交互に反転する交流磁界を用いると、アルミ
ニウム箔による磁界の遮蔽作用、及び包装材であるアル
ミニウム箔自体による不平衡出力が大きくなって、被検
査体中の微小な金属の検出が困難となることから、包装
材であるアルミニウム箔による影響が小さい直流磁界を
用いて被検査体中の金属を検出することが一般的に成さ
れていた（特開平51-141655 等）。

【０００４】この直流磁界を用いた金属検出装置の概念
的な構成を、図４に基づいて説明すると、同図において
１１は、直流磁界を発生する送信コイルで、該送信コイ
ル１１は直流電源１２に接続されている。この直流磁界
を発生する送信コイル１１に対向させて、直流磁界の磁
力線が等量交わるように２つの受信コイル１３ａ，１３
ｂが配置され、この磁界中をアルミニウム箔で包装され
た被検査体Ｗを通過させる。

【０００５】磁界中を通過させる被検査体Ｗ中に鉄など
の磁性体金属が混入していると、被検査体Ｗの通過に伴
って磁力線に変化が生じ、この磁力線の変化が受信コイ
ル１３ａ，１３ｂの起電力差として検出され、この差を
差動増幅器１４によって増幅する。

【０００６】差動増幅器１４には、被検査体Ｗ中の混入
金属が通過する速度で決まる低周波の信号を通過させる
フィルタ回路１５が接続され、このフィルタ回路１５に
よって混入金属からの信号のみを抽出し、判定手段１６
によってこの混入金属からの信号が一定レベルを越えた
時に混入金属を検出したものと判定する。

【０００７】しかしながら、上記したような直流磁界を
用いた金属検出装置にあっては、鉄などの磁性体金属は
その透磁率が高いことに起因して検出は良好に行われる
が、非磁性体金属、例えばアルミニウム、銅、ステンレ
ス等の検出は交流磁界のように渦電流が流れないために
検出感度が非常に悪く、混入した非磁性体金属の大きさ
がかなり大きいものでないと検出ができないと言う課題
があった。

【０００８】そこで、近年においては、アルミニウム蒸
着材等の非磁性体金属で包装された被検査体において
も、交流磁界を用いて混入金属の有無を検出する金属検
出方法が提案されている（特開平2-262089等）。この金
属検出方法は、数十ｋＨｚ程度の交流磁界を発生する信
号と、この交流磁界を受ける位置に配置された磁界検出
手段が受信した受信信号との位相差を、前記受信信号に
与える製品の影響が小となる値に予め設定すると言う既
知の手段を用いて調整し、この状態で非磁性体金属で包
装された被検査体を交流磁界中に通過させ、混入金属の
有無を検出する方法である。

【０００９】しかし、かかる金属検出方法においても、
包装材である非磁性体金属の交流磁界の遮蔽作用につい
ては考慮されておらず、検出に数１０ｋＨｚの交流磁界
を用いている。この高い周波数の交流磁界では、アルミ
ニウム蒸着材のように数十ｎｍの厚さの非磁性体金属で
あれば透過は可能であるが、アルミニウム箔のように十
μｍ程度の厚さを有する非磁性体金属の場合には容易に
通り抜けることはできず、内部に金属異物が混入してい
る場合でも、この金属異物に充分な磁界が加わらないた
めに金属異物自体による不平衡出力が小さくなって、そ
の検出が困難となると言う課題を有していた。

【００１０】本発明は、上述した従来から存在する金属
検出装置及び金属検出方法が有する課題に鑑み成された
ものであって、その目的は、アルミニウム箔等の比較的
肉厚のある非磁性体金属で包装された被検査体であって
も、その内部に存在する混入金属を磁性体金属及び非磁
性体金属を問わず高感度で検出できる金属検出装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成すべく試験・研究を重ねた結果、１ｋＨｚ以
下の周波数の交流磁界は、アルミニウム箔等の非磁性体
金属を容易に通り抜けるとの知見を得、本発明を完成さ
せた。即ち、本発明は、１ｋＨｚ以下の周波数の交流信
号を出力する発振器と、この発振器からの交流信号によ
り交流磁界を発生させる送信コイルと、前記送信コイル
から発生する磁界内を通過する被検査体中の金属の存在
によって不平衡信号を誘起する第１及び第２の受信コイ
ルと、前記第１及び第２の受信コイルからの不平衡信号
を検波する検波回路と、前記発振器からの交流信号の位
相を変化し、検波信号を前記検波回路に供給する移相回
路とを具備した金属検出装置とした。

【００１２】上記した本発明にかかる金属検出装置によ
れば、アルミニウム箔等の比較的肉厚のある非磁性体金
属で包装された被検査体を、交流磁界を用いて検査する
場合に生じるアルミニウム箔による交流磁界の遮蔽作
用、及びアルミニウム箔自体による不平衡出力の発生を
同時に解決することができ、被検査体中に混入する金属
異物を、磁性体金属及び非磁性体金属を問わず高感度で
検出することができる。

【００１３】即ち、上記した本発明にかかる金属検出装
置においては、１ｋＨｚ以下と言う低い周波数の交流磁
界を被検査体に加えるため、被検査体がアルミニウム箔
等の比較的肉厚のある非磁性体金属で包装されている場
合においても、この低い周波数の交流磁界は容易に包装
材である非磁性体金属を通り抜けることができ、内部に
存在する混入金属に充分な磁界が加わわるために混入金
属による磁界の乱れを大きく検出でき、微細な混入金属
をも発見できる。また、上記した本発明にかかる金属検
出装置においては、発振器からの交流信号の位相を変化
し、検波信号を検波回路に供給する移相回路を具備して
いるため、この移相回路によって検波回路に供給する検
波信号の位相を調整することにより、被検査体を包装し
ている非磁性体金属の影響を小さくすることができ、か
つ交流磁界を用いているために混入金属には渦電流が発
生し、被検査体中に混入した金属を磁性体金属及び非磁
性体金属を問わず高感度で検出することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、上記した本発明にかかる金
属検出装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明
する。

【００１５】ここで図１は、本発明にかかる金属検出装
置の実施の形態を示したブロック図で、同図において１
は１ｋＨｚ以下の交流信号を出力する発振器、２は前記
発振器１に接続されている送信コイルである。前記送信
コイル２の交流磁界中には、磁界の変化を受信する２つ
の受信コイル３ａ，３ｂが、磁束が等しく鎖交するよう
に配置されている。

【００１６】４は上記送信コイル３ａ，３ｂに誘起され
る起電力差を増幅する差動増幅器、５は前記差動増幅器
４からの出力信号を同期検波する検波回路、６は上記発
振器１からの交流信号の位相を変化し、検波信号を前記
検波回路５に供給する移相回路、７は前記検波回路５の
出力信号から、被検査体の通過速度で決まる低周波帯域
のみを通過させるフィルタ回路、８は前記フィルタ回路
７からの出力信号の電圧レベルが基準レベル以上の場合
に金属検出信号を出力する判定手段である。また、９は
上記送信コイル２から発生する交流磁界中を被検査体Ｗ
を通過させる搬送手段である。

【００１７】上記のように構成された本発明にかかる金
属検出装置では、発振器１で１ｋＨｚ以下の周波数の交
流信号を発信させ、これにより送信コイル２からは１ｋ
Ｈｚ以下の周波数の交流磁界が発生する。通常は、上記
送信コイル２からの交流磁界を受ける２つの受信コイル
３ａ，３ｂに発生する交流信号の電圧及び位相は等しく
調整され、差動増幅器４からの出力は０となっている。

【００１８】ここに、アルミニウム箔等の非磁性体金属
で包装された被検査体Ｗを通過させた場合、この被検査
体Ｗ中に金属異物が混入していなくても、包装材である
非磁性体金属の影響によって磁束に変化が生じ、差動増
幅器４からは不平衡信号が出力され、この不平衡信号
は、発振周波数が包装材である非磁性体金属の通過速度
によって変調された被変調信号となっている。

【００１９】この被変調信号は、検波回路５によって検
波、復調され、フィルタ回路７を介して判定手段８に出
力される。この被変調信号の影響は、検波回路５に検波
信号を供給している移相回路６の移相値によって図２に
示すように大きく変化する。そこで、この被検査体Ｗの
包装材による被変調信号の影響が最も小さくなるよう
に、判定手段８は、検波回路５に供給する検波信号の位
相を移相回路６で調整する。

【００２０】この様に検波回路５に供給する検波信号の
位相を調整した後、搬送手段９を作動させて、同一種類
の非磁性体金属で包装された被検査体Ｗの金属異物検査
を行う。

【００２１】上記のように構成された本発明の最大の特
徴は、１ｋＨｚ以下と言う低い周波数の交流磁界を被検
査体Ｗに加えて混入金属の有無を検査することにある。
１ｋＨｚ以下の交流磁界は、図３（アルミニウム箔の内
部に金属を入れた時に内部の金属の信号の何％がアルミ
ニウム箔の外部で検出できたかを示す試験結果の図）に
示したようにアルミニウム箔のような非磁性体金属箔を
容易に通り抜けるため、内部に存在する混入金属に充分
な磁界を加わえることができ、それにより混入金属によ
る磁界の乱れを大きく検出でき、微細な混入金属をも発
見できる金属検出装置となる。

【００２２】また、本発明の更なる特徴は、発振器から
の交流信号の位相を変化し、検波信号を検波回路に供給
する移相回路を具備していることである。この移相回路
によって検波回路に供給する検波信号の位相を調整する
ことにより、被検査体を包装している非磁性体金属の影
響を小さくすることができ、かつ交流磁界を用いている
ために混入金属には渦電流が発生し、被検査体中に混入
した金属を磁性体金属及び非磁性体金属を問わず高感度
で検出することができる金属検出装置となる。

【００２３】以上、本発明の実施の形態につき説明した
が、本発明は、既述の実施の形態に限定されず、本発明
の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が
可能である。例えば、上記実施の形態においては、本発
明を、アルミニウム箔等の非磁性体金属により包装され
た被検査体の検査装置として記述したが、例えば、蓋の
みにアルミニウム箔が使用されている乳製品やカップラ
ーメンのように容器の一部に非磁性体金属が使用されて
いる製品の検査装置としても本発明は適応が可能であ
る。また、上記実施の形態においては、被検査体の通過
方向に対して同軸上に送信コイルと受信コイルとを配置
した同軸型コイルとなっているが、送信コイルと受信コ
イルとが被検査体の通過方向の上下、或いは左右に対向
した対向型のコイル配置としても良い。さらに、移相回
路は、手動によりその移相量が調整可能なものとしても
良いが、コンピュータにより被検査体の包装材の磁界に
対する影響を消去できるように移相回路を制御するよう
にしても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明した本発明にかかる金属検出
装置によれば、アルミニウム箔等の比較的肉厚のある非
磁性体金属で包装された被検査体であっても、その内部
に存在する混入金属を磁性体金属及び非磁性体金属を問
わず高感度で検出できる金属検出装置となる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる金属検出装置のブロック図であ
る。

【図２】本発明にかかる金属検出装置の位相調整の原理
を示した図である。

【図３】アルミニウム箔内部の金属からの信号の透過率
を示した図である。

【図４】従来の金属検出装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 発振器 ２ 送信コイル ３ａ，３ｂ 受信コイル ４ 差動増幅器 ５ 検波回路 ６ 移相回路 ７ フィルタ回路 ８ 判定手段 ９ 搬送手段 Ｗ 被検査体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １ｋＨｚ以下の周波数の交流信号を出力
   する発振器と、この発振器からの交流信号により交流磁
   界を発生させる送信コイルと、前記送信コイルから発生
   する磁界内を通過する被検査体中の金属の存在によって
   不平衡信号を誘起する第１及び第２の受信コイルと、前
   記第１及び第２の受信コイルからの不平衡信号を検波す
   る検波回路と、前記発振器からの交流信号の位相を変化
   し、検波信号を前記検波回路に供給する移相回路とを具
   備したことを特徴とする金属検出装置。