JPH10111363A - 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中の混入金属を、交流磁界
内における被検査体の通過位置に係わらず高感度で検出
できる金属検出装置を提供すること。 【解決手段】 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非
磁性体金属で包装された被検査体により不平衡信号を誘
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
装置において、上記送信コイル２と受信コイル３ａ，３
ｂとを、上記磁界内を通過させる被検査体Ｗの包装材で
ある非磁性体金属の主たる板面に対して垂直方向に長い
コイルとした。

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
中の金属の有無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、被検査体中の金属の有無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
乳製品やカップラーメンのように、包装材である蓋の部
分に非磁性体金属であるアルミニウム箔が使用された被
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、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（特開昭51-141655 等）。

【０００４】しかし、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存在
した。

【０００５】そこで、近年においては、アルミニウム蒸
着材等の肉厚の薄い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。

【０００６】しかし、かかる金属検出方法においては、
被検査体の磁界中における通過位置、詳しくは、被検査
体の包装材である非磁性体金属の中心の磁界中における
通過位置によって、被検査体中の混入金属の検出感度が
大きく異なることが本件出願人の試験・研究の結果判明
した。即ち、乳製品やカップラーメンのように、包装材
である蓋の部分に非磁性体金属であるアルミニウム箔が
使用された被検査体を、図６に示したような従来より一
般的に使用されているロの字型の検出ヘッド内に収納さ
れた横軸が縦軸より長い送信コイルと受信コイルとの軸
心から縦方向に若干でも外れた位置を通過させた場合、
最も被検査体の包装材である非磁性体金属の影響が小と
なる位相値に検波信号の位相を移相回路で調整した後に
おいても、包装材である非磁性体金属の検波後の出力
は、非磁性体金属の中心を送信コイルと受信コイルとの
軸心付近を通過させた場合に比較してかなり大きなもの
となり、これに伴い被検査体中の混入金属の検出感度が
非常に悪くなると言う課題が存在することが判明した。

【０００７】この為、上記した金属検出方法を実施する
際においては、被検査体の磁界中における通過位置につ
いて注意を払う必要が生じ、高さの異なる製品を検査す
る場合には、その都度該製品の包装材である非磁性体金
属の中心が送信コイルと受信コイルとの軸心付近を通過
するように調整する必要があった。

【０００８】本発明は、上述した従来の技術が有する課
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
被検査体中の混入金属を、交流磁界内における被検査体
の通過位置に係わら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。

【０００９】

【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、被検査体の
包装材である非磁性体金属の主たる板面に平行な磁界が
主に形成されている範囲内であれば、被検査体の通過位
置が変動しても位相差を調整した後の包装材である非磁
性体金属の検波後の出力は非常に小さい状態のまま安定
しているとの知見を得、本発明を完成させた。

【００１０】即ち、本発明は、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
内を通過する非磁性体金属で包装された被検査体により
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において、上記送信コイルと受信コ
イルとを、上記磁界内を通過させる被検査体の包装材で
ある非磁性体金属の主たる板面に対して垂直方向に長い
コイルとした。

【００１１】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
ミニウム箔自体による不平衡出力の検出を、その通過位
置の変動に係わらず極力抑えることができ、被検査体中
に混入する金属異物を高感度で検出することができる金
属検出装置となる。

【００１２】即ち、本発明においては、上述したように
送信コイルと受信コイルとを、被検査体の包装材である
非磁性体金属の主たる板面に対して垂直方向に長いコイ
ルとしたため、非磁性体金属の主たる板面に平行な磁界
が主に形成されている範囲が広くなり、被検査体の通過
位置がその範囲内で変動しても、被検査体の包装材であ
る非磁性体金属の影響が小となる位相値に検波信号の位
相を移相回路で調整した後、包装材である非磁性体金属
の検波後の出力は非常に小さい状態のまま安定してお
り、被検査体中に混入する金属異物のみによる出力を常
に大きく検出できるため、被検査体中に混入する金属異
物の有無を高感度で検出できる金属検出装置となる。

【００１３】ここで、上記送信コイルと受信コイルと
は、縦方向が横方向より長い矩形、楕円或いは多角形の
コイルとすることが好ましい。これは、乳製品やカップ
ラーメンのように蓋の部分にアルミニウム箔が使用され
た製品、或いはチョコレートやレトルト食品のようにア
ルミニウム箔でその全体が包装された偏平な製品のよう
に、非磁性体金属で包装された製品の殆どは、その包装
材である非磁性体金属の主たる板面は水平方向に存在し
ているため、垂直方向に長いコイル、即ち縦方向が横方
向より長い矩形、楕円或いは多角形のコイルとすれば、
殆どの非磁性体金属で包装された製品の金属混入検査に
対応できる装置となるためである。

【００１４】また、上記した本発明にかかる金属検出装
置は、送信コイルと受信コイルとが同軸上に巻かれ、そ
の軸心方向に上記非磁性体金属で包装された被検査体を
通過させる装置、或いは送信コイルと受信コイルとが対
向して配置され、その間を上記非磁性体金属で包装され
た被検査体を通過させる装置のいずれとしても良い。こ
れは、送信コイルと受信コイルとが上記したいずれの配
置であっても、被検査体の包装材である非磁性体金属の
主たる板面に対して垂直方向に長いコイルとすれば、非
磁性体金属の主たる板面に平行な磁界が主に形成される
範囲が広くなり、上述した効果が同様に得られる装置と
なるためである。

【００１５】さらに、上記本発明にかかる金属検出装置
において被検査体に加える交流磁界は、１ｋＨｚ以下の
交流磁界とすることが好ましい。これは、１ｋＨｚ以下
の交流磁界は、アルミニウム箔のような比較的肉厚のあ
る非磁性体金属を容易に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を加わえることができる
ため、混入金属による磁界の乱れを大きく検出すること
ができ、更に微細な混入金属をも発見できる装置となる
ためである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、上記した本発明の実施の形
態を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１７】ここで先ず図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あって、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、送信コイル２
と同軸上に巻かれた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。これらの送信
コイル２及び受信コイル３ａ，３ｂは、共に縦軸が横軸
より長い矩形のコイルに形成され、良く使用されている
ロの字型の検出ヘッド４内に収納されている。

【００１８】５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、６は前記差動増幅器
５からの出力信号を同期検波する検波回路、７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６に供給する移相回路、８は前記検波回路６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、９は前記フィルタ回路
８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１０
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。

【００１９】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
流信号を発振させ、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。この交流磁界
は、送信コイル２が上記したように縦軸が横軸より長い
矩形のコイルに形成されているため、水平方向に平行な
磁界が縦方向の中央付近に幅広く存在する磁界となって
いる。被検査体を通過させていない場合においては、上
記送信コイル２からの交流磁界を受ける上記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
等しくなるように調整され、差動増幅器５からの出力は
０となっている。

【００２０】ここに、図２に示したように包装材である
非磁性体金属の主たる板面が水平方向に存在する製品、
例えば蓋の部分にアルミニウム箔が使用された乳製品や
カップラーメンＷを、搬送手段１０を作動させて上記送
信コイル２及び受信コイル３ａ，３ｂの軸心方向に搬送
した場合、該被検査体Ｗ中に混入金属が存在しなくても
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５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。

【００２１】この被変調信号は、検波回路６によって検
波・復調され、フィルタ回路８を介して判定手段９に出
力される。この被変調信号の影響は、検波回路６に検波
信号を供給している移相回路７の移相値によって、図３
の実線で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９は、検波回路６に供給する検波信
号の位相を移相回路７で調整し、包装材である非磁性体
金属の検波後の出力を小さいものとする。この際、本発
明にかかる金属検出装置は、上記したように水平方向に
平行な磁界が縦方向の中央付近に幅広く存在しているた
め、被検査体Ｗの包装材である非磁性体金属の主たる板
面の通過位置が、上記送信コイル２及び受信コイル３
ａ，３ｂの中央付近から縦方向に外れた位置を通過させ
た場合においても、位相差を調整した後の包装材である
非磁性体金属の検波後の出力は非常に小さいものとなっ
ている。

【００２２】この様に検波回路６に供給する検波信号の
位相を調整した後、搬送手段１０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を、上記送信
コイル２及び受信コイル３ａ，３ｂの軸心方向に再び搬
送し、この被検査体Ｗ中の混入金属の有無を検査する。

【００２３】上記のように構成された本発明の最大の特
徴は、送信コイル２及び受信コイル３ａ，３ｂが、被検
査体Ｗの包装材である非磁性体金属の主たる板面（乳製
品やカップラーメンの蓋）に対して垂直方向に長い、即
ち縦軸が横軸より長いコイルとしたことである。ここ
で、本件出願人の試験では、厚さ１０μｍ程度のアルミ
ニウム泊の蓋を使用した乳製品中の金属異物の検出感度
は、送信コイル及び受信コイルの縦軸が約３５０mm、横
軸が１５０mmの場合と、送信コイル及び受信コイルの縦
軸が約１５０mm、横軸が３５０mmの場合とで比較した場
合、図４に示すように、縦軸が約１５０mm、横軸が３５
０mmの場合には、被検査体Ｗの通過高さが２０mm変動し
た場合に１０倍以上検出感度が変動するのに対し、縦軸
が約３５０mm、横軸が１５０mmの場合には、同じ高さ変
動に対して検出感度の変化は殆どなく、しかもその感度
は、縦軸が約１５０mm、横軸が３５０mmの場合の最も検
出感度の良い中心付近を通過させた感度と略同一であっ
た。

【００２４】この様に、送信コイル及び受信コイルを被
検査体の包装材である非磁性体金属の主たる板面に対し
て垂直方向に長いコイルとすることで、被検査体の通過
位置に係わらず、高感度で混入金属の有無を検出できる
金属検出装置となる。

【００２５】以上、本発明の一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。

【００２６】例えば、上記実施の形態においては、送信
コイル２と受信コイル３ａ，３ｂとが同軸上に巻かれ、
その軸心方向に非磁性体金属で包装された被検査体Ｗを
通過させる装置に付き説明したが、図５に示したよう
に、送信コイル２と受信コイル３ａ，３ｂとが対向して
配置され、その間を非磁性体金属で包装された被検査体
Ｗを通過させる装置としても良い。

【００２７】また、上記実施の形態においては、縦軸が
横軸より長い矩形の送信コイル２と受信コイル３ａ，３
ｂを用いた装置につき説明したが、縦軸が横軸より長い
楕円或いは多角形の送信コイルと受信コイルとしても良
く、また被検査体の包装材である非磁性体金属の主たる
板面が、例えば垂直方向に存在している製品を検査する
装置とする場合には、上記実施の形態とは逆に、横軸が
縦軸より長い矩形、楕円或いは多角形の送信コイルと受
信コイルとし、被検査体の包装材である非磁性体金属の
主たる板面に平行な磁界が幅広く形成される装置とす
る。

【００２８】さらに、上記実施の形態においては、本発
明を、乳製品やカップラーメンのように蓋の部分のみに
非磁性体金属が使用されている製品の検査装置として記
述したが、チョコレートやレトルト食品のようにアルミ
ニウム箔等の非磁性体金属によりその全体が包装された
偏平な製品の検査装置としても、本発明は適応が可能で
ある。なお、この際の包装材である非磁性体金属の主た
る板面は、製品の上下面となる。

【００２９】

【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、送信コイルと受信コイルとを、被検査体
の包装材である非磁性体金属の主たる板面に対して垂直
方向に長いコイルとしたため、非磁性体金属の主たる板
面に平行な磁界が主に形成されている範囲が広くなり、
被検査体の通過位置が多少変動しても、被検査体の包装
材である非磁性体金属の影響が小となる位相値に検波信
号の位相を移相回路で調整した後、包装材である非磁性
体金属の検波後の出力は非常に小さい状態のまま安定し
ており、被検査体中に混入する金属異物のみによる出力
を常に大きく検出できるため、被検査体中に混入する金
属異物の有無を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を示すブロック図
である。

【図２】本発明にかかる金属検出装置の検出ヘッドを示
した概念的な斜視図である。

【図３】包装材であるアルミニウム箔の移相値に対する
検波後の出力を示した図である。

【図４】包装材であるアルミニウム箔の通過高さに対す
る検出感度の変動を示した図である。

【図５】本発明にかかる金属検出装置の他の検出ヘッド
を示した概念的な斜視図である。

【図６】従来の金属検出装置の検出ヘッドを示した概念
的な斜視図である。

【符号の説明】

１ 発振器 ２ 送信コイル ３ａ，３ｂ 受信コイル ４ 検出ヘッド ５ 差動増幅器 ６ 検波回路 ７ 移相回路 ８ フィルタ回路 ９ 判定手段 １０ 搬送手段 Ｗ 被検査体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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非
   磁性体金属で包装された被検査体により不平衡信号を誘
   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
   装置において、上記送信コイルと受信コイルとを、上記
   磁界内を通過させる被検査体の包装材である非磁性体金
   属の主たる板面に対して垂直方向に長いコイルとしたこ
   とを特徴とする、金属検出装置。
2. 【請求項２】 上記送信コイルと受信コイルとを、縦方
   向が横方向より長い矩形、楕円或いは多角形のコイルと
   したことを特徴とする、請求項１記載の金属検出装置。
3. 【請求項３】 上記発振器から出力される交流信号が、
   １ｋＨｚ以下の交流信号であることを特徴とする、請求
   項１又は２記載の金属検出装置。