JPS5960274A - 金属検出装置 - 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】 この発明は、コンベア等で搬送されている被検査体（特
に食品）中に金属が混入しているか否かを検出する金属
検出装置に関するものである。

まず、従来から使用されている金属検出装置の概侵につ
いて第１図で説明する。

この図において、１は発振器、２は前記発振器１に接続
されている送信コイル、３ａ、３ｂけこの送１ｇコイル
２に対向して配置ａさ４てし・る受信コイルで、この受
信コイル３ａ、３ｂは、送信フィル２の交番磁界中にお
かれ、その磁力組が等しく交錯するように配置されてい
る。

４ａ、４ｂは前記受信コイル３ａ、３ｂの誘起電圧ｅ、
＋　　ｅ２　　の位相及び振幅の調整ボリュームを示し
、この調整ボリコ・−ム４ａ、４ｂの調整によって、受
信コイル３ａ、３ｂの差動誘起電圧が６、−み、二〇と
なるように設定さねる。５は差動誘起電圧ｅ＋　　ｅ２
を増幅する増幅器、６ａ、６ｂはそれぞれ鉄及び非鉄金
属を検出する同期検波器、７ａ、７ｂはローパスフィル
タ、Ｑａ、８ｂは判別回路である。なお、９ａ、９ｂは
前記同期検波器６ａ、６ｂに供給する同期信号を形成す
る第１゜第２の移相器を示す。

か〜る構成からなる金属検出装置は、送信コイル２．及
び受（、（コイル３ａ、３１）間に被検査体Ｗが通過し
該被検査体ＷＫ金属が混入している時は、その金属の種
類（鉄、又は非鉄）ＶＣよって判別回＋Ｊ３８ａ、Ｂ１
）に検出１よ号が発生する。

この点をｉ２２図（ａ）、（ｂ）のベクトル図で説明す
ると、通常、・り信コイル３ａ、３ｂの誘起電圧ｅｌ＋
ミ、昏よ増幅器５の入力端において；！＋　　ｅＪ二〇
となるように設定されているが、鉄を含んだ被検査体Ｗ
が矢印の方向から通過すると、まず第２図（ａｌに示す
ように受信コイル３ａのｄ起電圧６１　　がａ；ＶＣ増
大し、次に受信コイル３ｂの誘起電圧み２が増大する。

したがって、ｂ′、−み、二ｅｏｔの差動誘起電圧が同
期検波器６ａ＆で入力され、この同期検波器６ａに供給
さ４ている同位相の同期検波用の信号み４．によって検
出さ４．る。

一方、非鉄金属（ステンレス・アルミ等）が混入した被
検査体Ｗが通過すると発振器１０交ｂ１ε磁界の影響を
うけて、非鉄金属内に渦電流が流れる。

するとこの渦電流の影響によって、受信コイル３ａ。

３ｂの誘起電圧ｅｌ　　ｒ　　ｅ＠　の位相が変化する
ことになる。

すなわち１．ｌＪ（２図（ｂ）図に示すように受信コイ
ル３ａの誘起電圧りの位相がＪｌ　　に変化すると、差
ｍ誘起電圧ｅ　Ｉ　　＠　２　＝ｅ、ｓは、図示したよ
うにほぼ９０°位相がずれた点に発生する。そこで、こ
の差動誘起電圧ｉＤ５とほぼ同位相のる。で示した同期
検波用の信号が供給されている同期検波器６ｂにおいて
位相検波することにより、非鉄を検出することができる
。（誘起紙圧″ｅ２がｖ２　　に変化する時も同様な理
由で検出できる。ン 以上、被検査体Ｗの金属検出動作について簡単に説明し
たが、次に発振器１から供給される周波数と金属の検出
感度について考察する。

第３図は発振器１の周波数を変化した場合の鉄（Ｆｅ）
と非鉄（ステンレス（ＳＵＳ、）ｌ及び製品（ソーセー
ジ）Ｋおける感度指数を示したものである。このし１か
ら、鉄（Ｆｅ　）は周波数（横軸）を変化した場合も、
一定の感度指数を示し、検出感度は変化しないが、非鉄
（ＳＵＳ）及び製品は渦電流損が周波数の２乗に比例す
ることがら、周波数が高くなると鉄より感度指数が高く
なり、結局、鉄（Ｆｅ）を検出するためには周波数が椿
ｉみ低い信号（ｆ、）の方が良いことが分かる。

一方、非鉄（ＳＵＳ）と製品を比較すると、第４図に示
すように検出１８号の検波する位相により感度指数が変
化し、ＳＵＳでは００　附近で最大となり、ｑｏ’ｔ（
Ｊｌ近で最低となっているが、製品の場合は破森で示す
ようにその物性により非鉄（ＳＵＳ）と異なる位相で最
低点が存在する。

そして、非鉄（ＳＵＳ）と、製品の最低感度となる点の
位相差は、低い周波数ｆ、　Ｋ比較して旨い周波数ｆｈ
Ｋなる程釦大きくなることが分かる。

すなわち、非鉄（ＳＵＳ）と製品の感度差は、低い周波
数ｆｌでは同期検波信号の位相差を８０゜位に選んだ時
、ａ−ｂ間の大きさになるが、縄い周波数ｆｈの時はａ
’　−ｂ’の感度差（位相はほぼ７０゜位に選ぷンが得
られるので、周波数は高い方が製品と非鉄を判別する時
に有利であることが分かる。

この発明は、上述したようなデータの解析結果から、鉄
、非鉄金属の感度指数のいずれも旨くなるよう時分割方
式で金属検出装置を動作させるようにしたものである。

以下、この発明の金属検出装置の一実施例な第５図のブ
ロック回路図により説明する。

この回路において、１ｏは発振器、１１はｌ／／ｒＩの
ｌ’Ｅ　１の分周器、１２はｌ／ｍ　　の第２の分周器
で友）る。第１の分周器１１は９０伽器１ｏの周波数ｆ
。

よりより低い周波数ｉｔ　を形成し、第２の分周器１２
は後述するように時分割切換用のスイッチ２０〜２２の
駆動パルス（タイミングパルス）を形成する。

１３．１４は前述した送４６フイル、及び受信フィルを
示し、１５は前記受信コイル１４の差動誘起電圧を出力
する増幅器である。

１Ｇは同期検波器、１７ａ、１７ｂはバンドパスフィル
タ、１８ａ、１８ｂは判別回路を示す。

１１１１記同期検波器１６には、２つの移相器１９ａ。

１９ｂから２つの同期検波用の信号が供給さｉｌている
。

つづいて、上記実施例の動作を第６図の波形図に晶づい
て説明する。

）＃３振器１０の信号波形（Ｂ）は、第４図のデータで
説り］したように非鉄（ＳＵ　Ｓ）と製品の感度指数の
差が大きくなる周波数ｆｈとする。この周波数ら　は第
１の分周器１１によって逓降さす１、第３図のｊ′＝夕
で説明した鉄と非鉄（製品）の感度指数の差が大きくな
る周波数ｆ、　となるように分周する。第６図（Ａ）は
分周比を＋／２　　とした場合の周波数ｆｔ　の波形を
示している。

この２つの周波Ｄｆｈ＋ｆＬの信号は、第２の分周器１
２によって形成されるタイミングパルス（Ｈ）によって
切り換えられるスイッチ２０を介して送１８コイル１３
に供給されるので、その供給波形（Ｃ）はタイミングパ
ルス（Ｈ）の周期Ｔ０でｆｈとｆｚの周波数成分が交互
に出力されることになる。

送４コイル１３と、受信コイル１４０間に被検立本Ｗが
σ在しない時は、受信コイル１４の誘起′市川の差出力
は零となるように調整されているので同期検波器１６に
は何んらの検出イま号も発生しない。

今、この状態で鉄を含んだ被検査体Ｗが矢印のように通
過−［ると、受信コイル１４．の誘起・１Ｌ圧−１゜シ
２のバランス、荷に振幅の平価性がくずれるので第６図
の波形（Ｃつに示すような差信号が出力さハる。

同期検波器１６には第６図の波形（Ｄ）に示すような同
期検波用の信号がスイッチ２１を介し、て供給さハ、て
いるので、前記差信号（Ｃ′）は−期間Ｔｈ　、及び期
間ＴＬ　毎に異なった位相の同期検波用の信号ｉ、及び
み８　で同期検波され、結局は第６図の（Ｅ）波形に示
すような同期検波信号が得られる。

この（Ｅ）波形は、さらにスイッチ２２において時分割
されてバンドパスフィルタ１７ａ、１７ｂに分離入力さ
れるので、各々の入力波形は（Ｆ）。

（Ｇ）に示すように周波数ｆ、ｌ　ｆ、成分の検波信号
となる。

ｆｈ酸成分検波信号（Ｆ）は、その平均値が零であるか
ら判別回路１８ａは動作せず、１１　　成分の検波信号
（Ｇ）は、その平均値がＥｌ　となるので、判別回路１
８ｂが動作し、鉄が混入されているという信号を出力す
る。

前記被検査体Ｗに非鉄（ＳＵＳ）が混入している場合に
ついても、はぼ同様に動作するが、この場合は第３図の
データ図で説明したように低い周波数ｆｔ　　Ｋス・」
シては渦電流の影響が小さく、周波数ｆ、酸成分受１ｇ
コイル１４内でキャンセルさ４てほとんど出力さｔｌな
いと考えられる。

したがって、第６図においてはＴ、の期間のみ渦１１ｔ
流によって受信コイル１４の誘起電圧に差出力が生じる
ことになるが、この差出力は位相変動によって生じたも
のであるから、第４図のデータ図で説明したように製品
の感度指数が最低となる第７図は時分割で動作させるた
めに切換スイッチを送受（Ｒフィル内にも設けたこの発
明の他の実施例を示す。

すなわち、２つの送信コイル１３ａ、１３ｂを形成し、
スイッチ２３．２４ＶＣよって周波数ｆｈの時は送信コ
イル１３ａのみを使用し、周波数ｆ。

の時は送信コイル１３ａと１３ｂを直列に接続するよう
に制御し、かつ、周波数ｆｂ　ｒ　ｒ、　　に対する共
（膜用のコンデンサｃ１．ｃ２もスイッチ２５によって
切り換え挿入するようにタイミングパルス０（）で制御
−する。

受信コイル１４ａ、１４ｂもさらに２分割して１４ａ１
＋１４ａ２＋　及び１４ｂ＋　、１４ｂｚとし、こ才１
．をスイッチ２６．２７によって周波数がｆＬ　　の詩
には直列になるように制御てる。

このようにすると、送受信コイルのインピーダンスマツ
チングが２周波ｆｂ、ｆＬ　　のいずれの場合でも最適
となるように制御できるので、さ１−）Ｋ金属検出装置
の検出感度を向上させることができる。

なお、製品の種類によってはその最低感度となる位相が
異なるので、その時には周波数ｆｈ　と異なる信号を使
用してもよい。

以上説明したように、この発明の金属検出装置は送受信
コイルを少なくとも２つの周波数ｆｈ、ｆｌの信号によ
ってＭＡａｈ　Ｌ、鉄の検出は、製品に影響を与えない
低い方の周波数ｆｔで検出し、非鉄金属の検出には、感
度指数が晶くなり、かつ位相識別の良好な高い周波数ｆ
ｈで検出するようＫしたので、鉄、非鉄とも？％感度で
検出することができしかイ１、か（る２つの周波数の信
号を時分割でＵしキ・Ｊ（シ、Ｉｌ、′ｉｌＩ′ｊＮ：
、１１で検出する構成としたので、金λ１（・１目１」
ル向を（Ｉ′４成−「る殆んどの部分を従来と同様に（
Ｉ′□Ｓ成ゴることができるどいつ利点を有するもので
ある。

・１５図曲りｌ１ｉ１単な１況明 ｒＡｌし１は七ｌｒ来の金属検出装置のブロック図、第
２図（ａ）、（ｂ）は鉄、非鉄金属を検出するときのベ
クトルｌゾ１１．．Ｉｃ　：（ｔ４　、第４図は鉄、非
鉄金属（Ｓ　ｔＪ　Ｓ）及び製品に対する感度指斂と供
給周波舷、及び位相関係を説明１−るためのテータ図、
第５図はこの発明の一実施例を示す金属検出装置のブロ
ック図、第６図は第５図の主要波形図、第７図はこの発
明の他の実施例を示す送受信コイルの切換図である。

図中、１０は発振器、１１は第１の分局器、１２は第２
の分局器、１３は送信コイル、１４は受イδコイル、１
５は型幅器、１６は同期検波器、２０〜２７は１１、“
を分割のタイミングパルスで動作するスイッチを示す。

第１図 １＋ 第２図 （ａ）（ｂ） ３６６− 第３図 ｆ＋ｏｎｇ−第４図 位相□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくも２つの異なる周波数（ｆｈ、ｆ、）の信号が時
   分割で供給さｉｌている送信コイルと、前記送イ３フィ
   ルに対向して設けた２つの受信コイルと、この２つの受
   Ｇｉコイルの誘起電圧の差出力を形成する増幅：侶と、
   前記増＠器の出力を検波する同期検波器とを備え、前記
   ２つの周波数（ｆ）、、ｆｘ）のイば号を移相して得た
   ２つの同期検波用の信号を、１’？ｆ分割で前記同期検
   波器虻供給することをｑ１徴とする金属検出装置。