(57)【要約】【課題】本発明の目的は、物品に取り付けられた磁性物体の検出領域を広げた磁性物体検出装置を提供することにある。【解決手段】磁性物体検出装置１０は、励磁電源１２と、励磁コイル１４と、受信コイル１６と、受信コイル１６からの受信信号の高調波成分のみを取り出す処理手段１８と、取り出された高調波成分から失効されていない磁性物体の有無を判定する判定手段２０とを含む。励磁コイル１４が発する磁界は、少なくとも磁界の方向が３方向となるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域を通過するアモルファス金属からなる磁性物体を検出する磁性物体検出装置であって、
前記磁性物体の保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁手段と、
前記検査領域の磁界を検出し、受信信号を生成する受信手段と、
前記受信信号から、磁性物体の磁化反転に起因して生じる電圧波形を取り出す処理手段と、
前記処理手段で取り出した電圧波形から、磁性物体の有無を判定する判定手段と、
を備え、
前記磁性物体の通過位置の交流磁界の方向が少なくとも３方向である磁性物体検出装置。
【請求項２】
前記励磁手段が三角形状または複数の三角形状を組み合わせた形状の励磁コイルを含む請求項１の磁性物体検出装置。
【請求項３】
前記受信手段が三角形状の受信コイルを含み、２つの受信コイルが励磁コイルの内側に設けられる請求項２の磁性物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品に取り付けられたり、または、物品の中に入れられた磁性物体によって、物品の移動を監視する磁性物体検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性物体を物品に取り付けたり、または物品の中に入れて物品が移動したときに磁性物体を検出する装置がある（下記の特許文献など）。磁性物体を検出することにより、物品の移動を監視することができる。図９に従来より使用されている磁性物体検出装置５０の構成を示す。磁性物体検出装置５０は、励磁電源１２および励磁コイル５４からなる励磁手段５５と、受信コイル５６からなる受信手段５７と、受信コイル５６からの受信信号の高調波成分のみを取り出す処理手段１８と、取り出された高調波成分から失効されていない磁性物体の有無を判定する判定手段２０とを含む。ここで言う失効とは、失効器を使って磁性物体に強い磁界を与え、後述する大バルクハウゼン効果を引き起こさせない状態にすることを言う。
【０００３】
検出される磁性物体はアモルファス金属で形成される。所定周波数で励磁された交流磁界中におけるアモルファス金属の磁化反転現象は、大バルクハウゼン効果と呼ばれる現象である。大バルクハウゼン効果とは、高透磁性でかつ低保磁力の金属において、外部磁界が金属固有のある閾値（保磁力という）を超えると、急激に金属内に逆磁区が形成され、磁壁が移動して金属の磁化反転が終了する現象である。この磁化反転現象は、任意の方向に起こるのではなく、アモルファス金属の磁化反転方向のみで発生する。高透磁性でかつ低保磁力であるアモルファス金属は容易に大バルクハウゼン効果を引き起こす（図１０）。大バルクハウゼン効果による急激な磁化反転に伴う磁界の変化は、ある特定周波数の高調波成分であり、交流磁界の所定周波数成分とともに受信手段で受信される。大バルクハウゼン効果は失効器によって発生しないようにすることができる。
【０００４】
磁性物体は、フレキシブルなシート形状や線形状となっている。シート形状の磁性物体であれば、物品に貼り付けたり埋め込んだりして取り付ける。線形状の磁性物体であれば、物品にくくりつけたり埋め込んだりして取り付ける。磁性物体の交流磁界に対する保磁力は、数〜数十Ａ／ｍ程度である。
【０００５】
受信コイル５６は２つであり、図１１（ａ）に示すように、励磁コイル５４の内側に受信コイル５６を設ける。励磁電源１２によって励磁コイル５４が磁界を発生させる。励磁電源１２によって励磁コイル５４に流れる電流の一例は、０．５〜２Ａ程度の交流電流である。発生する交流磁界の周波数は、１００〜１０００Ｈｚ、好ましくは２００〜４００Ｈｚの周波数帯である。励磁コイル５４と受信コイル５６の巻き数は任意である。後述する差動増幅をおこなうために、２つの受信コイル５６の巻き数は同数である。両コイル５４，５６の形状は矩形である。ここで、図１１に示すように、磁性物体２２が通過する方向をｘ方向、板体６０が並べられた方向をｙ方向とする。板体６０は鉛直方向に立てられ、その鉛直方向をｚ方向とする。
【０００６】
上記の励磁コイル５４等はゲート６２の中に設けられる。ゲート６２は、一般的に２枚の板体６０を一定間隔を有して対向させたものである（図１１（ｂ））。それぞれの板体６０の中に励磁コイル５４等が設けられる。したがって、励磁コイル５４などが一定間隔で対向する。ゲート６２の間隔は、例えば約９００〜１２００ｍｍであり、そこを磁性物体２２が取り付けられた物品が通過するようにする。対向する励磁コイル５４と受信コイル５６によって囲まれた領域が磁性物体２２の検出領域となる。
【０００７】
処理手段１８は、図示しない差動増幅回路、バンドパスフィルタ、交流増幅回路などが含まれる。差動増幅回路は２つの受信コイル５６からの受信信号の電位の差分を取り、増幅する。処理手段１８のバンドパスフィルタと交流増幅回路は多段接続されている。差動増幅後、バンドパスフィルタと交流増幅回路によって磁性物体２２の磁化反転に起因して生じる受信信号の電圧波形の高調波成分を取り出す。磁化反転に起因して生じる電圧波形は約３０００〜２００００Ｈｚの特定周波数帯の波形である。
【０００８】
失効された磁性物体２２がある場合または磁性物体２２がなければ図１２（ａ）のように受信信号はほぼ０Ｖとなり、失効されていない磁性物体２２があれば図１２（ｂ）のように大バルクハウゼン効果に伴う特定周波数帯の電圧波形が現れる。
【０００９】
判定手段２０は、取り出された高調波成分による信号の振幅をメモリに予め記憶しておいた振幅の閾値と比較し、その閾値より大きな信号であれば失効されていない磁性物体２２をありとして判定する。また、高調波成分から矩形波を生成し、矩形波の数から失効されていない磁性物体２２の有無の判定をおこなってもよい。
【００１０】
検出領域で失効されていない磁性物体２２の有無を判定することによって物品の移動を監視する。物品の移動の監視には、物品の移動を拒否するための監視や物品の移動を検出することによる物品の位置の監視が含まれる。また、検出した磁性物体２２の数によって、移動した物品の数を監視することも含む。
【００１１】
上記のように、磁性物体２２を磁化反転させるためには、磁性物体２２に対して磁化反転方向の磁界強度を超えた磁界を励磁コイル５４によって与える必要がある。アンペールの法則と励磁コイル５４の形状によって、発生する磁界の方向が決まる。
【００１２】
ここで、図１３に励磁コイル５４で形成される磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚの分布を示す。図示する磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚは、板体６０を側方から見たときの分布の様子であり、図１１で示したｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の磁界を表す。磁界は２４Ａ／ｍ以上の磁界である。磁性物体２２が通過する全ての位置でｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚが形成されているのではない。また、磁性物体２２は、シート形状や線形状であるため、印加される磁界の方向によっては磁化反転が生じない。例えば、図１４に示すように、線形状の磁性物体２２がｚ方向を向いている場合、ｘ方向とｙ方向の磁界では磁化反転が生じず、ｚ方向（線形状の長さ方向）の磁界によってのみ磁化反転が生じる。これは、線形状の磁性物体の磁化反転方向が、ｘ方向とｙ方向に存在しないためである。磁性物体２２がシート形状であっては厚み方向に対して磁化反転方向が存在しない。
【００１３】
したがって、磁性物体２２の通過する位置や磁性物体２２の方向によっては、磁性物体２２に磁化反転が生じない。例えば、ゲート６２の中央を磁性物体２２が移動したとき、ｚ方向の磁界は存在しない。磁性物体２２がｚ方向の磁界によってのみ磁化反転を生じる方向を向いていれば、磁性物体２２は磁化反転を生じない。磁化反転による磁界の変化を検出できず、物品の移動を監視できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２６８３９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２６８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、物品に取り付けられたりした磁性物体の検出領域の広い磁性物体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の磁性物体検出装置は、検出領域を通過する物品に取り付けられり、または物品の中に入れられたアモルファス金属からなる磁性物体を検出する。磁性物体検出装置は、磁性物体の保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁手段と、検査領域の磁界を検出し、受信信号を生成する受信手段と、受信信号から、磁性物体の磁化反転に起因して生じる電圧波形を取り出す処理手段と、処理手段で取り出した電圧波形から、磁性物体の有無を判定する判定手段とを備える。そして、励磁手段が発生する交流磁界の方向が少なくとも３方向であり、磁性物体に少なくとも３方向の磁界を印加する。
【００１７】
励磁手段によって３方向の交流磁界を生じさせ、受信手段でその磁界を検出する。受信する際、磁性物体によって大バルクハウゼン効果が生じる。処理手段で磁化反転に起因して生じる電圧波形の高調波成分を取りだし、判定手段で磁性物体の有無を判定する。
【００１８】
励磁手段は、三角形状または複数の三角形状を組み合わせた形状の励磁コイルを含む。励磁手段が三角形状となることによって、３方向の磁界が発生する。
【００１９】
受信手段は三角形状の受信コイルを含み、２つの受信コイルが励磁コイルの内側に設けられる。３方向の磁界を受信するために、受信手段の形状を三角形にする。処理手段によって差動増幅を利用するため、２つの受信手段を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、磁界の方向が少なくとも３方向になることによって、磁性物体の磁性物体の通過位置に関係なく、磁性物体に３方向の磁界を与えることができる。複数方向から磁性物体に対して磁化反転方向の磁界を与えることができ、磁性物体の検出領域を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の磁性物体検出装置の構成を示す図である。
【図２】磁性物体検出装置に使用される励磁コイルおよび受信コイルの形状を示す図である。
【図３】磁性物体検出装置に使用される励磁コイルおよび受信コイルの形状を示す図である。
【図４】磁性物体検出装置に使用される励磁コイルおよび受信コイルの形状を示す図である。
【図５】磁性物体検出装置のゲートについて示す図であり、（ａ）はゲートの中の励磁コイルと受信コイルであり、（ｂ）は板体の配置を示す図である。
【図６】図２の励磁コイルによって生成される磁界の分布を示す図であり、（ａ）はｘ方向の磁界分布、（ｂ）はｙ方向の磁界分布、（ｃ）はｚ方向の磁界分布である。
【図７】図３の励磁コイルによって生成される磁界の分布を示す図であり、（ａ）はｘ方向の磁界分布、（ｂ）はｙ方向の磁界分布、（ｃ）はｚ方向の磁界分布である。
【図８】図４の励磁コイルによって生成される磁界の分布を示す図であり、（ａ）はｘ方向の磁界分布、（ｂ）はｙ方向の磁界分布、（ｃ）はｚ方向の磁界分布である。
【図９】従来の磁性物体検出装置の構成を示す図である。
【図１０】通常の金属とアモルファス金属の磁化曲線を示す図である。
【図１１】磁性物体検出装置のゲートについて示す図であり、（ａ）はゲートの中の励磁コイルと受信コイルであり、（ｂ）は板体の配置を示す図である。
【図１２】大バルクハウゼン効果による電圧波形を検出する図であり、（ａ）は失効された磁性物体がある場合または磁性物体が無い場合であり、（ｂ）は磁性物体がある場合の図である。
【図１３】図１１（ａ）の励磁コイルによって生成される磁界の分布を示す図であり、（ａ）はｘ方向の磁界分布、（ｂ）はｙ方向の磁界分布、（ｃ）はｚ方向の磁界分布である。
【図１４】線形状の磁性物体の方向を示す図であり、（ａ）は図１１におけるｙｚ面、（ｂ）は図１１におけるｘｙ面である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の磁性物体検出装置について図面を使用して説明する。検出される磁性物体は、従来と同様にアモルファス金属からなるものである。磁性物体は、シート形状や線形状である。磁性物体は、移動を監視する対象物品に取り付けられたり、または物品の中に入れられる。
【００２３】
図１に示す磁性物体検出装置１０は、励磁電源１２および励磁コイル１４からなる励磁手段１５と、受信コイル１６からなる受信手段１７と、受信コイル１６からの受信信号の高調波成分のみを取り出す処理手段１８と、取り出された高調波成分から失効されていない磁性物体の有無を判定する判定手段２０とを含む。励磁電源１２、処理手段１８、および判定手段２０は従来技術で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００２４】
励磁コイル１４が発する磁界は、少なくとも磁界の方向が３方向となるようにする。そのために、図２に示すように、励磁コイル１４を三角形状にする。また、図３に示すように、励磁コイル１４をｘｚ平面で傾斜させてもよい。さらに、図４に示すように、励磁コイル１４を２つの三角形状を組み合わせた形状であっても良い。
【００２５】
受信コイル１６は、励磁コイル１４が発した磁界を検出するため、三角形状とする。２つの受信コイル１６が１つの励磁コイル１４の内側に配置される。受信コイル１６が２つになるのは、処理手段１８で差動増幅をおこなうためである。したがって、２つの受信コイル１６の巻き数は同数であり、形状は同形状にする。
【００２６】
従来技術と同様に、２枚の板体６０を平行に並べてゲート６２を形成し、１枚の板体６０の内部に１つの励磁コイルと２つの１４受信コイル１６を設ける（図５（ａ）、（ｂ））。対向する励磁コイル１４で囲まれた領域が磁性物体２２の検出領域となる。検出領域の幅は、励磁コイル１４が発した磁界が磁性物体２２に到達し、受信コイル１６で磁界の変化を受信できるように設計する。いずれか一方の板体６０のみに励磁コイル１４などを内蔵しても良いが、両方の板体６０に励磁コイル１４などが内蔵された場合と比較して、検出領域の幅が半分になる。
【００２７】
なお、図５に示すように、磁性物体２２が通過する方向をｘ方向、板体６０が並べられた方向をｙ方向とする。板体６０は鉛直方向に立てられ、その鉛直方向をｚ方向とする。
【００２８】
次に、実際に励磁コイル１４によって発生する磁界について説明する。図６〜図８に、図２〜図４の励磁コイル１４に対応した磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚを示す。磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚは、励磁コイル１４に電流が流れたとき、励磁コイル１４の形状とアンペールの法則に従って生成される。図で示しているのは、磁化反転が生じる大きさ以上の磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚの発生する領域である。例えば、磁化反転方向の磁界強度は約２４Ａ／ｍである。図示する磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚは、板体６０を側方から見たときの分布の様子である。ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は図５で示した方向と同一方向である。
【００２９】
いずれの励磁コイル１４であってもｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚが発生している。さらに、磁性物体２２の通過位置において、磁性物体２２がどの位置を通過しても、磁性物体２２に３方向の磁界ｍｘ、ｍｙ、ｍｚが印加されることとなる。したがって、磁性物体２２の位置や方向によって検出の精度が変化することはない。従来と比較して、磁性物体２２の検出領域が広くなる。物品の移動を精度よく監視することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、励磁コイル１４の形状は図２〜図４に示した形状に限定されるものではなく、磁性物体２２に対して３方向の磁界が印加できる形状であればよい。さらに、磁性物体２２が通過する位置で３方向以上の磁界が発生していても良い。磁性物体２２に対して、多方向から磁化反転を生じる磁界を印加することにより、磁性物体２２の検出領域を広くすることができる。
【００３１】
また、磁性物体２２の検出によって物品の位置を監視するためのコンピュータを適宜設ける。例えば、２つの領域の間にゲート６２を設け、ゲート６２を通過した物品の数をカウントすることによって、一の領域から他の領域に移動した物品の数を把握することができる。
【００３２】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０：磁性物体検出装置
１２：励磁電源
１４：励磁コイル
１５：励磁手段
１６：受信コイル
１７：受信手段
１８：処理手段
２０：判定手段
２２：磁性物体
６０：板体
６２：ゲート
ｍｘ、ｍｙ、ｍｚ：磁界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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