【手続補正書】
【提出日】平成16年11月19日(2004.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  金属検出機および製品の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体を搬送する搬送手段と、
該搬送手段の搬送路近傍に配置され、当該箇所近傍に磁界を形成して当該磁界内に存在する磁性金属を帯磁させる励磁手段と、
前記搬送手段の搬送路近傍に配置され、当該箇所を通過する前記被検体に含まれる異物金属片が発生する磁気を検出する検出手段と、
該検出手段からの出力信号により前記被検体に含まれる異物金属片の有無を判別する判別手段とを備えた金属検出機において、
前記検出手段は前記励磁手段より下流側で前記異物金属片を実質的に帯磁させる磁界が存在しない位置に配置され、前記判別手段は前記被検体に含まれる金属の中、非磁性金属は異物金属とは判別せず、磁性金属のみを異物金属と判別するようにしたことを特徴とする金属検出機。
【請求項２】 励磁手段の励磁方向に応じて検出手段の磁気検出指向性を設定したことを特徴とする請求項１に記載の金属検出機。
【請求項３】 検出手段は磁気検出指向性を有する少なくとも２つの磁気検出体であり、これらの磁気検出体の磁気検出指向性の方向は励磁手段の励磁方向とほぼ同一面内にあって、互いに異なる方向に向くように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の金属検出機。
【請求項４】 検出手段は搬送手段の搬送方向に沿って配置された少なくとも２つの磁気検出体であり、これらの磁気検出体は互いに差動接続されたことを特徴とする請求項１記載の金属検出機。
【請求項５】 検出手段は搬送手段の搬送方向と直交する方向に互いに離間した位置に配置された少なくとも２つの磁気検出体であることを特徴とする請求項１記載の金属検出機。
【請求項６】 加工した食品等の製品を導電体を含む包装体で包装する包装工程と、
該工程の後段に行われ、前記包装体で包装された製品から成る被検体に含まれる異物金属片を検出する異物金属検出工程を含む製品の製造方法において、
前記異物金属検出工程は前記被検体を磁界内に曝して当該磁界内に存在する磁性金属を帯磁させる帯磁工程と、
前記異物金属片を実質的に帯磁させる磁界が存在しない場所で前記被検体に含まれる異物金属片が発生する磁気を検出する磁気検出工程とを含むことを特徴とする製品の製造方法。
【請求項７】 磁気検出工程は搬送される被検体に含まれる異物金属片が形成した磁界の移動により前記被検体の搬送路近傍に配置されたコイルに誘起された誘導起電力を検出するものであることを特徴とする請求項６に記載の製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば、食パン、菓子、食肉、惣菜、その他の食品等の製品をアルミニウムの容器や箔を用いて包装した被検体内に混入した金属製部品や破片、或は縫製針、注射針、釘等の針状金属類等を検出するための金属検出機および製品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、上記食品等の製品の加工、搬送時等に経由する設備や装置等から金属製部品が脱落し、被検体内に混入することがあり、かかる異物金属片を磁気的に検出する金属検出機としては、例えば特開昭５９−１６０７８７号公報に係る金属検出機が知られている。即ち、図６に示すように、上記文献に開示された金属検出機１０は、製品（被検体）を搬送するコンベヤ１と、搬送する製品内の混入金属片を励磁する励磁コイルを有する磁化装置２と、この磁化装置２により励磁された混入金属片を検出する検出ヘッド６を備えている。この検出ヘッド６は、励磁コイル３（送信コイル)と、一対の検出コイル４ａ，４ｂ（受信コイル）を有している。そして金属検出機１０は判別回路７を備えていて、この判別回路７には検出コイル４ａ，４ｂからの各検出電流の差に相当する差動信号が入力し、この判別回路７はこの差動信号に基づいて製品内の混入金属片の有無を判別する。
【０００３】
この金属検出機１０では、製品が励磁コイル３と検出コイル４ａ，４ｂとの間を通る際、励磁コイル３による励振磁界が製品内の混入金属を磁化させ、あるいは、混入金属に誘導起電力を発生させる。後者の場合は、混入金属に誘導起電力が流れることにより、混入金属は恰も磁化した金属のように機能する。何れにしても、混入金属から生じた磁場は既に存在する鎖交磁束を変化させ、その変化により検出コイル４ａ，４ｂの各々に起電力が生じて誘導電流が流れ、判別回路７はその各々の誘導電流の差を調べることにより製品に異物金属が混入していることを検出するようになっている。
【０００４】
上記従来例ではさらに、検出ヘッド６の上流側に磁化装置２を配し、検出ヘッド６により製品を検査する前にあらかじめ磁化装置２の磁界内に製品を通過させて、製品内に混入した磁性金属片を強く帯磁させるようにしている。これにより、検出ヘッド６の検出コイル４ａ，４ｂによる磁性金属の検出感度を大きくして、励磁コイル３により十分な強度で帯磁させることができないような小さな混入金属片でも検出できるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、検出ヘッド６には励磁コイル３と検出コイル４ａ，４ｂとが併存していて、励磁コイル３が励磁した、あるいは、誘導起電力を発生させた製品内の混入金属片から発生した磁気を検出コイル４ａ，４ｂが鎖交磁束の変化として検出するようになっているため、例えばアルミニウム製の容器や箔で覆われた製品を検査する場合においても、励磁コイル３による励振磁界が包装用のアルミニウムに誘導起電力を発生させ、製品の通過速度に比例した渦電流がアルミニウムに流れる。この誘導起電力による二次磁束の発生が検出コイル４ａ，４ｂの鎖交磁束を変化させるため、混入した磁性金属片ばかりでなく包装用のアルミニウムを混入金属片として検出するか、或は本来の目的である製品の内部に混入した異物金属片を検出することができない虞があった。
【０００６】
つまり、アルミニウムは帯磁性が無いので、磁化装置２により励磁されても帯磁することはないが、体積抵抗率が非常に小さいため検出ヘッド６内を通過する際、励磁コイル３による励振磁界が包装用のアルミニウムに誘導起電力を発生させ、このため製品の通過速度に比例した渦電流による二次磁束が上述したような、製品内の混入金属片検出の望ましくない攪乱要因となってしまう。
【０００７】
また、製品が金属で覆われてなくとも、食品自体がその成分によって、或はそれが浸漬した液体が導電性を有していた場合に、やはり検出ヘッド６内を通過する際、食品の通過速度に比例した渦電流による二次磁束が発生し、恰も金属と同じように電磁誘導反応する、いわゆるプロダクトエフェクトが生じることがあり、このような場合においても、同様の不都合な現象が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みて、被検体内に誤って混入した異物磁性金属片だけを検出して、製品を包装するために用いられた容器や箔として用いられるアルミニウム等の金属や、前記プロダクトエフェクトを生ずる食品等を異物混入金属として検出しないようにした金属検出機または製品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明による金属検出機は、
被検体を搬送する搬送手段と、
該搬送手段の搬送路近傍に配置され、当該箇所近傍に磁界を形成して当該磁界内に存在する磁性金属を帯磁させる励磁手段と、
前記搬送手段の搬送路近傍に配置され、当該箇所を通過する前記被検体に含まれる異物金属片が発生する磁気を検出する検出手段と、
該検出手段からの出力信号により前記被検体に含まれる異物金属片の有無を判別する判別手段とを備えた金属検出機において、
前記検出手段は前記励磁手段より下流側で前記異物金属片を実質的に帯磁させる磁界が存在しない位置に配置され、前記判別手段は前記被検体に含まれる金属の中、非磁性金属は異物金属とは判別せず、磁性金属のみを異物金属と判別するようにしたものである。
また、製品の製造方法は、
加工した食品等の製品を導電体を含む包装体で包装する包装工程と、
該工程の後段に行われ、前記包装体で包装された製品から成る被検体に含まれる異物金属片を検出する異物金属検出工程を含む製品の製造方法において、
前記異物金属検出工程は前記被検体を磁界内に曝して当該磁界内に存在する磁性金属を帯磁させる帯磁工程と、
前記異物金属片を実質的に帯磁させる磁界が存在しない場所で前記被検体に含まれる異物金属片が発生する磁気を検出する磁気検出工程とを含むようにしたものである。
【００１０】
このような構成の金属検出機によれば、検出手段は、励磁手段より下流側で異物金属片を実質的に帯磁させる磁界が存在しない位置に配置されるため、検出手段の近傍には励磁手段による鎖交磁束が無いので、アルミニウム製の容器や箔等に誘導起電力は発生せず、従って、検出手段に検出電流が流れることはなく、しかも、励磁手段により帯磁されて磁気が残っている混入した異物金属だけを検出することができるので、被検体内に誤って混入した異物磁性金属片だけを検出して、製品を包装するために用いられた容器や箔として用いられるアルミニウム等の金属や、プロダクトエフェクトを生ずる食品等を誤検出することがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて具体的に説明する。図１ないし図５は、本発明による金属検出機の一実施例について説明するために参照する図である。従来例と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００１２】
図１に示すように、金属検出機２０は、食品をアルミニウム製の容器や箔で包装した被検体(図示せず)を載せて搬送するベルトコンベヤ１(搬送手段)の上流側(図中左側)の上方には磁化装置１５（励磁手段）が設けられている。磁化装置１５は直流磁界を発生して、搬送される被検体がその磁界内を通過することにより被検体内の鉄等の混入磁性金属片を帯磁させる励磁コイル３を有している。
【００１３】
ベルトコンベヤ１の下流側（図中右側）で励磁コイル３の磁界が到達しないくらい離れた位置の下方には検出装置１６(検出手段)が設けられている。検出装置１６は検出コイル４ａ，４ｂを有していて、これらの検出コイル４ａ，４ｂには帯磁された混入金属片の磁気により電流が流れて各々の電流の大きさが変化する。検出コイル４ａ，４ｂは差動接続されていて、各々に流れる電流値の差を取り出すことができるようになっている。なお、検出コイル４ａ，４ｂの軸線は、ベルトコンベヤ１の搬送方向に直交する方向を基準にして、ほぼ水平面内で０°ないし４５°の範囲内の傾斜角度で配置することができる。
【００１４】
検出装置１６は判別装置１７(判別手段)に接続されている。判別装置１７は励磁コイル３に直流電流を流して直流磁界が発生するように制御すると共に、検出コイル４ａ，４ｂから各々の電流値の差に相当する信号が入力され、それらの信号を増幅すると共に所定値との比較演算を行なって被検体内の混入金属片の有無を判別する。
【００１５】
図２に示すように、判別装置１７は、検出コイル４ａ，４ｂの各々の電流値の差に相当する信号が入力し、その信号を増幅する低周波増幅部２１と、この低周波増幅部２１からの増幅信号をフィルタ部２３を介して入力してアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２５と、検出コイル４ａ，４ｂからの信号についてのデジタル値を設定値と比較演算する演算処理部２７と、デジタル値が設定値より大きいときは混入金属片を検出した旨の信号を出力する検出出力部２９と、各種操作ボタン及び操作状態や結果等を表示するＬＣＤ(液晶表示装置)等を有する操作表示部３１を有している。
【００１６】
判別装置１７はさらに、被検体の搬送時に励磁コイル３に直流電流を出力して直流磁界を発生させる直流電源部３３をも有している。また、図３に示すように、磁化装置１５の励磁コイル３により形成される磁力線Ｆの方向は、ベルトコンベヤ１による被検体の搬送方向Ｄとほぼ一致するように設定されている。
【００１７】
【金属検出機の動作】
上記のような構成の金属検出機２０においては、ベルトコンベヤ１の上に被検体を載せて搬送すると、被検体はまず磁化装置１５の励磁コイル３から発生した磁界の中を通り、被検体内に鉄等の混入磁性金属片があるとそれが帯磁するが、アルミニウム製の容器や箔は帯磁しない。
【００１８】
被検体が下流側に搬送されて磁化装置１５から離れて検出装置１６の上方を通過するとき、帯磁された混入金属片の磁気により検出コイル４ａ，４ｂの各々に電流が流れ、その各々の電流の大きさ及びその差が変化する。判別装置１７には検出コイル４ａ，４ｂに流れる各々の電流電流値の差に相当する信号が入力し、判別装置１７はその信号値を処理して被検体内の混入磁性金属片の有無を判別する。
【００１９】
本実施例では、検出装置１６が磁化装置１５より被検体の搬送方向下流側の、磁化装置１５の磁界が到達しないくらい離れた位置に配置されることにより、検出装置１６は他からの磁界が存在しない場所で、帯磁した混入磁性金属片だけを正確に検出することができる。即ち、被検体がアルミニウム箔等で包装されていても内部にあってはいけない混入磁性金属片だけを検出して、アルミニウム製の容器や箔等の包装用の金属や、プロダクトエフェクトを生ずる食品等を異物として検出しないようにすることができる。しかも、混入磁性金属片としては透磁率の大きい鉄のみならず、透磁率の小さいステンレススチールをも、高感度で検出することができる。
【００２０】
また、磁化装置１５により混入金属片に帯磁させる磁束の方向が被検体の搬送方向とほぼ一致するように磁化装置１５を配置すると共に、検出装置１６の検出コイル４ａ，４ｂの軸線方向がベルトコンベヤ１の搬送方向に対して直交する方向に対して、ほぼ水平面内でそれぞれ、０°ないし４５°の範囲内の角度で傾けて配置することができるため、混入金属片の向きにより検出コイル４ａ，４ｂによる検出感度が低くなって被検金属片を検出できなくなることを防止することができる。
【００２１】
つまり、図４に示すように、長尺状の混入金属片Ｓが被検体の搬送方向に沿って長手方向が配位していた場合には、磁化装置１５の励磁コイル３により長手方向に磁極が向くように帯磁した後、ベルトコンベヤ１により搬送される。このように、混入金属片Ｓの長手方向が検出コイル４ａ，４ｂの巻線の長手方向と直交するように検出装置１６上を搬送されるときが、検出感度が最も大きくなる。
【００２２】
これに対し、図５に示すように、混入金属片Ｓがベルトコンベヤ１の搬送方向にその長手方向が直交して配向し、磁化装置１５の励磁コイル３により帯磁した後、ベルトコンベヤ１により搬送され、混入金属片Ｓの長手方向が検出コイル４ａ，４ｂの巻線の長手方向と平行の状態で検出装置１６上を搬送されるときが、検出感度が最も小さくなる。
【００２３】
従って、検出コイル４ａ，４ｂの長手方向が、ベルトコンベヤ１の搬送方向に対して直交する方向に対して、ほぼ水平面内で、０°ないし４５°の範囲内の角度で傾けて配置することにより、混入金属片の長手方向の向きにより検出コイル４ａ，４ｂによる検出感度が共に低くなって混入金属片を検出できなくなることを防止することができるのである。
【００２４】
また、本実施例では、上述したように、検出装置１６の検出コイル４ａ，４ｂが差動接続されているために、外乱により生じたノイズ等は互いに相殺するから、その影響を著しく低減させることができる。
【００２５】
なお、本実施例では、磁化装置１５の励磁コイル３はベルトコンベヤ１の上方に１つ配置した場合について説明したが、励磁コイルはベルトコンベヤ１の下方に、又は上下両方に、或はベルトコンベヤ１の側方の一方又は両方に配置してもよく、或はベルトコンベヤ１を囲むように環状に多数並べて、又は環状に連続して配置してもよい。また励磁コイルは１つに限定する必要はなく、複数個設けてもよく、そして励磁コイルを複数個設けた場合は、被検体の場所による磁化のムラを少なくすることができる。
【００２６】
また、本実施例では、検出装置１６の検出コイル４ａ，４ｂはベルトコンベヤ１の下方に２つ配置した場合について説明したが、検出コイルはベルトコンベヤ１の上方に、又は上下両方に、或はベルトコンベヤ１の側方の一方又は両方に配置してもよく、或はベルトコンベヤ１を囲むように環状に多数並べて、又は環状に連続して配置してもよい。また、検出コイルは２つに限定する必要はなく、１つでもよく、又は３つ以上設けてもよい。そして検出コイルを３つ以上設けた場合は、被検体内の混入金属の位置を見つけ易くでき、被検体を搬送路から除去するときの歩留まりを良くし、被検体の搬送位置による感度のバラツキを無くして検出感度を均一に高めることができる。
【００２７】
また、本実施例では、磁化装置１５に励磁コイル３を用いた場合について説明したが、励磁コイル３の代りに永久磁石を用いてもよく、その場合は、金属検出機２０の消費電力を低減することができる。
【００２８】
以上、本発明の一実施例について具体的に述べてきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その他にも各種の変更が可能なものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属検出機によれば、検出手段は励磁手段より下流側で異物金属片を実質的に帯磁させる磁界が存在しない位置に配置され、判別手段は被検体に含まれる金属の中、非磁性金属は異物金属とは判別せず、磁性金属のみを異物金属と判別するようにしたため、検出手段の近傍には異物金属片を実質的に帯磁させる磁束が無いので、アルミニウム等の導電性容器や箔等に誘導電流が流れて磁界が生じ、この磁界により検出手段に誘導電流が流れることはなく、しかも、励磁手段により帯磁した異物磁性金属だけを検出することができるので、被検体がアルミニウム箔等で包装されていても、その内部に混入した異物磁性金属片だけを検出して、アルミニウム製の容器や箔等の包装のために用いられた金属や、プロダクトエフェクトを生ずる食品等の導体を誤検出しないようにすることができる。このため、透磁率の大きい鉄のみならず、透磁率の小さいステンレススチールをも、高感度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例に係る金属検出機を示す概略構成図である。
【図２】
金属検出機の判別装置の構成を示すブロック回路図である。
【図３】
磁化装置の磁力線とベルトコンベヤの搬送方向との関係を示す金属検出機の部分平面図である。
【図４】
ベルトコンベヤの搬送方向と混入金属片の長手方向の向きとの関係を示す金属検出機の部分平面図である。
【図５】
ベルトコンベヤの搬送方向と他の混入金属片の長手方向の向きとの関係を示す金属検出機の部分平面図である。
【図６】
従来の金属検出機を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ ベルトコンベヤ
２ 磁化装置
３ 励磁コイル
４ａ，４ｂ 検出コイル
６ 検出ヘッド
７ 判別回路
１０，２０  金属検出機
１５ 磁化装置
１６ 検出装置
１７ 判別装置
Ｓ  混入金属片