(57)【要約】【課題】外来ノイズの影響を小さくして、検出感度の向上を図る鉄片検出機を提供する。【解決手段】本発明の鉄片検出機１０は、被検査物１２の一方側に面する第１コイル部１６を被検査物１２の搬送方向に沿って２つ並べて取り付けるとともに、被検査物１２の他方側に面する第２コイル部１６を被検査物１２を介して第１コイル部１６と対向させて２つ並べて取り付け、第１コイル部１６と第２コイル部１６は、第１コイル部同士又は第２コイル部同士の間を離間距離Ｗとし、第１コイル部と第２コイル部との間を離間距離Ｈとし、離間距離Ｈを離間距離Ｗの０．６倍〜２．０倍に設定している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の一方側に面する第１コイル部を前記被検査物の搬送方向に沿って複数並べて取り付けるとともに、前記被検査物の他方側に面する前記第２コイル部を前記被検査物を介して前記第１コイル部と対向させて複数並べて取り付け、
前記被検査物を中心に前記第１コイル部と前記第２コイル部を上下及び左右対称に配置したことを特徴とする鉄片検出機。
【請求項２】
被検査物の一方側に面する第１コイル部を前記被検査物の搬送方向に沿って２つ並べて取り付けるとともに、前記被検査物の他方側に面する前記第２コイル部を前記被検査物を介して前記第１コイル部と対向させて２つ並べて取り付け、
前記第１コイル部と前記第２コイル部は、前記第１コイル部同士又は前記第２コイル部同士の間を離間距離Ｗとし、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間を離間距離Ｈとし、前記離間距離Ｈを前記離間距離Ｗの０．６倍〜２．０倍に設定したことを特徴とする鉄片検出機。
【請求項３】
前記第１コイル部には長手方向に沿ってＮ極又はＳ極の同一極の第１磁石を取り付け、
前記第２コイル部には長手方向に沿って前記第１磁石と異極となるＳ極又はＮ極の同一極の第２磁石を取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の鉄片検出機。
【請求項４】
前記第１コイル部および前記第２コイル部は、少なくとも前記被検査物の長さ以上に設定した鉄芯を軸心に備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の鉄片検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄片検出機に関し、特に鉄片（金属製異物）の検出に用いる磁気誘導方式を利用した鉄片検出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工品などの製造加工中に金属製異物が誤って混入すると消費者の安全が損なわれるため、従来より加工工程の最終段階で鉄片検出機を用いた金属製異物の検査の重要性が高まっている。このほか鉄片検出機は、縫製品やアルミ箔製品等の検査に用いられ、被検査物中の鉄片を除去している。このような鉄片の検出には、磁気誘導方式を利用した鉄片検出機が多く用いられている。鉄片検出機は磁石から発生した磁界を使って、磁化された鉄片がコイルを通過する際に生ずる磁束の変化を利用して検出することができる。
【０００３】
図５は従来の鉄片検出機の構成概略を示す図である。同図（１）は鉄片検出機の正面断面を示し被検査物は紙面と直行方向に流れる。また（２）は（１）のＡ矢視図の断面を示している。従来の鉄片検出機１はフレーム２の中心に設けた被検査物が通過する開口部３の上面に静磁界を発生する複数のフェライト磁石４（例えば、アルニコ磁石）を被検査物の搬送経路を交差する方向、すなわち幅方向に直線上に並べて取り付けている。また開口部３の下面には鉄片を検出するため、軸心に鉄芯５を取り付けコイル６を複数巻き回した検査体を２組取り付けている。開口部３内は静磁界であり、（２）に示すような磁界分布となる。このとき、通常開口部内の磁界が乱れることがないため、コイル６に発生する電圧は０である。
【０００４】
開口部３内の磁束密度Ｂは、数式１で表すことができる。
【数１】
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ここでμ：透磁率、Ｈ：磁界とする。
【０００５】
そして開口部３に鉄片が入ると、磁束密度Ｂが変化する（数式２）。
【数２】
2008232745.tif 000004
ここでＭ：磁化とする。
【０００６】
磁束密度Ｂの変化により、コイル６に電圧Ｖが発生する。電圧Ｖは数式３のように表すことができる。
【数３】
2008232745.tif 000005
【０００７】
図６は従来の差動接続を示し、図７は磁化された金属がコイル６Ａから６Ｂを通過したときのコイル６Ａ、コイル６Ｂの出力電圧波形を表している。差動接続は同時刻に変化するコイルの出力電圧を互いに打ち消し合うようにコイル６Ａのプラスとコイル６Ｂのマイナスを接続するとともに、コイル６Ａのマイナスとコイル６Ｂのプラスを接続する。また出力電圧の検出しきい値Ｖｔｈを設定することによって、検出信号を発生することができる。
【０００８】
このような磁気誘導方式による検出機は例えば特許文献１〜３に開示されている。特許文献１は小型の鉄芯とコイルからなる検知部を被検査物の通過方向に対して直交方向に複数並べて、外来ノイズ、探知機の振動によるコイルの変形動態を生ずることがなく、かつ鉄片の検出面積を広くした鉄片検知器用検出部が開示されている。また特許文献２は永久磁石を用いた電磁誘導的手法で永久磁石、鉄芯、コイルを組み合わせた２つの探知部をＳ極とＮ極が互いに対面するように配置して電圧感度を増加するようにしている。さらに特許文献３には被検査物が通過する中空部を挟んで第１のコイルと第２のコイルを配置して、金属片の有無による磁束の変化を大きくして、検出感度を向上することが開示されている。また図８は鉄芯とコイルからなる検出体と磁石を被検査物の搬送経路の幅方向に複数配置した場合の感度分布を示している。
【特許文献１】特開平１０−１２１３７０号公報
【特許文献２】実開昭５９−５２４９６号公報
【特許文献３】特開２００６−１１３０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の鉄片検出機では、検出感度を高めに設定すると、装置の設定環境に由来する外来ノイズの影響を受けて安定した検査ができないという問題があった。
【００１０】
また特許文献３に開示の検針装置は、搬送される被検査物中の金属製異物の場所を特定するために鉄芯とコイルからなる検出体と磁石を複数並べて配置している構成である。このように検出体と磁石を複数並べて配置する場合、コイルとコイルとの間には隙間が生じている。そうすると前述の感度分布に示すようにコイル間の隙間では磁力線の流れが弱くなり電圧が小さくなる。よって検査領域に磁束の大小が生じて、磁束の分布が不均一となる。したがって一定の検出感度が得られないという問題があった。
【００１１】
そこで上記従来の問題点を解決するため本発明は、外来ノイズの影響を小さくして、検出感度の向上を図る鉄片検出機を提供することを目的としている。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の鉄片検出機は、被検査物の一方側に面する第１コイル部を前記被検査物の搬送方向に沿って複数並べて取り付けるとともに、前記被検査物の他方側に面する前記第２コイル部を前記被検査物を介して前記第１コイル部と対向させて複数並べて取り付け、前記被検査物を中心に前記第１コイル部と前記第２コイル部を上下及び左右対称に配置したことを特徴としている。
【００１３】
また本発明の鉄片検出機は、被検査物の一方側に面する第１コイル部を前記被検査物の搬送方向に沿って２つ並べて取り付けるとともに、前記被検査物の他方側に面する前記第２コイル部を前記被検査物を介して前記第１コイル部と対向させて２つ並べて取り付け、前記第１コイル部と前記第２コイル部は、前記第１コイル部同士又は前記第２コイル部同士の間を離間距離Ｗとし、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間を離間距離Ｈとし、前記離間距離Ｈを前記離間距離Ｗの０．６倍〜２．０倍に設定したことを特徴としている。
【００１４】
この場合において、前記第１コイル部には長手方向に沿ってＮ極又はＳ極の同一極の第１磁石を取り付け、前記第２コイル部には長手方向に沿って前記第１磁石と異極となるＳ極又はＮ極の同一極の第２磁石を取り付けると良い。
【００１５】
また前記第１コイル部および前記第２コイル部は、少なくとも前記被検査物の長さ以上に設定した鉄芯を軸心に備えるとよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成による本発明の鉄片検出機によれば、被検査物の一方側に面する第１コイル部を被検査物の搬送方向に沿って複数並べて取り付けるとともに、被検査物の他方側に面する第２コイル部を被検査物を介して第１コイル部と対向させて複数並べて取り付け、前記被検査物を中心に前記第１コイル部と前記第２コイル部を上下及び左右対称に取り付けている。より具体的には第１コイル部同士又は第２コイル部同士の間を離間距離Ｗとし、第１コイル部と第２コイル部との間を離間距離Ｈとし、離間距離Ｈを離間距離Ｗの０．６倍〜２．０倍に設定している。このため垂直方向、水平方向、斜め方向から生じたノイズ磁界に対して、上下左右対称に配置した第１コイル部及び第２コイル部の組み合わせによって、ノイズを相殺することができる。例えば水平方向の外来ノイズの場合、上下のコイル部間では上下に同じ出力電圧のノイズが作用する。よってこの上下コイルの差分を取ることによりノイズを相殺することができる。従って外来ノイズが影響することなく鉄片の検出感度の向上を図ることができる。
【００１７】
第１コイル部に取り付けた第１磁石はＮ極−Ｎ極又はＳ極−Ｓ極のように同一極となるように配置し、また第２コイル部に取り付けた第２磁石は対向する第１磁石と異極となるＳ極又はＮ極の同一極を取り付けている。通常、例えば第１コイル部から被検査物を挟んで第２コイル部に向かう磁力線が生じる。このとき第１コイル部又は第２コイル部は同一極同士で構成している。このため例えば、搬送方向に沿って２つ並べた第１コイル部の磁石間で磁力線が生じることがないため磁力線が分散することがない。よって磁力線が拡散することに起因する磁力線の低下を回避でき、鉄片の検出感度の向上を図ることができる。
【００１８】
少なくとも被検査物の長さ以上に設定した鉄芯を軸心に備えた第１コイル部と第２コイル部で被検査物を挟むように配置している。被検査物に対し、第１コイル部及び第２コイル部の鉄芯が全面で面しているため、一方のコイル部から他方のコイル部へ均一の磁力線が流れる。よって均一な磁界となり鉄片の検出感度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の鉄片検出機を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は鉄片検出機の構成概略を示す図である。同図（１）は鉄片検出機の正面図であり、（２）は平面図であり、（３）は側面図をそれぞれ示している。図示のように鉄片検出機１０は主に本体中心に被検査物１２が通過する開口部１４を備え、開口部１４の上面１４ａ及び下面１４ｂにコイル部１６と磁石１８を配置した構成としている。
【００２０】
開口部１４はベルトコンベア２０上に載置した被検査物１２が通過するため、コンベア幅よりも長く、かつベルトコンベア２０に載置した被検査物１２の高さよりも大きく形成している。なお開口部１４の大きさは被検査物１２のベルトコンベア２０によって任意に設定変更している。
【００２１】
コイル部１６は前記開口部１４の上面１４ａと下面１４ｂにコイル面を露出又はコイル面を非磁性体のカバーで覆って取り付けている。コイル部１６は鉄芯２２とコイル２４から構成されている。鉄芯２２はベルトコンベア２０の幅方向に沿って取り付けている。鉄芯２２の長さは少なくとも被検査物１２の長さ以上であって、好ましくはベルトコンベア２０の幅方向の長さと略同じ長さに設定している。またコイル２４は鉄芯２２の外周に電線を複数巻き回して形成している。本実施形態のコイル部１６は、一例としてボビンの中心に鉄芯２２を嵌め込み、鉄芯２２の外周に電線を必要数巻き回したコイル２４を取り付けた構成としている。
【００２２】
磁石１８は開口部１４と面する前記コイル部１６の反対面に取り付けている。磁石１８の長さはコイル部１６の搬送方向の幅Ｇよりも大きく設定し、コイル部１６の長手方向に沿って複数個所定の間隔を開けて取り付けている。本実施形態では、一例としてコイル部１６及び磁石１８をビス止めなどの固着手段によって検出機本体に固定している。
【００２３】
またコイル部１６は、図１（３）に示すように被検査物１２を挟むように開口部１４の上面１４ａ、下面１４ｂに対向するように取り付けている（１６Ａと１６Ｃ又は１６Ｂと１６Ｄ）。そしてコイル部１６は上面１４ａまたは下面１４ｂにそれぞれ２つ並べて同一平面に取り付けている（第１コイル部１６Ａと１６Ｂ又は第２コイル部１６Ｃと１６Ｄ）。このような４つのコイル部１６Ａ〜１６Ｄの配置関係は、第１コイル部１６Ａ，１６Ｂとの間の離間距離Ｗ（又は第２コイル部１６Ｃ，１６Ｄとの間の離間距離Ｗ）と、コイル部１６Ａとコイル１６Ｃとの離間距離Ｈ（又はコイル部１６Ｂ，１６Ｄとの間の離間距離Ｈ）を予め設定した後述の離間距離で取り付けている。
【００２４】
このとき磁石１８の配置は図１（３）に示すようにしている。すなわち、開口部１４の上面１４ａに取り付けた第１磁石１８ａは、上面をＳ極、下面をＮ極としている。そして２列のコイル部１６Ａ，１６Ｂに載置する第１磁石１８ａはいずれも上面がＳ極、下面がＮ極となるように配置している。
【００２５】
一方、開口部１４の下面１４ｂに取り付けた第２磁石１８ｂは上面１４ａに取り付けた第１磁石１８ａと異極となるように配置している。すなわち第２磁石１８ｂの上面をＳ極、下面をＮ極としている。そして２列のコイル部１６Ｃ，１６Ｄに載置する第２磁石１８ｂはいずれも上面がＳ極、下面がＮ極となるように配置している。
【００２６】
これにより、磁石１８の配置関係は以下のようになる。開口部１４の上面１４ａ側に配置した２列の第１磁石１８ａの下面はＮ極−Ｎ極となり、下面１４ｂ側に配置した２列の第２磁石１８ｂの上面はＳ極−Ｓ極の配置となる。また４つのコイル部１６Ａ〜１６Ｄは、１６Ａと１６Ｃ、１６Ｂと１６Ｄで区分けすると垂直方向で対称となる。また１６Ａと１６Ｂ、１６Ｃと１６Ｄで区分けすると水平方向で対称となる。
【００２７】
次に上記構成による鉄片検出機１０の作用について以下説明する。
金属検出器１０は被検査物１２を搬送するベルトコンベア２０の搬送途中であって、開口部１４にベルトコンベア２０が通過するように取り付けている。開口部１４の上面１４ａ及び下面１４ｂに取り付けたコイル間の磁束分布を図２に示す。図示のように、上面１４ａの第１磁石１８ａはコイル側をＮ極とし、下面１４ｂの第２磁石１８ｂはコイル側をＳ極としている。よって上面１４ａ側のコイル部１６Ａと１６Ｂから下面１４ｂ側のコイル部１６Ｃと１６Ｄに向かって磁力線が流れる磁界となる。このとき上面又は下面の磁石１８はいずれもＮ極−Ｎ極又はＳ極−Ｓ極と同一極に配置しているので、並列する磁石１８間（第１磁石１８ａ同士又は第２磁石１８ｂ同士）で磁力線が発生しない。したがって磁力線が分散することがなく、第１コイル部から第２コイル部へ効率良く磁力線が流れるため、大きな磁束が得られる。
【００２８】
図３は本発明の鉄片検出機の感度分布の説明図である。同図の横軸はベルト幅方向の位置（ｍｍ）を示す、縦軸は電圧（Ｖ）を示し、コンベアベルト面上の感度分布を表している。
【００２９】
一般に受信電圧Ｖは数式４で表すことができる。
【数４】
2008232745.tif 000006
ここでｋ：定数、Ｂ：磁束密度をそれぞれ表している。
【００３０】
数式４に示すように受信電圧Ｖは磁束密度Ｂに比例するため、磁束密度Ｂが強ければ受信電圧Ｖも強くなる関係となる。
【００３１】
本発明の鉄片検出器１０は、鉄芯２２を少なくとも被検査物の長さ以上に設定している。このため第１コイル部及び第２コイル部で被検査物を挟んだとき、鉄芯２２の全面が被検査物１２に面することになる。磁力線は鉄芯中を均一に流れることから、開口部１４の上面１４ａから下面１４ｂに向かう磁力線は上下の鉄芯２２を介して均一に流れる。この均一の磁束により図３に示すようにベルトコンベアの幅方向に渡って最大の受信電圧が均一に得られ、鉄片の検出感度が高くなる。
【００３２】
図４は本発明のコイル部に作用するノイズ磁界の説明図である。本発明の鉄片検出器１０は被検査物を中心に第１コイル部１６Ａ，１６Ｂと第２コイル部１６Ｃ，１６Ｄを上下及び左右対称に取り付けており、図示にようにコイル部１６に作用するノイズ磁界として、垂直方向から作用するノイズ磁界ａ、水平方向から作用するノイズ磁界ｂ、斜め方向から作用するノイズ磁界ｃが考えられる。
【００３３】
図４（１）は垂直方向から作用するノイズ磁界ａを示している。このとき、コイル部１６Ａ，１６Ｂ又は１６Ｃ，１６Ｄの左右の組み合わせによってノイズ磁界ａを相殺することができる。すなわち、例えば左右のコイル部１６Ａとコイル部１６Ｂにはノイズ磁界ａの同じ出力電圧が作用する。よってこの左右のコイル部の差分をとることによってノイズを相殺することができる。このため検出感度の向上を図ることができる。なおノイズ磁界ａは上から下又は下から上のどちらであっても同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
図４（２）は水平方向から作用するノイズ磁界を示している。このとき、コイル部１６Ａ，１６Ｃ又は１６Ｂ，１６Ｄの上下の組み合わせによって前述同様に差分を取りノイズ磁界ｂを相殺することができる。なおノイズ磁界ａは左から右又は右から左のどちらであっても同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
図４（３）は斜め方向から作用するノイズ磁界ｃを示している。このとき、コイル部１６Ａ，１６Ｄ又は１６Ｂ，１６Ｃの斜め方向の組み合わせによって同様に差分を取り、ノイズ磁界ｃを相殺することができる。なお斜め方向から作用するノイズ磁界ｃはこの他右上から作用するケースが想定される。この場合コイル部１６の組み合わせは、コイル部１６Ｂ，１６Ｃ又は１６Ａ，１６Ｄとすることができる。
【００３６】
ここでコイル部１６の配置は、水平方向、垂直方向、斜め方向から作用するノイズ磁界に対して、４つのコイル部１６Ａ〜１６Ｄを被検査物を中心に対称に取り付けているが、相殺の効果が得られるためには、各コイル部１６を上下左右等間隔に配置、あるいは少なくとも第１コイル部１６Ａ，１６Ｂ同士又は第２コイル部１６Ｃ，１６Ｄ同士の間を離間距離Ｗとし、第１コイル部と第２コイル部との間を離間距離Ｈとし、離間距離Ｈを離間距離Ｗの０．６倍〜２．０倍に配置設定する必要がある。このようにいずれの方向からのノイズ磁界であっても、４つのコイル部１６Ａ〜１６Ｄの組み合わせによって相殺することができる。
【００３７】
なお本実施形態では、開口部１４の上面１４ａ側に配置した２列の磁石１８はＮ極−Ｎ極となり、下面１４ｂ側に配置した２列の磁石１８はＳ極−Ｓ極の配置で説明したが、上下入れ替わった構成、すなわち開口部１４の上面１４ａ側に配置した２列の磁石１８はＳ極−Ｓ極となり、下面１４ｂ側に配置した２列の磁石１８はＮ極−Ｎ極の配置であっても同様の作用効果が得られることはいうまでもない。
【００３８】
また本実施形態では、コイル部１６の配置を開口部１４の上面１４ａ又は下面１４ｂに配置した構成について説明したが、コイル部の配置構成はこれに限らず、被検査物の一方側と被検査物を挟んで反対側となる他方側の関係、すなわちコイル部とコイル部の間に被検査物を配置すればよく、開口部の左側面又右側面に配置した構成でも同様の作用効果を達成することができる。この場合、特にペットボトルなどの形状の被検査物に対して有効となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の鉄片検出機の構成概略を示す図である。
【図２】本発明の鉄片検出機のコイル間の磁束分布を示す図である。
【図３】本発明の鉄片検出機の感度分布の説明図である。
【図４】本発明のコイル部に作用するノイズ磁界の説明図である。
【図５】従来の鉄片検出機の構成概略を示す図である。
【図６】従来の鉄片検出機の接続図を示す。
【図７】従来の鉄片検出機の信号波形の説明図である。
【図８】従来の鉄片検出機の感度分布の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１………鉄片検出機、２………フレーム、３………開口部、４………フェライト磁石、５………鉄芯、６………コイル、１０………鉄片検査機、１２………被検査物、１４………開口部、１６………コイル部、１８………磁石、２０………ベルトコンベア、２２………鉄芯、２４………コイル。
【図１】
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【図２】
2008232745.tif 000008
【図３】
2008232745.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008232745.tif 000013
【図８】
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