(57)【要約】【課題】  被検査物に含まれる金属異物の位置を正確に検知できる型異物検知装置を提供する。【解決手段】  第１センサーと第２センサーは互いに所定の角度を有するように配置される。  前記第１センサーと前記第２センサーが前記搬送路の搬送方向と直交する方向（z）に対してそれぞれ第１角度（α）、第２角度（β）を有するように配置され、前記搬送路上を前記被検査物が一定速度（Ｖｂ）で移動するとき、前記第１センサーと前記第２センサーで前記磁性体異物を検知した時間間隔（ｔ）、前記第１センサーと前記第２センサーとの間隔（Ｌ）のとき、前記搬送方向に直交する直交位置（ｘ）を求める。【選択図】      図２
2005188985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送路によって被検査物を搬送し、前記送路の途中に搬送方向に間隔を有して配置された第１センサーと第２センサーによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知方法において、
前記第１センサーと前記第２センサーが前記搬送路の搬送方向と直交する方向（z）に対してそれぞれ第１角度（α）、第２角度（β）を有するように配置され、
前記搬送路上を前記被検査物が一定速度（Ｖｂ）で移動するとき、前記第１センサーと前記第２センサーで前記磁性体異物を検知した時間間隔（ｔ）、前記第１センサーと前記第２センサーとの間隔（Ｌ）のとき、
前記搬送方向に直交する直交位置（ｘ）は、
ｘ＝（Ｌ−Ｖｂ×ｔ）／（ｔａｎ（α）−ｔａｎ（β））
式で求めて前記磁性体異物の位置を求める
ことを特徴とする異物検知方法。
【請求項２】
搬送路によって被検査物を搬送し、前記送路の途中に搬送方向に間隔を有して配置された第１センサーと第２センサーによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知装置において、
前記第１センサーと前記第２センサーが前記搬送路の搬送方向と直交する方向（z）に対してそれぞれ第１角度（α）、第２角度（β）を有するように配置され、
前記搬送路上を前記被検査物が一定速度（Ｖｂ）で移動するとき、前記第１センサーと前記第２センサーで前記磁性体異物を検知した時間間隔（ｔ）、前記第１センサーと前記第２センサーとの間隔（Ｌ）のとき、
前記搬送方向に直交する直交位置（ｘ）は、
ｘ＝（Ｌ−Ｖｂ×ｔ）／（ｔａｎ（α）−ｔａｎ（β））
式で求めて前記磁性体異物の位置を求めるための演算手段（１３）を有する
ことを特徴とする異物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物に混入した異物を検知する異物検知方法及び異物検知装置に関するものである。アルミニウム、銅等の常磁性体、ガラス、プラスチック、ビニール等の非金属の包装材料で包まれた被検出物中に混入した金属物を検知する異物検知方法及び異物検知装置に関するものである。更に詳しくは、アルミニウム蒸着、又はアルミニウム箔等で作られた包装容器、袋内の金属異物を検知する異物検知方法及び異物検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
食品、医薬品などの製造過程において、搬送機、洗浄機、攪拌機、切断機、練機、蒸し器などの各種容器や刃物、篩などが金属疲労を受けてむくれ、破断、剥がれ、削れ、欠けなどして製品に異物として入り込む。これらの異物を検知し、排除することが重要である。被検査物に混入した異物を検知する手段として、磁性体金属には電磁波型のセンサコイルなどが利用されている。
【０００３】
金属異物は、上述の各種容器や刃物、篩などを構成するオーステナイト系ステンレスであることが多い。オーステナイト系ステンレスは塑性変形するとマルテンサイト変態を誘発し、弱い磁性を持つ結晶構造に変化する。このため、センサコイル付近では、マグネットブースタを配置し、磁力線の反応を強化させて高い感度で検知が可能である。被検査物がマグネットブースタを通過するとき、マグネットブースタが発生する磁化の働きで磁性が一定の方向に向き、オーステナイト系ステンレスがマルテンサイト変態した弱磁性体被検査物が磁化される。
【０００４】
本出願人は、金属物をセンサーコイルで検知するものを提案した（特許文献１）。Ｅ型などの鉄心に銅線コイルを巻いた２対のセンサコイルに交流電圧を印加すると交番磁界が発生する。このとき、２対のセンサコイルを平衡又は非平衡ブリッジ回路になるよう接続しておく。交番磁界が変化されない限りブリッジ回路の出力電流は一定である。
【０００５】
交番磁界を発生している２対のセンサーコイルの上下間を磁性体または磁化された金属異物を含む被検査物が通過するとき、交番磁界の磁力線のフォーム（形成）が乱される。このときセンサコイルを流れる電流が変化し、平衡又は非平衡ブリッジ回路の出力電圧が変化する。この出力信号電圧の変化をもって金属異物が検知できる。
【０００６】
マグネットブースターは、強い磁界を発生し、磁性体の被検出物を磁化するためのもので、永久磁石などを有する構造になっている。マグネットブースターの近辺を通過する被検出物が磁化されることよってセンサーコイルで検知するときに検知感度が向上する。
【特許文献１】ＷＯ  ０３／０２７６５９  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の方法では、被検出物が搬送路によって搬送されるとき、搬送路の搬送方向に対して直交する方向に置かれた異物の位置を特定できない。
本発明は、以上のような技術背景で発明されたものであり、次のような目的を達成するものである。
本発明の目的は、金属異物を探知する高感度のセンサコイルを用いて、被検査物に含まれる異物の位置を正確に検知できる型異物検知装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の第1の発明の異物検知方法は、搬送路によって被検査物を搬送し、前記送路の途中に搬送方向に間隔を有して配置された第１センサーと第２センサーによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知方法であり、前記第１センサーと前記第２センサーが前記搬送路の搬送方向と直交する方向（z）に対してそれぞれ第１角度（α）、第２角度（β）を有するように配置され、前記搬送路上を前記被検査物が一定速度（Ｖｂ）で移動するとき、前記第１センサーと前記第２センサーで前記磁性体異物を検知した時間間隔（ｔ）、前記第１センサーと前記第２センサーとの間隔（Ｌ）のとき、前記搬送方向に直交する直交位置（ｘ）は、
ｘ＝（Ｌ−Ｖｂ×ｔ）／（ｔａｎ（α）−ｔａｎ（β））
式で求めて前記磁性体異物の位置を求めることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の発明の異物検知装置、搬送路によって被検査物を搬送し、前記送路の途中に搬送方向に間隔を有して配置された第１センサーと第２センサーによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知装置であり、前記第１センサーと前記第２センサーが前記搬送路の搬送方向と直交する方向（z）に対してそれぞれ第１角度（α）、第２角度（β）を有するように配置され、前記搬送路上を前記被検査物が一定速度（Ｖｂ）で移動するとき、前記第１センサーと前記第２センサーで前記磁性体異物を検知した時間間隔（ｔ）、前記第１センサーと前記第２センサーとの間隔（Ｌ）のとき、前記搬送方向に直交する直交位置（ｘ）は、
ｘ＝（Ｌ−Ｖｂ×ｔ）／（ｔａｎ（α）−ｔａｎ（β））
式で求めて前記磁性体異物の位置を求めるための演算手段（１）を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、次の効果が奏される。
本発明の異物検知装置は、所定の角度を有する２組のセンサコイルを用いることで、被検査物に含まれる異物の位置を正確に検知できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、異物検知装置１の概要を図示している。異物検知装置１は、被検出物中の金属物、特に食品を包む容器であるアルミニウム包装袋内の食品に混入した金属異物を検知、又は探知して通知するためのものである。異物検知装置１は、ベルトコンベヤ２、駆動用モータ４、センサー格納部６、信号処理ユニット１３などから構成される。ベルトコンベヤ２は、脚つきのフレームに搭載されたベルトコンベアであり、被検出物１４を搬送するためのものである。
【００１２】
ベルトコンベヤ２は、その一方に設けられた駆動用モータ４によってエンドレスのベルト３を回転駆動し、このベルト３の上に被検出物１４を載せて搬送する。被検出物１４が搬送される搬送路中、ベルト３の長さ方向中央あたりにセンサー格納部６が配置されている。センサー格納部６は、被検出物１４の金属異物を検知するための第１センサー８、第２センサー９、光センサー１０等が内蔵されている。
【００１３】
センサー格納部６は被検出物１４に含まれる金属異物を探知し探知信号を出力するためのものである。センサー格納部６から出力される探知信号は、信号処理ユニット１３に送られる。信号処理ユニット１３は、センサー格納部６からの信号を解析して、被検出物中に金属異物があるか否かの判定を行い、その旨を通知（警告音、表示等）するものである。
【００１４】
第１センサー８と第２センサー９は同一構造のものである（詳細な説明は後述する）。図１に示すように、信号処理ユニット１３がベルトコンベヤ２に設けられた台の上に設置されている。信号処理ユニット１３は、センサー格納部６からの信号を受け取り、処理できる環境であればどこでも設置してもかまわない。
【００１５】
光センサー１０は、被検出物１４の搬送方向で第１センサー８の手前側に設置されており、被検出物１４が搬送されて第１センサー８に入るタイミングを検知し、この検知を信号処理ユニット１３へ送信するためのものである。光センサー１０は被検出物が第１センサー８に入るときのタイミングを検出できるものであれば、どんな形状・方式のものであってもかまわない。
【００１６】
駆動用モータ４は駆動されてベルト３を回転駆動させる。そのとき、被検出物１４は、ベルト３の一方である搭載側に載せられ、他方の方へ搬送される。そして、光センサー１０が被検出物１４を検出し、第１センサー８へ被検出物１４が入るタイミングを信号処理ユニット１３に通知する。信号処理ユニット１３は、光センサー１０からの通知を受けて、被検出物１４が第１センサー８と第２センサー９を通過する際の各センサーの信号を解析し、被検出物１４に金属異物が含まれているかを特定する。
【００１７】
金属異物が含まれている場合は、信号処理ユニット１３はその旨の出力信号を出力する。この出力信号は異物検知装置１に設けられている又は接続されている電動アーム等の他の装置（図示せず）へ送られ、金属異物を含む被検出物を取り除くなどの必要な処理が行われる。また、駆動されているベルト３の速度を把握するためには、駆動用モータ４の回転数などの信号を信号処理ユニット１３が受信できる必要がある。センサー格納部６で金属異物を検知するとき、センサー格納部６の手前にマグネットブースタ５を配置して、金属異物を磁化する。
【００１８】
マグネットブースタ５は２対の磁石７から構成され、被検出物１４がその間を通過できるようにベルト３の上下に配置されている。センサー格納部６は、第１センサー８と第２センサー９から構成されている。第１センサー８は、ベルト３を挟んで上下に配置されたペアのセンサーコイル１１から構成され、同様に、第２センサー９は、ペアのセンサーコイル１２から構成される。
【００１９】
図２には、センサーコイル１１，１２の配置方法の概要を図示している。第１センサー８と第２センサー９は、ベルト３に沿って距離Ｌ離れて設置されている。第１センサー８と第２センサー９はベルト３の搬送方向に所定の角度をするように設けられている。第１センサー８のセンサーコイル１１、第２センサー９のセンサーコイル１２は、ベルト３上を流れている被検出物１４が通過するためにベルト３の上に一定の隙間をあけて、またベルト３の上下に設置されている。
【００２０】
第１センサー８の手前に設置されている光センサー１０は、被検出物１４が第１センサー８に入力されるタイミングを特定するのに必要である。第２センサー９に被検出物が入力されるタイミングは、第１センサー８に入力されたタイム、距離Ｌ、そして、ベルト３の搬送速度をもって計算できる。ベルト３の搬送速度は、駆動用モータ４の回転速度から計算できる。この計算は、周知の技術でかつ本発明の要旨ではないのでその説明は略する
【００２１】
各センサーコイル１１、１２は、図３に示すように細長い棒状の形をした基本的に同一のものである。図３には、センサーコイル１１，１２の構造を図示している。センサーコイル１１，１２は、実質的に同一構造であるので、センサーコイル１１だけを例示して説明する。センサーコイル１１は、細長い棒状の形状をし、断面構造がＥ形である導電性材料の鉄心１６の溝部に沿ってコイル１５を巻き付けた構成である。鉄心１６は珪素鋼板やアモルファスなどの板を積層して構成される。
【００２２】
センサーコイル１１に数ＫＨｚの交流電源をかけると、センサーコイル１１に交番磁界が発生する。センサーコイル１１の近傍にステンレスの微小破片が接近したとき、例えばオーステナイト系のステンレス（ＳＵＳ３０４など）が、破断、潰れ、曲がり、欠けなどの塑性変形により、マルテンサイト誘起変態を起こして弱い磁性をもった部分が静磁界の働きにより磁化し磁極を生じさせる。この磁極の変化が交番磁界へ影響を与え、これを検知回路で検知する。
【００２３】
特に、センサーコイル１１の極近傍でこの効果が大きく現れるので、センサーコイル１１で微小破片を確実に検出することが可能である。強磁性体、例えば鉄、ニッケル、コバルトの混入物、及びこれらの合金、マルテンサイト系ステンレス、についても同様で、検出感度が従来よりも著しく向上する。ペアのセンサーコイル１１をブリッジ回路の２辺にすると、一定の交流電圧を印加されているときはブリッジ回路を流れる電流が変化なく、ブリッジ回路の出力電流が一定である。磁性材料がセンサーコイル１１の付近を通過するとき、交番磁界のフォームが乱れ、ブリッジ回路の出力電流が変化する。
【００２４】
この出力電流は、後段の信号処理ユニット１３で信号処理され被検査物１４中の異物として検知される。被検査物１４は、ベルト３で搬送されてマグネットブースタ５を通過する。そして、センサーコイル１１、１２を通過する。ベルト３の搬送速度は、所定の範囲で調整可能である。被検査物１４はマグネットブースタ５が発生する磁界を通過するとき、被検査物１４中の金属異物が磁化される。
【００２５】
図２には、センサーコイル１１、１２が配置される様子を図示している。センサーコイル１１とセンサーコイル１２は所定の角度θで配置されている。センサーコイル１１はベルト３の搬送方向、被検出物１４の搬送される方向の直行する方向に対して角度αをなすように配置されている。センサーコイル１２はベルト３の搬送方向、被検出物１４の搬送される方向の直行する方向に対して角度βをなすように配置されている。角度α、βは、搬送される方向に直行する方向との時計回り角度としている。図２に示したとおりでは、角度αは正、角度βは負の値を取っている。以下、搬送される方向に直行する方向との角度を正の値として計算を行う。
【００２６】
また、センサーコイル１１、１２は平行にならないように配置される。センサーコイル１１とセンサーコイル１２との角度θ、α、βの内２つの角度がわかれば残りの角度は計算することができる（下記の式３を参考）。センサーコイル１１とセンサーコイル１２の中心はベルト３の搬送方向に沿って距離Ｌ離れ配置されている。被検出物１４がベルト３の中心ラインからずれて搬送されるとき、センサーコイル１１、１２の配置を分かれば、被検出物１４がベルト３の中心ラインからどのぐらいずれているかを計算できる。この計算は信号処理ユニット１３において行われる。
【００２７】
距離Ｌ、角度α、βが分かれば、被検出物１４がベルト３の中心ラインから離れている距離ｘを計算できる。距離ｘは次の式によって計算できる。
ｚ＝Ｖｂ×（ｔ２−ｔ１） （式１）
ｘ＝（Ｌ−ｚ）／（ｔａｎα−ｔａｎβ） （式２）
θ＝α−β   （式３）
α≠β         （式４）
ここでは、Ｖｂはベルトの搬送速度、ｔ１、ｔ２はそれぞれ第１センサー、第２センサーで異物を検知した時間、Ｌは第１センサーと２センサーコイルの間隔である。
【００２８】
ｔ１は第１センサーで異物を検知した時間で、ｔ２は第２センサーで異物を検知した時間である。ｔ１とｔ２は、異物を検知した実時間でまたは相対時間であってもよい。センサーコイル１１とセンサーコイル１２が平行に配置されると、式１、２から計算されるようにＬ＝ｚとなり、ｘは０になる。よって、異物の一を特定できなくなる。
【００２９】
図４には、異物の位置を信号処理ユニット１３において計算し特定する手順を示すフローチャートである。信号処理ユニット１３は、ベルト３の速度、センサーコイル１１、１２の配置のデータを予め入力する必要がある。以下、検出する手順を示す。信号処理ユニット１３は、駆動用モータ４の回転速度からベルト３の搬送速度Ｖｂを取得し、メモリに格納するする（ステップ１）。前述した第１センサー８の配置角度α、第２センサー９の配置角度β、を取得し、メモリに格納する（ステップ２、３）。
【００３０】
第１センサー８、第２センサー９の距離Ｌを取得しメモリに格納する（ステップ４）。被検査物１４が搬入されてくるまで待機する（ステップ５，６）。被検査物１４が搬入されてくるときは、光センサー１０を通過するので光センサー１０から信号がくるまで待機する。第１センサー８から異物信号を受信する（ステップ７）。時間ｔ１を取得し、メモリに格納する（ステップ８）。所定時間待機し、第２センサー９から異物信号を受信する（ステップ９，１０）。時間ｔ２を取得し、メモリに格納する（ステップ１１）。
【００３１】
異物の検知間隔ｚを式２によって計算する（ステップ１２）。異物の位置ｘを式１によって計算する（ステップ１３）。異物の位置ｘを出力する（ステップ１４）。次の検査をする（ステップ１５）。第１センサー７と第２センサー１０に異物が検知されなかった場合は、次の被検出物が搬送されるのを待機する（ステップ７、１０→ステップ１５）。ステップ２の角度αまたはステップ３の角度βの代わりに角度βを使用しても良い。この場合は式３を利用して角度βまたαを計算する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、食品、医薬品の製造において利用される。また、塗料などの製造分野に利用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の異物検知装置の概要を図示した図である。
【図２】図２は、センサーコイルの配置方法の概要を図示した図である。
【図３】図３は、センサーコイルの構造を図示した図である。
【図４】図４は、異物の位置を特定する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１…異物検知装置
２…ベルトコンベヤ
３…ベルト
４…駆動用モータ
５…マグネットブースター
６…センサー格納部
７…永久磁石
８…第１センサー
９…第２センサー
１０…光センサー
１１、１２…センサーコイル
１３…信号処理ユニット
１４…被検出物
【図１】
2005188985.tif 000003
【図２】
2005188985.tif 000004
【図３】
2005188985.tif 000005
【図４】
2005188985.tif 000006