(57)【要約】【課題】金属探知機の探知能力を向上し微小な金属片の検知を可能にする。【解決手段】レール状の三本の並列な磁極を突出した細長い磁気コア２を用い、その中央の磁極２ａに送信コイル３、その両側の磁極２ｂに一対の受信コイル４、４を巻く。一対の受信コイル４、４の出力差分を、零点と位相のバランス調整をして取り出し、共振回路を備えた増幅用トランス１２で増幅し、これが所定値を超えたとき金属検知の出力を発生させる。また、細い良導体を相互に絶縁し、良導体部分の重なりで見て厚さ方向に隙間なく板状に並べ、良導体の端部を接地して形成した静電シールド板で、送信コイル３と受信コイル４を巻いた磁気コア２を覆う。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三本の並列な磁極をレール状に突出した細長い磁気コアと、前記磁気コアの中央の磁極に巻かれた送信コイルと、前記磁気コアの両側の磁極に、夫々巻かれた一対の受信コイルからなる検知手段を備え、
送信コイルが発生する高周波磁束を受ける一対の受信コイルの出力差分を取り、これが所定値を超えたとき金属検知の出力を発生することを特徴とする金属探知機。
【請求項２】
一対の受信コイルの出力差分について、電圧の零点調整をする零点調整回路と、位相バランスを調整する位相調整回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載した金属探知機。
【請求項３】
電圧の零点調整と位相バランスの調整がされた一対の受信コイルの出力差分を、二次側の共振周波数を送信コイルの発生する高周波磁束の周波数に一致させた増幅用トランスで共振させて増幅することを特徴とする請求項２に記載した金属探知機。
【請求項４】
一対の受信コイルの出力差分について電圧と位相のバランスレベルを表示するバランスモニタ回路を具備したことを特徴とする請求項２または３に記載した金属探知機。
【請求項５】
送信コイルが発生する高周波磁束を受信コイルに流して金属を検知する金属探知機において、
シールド筐体である本体の外に配置した感度調整器の出力する直流電圧を、本体から引き出した電線と本体内の低域フィルタを通し、本体内に感度調整信号として与えることを特徴とする金属探知機。
【請求項６】
三本の並列な磁極をレール状に突出した細長い磁気コアと、前記磁気コアの中央の磁極に巻かれた送信コイルと、前記磁気コアの両側の磁極に、夫々巻かれた一対の受信コイルからなる検知手段の複数個を、直線状に並べて構成され、
隣接する磁気コアの送信コイル同士を逆極性として、各送信コイルが発生する高周波磁束を、夫々の両側にある一対の受信コイルに流し、一対の受信コイルの出力差分を取り出し、これが所定値を越えたとき金属検知の出力を発生することを特徴とする金属探知機。
【請求項７】
磁気コアの両側にレール状に突出した二本の磁極の先端に、一対の送信コイルを巻いて形成した送信部と、磁気コアの両側にレール状に突出した二本の磁極の先端に、一対の受信コイルを巻いて形成した受信部を、双方の磁極の片側同士が等間隔になるように対向させ、一対の受信コイルの出力差分が所定値を越えたとき金属検知の出力を発生することを特徴とする金属探知機。
【請求項８】
送信部と受信部を、相互間隔の調整自在に、保持機構に保持したことを特徴とする請求項７記載の金属探知機。
【請求項９】
細い良導体を相互に絶縁し、良導体部分の重なりで見て厚さ方向に隙間なく板状に並べ、この良導体の端部を接地したことを特徴とする静電シールド板。
【請求項１０】
請求項９に記載した静電シールド板を、磁気コアの磁極の先端面に固着したことを特徴とする請求項１，６，７のいずれか１項に記載した金属探知機。
【請求項１１】
回路基板を収納し底面が開口した箱型の金属ケースと、金属ケースの底面開口部を覆う底板と、高周波用のコイルが巻かれ金属ケースの天板上に固定された磁気コアと、磁気コアの磁極の先端面に固着された静電シールド板と、静電シールド板に対して所定の間隔を開け、少なくとも磁気コアと静電シールド板を覆うように金属ケースに被せられた絶縁カバーから構成されたことを特徴とする金属探知機。
【請求項１２】
絶縁カバーの物品導入側の角部をテーパー面乃至Ｒ面としたことを特徴とする請求項１１に記載の金属探知機。
【請求項１３】
ペーパー状物品が、探知面である絶縁カバーの上面に沿って移動するようにエアーを吹き付けるエアーノズルを設けたことを特徴とする請求項１２記載の金属探知機。
【請求項１４】
物品導入側と排出側に、高周波磁界に反応し難い性質を持つ絶縁体の物品送りローラを配置したことを特徴とする請求項１，６，７のいずれか１項に記載した金属探知機。
【請求項１５】
ペーパー状物品を搬送し、途中に設置された検査機の検査結果に基づき、不良品をはね除けてストックし、良品のみを次工程に送る装置において、
終端部に設けられ良品を次工程に送り出す良品排出機構と、この良品排出機構の上方に配置された不良品排出機構と、検査機の検査結果に従ってペーパー状物品を良品排出機構に向かわせる水平姿勢と、ペーパー状物品を不良品排出機構に向かわせる上向き姿勢を選択的に取るガイド機構と、装置本体の終端部上方に排出方向に突出して設けられ、不良品排出機構から排出される不良品を受けてストックする不良品回収ストッカとを具備したことを特徴とするペーパー状物品の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品に混入した金属を検知する金属探知機に関し、特に、微細な金属の検知を可能にするための高感度化及び低ノイズ化を目的とする。さらに、この目的をペーパー状物品の金属探知において行うために最適化した構造を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
製造された紙やフィルム等のペーパー状物品は、金属小片が混入していないか検査し、混入した不良品を除去する必要がある。この場合に、非磁性金属をも検知の対象とし、高い感度を得ようとすれば、高周波磁界を用いた金属探知機を使用することが考えられる。
【０００３】
従来の金属を検知する装置として、例えば特開２００１−９１６６４の搬送コンベアにおける金属検知センサ、特開平０８−０８６７７３の金属探知方法、特開２００３−１６７０６４の金属検出機等がある。
【０００４】
これら従来の金属探知機の金属小片の探知能力は、最大感度のものでも、その長さが、例えば４００μｍ程度までと限界があった。これでは、肉眼で見える金属小片を見逃す可能性があり、要求される能力が得られない。
【０００５】
また、従来の金属探知機では、その感度調整器が、探知機本体又はその操作パネルに付けられていた。感度調整器を本体から離す配線を行うと、高周波磁界によるノイズが誘導されて実用にならないからである。このため金属探知機の機械装置への組み込みに制約が生じていた。これは、手もドライバも入らないような機械装置の奥へは組み込みできないということであり、操作の便から搬送ラインの任意位置で感度調整を行いたいという要請にも応じられないということである。
【０００６】
高周波磁界を利用した金属探知機では、静電シールド板を配置している。これが必要な理由を、図２９〜図３１で説明する。図２９は送信コイルＬｓと受信コイルＬｐに検出物Ｗが対向配置された場合で、各コイルＬｓ，Ｌｐと検出物Ｗの間に浮遊容量Ｃが発生する。この浮遊容量Ｃは検出物Ｗの大きさによって異なり、この充放電電流が受信コイルＬｐに大きな出力変化を生じさせノイズとなる。また、図３０は送信コイルＬｓと受信コイルＬｐの間に誘電体である検出物Ｗが挟まれた場合で、例えば誘電体を構成する水分の含有量の相違によって誘電率が大きく変動すると、その充放電電流が受信コイルＬｐに大きな出力変化を生じさせノイズとなる。
【０００７】
これを回避するために、図３１に示すように、送信コイルＬｓ及び受信コイルＬｐと検出物Ｗの間に静電シールド板Ｓを配置している。この静電シールド板Ｓは、電界を遮断するが磁界は通過させることを目的とし、一般には抵抗を含んだ導体板が使用される。これは、抵抗零の導体板を使用すると磁界と電界が共に遮断されてしまうからである。しかし、これでは検出に用いる磁界が減衰すると同時に、電界の一部が透過してノイズの原因になるという問題があった。
【０００８】
また、従来のペーパー状物品の検査装置では、金属等の異物が混入しているペーパー状物品があると、これを検査装置内のストッカに保存し、良品のペーパー状物品のみを次工程に送っている。しかし、この方式では、検査装置の搬送ラインの下方にストッカを配置するために、搬送方向の全長がペーパー状物品を収容するのに必要な長さだけ延び、工場内の設置スペースを広く必要とする問題があった。
【特許文献１】特開２００１−９１６６４号公報
【特許文献２】特開平０８−０８６７７３号公報
【特許文献３】特開２００３−１６７０６４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、次の課題を解決することを目的とする。
▲１▼金属探知機の高感度化と低ノイズ化により、探知能力を向上し微小な金属片の検知を可能にする。▲２▼高周波磁界を用いた金属探知機において、離れた場所での感度調整を可能にする。▲３▼磁界の減衰が少なく、電界の遮断効果が大きい静電シールド板を提供する。▲４▼ペーパー状物品の検査装置において、搬送方向の全長を大きくしないで、不良品を除去してストッカに溜める構造を提供する。
【００１０】
さらに、この発明は、▲５▼上記金属探知機の高い探知能力を、ペーパー状物品の金属探知に生かすために最適化した搬送ラインの構造と、▲６▼金属探知の対象物品が高さの異なる場合に容易に対応できる構造をも合わせて提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属探知機は、感度を高くする強い磁界を得るために、高周波用のコイルでありながら磁気コアを用いる。これは、三本の並列な磁極をレール状に突出した細長い磁気コアである。そして、この磁気コアの中央の磁極に送信コイルを巻き、その両側の磁極に、一対の受信コイルを巻いて検知手段を構成する。これは、送信コイルから高周波磁束を一対の受信コイルに流し、一対の受信コイルの出力差分を取り出し、これが所定のしきい値を超えたとき金属検知の出力を発生させるものである。
【００１２】
上記一対の受信コイルの出力差分の取り出しは、可変抵抗器等からなる零点調整回路と、可変リアクタンスの接続回路等からなる位相調整回路を通して行う。金属が受信コイルに近づいていないとき、一対の受信コイルの出力電圧と位相を完全に一致させ、アンバランスによるノイズの発生を防止する。
【００１３】
このように、電圧の零点調整と位相のバランス調整がされた差分出力は、二次側に共振回路を備えた増幅用トランスで増幅する。この共振周波数は送信コイルが発生する高周波磁束の周波数に一致させてある。この方式は高い選択度が得られるので、高感度化と低ノイズ化を同時に達成できる。また、金属探知機自体に受信コイルの出力の電圧と位相のバランスレベルを表示するバランスモニタ回路を設ける。これにより、金属探知機を現場に取り付けた際に生じる機械的歪みによるアンバランスを、上記零点調整回路と位相のバランス調整回路によって直ちに取り除き、高感度で低ノイズの特性を確保できる。
【００１４】
高周波磁界を用いた金属探知機において、離れた場所で感度調整を可能にする構造は、シールド筐体である本体の外に配置した感度調整器の出力する直流電圧を、本体から引き出した電線と本体内の低域フィルタを通し、本体内に感度調整信号として与えるものである。
【００１５】
本発明における低ノイズ化は、細長い磁気コアに送信コイルと一対の受信コイルを巻いた前記検知手段に対しても行われる。これは、長さを短くした前記検知手段の複数個を、直線状に並べて、必要な長さを得るようにし、隣接する磁気コアの送信コイル同士を逆極性としたものである。これは、送信コイルの発生する磁束が遠方に到達し、その反射がノイズになるのを、送信コイルの長径の短縮と、隣接する送信コイルへの磁束吸収により防止したものである。この構造で、各送信コイルが発生する高周波磁束を、夫々の両側にある一対の受信コイルに流して検知を行うのは、分割前と同様である。
【００１６】
本発明で、対象物品が高さの異なる場合に容易に対応できる金属探知機として提供するのは、次の構造のものである。これは、磁気コアの両側にレール状に突出した二本の磁極の先端に、一対の送信コイルを巻いて形成した送信部と、磁気コアの両側にレール状に突出した二本の磁極の先端に、一対の受信コイルを巻いて形成した受信部を、双方の磁極の片側同士が同等の位置関係、すなわち対称で等間隔になるように対向させ、一対の受信コイルの出力差分が所定値を越えたとき金属検知の出力を発生する。そして、この送信部と受信部を、相互間隔の調整自在に保持機構に保持して、対象物品の高さに応じ最大の感度が得られるように調整する。
【００１７】
高周波磁界を用いる金属探知機において、浮遊容量によって生じるノイズを除去するために検知手段を覆う静電シールド板は、細い良導体を相互に絶縁し、良導体部分の重なりで見て厚さ方向に隙間なく板状に並べ、この良導体の端部を接地した構造を有する。
【００１８】
この静電シールド板の構造は、磁界を良く透過させながら、電界を効果的に遮断する。この静電シールド板は、磁気コアの磁極の先端面に固着することにより、振動があっても磁気コアとの間隔を一定に保ち、浮遊容量の変動をなくしてノイズを防止できる。
【００１９】
外部から伝わる振動によって生じる金属探知機に生じるノイズを低減するために、次のケース構造がある。
【００２０】
すなわち、回路基板を収納し底面が開口した箱型の金属ケースと、金属ケースの底面開口部を覆う底板と、高周波用のコイルが巻かれ金属ケースの天板上に固定された磁気コアと、磁気コアの磁極の先端面に固着された静電シールド板と、静電シールド板に対して所定の間隔を開け、少なくとも磁気コアと静電シールド板を覆うように金属ケースに被せられた絶縁カバーから構成する。この構造は、軽くて剛性が高い構造により、搬送ライン等から伝わる振動による歪みの発生を最少にしてノイズを低減する。
【００２１】
上記ケース構造の金属探知機を、ペーパー状物品の金属探知に用いる場合は、搬送ラインを次の構造にすることが好ましい。すなわち、上記絶縁カバーの物品導入側の角部をテーパー面乃至Ｒ面とする。これは、供給ローラによって送られるペーパー状物品が絶縁カバーの角に引っ掛かってスムーズな送りが妨げられるのを防止するためである。さらに、この構造では、ペーパー状物品が、検知面である絶縁カバーの上面に沿って移動するようにエアーを吹き付けるエアーノズルを設ける。これによって、高周波用のコイルとの間隔を最少に保って検出感度を良好にし、探知精度を高く確保できる。
【００２２】
高周波を利用し高感度化した本発明の金属探知機では、周囲に高周波磁界に反応する物質があるとノイズの原因となる。このため、その物品導入側と排出側に、配置される物品送りローラの材質を、本発明の金属探知機の感度で見て高周波磁界に反応し難い性質を持つ絶縁体とする。
【００２３】
ペーパー状物品の検査装置において、搬送方向の全長を大きくしないで、不良品を除去してストッカに溜める構造として、本発明は次の装置を提供する。
【００２４】
このペーパー状物品の検査装置は、終端部に設けられ良品を次工程に送り出す良品排出機構と、この良品排出機構の上方に配置された不良品排出機構と、検査機の検査結果に従ってペーパー状物品を良品排出機構に向かわせる水平姿勢と、ペーパー状物品を不良品排出機構に向かわせる上向き姿勢を選択的に取るガイド機構と、装置本体の終端部上方に排出方向に突出して設けられ、不良品排出機構から排出される不良品を受けてストックする不良品回収ストッカとを具備したことを特徴とする。この構造は、不良品回収ストッカが、次工程の装置の上方に突出するので専用スペースを必要としない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施形態である検知手段１の斜視図を示す。図２はその平面図、図３はその側面図である。これらの図において、２は基部から三本の並列な磁極を突出した細長い磁気コアで、断面Ｕ字型の細長い磁気コアを２つ並べ合わせて構成されている。
【００２６】
この磁気コア２の中央の磁極２ａには、高周波電流が通電される送信コイル３が巻かれ、磁気コア２の両側の磁極２ｂには、一対の受信コイル４，４が巻かれている。これは、図３に示すように送信コイル３から両側の受信コイル４，４に高周波磁束φを流して、２つの検知空間Ｄ，Ｄを作り、一方の検知空間に金属小片が入ったとき、各受信コイル４，４の出力に差が生じることを利用したもので、一対の受信コイルの出力差分が所定値を超えたとき金属検知の出力を発生させる。
【００２７】
この検知手段１は、磁気コア２によって磁路が形成されているので、中央の磁極２ａから出て両側の磁極２ｂに至る磁束φの密度を大きくして感度を高く出来る。すなわち、磁束密度が大きいと、この中に金属が入ったとき損失が大きいので受信コイル４，４の誘導出力の変化が大きい。また、この検知手段１は、従来の高周波磁界を用いた検知装置における磁気コアを持たない受信コイルに比べ、かなり少ない巻数で大きな磁束密度を得られ、検知手段１を小型に製作できるという利点もある。
【００２８】
なお、磁気コア２は基部から三本の平行な磁極を突出したものであればよく、一体型のものでもよい。また、本発明の検知手段１は導電体を検知するので、カーボン等の導体も検知対象となる。
【００２９】
次に、図４に、上記検知手段１を用いた金属探知機５の全体構成を示して説明する。図４において、６は高周波発振器、７はその分周回路、８はその電力増幅器で、前記検知手段１の送信コイル３に高周波電力を供給する。この周波数は、例えば２ＭＨｚを使用する。使用可能な周波数範囲は１００ｋＨＺ〜１０ＭＨｚである。９は零点調整回路で、可変抵抗器より構成される。この可変抵抗器は、出力の差分が得られる極性で直列に接続された上記検知手段１の受信コイル４，４に接続される。すなわち、受信コイル４，４の両端に２つの固定端子を接続し、受信コイル４，４の接続点に可動接点を接続して、零点調整ができるようにしている。
【００３０】
受信コイル４，４には位相調整回路１０も接続される。これは、例えば、可変コンデンサを受信コイル４，４の一方に切換えスイッチ１１で選択接続するものである。このように可変抵抗器９による零点調整に加え、位相のバランスも取ることによって、受信コイル４，４の特性のばらつきによるノイズの発生をなくす。これによって、Ｓ／Ｎが大きくなるので、増幅率を大きくでき高感度化が可能になる。
【００３１】
なお、位相調整回路１０として、容量性と誘導性の双方に調整可能なリアクタンス可変回路を用いると、これを受信コイル４，４の片方に接続すればよいので、切換えスイッチ１１は不要になる。
【００３２】
１２は二次側に共振回路を備えた増幅用トランスで、この共振周波数は送信コイル３の発生する高周波磁束の周波数に一致させてある。零点調整回路９と位相調整回路１０で、電圧の零点調整と位相のバランス調整がされた差分出力は、この増幅用トランス１２において、高い選択度で増幅される。これは、高感度化と低ノイズ化に極めて有効な手段となる。
【００３３】
１３は高周波増幅回路で、増幅用トランス１２の出力をさらに増幅する。１４は電圧検波回路である。１５はバランスモニタ回路で、受信コイル４，４の出力の電圧と位相のバランス状態を表示する。これは、例えば図５の出力特性に示すように、いずれの受信コイル４，４の側への偏りも電圧が増加する。そこで、金属が近づいていない状態で、この出力が最少に近づくように、零点調整回路９、位相調整回路１０、及び切換えスイッチ１１によって調整を行う。これは、特に金属探知機５を現場に設置した後に必要な作業である。設置時に加わる外力によって、検知手段１とその周囲の筐体等が歪んだ状態となり、受信コイル４，４の出力がアンバランスになるからである。
【００３４】
１６は電圧検波回路、１７は低周波増幅器で、金属の有無を判定するための検知信号を取り出す。
【００３５】
１８は可変抵抗器により構成した感度調整器、１９は金属探知機本体から外部に引き出された電線、２０は金属探知機内に取り付けられた低域フィルタである。この構成は、高周波磁界を用いた金属探知機において、離れた場所で感度調整を可能にするためのもので、シールド筐体である本体の外に配置した感度調整器１８の出力する直流電圧を、本体から引き出した電線１９と本体内の低域フィルタ２０を通し、本体内に感度調整信号として与える。
この感度調整信号は、コンパレータ２１の電圧しきい値として用いられる。
【００３６】
コンパレータ２１は、前記低周波増幅器１７の出力する検知信号が、低域フィルタ２０を通して得た前記電圧しきい値を越えたとき、金属検知と判定する。２２は出力回路で、コンパレータ２１の判定信号を増幅して外部に出力する。
【００３７】
図６〜図８に本発明の検知手段の他の実施形態を示す。この検知手段２３は、図１〜図３で説明した検知手段１の長さを短くしたもので、その複数個を直線状に並べて、必要な長さを得ている。各検知手段２３は、長さが短いだけで、その磁気コア２４の断面形状は検知手段１の磁気コア２と同じである。また、送信コイル２５及び受信コイル２６の巻き方も、検知手段１の送信コイル３、受信コイル４と同じである。ただし、隣接する磁気コア２４の送信コイル２５同士を逆極性としている。これは、巻き方向又は電流の通電方向を、交互に逆向きにすることにより行う。受信コイル２６，２６の結線は、同じ側にあるもの同士を、送信コイル２５の励磁極性で見て加算される関係になるように直列接続して、前記検知手段１の一対の受信コイル４、４と同等の出力が得られるようにする。受信コイル２６，２６からの出力の取り出しは、各対毎に差分を取る方式でもよい。
【００３８】
図６〜図８の検知手段の構造は、送信コイル２５の発生する磁束が遠方に到達し、その反射がノイズになるのを防止することで、ノイズの低減を図っている。これを、次に説明する。
【００３９】
図１〜図３の検知手段１の送信コイル３は、搬送ラインを横断する幅の長径を持つので、その磁束が図９（ａ）に示すように、その長径と中心軸を含む平面に沿って大きく広がる。そして、搬送ライン等にある検知対象外の金属に到達し、受信コイル４の誘導量に変化を与えノイズの原因となる。
【００４０】
一方、図６〜図８の検知手段２３の送信コイル２５は長径が短いので、図９（ｂ）に示すように、その磁束の到達距離が小さくなると共に、軸方向に出る磁束が隣接している極性の異なる送信コイル２５に吸収される。このため、磁束が遠くまで到達することはなくノイズの発生を低減できる。
【００４１】
図１０（ａ）（ｂ）、図１１は、高さのある物品の金属探知に適した透過型の金属探知機の構造を示すものである。図１０（ａ）（ｂ）において、２７は受信部で、両側にレール状に二本の磁極２８，２８を突出した磁気コア２９を用い、磁極２８，２８の先端に一対の受信コイル３０，３０を巻いたものである。また、３１は送信部で、同様に、両側にレール状に二本の磁極３２，３２を突出した磁気コア３３を用い、磁極３２，３２の先端に一対の送信コイル３４，３４を巻いたものである。
【００４２】
この構造で、送信部３１の送信コイル３４，３４から、夫々、対向する受信部２７の受信コイル３０，３０に高周波磁束を流し、一対の受信コイル３０，３０の出力差分が所定値を越えたとき金属検知の出力を発生する。この送信部３１と受信部２７は、図４で説明した回路によって動作する。これら受信部２７と送信部３１は、双方の磁気コアを片側の磁極同士が等間隔になるように対向させるもので、この対向配置は対称であればよく、受信部２７の磁気コア２９と送信部３１の磁気コア３３の幅と長さが異なっていてもよい。片側の磁極同士の対向関係が同等であれば、両側の対向空間に何もないときの出力差分が零になり、片側の対向空間に金属が入ったときの変化が出力差分として取り出せるからである。
【００４３】
これらの受信部２７と送信部３１で、受信コイル３０，３０と送信コイル３４，３４が磁極の先端に巻かれているのは、高周波磁束にとって磁気コア２９、３３のリアクタンス分は非常に大きいためである。仮に、これらを二つの磁極の連結部分に巻いたとすると、磁極の先端から検知エリアに向けて充分な磁束を供給するのが困難になる。
【００４４】
図１０（ａ）（ｂ）の透過型の金属探知機は、送信部３１と受信部２７を、図１１に示すような枠体等の保持機構３５に高さ調整自在に保持させると、金属探知の対象物品の高さに合わせて、相互間隔の調整ができ検出感度の最適化が容易にできる。
【００４５】
これは枠体に位置決めピン等を差し替えて保持位置を決定するといった簡単な機構でよいので、実施が容易である。なお、この方式は、相互間隔の調整によって受信コイル３０，３０の出力バランスが崩れ易いので、調整後に電圧の零点調整と位相のバランス調整が不可欠になる。図４の回路はバランスモニタ回路１５を内蔵しているので、この調整が直ちに実行でき実用性が高い装置となる。
【００４６】
次に、本発明の静電シールド板を説明する。これは高周波磁界を用いる金属探知機において、容量成分によって生じるノイズを除去するために検知手段を覆うもので、その構造は、細い良導体を相互に絶縁し、良導体部分の重なりで見て厚さ方向に隙間なく板状に並べ、この良導体の端部を接地したものである。これは、磁界の減衰が少なく電界の遮断効果が大きい特徴を有する。
【００４７】
この具体的な構造は、例えば、図１２に示すように、櫛形状に加工した導電板３６を２枚用い、図１３，図１４に示すように、絶縁板３７を挟み、一方の導電板３６の隙間が他方の導電板３６で隠れるように、オーバーラップ部分３８を設けながら重ねる。そして、上下に重なった導電板の連結部分３９，３９を、貫通孔４０を通して接続して接地したものである。
【００４８】
この静電シールド板４１は、接地された導電板３６の重なりによって、厚さ方向に見て導電板に隙間がない。さらに、導電板の材質として純銅等の良導体を用いているので、導電板３６に電位差が殆ど生じない。このため、略完全な静電シールドとなる。
【００４９】
この構造における磁束の透過率を考える。磁束の透過率を高くするということは、いかに磁気損失Ｗ＝Ｗｈ＋Ｗｅを小さくするかである。純銅を用いればヒステリシス損Ｗｈを０とすればよく、渦電流損Ｗｅだけが問題になる。ところで、渦電流損Ｗｅは、Ｗｅ＝ｋｔ２ｆ２／ρ（但し、ｋ：比例定数、ｔ：板幅、ｆ：周波数、ρ：固有抵抗）によって表される。
【００５０】
ここで、板幅ｔは図１２に示すように櫛歯部分の幅であり、これを小さくすることで、損失を少なくし磁束を効率良く通過させる。また、固有抵抗ρは導電板の金属の材質によって決まり、比例定数ｋは導電板の厚さ等によって決まるので、適当な厚さにする。
【００５１】
上記静電シールド板の他の構造を、図１５〜図１７に示す。この静電シールド板４２は、エナメル線等の被覆の薄い絶縁電線４３を、一定の長さに切断し、図１５に示すように、二段に整列させて並べ、その絶縁被覆４４の一端部を剥いで、図１６に示すように半田付け等により短絡したものである。各絶縁電線４３は接着剤で相互に固着し、できるだけ密接させる。この静電シールド板４２は、前記半田付け部分４５を金属筐体等にねじ止めして接地しながら取り付けられる。
【００５２】
この静電シールド板４２は取り付けの便のため、図１７に示すように、絶縁シート４６の上に貼り合わせて組み立てることもできる。
【００５３】
図１５〜図１７で説明した静電シールド板４２も、接地された良導体である電線の導体部分の重なりによって、厚さ方向に見て導電板に隙間がない。このため、略完全な静電シールドとなり、電界を効果的に遮断しながら磁界を良く透過させる。
【００５４】
これらの静電シールド板４１、４２は、図１４，図１７に示した折り曲げ線ｌに沿い樋状に折り曲げられ、図１８，図１９に示すように、金属ケース４７の天面上に固定された検知手段１に被せるように取り付けられる。この取り付けは、静電シールド板４１，４２を磁気コア２、２４の磁極先端面に接着剤等によって固着して行う。これは、振動によって相互の間隔が変動して、図３１における浮遊容量Ｃが変化してノイズの原因となるのを防止するためである。
【００５５】
なお、上記静電シールド板４１，４２は、循環電流が流れるのを防止するために片側を開放した格子構造となっているが、検出手段における磁界の発生方向を図３、図８で見ると、両側の磁極の磁位が０に保たれている。この条件があれば循環電流は流れないので、両側を短絡した形状にすることもできる。
【００５６】
図１８と図１９で説明した静電シールド板の検知手段への取付け構造は、図１０に示す透過型の金属探知機の送信部３１と受信部２７に対しても同様に実施されるものである。
【００５７】
高周波磁束を利用した金属探知機では、外部から伝わる振動による歪みで受信コイルがアンバランスになり、ノイズが発生する。これを軽減するための構造を、図２０〜図２３に示して説明する。
【００５８】
図２０は、本発明の一実施例である金属探知機５の分解斜視図で、底面が開口した箱型の金属ケース４７の天板上に検知手段１の磁気コア２を固定する。そして、図１９で説明したように、静電シールド板４１を磁気コア２の磁極先端面に接着剤等によって固着して検知手段１を覆う。さらに、樹脂性の絶縁カバー４８を金属ケース４７に被せる。これは、図２１に示すように振動があっても接触しない距離を確保するために、静電シールド板４１に対して所定の間隔Ｇを開け、少なくとも検知手段１と静電シールド板４１を覆うように行う。金属ケース４７の内部には図２２に示すように回路基板４９を収納し、その底面開口部は金属性の底板５０で覆ってシールド筐体とする。
【００５９】
この金属ケース４７の組立体からは、図２３に示すように、その一端面から、感度調整用の配線、出力信号線、バランスモニタ出力線、電源線等を束ねた被覆電線５２が引き出される。さらに、この両端面には、取付け用のＬ型金具５３がねじ止めされる。
【００６０】
この構造は、軽くて剛性が高い箱型の金属ケース４７を用い、この金属ケース４７の天板に検出手段１と静電シールド板４１を固定するので、搬送コンベア等から伝わる振動による歪みを最少にしてノイズを少なくできる。また、検出物の通行路となる絶縁カバー４８を、静電シールド板４１に対して所定の間隔Ｇを開けて取り付けるので、検出物の通過に伴って発生する振動が、検出手段１と静電シールド板４１に直接伝わらず、これによってもノイズ低減の効果がある。
【００６１】
次に、本発明の金属探知機５を組み込んだ、ペーパー状物品の検査装置について説明する。
【００６２】
図２４〜図２６に示すペーパー状物品の検査装置５４において、５５〜５９はペーパー状物品Ｐを搬送する駆動ローラ、６０は駆動ローラ５６、５７の間に配置された検査機で、本発明の金属探知機５を使用している。６１，６２は検査機６０の前後に配置された落とし込みローラで、ペーパー状物品を挟んで駆動ローラ５６，５７に連れ回りし、ペーパー状物品Ｐが検査機６０の上に沿って送られるように案内する。
【００６３】
６３は光電スイッチで、ペーパー状物品Ｐの到来を検知する。６４は落とし込みローラで、駆動ローラ５９に連れ回りし、ペーパー状物品Ｐを挟んで、後方に送り出す。６５はガイド機構で、光電スイッチ６３によりペーパー状物品Ｐが検出されたとき、検査機６０判定結果に従って動くソレノイド６６により、ガイド板６７を回動させる。そして、ペーパー状物品Ｐを良品排出機構６８に向かわせる水平姿勢と、ペーパー状物品Ｐを不良品排出機構６９に向かわせる上向き姿勢を選択的に取らせる。
【００６４】
良品排出機構６８は、駆動ローラ７０の上に落とし込みローラ７１を配置したもので、水平姿勢のガイド板６７の上を通ったペーパー状物品Ｐは、水平姿勢のまま、駆動ローラ７０と落とし込みローラ７１に挟まれて、次工程の設備７２に送り出される。
【００６５】
不良品排出機構６９は、この良品排出機構６８の上方に配置された２つの従動ローラ７３，７４によって構成される。最上部にある従動ローラ７０は、ガイド機構６５の上方に設けられた回転支軸７５に固定されたレバー７６の先端に回転自在に取り付けられている。下側の従動ローラ７３は、良品排出機構６８の落とし込みローラ７１に連れ回りし、上側の従動ローラ７４は下側の従動ローラ７３に連れ回りする。不良品排出機構６９の両側には、ペーパー状物品Ｐの移動経路に沿うように湾曲した一対のガイド棒７７，７７が、その基端を前記回転支軸７５に固定されて配置されている。このガイド棒７７，７７は、ペーパー状物品Ｐの上方への飛び出しを防ぐもので、最上部にある従動ローラ７４と共に回転支軸７５に固定され、ガイド棒７７と従動ローラ７４の一方をペーパー状物品Ｐの通過経路から離すように起こすと、他方も起きる。これによって、溜められたペーパー状物品Ｐを取り出すときの操作性を向上している。
【００６６】
７８は一端に係止部７９を折り曲げ形成した不良品回収ストッカで、装置本体の終端部上方に送り方向に突出して配置され、不良品排出機構６９から排出される不良品のペーパー状物品Ｐを受けてストックする。この不良品回収ストッカ７８は、ホルダ８０に着脱自在に装着され、一定量のペーパー状物品が溜まると、不良品回収ストッカ７８を外し、まとめて別の容器に移すことができる。
【００６７】
図２４〜図２６の構成において、一枚ずつ供給され検査機６０で検査されたペーパー状物品Ｐは、駆動ローラ５７、５８、５９と落とし込みローラ６２によって搬送される。光電スイッチ６３が、この到来を検知すると、検査機６０の判定結果に従って、ガイド機構６５のガイド板６７を動かす。そして、良品は良品排出機構６８を通して、次工程の装置７２に送り、不良品の場合は不良品排出機構６９を通して、不良品回収ストッカ７８に送られ、ここに溜められる。
【００６８】
この構造は、不良品回収ストッカ７８が、次工程の装置の上方に突出して設けられているので専用スペースを必要としない。したがって、不良品であるペーパー状物品に、ある程度の長さがあっても、搬送方向の全長を大きくしないで、その収容が可能になる。
【００６９】
上記ペーパー状物品の検査装置５４において、ペーパー状物品Ｐが検査機６０の検査面上をスムーズに通過し、検査精度を向上できる構造について説明する。
【００７０】
図２７，図２８は、図２４の検査機６０の付近を拡大して示したもので、駆動ローラ５６の送り出し高さに比べ、検査機６０の上面の高さが少し低くなっている。この構造で、検査機６０は、その物品の入口側の角部と出口側の角部が傾斜面乃至Ｒ面に加工されている。これは、駆動ローラ５６によって送られるペーパー状物品Ｐの引っ掛かりをなくすためである。この加工は少なくとも入口側の角部になされていればよい。この実施例で、入口側と出口側の双方の角部が傾斜面乃至Ｒ面に加工されているのは、逆向きに取り付けられても、上記効果が得られるようにするためである。また、検査機６０の上方には、複数のエアーノズル８１を配置している。
【００７１】
このエアーノズル８１からは、エアフィルタを通したクリーンエアーが放出される。このエアー流は、下側からのエアー流を引き込みながら検査機６０の上面に沿って下流側に流れる。ペーパー状物品Ｐがない図２７の状態のときは、検査機６０の上面に当たり埃のない清浄な状態を保つ。ペーパー状物品Ｐがある図２８の状態のときは、これを、駆動ローラ５６の送り出し高さよりも少し低くなった検査機６０の上面に沿わせて移動させる。これは、高周波用のコイルとの間隔を最少に保つことになるので検出感度を高くし、探知精度を高く維持できる。
【００７２】
なお、図１０の透過型の金属探知機においても、上記図２７，図２８の構造を採用することも可能である。この場合の送信部３１の配置を破線で示す。
【００７３】
高周波を利用し高感度化した本発明の金属探知機では、周囲に高周波磁界に反応する物質があるとノイズの原因となる。このため、その物品導入側と排出側に、配置される物品供給ローラの材質を、高周波磁界に反応し難い性質を持つ絶縁体とする。これは図２４、図２５に実施例においては、供給ローラ５６，５７と落とし込みローラ６１，６２が該当する。図２０の絶縁カバー４８も上記絶縁体を使用する。
【００７４】
ここで、高周波磁界に反応し難いとは、この発明の感度を持つ金属探知機において検出信号に変化を与えないという意味で、単に非磁性の絶縁体であればよいと言うものではない。例えばアクリル樹脂は、検出信号に変化を与えるので、使用には不適当である。高周波磁界に反応し難く本発明で使用可能なものは、例えば、ポリカーボネート樹脂がある。因みに、現在一般に使用されている金属探知機は、アクリル樹脂を検知する感度を持っていない。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は、高周波磁界を用いた金属探知器の高感度化と低ノイズ化を図った。これにより探知能力が向上し、例えば長さが１００μｍ程度の微小な金属片の検知が可能になった。
【００７６】
上記高感度化と低ノイズ化は、Ｉ．強い磁界で検知を行えるコイル構造、ＩＩ．零点調整と共に位相調整も行うコイルの差分出力の取出し方式、ＩＩＩ．コイルの差分出力を共振回路を持つ増幅用トランスで増幅する選択度の高い増幅方式、ＩＶ．分割した送信コイルの極性を隣接するもの同士で交互に変えることによる磁束到達距離の制限、Ｖ．磁界の減衰が少なく電界の遮断効果が大きい静電シールド板の提供、ＶＩ．外部からの振動に対してノイズが生じにくいシールド筐体の組立構造、等によって達成されたものである。
【００７７】
さらに、本発明は、以下に列挙する効果を挙げることができた。
金属探知機自体にバランスモニタ回路を設けたので、現場取付け時に生じる機械的歪みによるアンバランスを、零点調整と位相のバランス調整によって直ちに取り除け、高感度で低ノイズの特性を確保できる。
【００７８】
本発明は、本体外に配置した感度調整器の出力する直流電圧を、電線と本体内の低域フィルタを通して、本体内に感度調整信号として与える構成により、離れた場所での感度調整が可能になった。
【００７９】
本発明は、検査後の不良品を、ガイド板によって良品排出機構の上方に配置された不良品排出機構に通るように振り分け、次工程の装置の上方に突出するように装置終端に配置された不良品回収ストッカに収容させる。これによって、不良品の収納に専用スペースを必要とせず、工場内のスペースの有効に利用できるようになった。
【００８０】
本発明は、ペーパー状物品の金属探知に最適化した構造を提供し、その探知精度を高く維持できるようにした。この構造は、金属探知機の物品導入側の角部をテーパー面乃至Ｒ面とし、移動するペーパー状物品が検知面である絶縁カバーの上面に沿うようにエアーを吹き付けるエアーノズルを設けるものである。
【００８１】
本発明は透過型の金属探知機として、送信部と受信部を、相互間隔の調整自在に、保持機構に保持した構造を提供したので、金属探知の対象物品が高さの異なる場合に容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検知手段の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の検知手段の一実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明の検知手段の一実施形態を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態である金属探知機の全体構成を示すブロック図である。
【図５】図４の一対の受信コイルにおける電圧と位相のバランスのずれに対する差分出力を示す図である。
【図６】本発明の検知手段の他の実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の検知手段の他の実施形態を示す平面図である。
【図８】本発明の検知手段の他の実施形態を示す側面図である。
【図９】送信コイルの高さ方向の磁力線の広がりを、図１の検知手段のもの（ａ）と、図６の検知手段のもの（ｂ）について比較して示す図である。
【図１０】透過型の金属探知機における送信部と受信部を、斜視図（ａ）と側面図で示した図である。
【図１１】図１０の金属探知機の送信部と受信部を、間隔調整自在に保持する構造を示す斜視図である。
【図１２】本発明の静電シールド板を構成する櫛形状の導体板を示す平面図である。
【図１３】本発明の静電シールド板の側面図である。
【図１４】図１３の静電シールド板の平面図である。
【図１５】本発明の静電シールド板の他の実施例を示す側面図である。
【図１６】図１５の静電シールド板の平面図である。
【図１７】絶縁シートの上に組み立てた図１５の静電シールド板の平面図である。
【図１８】金属ケースの上面に固定された検知手段に被さるように取り付けた静電シールド板の平面図である。
【図１９】図１８の構造を示す斜視図である。
【図２０】本発明の金属探知機の分解斜視図である。
【図２１】図２０の金属探知機を組み立てた時の各部分の重なり状態を示す側面図である。
【図２２】図２０の金属探知機の金属ケース部分を裏側から見た斜視図である。
【図２３】図２０の金属探知機の組立後の状態を示す斜視図である。
【図２４】ペーパー状物品の検査装置の側面図である。
【図２５】図２４のペーパー状物品の検査装置の平面図である。
【図２６】図２５の検査装置における不良品排出機構を示す平面図である。
【図２７】図２４の検査装置における金属探知機の周辺部分の拡大図で、ペーパー状物品がない状態を示す。
【図２８】図２４の検査装置における金属探知機の周辺部分の拡大図で、ペーパー状物品がある状態を示す。
【図２９】検知手段に発生する浮遊容量を説明する図で、送信コイルと受信コイルに検出物が対向配置された場合を示す。
【図３０】検知手段に発生する浮遊容量を説明する図で、送信コイルと受信コイルの間に検出物が挟まれた場合を示す。
【図３１】検知手段に発生する浮遊容量の影響を排除するために、静電シールド板を配置した状態を示す図である。
【符号の説明】
１、２３  検知手段
２，２４、２９，３３  磁気コア
２ａ  中央の磁極
２ｂ  両側の磁極
３、２５、３４  送信コイル
４、２６、３０  受信コイル
φ  高周波磁束
Ｄ  検知空間
５  金属探知機
６  高周波発振器
７  分周回路
８  電力増幅器
９  零点調整回路
１０  位相調整回路
１１  切換えスイッチ
１２  増幅用トランス
１３  高周波増幅回路
１４  電圧検波回路
１５  バランスモニタ回路
１６  電圧検波回路
１７  低周波増幅器
１８  感度調整器
１９  電線
２０  低域フィルタ
２１  コンパレータ
２２  出力回路
２７  受信部
２８、３２  磁極
３１  送信部
３６  導電板
３７  絶縁板
３８  オーバーラップ部分
４０  貫通孔
４１、４２  静電シールド板
４３  絶縁電線
４４  絶縁被覆
４５  半田付け部分
４６  絶縁シート
４７  金属ケース
４８  絶縁カバー
４９  配線基板
５０  底板
５４  ペーパー状物品の検査装置
５５〜５９  駆動ローラ
６０  検査機（金属探知機）
６１〜６２、６４  落とし込みローラ
６５  ガイド機構
６７  ガイド板
６８  良品排出機構
６９  不良品排出機構
７８  不良品回収ストッカ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005017118.tif 000019
【図１８】
2005017118.tif 000020
【図１９】
2005017118.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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