(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成によってノイズ等の影響を減少させ、検査する大きさの程度に関係なく金属検出の検知感度を正確に識別するようにすること。【解決手段】以上説明したように、請求項２乃至５の磁気センサーコイルを使って請求項１の金属検出方法を用いれば、簡単な構成要素によってノイズ等の影響を減少させるだけでなく、その大きさ及び重さの程度にかかわらず金属検出の検出感度を上げることができる。また、磁界発生手段と検査物との間に２箇所の検知部を設ける場合、アルミ箔等の包装容器の磁界発生手段への影響をカットできる。また、請求項４，５によれば、検出面積を可及的に小さくしてノイズ等の影響を小さくでき、特殊な回路を複雑に接続させる必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを上下に配置し、磁界を発生させ磁界中の検知物の移動により、磁気コイルセンサーで、その検知物の移動による磁束変化によって検知し、検知物に混入する金属の有無を検知する金属検知方法において、磁気センサーコイルに入る磁束を、検知物の所定の方向において複数に配置した磁気センサーコイルを、検知物の磁気検知部分に設けることにより、分割されて配置されている磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに少なくとも一つの磁気センサーコイルによって、その磁束変化を検知し、各々分割して検知された検知物に混入する金属の有無を検知することを、特徴とする金属検知機。
【請求項２】
複数の磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを上下に配置し、磁界を発生させ磁界中の検知物の移動により、磁気センサーコイルでその磁界を受けて、その磁界の磁束変化を金属検知方法によって検知し、検知物に混入する金属の有無を検知する構成の金属検知機に使用される、前記磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに入る磁束を、検知物の移動ラインの所定の方向において複数に配置する磁気センサーコイル部が、少なくとも前記磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと検知物との上下間に設けられ、複数に配置された磁気センサーコイルにて磁束を受けて個別にその磁束変化を検知し、各々分割して検知された検知物の相当部分に混入する金属の有無が検知されることを、特徴とする金属検知機。
【請求項３】
上記磁界発生方法で、直流電圧を供給し磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと磁石３から磁界を発生する送受信型の磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂであり、上下に配する二つで一組のセンサーコイルからなる、対向型であり、前記センサーコイルと磁石３から発生する磁束を所定の方向において検知物が通過可能とする箇所へ送受信型の磁気センサーコイルを配する磁気検知部を有し、検査物の移動ラインの所定の方向において前記第１磁気検知部１と第２磁気検知部２を、前記検査物の間に設けられ、前記第１磁気検知部１を通過した複数の磁束を前記磁気センサーコイルに入れられるように、前記第１磁気検知部の空白部分に対応する位置に、磁気センサーコイル１，１ａ，１ｂを配する第２磁気検知部２，２ａ，２ｂとで構成され、上記検査物の各々分割された相当部分に混入する金属の有無が検知されることを、特徴とする請求項１又は請求項２に記載される金属検知機。
【請求項４】
金属検知する磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは送受信一体型を特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載される金属検知機。
【請求項５】
上記磁気センサーコイルは、直流電圧を供給されて磁界を発生する送受信磁気センサーコイルであり、上記磁気センサーコイルが、二つで一組の送受信磁気センサーコイルからなり、前記下面の磁気センサーコイルを挟んで上下面に磁気センサーコイルが配置されて一組とする対向型であり、少なくとも一組の送受信磁気センサーコイルが配設され、両送受信磁気コイル軸を中心として重ならない位置に設けられるように配し、移動ラインの所定方向において、各々分割された相当部分に混入する金属の有無が検知されることを、特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載される金属検知機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、医薬品、化粧品、化学品等に混入する金属異物を検知する複数の磁気センサーコイルを利用した金属検知機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の金属検知機及びその検知方法は、コイル等に電流を流して磁界を発生させ、この磁界の磁束を受ける位置にコイル等の磁気センサを配置し、この磁界中を移動する被検査物による磁束変化を磁気センサからの信号によって検知し、この検知信号に基づいて被検査物の金属の有無を判定している。例えば、一般的な食品の多くは水分及び塩分を含むものが多く、その導電性によって導体金属と同様な性質（通電性信号，非磁性信号）を示し、検知感度を阻害するようになる。他に非磁性信号を発生させるものとして、製品の包装体としてアルミ箔，アルミ蒸着されたものがある。また、化学品等の乾燥体に磁性粉（微小径鉄粉，ＳＵＳ粉等）の混入があり、その総量によって磁性信号が発生する。さらに、機械振動が加わった時に発生する信号（機械振動信号）もある。このノイズ等を軽減する技術は、従来数多く提案されている。その一部を挙げると次のものがある。
特開昭６０−７８３７８号公報に開示された技術は、被検査物中に水分や塩分が含まれている場合に、この被検査物の材質に応じて、検波器より供給される発振器からの同期信号の位相を自動的に切り替えて、ノイズの影響を軽減できるようにした金属検知機である。また、特開平３−２７９８８８号公報に開示された技術は、被検査物を搬送するベルトコンベアの振動に基づく金属片の誤検知を防止するために、振動によって生じた検知出力信号であると判定された場合に、検知信号の出力を停止させられるようにした金属検査装置である。更に、特開平５−８７９４２号公報に開示された技術は、被検査物の品種の違いにかかわらず安定して金属片を検知できるようにするため、品種に応じて送信コイルから出力される磁界の強さを変えられるようにした金属検査装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８７４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の金属検知機において、検査物の重さによる機械振動、あるいは周辺設備より発生するノイズ等の影響を軽減するには、それぞれ個別の処理回路を用いる必要があり、回路構成が複雑となる問題がある。また、ノイズがある程度の大きさになると、上述の処理回路を用いても検知感度を上げることが困難になっている。本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、その目的は簡単な構成によって上述ノイズ等の影響を減少させるだけでなく、その大きさ、重さの程度にかかわらず金属異物の検知感度を上げることのできる金属検知機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の基本的な考え方を説明する。
機械振動、あるいは周辺設備より発生するノイズ信号の大きさは、検査磁界内を移動する被検査物の磁気通過面積と容積に比例し、このため、検査磁界の通過面積が小さいほど、ノイズ信号の大きさは小さくなる。ところが、検知すべき金属に対する検知信号の大きさは対象金属の大きさによって決まるため、前述の通過面積の大小には関係ないという性質がある。本発明は、この性質を利用し、検査物を検査する磁界の通過面積を複数に分割して一つの検査磁界を小面積にしてノイズの影響が小さくなるように、被検査物の移動ラインの所定の方向に被検査物を分割して検知し、各々の分割された被検査物の検知信号を総合して、金属混入の有無を判別する。
前述した基本的な考えに基づいて、上記目的を達成するため請求項１の金属検知方法は、磁界発生手段で発生させた磁界中に被検査物を移動させ、磁気コイルセンサーでその磁界を受けて、その磁界の磁束変化を検知手段によって検知して、被検査物に混入する金属の有無を検知する金属検知方法において、前記磁気コイルセンサーに入る磁束を、被検査物の移動ラインの所定方向において複数に分割された磁気検知部を、少なくとも前記磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと検知物との上下間に設けられ、複数に配置された磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂにて磁束を受けて個別にその磁束変化を検知し、各々分割して検知された検知物の相当部分に混入する金属の有無を検知する。また、前述の金属検知方法を実施できる請求項２の磁界発生手段で発生させた磁界中に被検査物を移動させ、磁気コイルセンサーでその磁界を受けて、その磁界の磁束変化を検知手段によって検知して、被検査物に混入する金属の有無を検知する構成の金属検知機に使用される。磁気検知部において、前記磁気コイルセンサーに入る磁束を、被検査物の移動ラインの所定方向において複数に分割する磁気検知部が、少なくとも被検査物との間に設けられ、分割された磁束を受けて個別にその磁束変化を検知し、各々分割して検知された被検査物の相当部分に混入する金属の有無が検知される。他の請求項３の磁界発生方法で、直流電圧を供給し磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと磁石３から磁界を発生する送受信型の磁気センサーコイルであり、上下に配する二つで一組のセンサーコイルからなる、対向型であり、前記センサーコイルと磁石３から発生する磁束を所定の方向において検知物が通過可能とする箇所へ送受信型の磁気センサーコイルを配する磁気検知部を有し、検査物の移動ラインの所定の方向において前記第１磁気検知部１と第２磁気検知部２を、前記検査物の間に設けられ、前記第１検知部１を通過した複数の磁束を前記磁気センサーコイルに入れられるように、前記第１磁気検知部１の空白部分に対応する位置に、第２磁気検知部２を配する第２磁気検知部２とで構成され、上記検査物の各々分割された相当部分に混入する金属の有無が検知される。
【発明の効果】
【０００６】
以上、請求項1〜５の金属検知機を用いれば、磁気センサーコイルが被検査物を分割して、水分及び塩分を含むものや、その導電性によって導体金属と同様な性質（通電性信号，非磁性信号）を示すもの、他に非磁性信号を発生させるものとして、製品の包装体としてアルミ箔，アルミ蒸着されたものや、また、化学品等の乾燥体に磁性粉（微小径鉄粉，ＳＵＳ粉等）の混入があり、その総量によって磁性信号が発生、さらに、機械振動が加わった時に発生するノイズ（機械振動信号）などの検知感度を阻害するようになるノイズ等の影響を分割させたことで小さくできる。その結果金属検知の検知感度を上げることができる。また請求項４，５で分割する場合、検知面積を小さくしてノイズ等の影響を小さくでき、しかも装置を簡略化する事ができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を、機器に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。請求項２の概念である請求項３に対応した形態図１の実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る磁気コイルセンサーの概略構成斜視図であり、二つで一組の第１磁気検知部１の磁気センサーコイル１ａ，ｂ第２磁気検知部２の２ａ，ｂとで構成される。磁気センサーコイルは従来からある電磁誘導センサーコイル形式であり、磁気センサーコイルへ電圧を供給し磁界を発生する磁界発生手段であり、磁気センサーコイル１ａ，１ｂが対向して配置される対向型である。
検査物Xは、送受信型の磁気センサーコイルからなる、上下に配する磁気センサーコイル１ａ，ｂの二つで一組のセンサーコイルからなる、対向型である第１検知部と第２検知部との間を図中の移動ラインの所定方向において検知物が通過すると、磁界を発生する前記磁気センサーコイルと磁石３から発生する磁束を所定の方向において分割された磁束を受けて個別にその磁束変化を検知し、各々分割して検知された被検査物の相当部分に混入する金属の有無が検知される。検知部の高さHは、検知部の入口の高さを示す。また、入口の横幅は、図１に示す検査物Ｘの移動ラインの幅方向Ｗで示される。検査物Ｘが、例えば高さ１０ｍｍとすると、検知部の入口は高さ１０ｍｍとなる。
検知部は、上下に配する磁気センサーコイル１ａ，ｂの二つで一組からなる磁気センサーコイルと検査物Ｘとの間に設けられ、図２に示すように、磁気センサーコイルと磁石３の組み合わせからなる配置で磁気通過部の磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの平衡を保つために両磁気センサーコイルに対して面積を等しくする必要があり磁気センサーコイルの形状は同じ大きさの長方形である。（以後、他の実施形態でも磁気センサーコイルを増設する限り同様である。）このため、第１検知部と第２検知部は、交互に設けられている。第２検知部をずらせることで、各々通過する磁束による相互の影響を最小にすることができる。また、磁気センサーコイルの縦長さは検査磁界域の幅方向Ｗの１／２より多少長くして検査漏れしない長さである。なお、図１などの各図面上では、判り易くするために、幅方向Ｗの分割長さで表示している（以下同様である。）。磁気センサーコイルと磁石３を配置することにより磁束が合わさる形になり磁束密度が増加し、磁気センサーコイルは可能な限り小さい方がよく、センサーコイル巻数，巻径，線径等によって適宜決定される。この理由は、検査物Ｘが移動ラインの所定の方向に連続して磁気中を移動するため、検知に必要な磁束が通過できる最小限の面積が確保できればよいためである。
図３は、実施の形態の金属検知機の主要部の機構構成を示す図である。各々の分割部分の機械振動（機械振動信号）が発生しないよう３ｍｍないし５ｍｍ程度の板厚のあるステンレス鋼１５を使用して、磁気センサーコイルと接している。その他の金属検知機に関する機能及び移動形態については、上記項目と同じであり説明を省略する。
図２に示すように、磁気センサーコイルと磁石３を配置することにより磁束が合わさる形になり磁束密度が増加する検知部１４を２箇所磁気センサーコイル四つに分割される。ここで、検査物Ｘが検査磁界中に入った瞬間の磁気センサーコイルでは、幅方向Ｗの半分の長さ部分に入った磁束のノイズの大きさが、従来の四分の一の大きさとなる。同時に、仮に混入金属がある場合は、半分の面積でも金属が入っていれば、従来と同じ大きさの金属検出信号を発することとなる。従って、金属検出信号に対するノイズの影響が著しく低減される。
磁気センサーコイルの使用材料は、磁気遮蔽機能を発揮する強磁性材料であればよく、例えば、鉄，ニッケル，コバルト，けい素鋼，パーマロイ等である。他にも、アルミニウム，銅，フェライトのようなフェリ磁性体，貴土類元素（サマリウムコバルト等）を混入したものなどがある。また、形状及び数は、上記長方形と限定するが設置数は限定されることなく、四つ以外の個数も採用できる。
上述した磁気センサーコイルは、直流電圧を供給されて磁界を発生する送受信磁気センサーコイルであり、上記磁気センサーコイルが、二つで一組の送受信磁気センサーコイルからなる、検知方法以外の金属検出機の他構成要素は、従来から広く使用されているものである。さらに、図５の検出処理部７は増幅器８，検波比較器９，１１，判別器１３を主として構成される。なお、上述の従来技術にて開示された位相を調整する処理回路等も、図示を省略するが併設可能である。
次に、上述した実施形態の動作について説明する。この動作は、請求項１に対応する金属検知方法の特徴過程を示す概念である。すなわち、検知方法は、磁界発生手段である磁気センサーコイルで発生させた磁界中に検査物Ｘを移動させ、送受信同一の磁気センサーコイルでその磁界を受けて、その磁界の磁束変化を検出手段である検出処理部７によって検出して、検査体Ｘに混入する金属の有無を検出する。なお、発生する磁界は、直流電源による一方向の磁界、又は一方向の磁界の強さを磁石３とループフィルタ１０とロー・パス・フィルタ１２で磁束密度を増加させた脈流磁界を用いる。
実施形態の動作は、まず第１磁気検知部１，第２磁気検知部２の磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに入る磁束を、検査物Ｘの移動ラインの所定方向において複数に分割する。分割された磁束を磁気センサーコイルが受けて個別にその磁束変化を検出する。ここで、検査物Ｘが検査磁界中に入っていない他方の磁気センサーコイルでは、磁束を受けない。仮に混入金属がある場合は、半分の面積でも金属が入っていれば、従来と同じ大きさの金属検知信号を発することとなり、残り他方の磁気センサーコイルでは、金属検知信号を発することが無い。従って、金属検出信号に対するノイズの影響が相対的に著しく低減され、検出感度を上げても問題なくなる。そして、図５の増幅器８からの検出信号が検波比較器９，１１によって検波され、判別器１３によって金属混入の有無が判別される。各々分割した各磁気センサーコイルにて検知された検査物Ｘの相当部分は混入する金属の有無を判別される。従来の金属検査装置では、アルミ箔又はアルミ蒸着の包装容器等の場合、この包装容器の影響でセンサーコイルへの信号がくずされ、このとき側にばらつきが生じていると、影響を受けて不要な信号が出力されてしまう。しかし、この包装容器の影響を、請求項１〜５の磁気センサーコイルでカットすることができる。
次に、請求項２，３の概念である請求項４に対応する実施形態について説明する。実施形態は図４に示すように、磁気センサーコイルの組数が二つとなり，第１，第２磁気検知部（１，２）からなる構成である。この前後方向の配列は二列に限定されず一又は三列でもよく、組数が増えたときには適宜増減できる。第１，第２磁気検知部は、各磁気センサーコイルを上下に配置し長方形の磁石３は全部で十二ケ設けられる。このため検査物Ｘの検査域も所定方向において複数に分割され、各々分割部分が検査物Ｘの移動に従って個別に金属検出される。従って、実施形態の動作は、検査物Ｘが４分割状態で検出されるので、各々分割部分はノイズの影響が四分の一に低減されることになる。なお、他の構成及び動作については、前記実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。また、磁気センサーコイルの組数に合わせて図４の検知信号増幅部４も三つとなり、三つの内一つでも金属を判別したら、全体を金属有りと判別するなどの制御機能を有する総合制御部が設けられる。図４の金属検知判定部は従来の一般的回路構成であり、簡単に増加できる。なお、総合制御部を設けることなく、図５の制御機能を金属検知機本体の制御部（図示省略）に含めることもできる。
上述した実施形態を一般化させると、各磁気センサーコイルに対して磁石３を配置することにより磁束が合わさる形になり磁束密度を増加させることにより対応させるので、４ｎ組の磁気センサーコイルと、磁石３からなる磁気検知部の数は４ｎ個となる。このため、検査物Ｘの移動に従って個別に金属検出される。従って、実施形態の動作は、検査物Ｘが４分割状態で検査され、ノイズの影響を４ｎ分の１に低減し、その分だけ検査感度を高めることができる。しかも、隣接する磁気通過部は、通過する磁束の影響を相互に受けないように前後（図２）にずらされるので、よりノイズの影響は小さくなる。
請求項２に対応する他の実施形態であり、図示は省略するが、上述した実施形態の第２磁気検知部を省いて、検査体Ｘとの間に設置される第１磁気検知部１のみとする構成である。この構成であれば、基本動作と同様な動作を行い、かつ部品点数を削減できる。なお、請求項２の磁界発生手段では発生させる磁界として、上記実施形態の電圧供給によって発生する磁界だけでなく、永久磁石によって発生する一方向磁界も含めることができる。
請求項５に対応した実施形態について説明する。 実施形態は図１に示すように、対向型で
磁気センサーコイルを挟んで磁気センサーコイル１ａ，１ｂが同軸上に配置されて一組とする同軸型の磁気検知部である。この磁気センサーコイルは検査体Ｘの移動ラインと一致している。この場合、移動ラインを中心とする幅方向Ｗによって、磁気センサーコイルと磁石３を配置する位置が決定される。上記対向型と同じ幅方向Ｗを使用する。検査体Ｘ
の移動ラインの所定方向及び幅方向Ｗにおいて二分割する二つの磁気検知部が、移動ラインの所定方向に磁気センサーコイル１ａ，１ｂと第２検知部を構成する磁気センサーコイル２a，２ｂとをそれぞれ含めるように、前後にずらせかつ移動ラインを中心とし重ならないように上下面の対称位置に検査物の通過口として設けられる。このように、上下面の
対称位置に設けられるので、相互の磁界影響が最小に抑えられる。このため、検査物Ｘが二分割されて、ノイズの影響が半分となった状態で、各々分割された相当部分に混入する金属の有無が検出される。その他の検出処理部等の構成及び動作は上記実施形態と同じであり詳細な説明を省略する。
検査物の所定の方向にある時期センサーコイルの長さは、移動ラインを中心とする幅方向Ｗに磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂをそれぞれ含める長さとなる。この幅長さは限定されることなく選択される。
また、図２に示すように、磁気センサーコイルを、前後二つ設けた構成を採用できる。
上述した実施形態等を一般化させると、各一組の磁気センサーコイルが１つの磁石部を有するので、ｎ組の磁気センサーコイルであれば、磁気検知部である磁石３の数は２ｎ個となる。このため、検査物Ｘは所定の方向において数分割されて検査され、ノイズの影響を最大で２ｎ分の１に低減し、その分だけ検査感度を高めることができる。
請求項２に対応した実施形態は、磁気センサーコイルの対向型又は同軸型で、磁気センサーコイルを兼用した平面型に利用した構成である。実施形態は、図３に示すように、送受信の磁気センサーコイル兼用の平面上に、磁気検知部である二つの検知箇所を設けた構成である。この平面型は磁気センサーコイルへ直流電圧を給電され磁界を発生させ、磁石１対にて検査物Xが通過すると磁束密度の変化が起こり、図５の増幅器からの検出信号が検波比較器９によって検波され、判別器１３によって金属混入の有無が判別される。各々分割した各磁気センサーコイルにて検知された検査物Ｘの相当部分は混入する金属の有無を判別される。従来の金属検査装置では、アルミ箔又はアルミ蒸着の包装容器等の場合、この包装容器の影響でセンサーコイルへの信号がくずされ、このとき側にばらつきが生じていると、影響を受けて不要な信号が出力されてしまう。しかし、この包装容器の影響を、請求項１〜５の磁気センサーコイルでカットすることができる。
この検査物Xに例えれば、所定の方向に鉄金属が混入していると、磁気センサーコイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの磁束密度が減少するため、出力波形が増幅部８を通して検波比較器９，１１に出力され、出力は図６に示すように、前記第１磁気検知部１と第２磁気検知部２に検査物Ｘが通過すことで第１磁気検知部金属検知波形１６，第２磁気検知部金属検知波形１７より、金属出力が第１磁気検知部金属検知領域１６ａ，第２磁気検知部金属検知領域１７ａ内に発生することで金属混入の有無が検知される。またノイズ判定領域１８に出力されることで、不要な信号が出力されていると判断しプログラムでノイズとしてカットすることができる。
以上は、磁気センサーコイルが誘導センサーコイル形式であるが、磁気センサーコイルの代わりにホール素子からなる半導体センサを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係わる実施形態の磁気センサーコイルの概略構成を示す図である。
【図２】同上の下面側の平面を示す図である。
【図３】同上、金属検知機を示す機構部構成図である。
【図４】一実施例に関わる構成要素を示す構成図である。
【図５】一実施例に関わる構成要素を示すブロック図である。
【図６】一実施例に関わる検波出力信号を示す図である。
【符号の説明】
【０００９】
１ 第１磁気検知部
２ 第２磁気検知部
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ磁気センサーコイル
３ 磁石
４ 検知信号増幅部
５ 通過時間測定部
６ 金属検知判定部
７ 検出処理部
８ 増幅器
９，１１ 検波比較器
１０ ループフィルター
１２ ロー・パス・フィルター
１３ 判別器
１４ 検知部
１５ ステンレス鋼
１６ 第１磁気検知部金属検知波形
１６ａ 第１磁気検知部金属検知領域
１７ 第２磁気検知部金属検知波形
１７ａ 第２磁気検知部金属検知領域
１８ ノイズ判定領域
【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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