JP3317366B2 - 電磁誘導型センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁誘導の変化によって
被検査物の異常などを検査する電磁誘導型検査装置で使
用される電磁誘導型センサに係わり、特に食品、薬品錠
剤、合成樹脂製品、工作物などの被検査物の異常を検査
する電磁誘導型検査装置で使用される電磁誘導型センサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流磁界中に物体を置くと、磁気回路の
値が変化して磁束に変化が生じ、同じ交流磁界中に置か
れたコイル（受信コイル）に誘導される起電圧の値が変
化することが知られている。

【０００３】この場合、磁気回路の値は交流磁界中に置
かれた物体の誘電率、透磁率、物理的な大きさ、磁場中
の位置などに応じた値になるため、これらの各既知因子
のうちのいくつかを一定にして、物体を交流磁界中に置
くと、他の未知因子を正確に識別することができる。

【０００４】この原理を応用して被検査物の同定、特定
の物質の在否を認識するなどの非破壊検査機能を持つ電
磁誘導型検査装置が多く提案されている。

【０００５】図５はこのような電磁誘導型検査装置の一
例を示す構成図である。この図に示す電磁誘導型検査装
置は被検査物１０１の近傍に配置される検査コイル１０
２およびインダクタンスバランス用のコイル（インダク
タ）１０３、２つのバランス用の抵抗１０４、１０５に
よって構成されるブリッジ回路１０６と、このブリッジ
回路１０６を駆動する交流電源１０７と、前記ブリッジ
回路１０６から出力される検知信号（前記ブリッジ回路
１０６のバランスずれに応じた値の信号）を取り込むと
ともに、これを増幅して出力する増幅回路１０８とを備
えている。

【０００６】そして、検査コイル１０２によって生成さ
れる磁界１０９中に基準となる被検査物（基準物体）を
配置させた状態で、各抵抗１０４、１０５およびインダ
クタ１０３の各値を調整してブリッジ回路１０６をバラ
ンスさせ、このブリッジ回路１０６から出力される検知
信号の値をゼロにしておくことにより、前記検査コイル
１０２によって生成される磁界１０９中に被検査物１０
１が入ってきたとき、この被検査物１０１が前記基準物
体と異なっていれば、前記検査コイル１０２によって生
成される磁界１０９の通り道となる磁気回路の値が変化
して自己インダクタンスが変化する。

【０００７】これによって、ブリッジ回路１０６のバラ
ンスがくずれて、このブリッジ回路１０６から出力され
る検知信号の値がゼロ以外の値になるとともに、増幅回
路１０８によって前記検知信号が増幅されて外部に出力
される。

【０００８】この場合、ブリッジ回路１０６から出力さ
れる検知信号の値は基準物体の材質や透磁率、物理的な
大きさ、移動速度などと、被検査物１０１の材質や透磁
率、物理的な大きさ、移動速度などとの差に応じた値に
なることから、基準物体と被検査物１０１とが材質や透
磁率、物理的な大きさ、移動速度などの点で異なってい
るとき、これを検出して外部に知らせることができる。

【０００９】また、上述した電磁誘導型検査装置以外に
も、例えば、図６に示す電磁誘導型検査装置も知られて
いる。この図に示す電磁誘導型検査装置は交流電流を発
生する交流電源１１５と、この交流電源１１５によって
得られた交流電流によって励磁される発信コイル１１６
と、この発信コイル１１６と所定距離だけ離間して配置
され、前記発信コイル１１６によって生成された磁界１
１７によって誘導起電圧を発生する第１受信コイル１１
８と、この第１受信コイル１１８と逆方向に巻回される
とともに、前記発信コイル１１６と所定距離だけ離間し
て配置され、前記発信コイル１１６によって生成された
磁界１１７によって誘導起電圧を発生する第２受信コイ
ル１１９と、この第２受信コイル１１９の誘導起電圧と
前記第１受信コイル１１８の誘導起電圧との差信号（検
知信号）を増幅する増幅回路１２０とを備えている。

【００１０】そして、発信コイル１１６と、第１、第２
受信コイル１１８、１１９との間（検査路）１２２に被
検査物１２１が無い状態で、第１受信コイル１１８や第
２受信コイル１１９の位置などを調整して、これら第１
受信コイル１１８によって得られる誘導起電圧と、第２
受信コイル１１９によって得られる誘導起電圧とが相殺
されるようにしておくことにより、前記検査路１２２中
に被検査物１２１が入ってきたとき、この被検査物１２
１の位置に応じて第１受信コイル１１８に発生する誘導
起電圧と、第２受信コイル１１９に発生する誘導起電圧
とがバランスしなくなって、これら第１、第２受信コイ
ル１１８、１１９から出力される検知信号の値がゼロ以
外の値になり、これが増幅回路１２０によって増幅され
て外部に出力される。

【００１１】この場合、第１、第２受信コイル１１８、
１１９から出力される検知信号の値は被検査物１２１の
材質や透磁率、物理的な大きさ、移動速度などによって
決まる固有の値になることから、基準となる被検査物の
値を予め測定しておくことにより、被検査物１２１の材
質や透磁率、物理的な大きさ、移動速度などが基準とな
る被検査物と異なっているとき、これを検知することが
できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
各電磁誘導型検査装置においては、次に述べるような問
題があった。すなわち、図５に示す電磁誘導型検査装置
では、検査コイル１０２によって検査される範囲内に被
検査物１０１を配置しなければならないため、スポット
溶接で作られたナゲット部分の検査を行なう場合、スポ
ット溶接を行なった後、スポット溶接電極を外して検査
コイル１０２をナゲット部分に取り付けなければなら
ず、その作業が面倒であるとともに、検査コイル１０２
と、ナゲットとの位置がずれることが多く、十分な検査
精度を確保することができないという問題があった。

【００１３】また、図６に示す電磁誘導型検査装置は検
査路１２２全体が検査範囲になるため、スポット溶接で
作られたナゲット部分の検査を行なうことができないと
いう問題があった。本発明は上記の事情に鑑み、スポッ
ト溶接のナゲット部分の検査を行なうとき、スポット溶
接電極を外すことなく、かつ十分な検査精度でナゲット
部分の良否を検査することができる電磁誘導型センサを
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による電磁誘導型センサは、磁界を生成する
発信コイルと、スポット溶接の電極および前記発信コイ
ルによって生成された磁界を検査対象となるナゲットに
集中させる磁路として使用される棒状部材と、前記ナゲ
ットを透過した磁界に応じた誘導起電圧を生成する複数
の受信コイルとを備え、前記発信コイルは前記棒状部材
に巻回され、前記複数の受信コイルは前記発信コイルの
外周部に巻回されることを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記の構成において、棒状部材によってスポッ
ト溶接が行なわれてナゲットが作られた後、発信コイル
によって磁界が生成されるとともに、前記棒状部材によ
って前記磁界がナゲットに集中させられ、複数の受信コ
イルによってこのナゲットを透過した磁界が検出されて
各々の誘導起電圧が生成される。各々の誘導起電圧の差
電圧によりナゲットの異常部分が検知される。

【００１６】

【実施例】図１は本発明による電磁誘導型センサの一実
施例を使用した電磁誘導型検査装置の一例を示す構成図
である。

【００１７】この図に示す電磁誘導型検査装置は第１セ
ンサ（第１電磁誘導型センサ）５と、一方のスポット溶
接電極１０と、第２センサ（第２電磁誘導型センサ）６
と、他方のスポット溶接電極１４と、制御装置８とを備
えており、一方のスポット溶接電極１０の先端（図１に
おいて下端）を一方の鉄板１ａに接触させるとともに、
他方のスポット溶接電極１４の先端（図１において上
端）を他方の鉄板１ｂに接触させてこれらをスポット溶
接した後、制御装置８によって前記第１センサ５および
第２センサ６を駆動するとともに、これら第１センサ５
および第２センサ６の検出結果に基づいてスポット溶接
によって作られたナゲット７部分に異常部分があるかど
うかを検知してこの検知結果を報知する。

【００１８】一方のスポット溶接電極１０は前記第１セ
ンサ５の中心と、第２センサ６の中心とを貫通するよう
に配置される銅製の棒状部材であり、その一部がプラグ
２１によって狭持され、このプラグ２１に接続されたコ
ード２０を介して電圧が印加されている間、スポット溶
接電極として使用されて、その下端部分が当接している
一方の鉄板１ａに電圧を印加する。また、前記電圧の印
加が停止している間、前記第１センサ５および第２セン
サの磁気回路として使用されて、前記第２センサ６によ
って生成される磁束を先端部分（図では、下端部分）に
集中させる。

【００１９】また、他方のスポット溶接電極１４は前記
鉄板１ａ、１ｂを介在させた状態で前記一方のスポット
溶接電極１０と対向する位置に配置される銅製の棒状部
材であり、その一部がプラグ１６によって狭持され、こ
のプラグ１６に接続されたコード１２を介して電圧が印
加されたとき、上端部分が当接している他方の鉄板１ｂ
に電圧を印加してこの鉄板１ａおよび前記鉄板１ａをス
ポット溶接し、ナゲット７を作る。

【００２０】また、前記第１センサ５は前記スポット溶
接電極１０の上部側に巻回される発信コイル１１と、こ
の発信コイル１１の外周部に巻回される受信コイル１３
とを備えており、前記制御装置８から交流電流が出力さ
れているとき、発信コイル１１によって交流磁界を生成
するとともに、受信コイル１３によってこの交流磁界の
大きさに応じた誘導起電圧を生成してこれを前記第２セ
ンサ６に供給する。

【００２１】第２センサ６は前記一方のスポット溶接電
極１０の下部側に巻回される発信コイル１５と、この発
信コイル１５の外周部に巻回される受信コイル１７とを
備えており、前記制御装置８から交流電流が出力されて
いるとき、発信コイル１５によって交流磁界を生成し、
これを前記一方のスポット溶接電極１０によって先端に
集中させるとともに、受信コイル１７によってこの交流
磁界の大きさに応じた誘導起電圧を生成し、さらにこの
誘導起電圧と前記第１センサ５から出力される誘導起電
圧とを逆相で加算して差電圧を生成し、これを検知信号
として前記制御装置８に供給する。

【００２２】この場合、各スポット溶接電極１０、１４
によって鉄板１ａ、１ｂをスポット溶接してナゲット７
を作った後、スポット溶接電極１０を第１センサ５およ
び第２センサ６の鉄心として使用して前記ナゲット７部
分の検査を行なうので、スポット溶接直後にナゲット７
部分の良否を検査してこの検査結果を差電圧形式で制御
装置８に供給する。

【００２３】制御装置８は図２に示す如く駆動部２５
と、アナログ処理部２６と、上限値設定スイッチ回路２
７と、下限値設定スイッチ回路２８と、リセット回路２
９と、デジタル処理部３０と、２つの表示ランプ３１、
３２と、ＬＥＤ表示器３３とを備えており、交流電流を
生成して前記第１センサ５の発信コイル１１および第２
センサ６の発信コイル１５を励磁するとともに、前記第
１センサ５の受信コイル１３の誘導起電圧と前記第２セ
ンサ６の受信コイル１７の誘導起電圧との差電圧（検知
信号）を取り込んでこれをデジタル化して検知データを
作成し、これをＬＥＤ表示器３３によって表示するとと
もに、レベル弁別して前記ナゲット７部分に異常がある
かどうかを検査し、この検査結果を各表示ランプ３１、
３２によって表示する。

【００２４】駆動部２５は図３に示す如く予め設定され
ている周波数で発振して交流信号を生成する発振回路３
５と、この発振回路３５から出力される交流信号を取り
込こんで増幅する増幅回路３６と、ゼロ調整を行なうと
きに操作されるゼロ調整用の可変抵抗３７と、前記増幅
回路３６から出力される交流信号を取り込んで２つの交
流信号を生成するとともに、一方の交流信号の大きさを
前記可変抵抗３７によって設定されている大きさにする
電圧制限回路３８と、この電圧制限回路３８から出力さ
れる２つの交流信号を取り込んで電力増幅する電力増幅
回路３９とを備えており、２つの交流電流を生成して前
記第１センサ５の発信コイル１１および第２センサ６の
発信コイル１５を各々、同相で励磁するとともに、前記
交流電流に同期した同期信号（交流信号）を生成してこ
れを前記アナログ処理部２６に供給する。

【００２５】アナログ処理部２６は前記第１センサ５の
受信コイル１３の誘導起電圧と前記第２センサ６の受信
コイル１７の誘導起電圧との差電圧（検知信号）を取り
込んで前置増幅する前置増幅回路４０と、この前置増幅
回路４０から出力される検知信号を取り込むとともに、
前記駆動部２５から出力される同期信号に基づいて前記
検知信号を同期整流する位相検出回路４１と、スパン調
整を行なうときに操作されるスパン調整用の可変抵抗４
２と、前記位相検出回路４１から出力される検知信号を
取り込むとともに、前記可変抵抗４２によって設定され
ているスパンに基づいて前記検知信号中の高周波成分を
カットするローパスフィルタ回路４３と、このローパス
フィルタ回路４３から出力される検知信号を取り込むと
ともに、前記デジタル処理部３０から出力されるサンプ
リング信号に同期して、取り込んだ検知信号をデジタル
化して検知データを生成するＡ／Ｄ変換回路４４とを備
えている。

【００２６】そして、前記第１センサ５の受信コイル１
３の誘導起電圧と前記第２センサ６の受信コイル１７の
誘導起電圧との差電圧（検知信号）を取り込むととも
に、前記駆動部２５から出力される同期信号に基づいて
前記検知信号を同期整流した後に、ローパスフィルタリ
ングを行なって高周波成分をカットし、前記デジタル処
理部３０からサンプリング信号が出力される毎に、高周
波成分をカットした検知信号をＡ／Ｄ変換して検知デー
タを生成し、これをデジタル処理部３０に供給する。

【００２７】また、上限値設定スイッチ回路２７は予め
設定されているビット数の上限値データを設定するのに
必要なスイッチを備えており、このスイッチによって設
定されているデータ、すなわち検査対象となっているナ
ゲット７部分に異常があるかどうかを判定するのに必要
な上限値データをデジタル処理部３０に供給する。ま
た、下限値設定スイッチ回路２８は予め設定されている
ビット数の下限値データを設定するのに必要なスイッチ
を備えており、このスイッチによって設定されているデ
ータ、すなわち検査対象となっているナゲット７部分に
異常があるかどうかを判定するのに必要な下限値データ
をデジタル処理部３０に供給する。

【００２８】また、リセット回路２９は装置全体のリセ
ットを行なうときに操作されるスイッチを備えており、
このスイッチが操作されたとき、リセット信号を生成し
てこれを前記デジタル処理部３０に供給する。

【００２９】デジタル処理部３０は、図４に示す如く装
置を起動させるときに操作される起動用スイッチ５０
と、前記上限値設定スイッチ回路２７および前記下限値
設定スイッチ回路２８に設定されている各データを読み
込ませるときに操作される設定用スイッチ５１と、この
設定用スイッチ５１の出力および前記起動用スイッチ５
０の出力、前記リセット回路２９の出力に基づいて各種
のデータ処理を行なうマイクロプロセッサ５２と、この
マイクロプロセッサ５２から出力される選択データを取
り込んでデコードし、選択信号を生成するデコード回路
５３とを備えている。

【００３０】さらに、このデジタル処理部３０は前記リ
セット回路２９からリセット信号が出力されたとき、リ
セットされ、前記アナログ処理部２６から出力される検
知データおよび前記上限値設定スイッチ回路２７から出
力される上限値データ、前記下限値設定スイッチ回路２
８から出力される下限値データを取り込むとともに、こ
れら検知データ、上限値データ、下限値データのうち、
前記デコード回路５３から出力される選択信号によって
指定されたデータを選択してこれを前記マイクロプロセ
ッサ５２に供給する選択回路５４と、前記マイクロプロ
セッサ５２から出力されるアドレスデータによって指定
された番地に格納されている定数データなどを読出し、
これを前記マイクロプロセッサ５２に供給する紫外線消
去可能なＥＰ−ＲＯＭ回路５５と、前記マイクロプロセ
ッサ５２から出力されるコントロール信号に基づいて前
記マイクロプロセッサ５２から出力される数値データを
取り込むとともに、これをデコードしてＬＥＤ駆動デー
タを生成するＬＥＤデコードドライバ回路５６とを備え
ている。

【００３１】そして、前記設定用スイッチ５１の出力お
よび前記起動用スイッチ５０の出力、前記リセット回路
２９の出力に基づいてマイクロプロセッサ５２が動作し
て選択回路５４を制御し、前記アナログ処理部２６から
出力される検知データおよび前記上限値設定スイッチ回
路２７から出力される上限値データ、前記下限値設定ス
イッチ回路２８から出力される下限値データのいずれか
を選択的に取り込んで、ＬＥＤデコーダドライバ回路５
６によって前記検知データの値をＬＥＤ駆動データに変
換させた後、これをＬＥＤ表示器３３に供給させ、さら
に上限値データと、下限値データと、前記検知データと
を比較して前記検知データの値が正しい範囲に入ってい
るかどうかを判定し、前記検知データが正しい範囲に入
っているときには、良好信号を生成してこれを一方の表
示ランプ３１に供給し、また前記検知データが正しい範
囲から外れているときには、不良信号を生成してこれを
他方の表示ランプ３２に供給する。

【００３２】一方の表示ランプ３１は前記デジタル処理
部３０から良好信号が出力されたとき、点灯するランプ
と、光を透過する青色のランプカバーとを備えており、
前記デジタル処理部３０から良好信号が出力されたと
き、点灯して青色の光を出し、操作員等に前記第１セン
サ５および第２センサ６によって検査されているナゲッ
ト７に異常部分がないことを報知する。

【００３３】また、他の表示ランプ３２は前記デジタル
処理部３０から不良信号が出力されたとき、点灯するラ
ンプと、光を透過する赤色のランプカバーとを備えてお
り、前記デジタル処理部３０から不良信号が出力された
とき、点灯して赤色の光を出し、操作員等に前記第１セ
ンサ５および第２センサ６によって検査されているナゲ
ット７に異常部分があることを報知する。

【００３４】また、ＬＥＤ表示器３３は複数のセグメン
ト表示素子を備えており、前記デジタル処理部３０から
出力されるＬＥＤ駆動データを取り込んでこれを各セグ
メント表示素子によって数字で表示する。

【００３５】このように、この実施例においては、各ス
ポット溶接電極１０、１４によって鉄板１ａ、１ｂをス
ポット溶接してナゲット７を作った後、スポット溶接電
極１０を第１センサ５および第２センサ６の鉄心として
使用して前記ナゲット７部分の検査を行なうので、スポ
ット溶接直後にナゲット７部分の良否を検査することが
でき、これによってスポット溶接で作られたナゲット部
分の検査を行なうとき、スポット溶接電極１０を外すこ
となく、かつ十分な検査精度でナゲット７部分の良否を
検査することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ポット溶接のナゲット部分の検査を行なうとき、スポッ
ト溶接電極を外すことなく、かつ十分な検査精度でナゲ
ット部分の良否を検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁誘導型センサの一実施例を使
用した電磁誘導型検査装置の一例を示す構成図である。

【図２】図１に示す制御装置の回路構成例を示すブロッ
ク図である。

【図３】図２に示す駆動部およびアナログ処理部の詳細
な回路構成例を示すブロック図である。

【図４】図２に示すデジタル処理部の詳細な回路構成例
を示すブロック図である。

【図５】従来から知られている電磁誘導型検査装置の一
例を示す構成図である。

【図６】従来から知られている電磁誘導型検査装置の他
の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 鉄板 ５ 第１センサ ６ 第２センサ ７ ナゲット ８ 制御装置 １０、１４ スポット溶接電極 １１、１５ 発信コイル １３、１７ 受信コイル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界を生成する発信コイルと、スポット
   溶接の電極および前記発信コイルによって生成された磁
   界を検査対象となるナゲットに集中させる磁路として使
   用される棒状部材と、前記ナゲットを透過した磁界に応
   じた誘導起電圧を生成する複数の受信コイルとを備え、
   前記発信コイルは前記棒状部材に巻回され、前記複数の
   受信コイルは前記発信コイルの外周部に巻回されること
   を特徴とする電磁誘導型センサ。