JPH03125987A - 金属検出機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野１ この発明は、コンベア等で搬送されている被検査体中に
金属が混入しているか否かを検出する金属検出機に関す
るものである。

【従来の技術］ まず、従来から使用されている金属検出機の概要につい
て第１０図により説明する。この図において、１は発振
器、２は前記発振器１に接続されている送信コイル、３
ａ、３ｂはこの送信コイル２に対向して配置）れている
受信コイルで、この受信コイル３ａ、３ｂは送信コイル
２の交番磁界中におかれ、その磁極線が等しく鎖交する
ように配置されている。４ａ、４ｂは前記受信コイル３
ａ、ａｂの誘起電圧ｅ＋　、ｅｘの位相および振幅の調
整用のボリュームを示し、このボリューム４ａ、４ｂの
調整によって通常はみ、−６□＝０となるように設定さ
れる。５は差動誘起電圧６゜６２を増幅する増幅器、６
ａ、８ｂはそれぞれ鉄および非鉄金属を検出する同期検
波器、７ａ。

７ｂは２〜２０Ｈｚ程度のアナログフィルタ、８ａ、８
ｂは判別回路である。なお、９ａ、９ｂは前記同期検波
器６ａ、６ｂに供給する同期信号を形成する第１．第２
の移相器を示す。また、６ｒ＠＝ｇは同期検波信号であ
る。

かかる構成からなる金属検出機は、送信コイル２および
受信コイル３ａ、３ｂ間に被検査体Ｗが通過し、該被検
査体Ｗに金属が混入している時はその金属の種類（鉄ま
たは非鉄）によって判別回路８ａ、８ｂに検出信号が発
生する。

この点を第１１図（ａ）、（ｂ）のベクトル図で説明す
ると、通常、受信コイル３ａ、３ｂの誘起電圧”ｅｒ、
”ｅｒは増幅器５の入力側においてｅｒ−ｅｚ＝ｏとな
るように設定されているが、鉄を含んだ被検査体Ｗが矢
印の方向から通過すると、まず、第１１図（ａ）に示す
ように、受信コイル３ａの誘起電圧６．がみ１に増大し
、次に受信コイル３ｂの誘起電圧６２がδ゛２に増大す
る。

したがって、ｅｒ　　ｅ＊＝ｅｏｔの差動誘起電圧が同
期検波器６ａに入力され、この同期検波器６ａに供給さ
れている同位相の同期検波信号み、によって検出される
。

一方、非鉄金属（ステンレス、アルミ等）が混入した被
検査体Ｗが通過すると、発振器１の交流磁界の影響を受
けて非鉄金属内に渦電流が流れる。すると、この渦電流
の影響によって受信コイ９ル３ａ、３ｂの誘起電圧ｅ＋
Ｈｅｚの位相が変化することになる。

すわなち、第１１図（ｂ）に示すように、受信コイル３
ａの誘起電圧み、の位相がａ″、に変化すると、差動誘
起電圧ｅ　”＊　−ｅ　ｚ　＝　６゜１は図示したよう
に、はぼ９０”位相がずれた点に発生する。

そこで、この差動誘起電圧み。ｔとほぼ同相となってい
るみ、で示す同期検波信号が供給されている同期検波器
６ｂにおいて位相検波することにより非鉄金属を検出す
ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の金属検出機は、上述したように、鉄（磁性体）と
非鉄金属の両方の金属をそれぞれ高感度に検出できる位
相で同期検波していた。しかしながら、被検査体Ｗとな
る製品が、例えばハムなどのように水分と塩分を含んで
いる場合は製品自身が導電性を有しているため、検知し
たい非鉄金属と類似の検出信号が発生し、また、製品が
海藻や砂糖等の場合は、製品自身が鉄分を含んでいるの
で、鉄（ｌｉｆｌ性体）と類似の検出信号が発生するが
、第９図に示す一例のように、この製品自身の電磁気的
特性により発生する検出信号は、金属単独の検出信号よ
りも低周波領域にあり、さらに異物金属を含んだ製品は
上記両者の中間の周波数領域となる。

さらに、製品自身の検出信号特性は、製品の形状やコン
ベアの搬送速度、送信コイル２と受信コイル３ａ、３ｂ
を含む検出ヘッドの構造などにより変化する。そのため
に、従来は第１０図のアナログフィルタ７ａ、７ｂの帯
域周波数を決定するためにフィルタ回路の部品を交換し
、効果測定を行うという試行錯誤を繰り返す必要があっ
た。また、金属検出機の設置場所の床振動や金属検出機
への機械的面部が検出信号に影響を及ぼすことがあるが
、この影響を取り除（ためのフィルタの通過帯域を決め
るときも、上記と同様な試行錯誤を必要とする欠点があ
った。

また、上記試行錯誤を回避するために、従来は第９図の
ように通過帯域を２〜２０Ｈｚと大きく設定することが
あっが、異物金属以外の要因による検出信号が相対的に
大となり、異物金属検出能力が犠牲となることが多かっ
た。

この発明は、上記の問題点を軽減することを目的として
なされたもので、製品自身で発生する検出信号や振動に
よる検出信号と、異物金属の検出信号とが周波数特性に
差異があることを見出し、この知見に基づいて異物金属
の検出信号のＳＮ比を大きくとれるようにし、しかも、
被検査体の変更に対し常に最適に容易に再設定すること
を可能とした金属検出機を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる金属検出機は、異物金属を容易に高感
度に検出するために、ディジタルフィルタと、最適フィ
ルタ特性判断手段と、フィルタ定数変更手段を設けたも
のである。

〔作用〕

この発明においては、検出ヘッドで得られた検出信号は
、最適フィルタ特性判断手段とフィルタ定数変更手段に
より決定された検出信号の通過帯域を有するディジタル
フィルタにより、製品自身による検出信号や床振動と機
械的面部により発生する検出信号などの無効信号を除去
することができるので、容易、かつ効果的に異物金属の
検出感度が向上する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、１０ａ、１
０ｂはこの発明の要部であるディジタルフィルタで、ｌ
ｌａ、１１ｂはＡ／Ｄコンバータ、１２は最適フィルタ
特性判断手段、１３はフィルタ定数変更手段である。そ
の他は第１０図の従来例と同じである。

第２図は、第１図のディジタルフィルタ１０ａ、１０ｂ
の詳細を示す構成例で、ローパスフィルタ１０１，１０
２．バイパスフィルタ１０３゜１０４の４段の各ディジ
タルフィルタで構成され、個々のフィルタはいずれも第
３図に示す構成となっている。また、ＬＰＦはローパス
フィルタ、ＨＰＦはバイパスフィルタを示す。

第３図において、１１１，１１２は加算器、１１３〜１
１７は乗算器、１１８，１１９は遅延器であり、各乗算
器１１３〜１１７の値Ａ。。

Ａ、、Ａ、、Ｂｌ、Ｂ＊を変えることによりカットオフ
周波数、ＬＰＦかＨＰＦの別、ゲイン等を変化させるこ
とができる。

第６図はこの発明に用いるディジタルフィルタ１０ａ、
１０ｂの帯域幅の一例を示す図である。

この例では、サンプリング周波数が２００Ｈｚで、通過
帯域が５〜８Ｈｚのディジタルフィルタ１０ａ、１０ｂ
の場合である。

第６図で横軸は周波数で、縦軸に検出信号の出力を示す
。この図の実線の曲線工で示す被検査体Ｗ自身の検出信
号は、点線の曲線■で示す異物金属混入の被検査体Ｗに
よる検出信号より低い周波数帯域に属している。そして
、曲線Ｉ、ＩＩは被検査体Ｗの種類や形状により変化す
るものであって、決して固定したものではない。すなわ
ち、被検査体Ｗ、つまり製品ごとにディジタルフィルタ
１０ａ、１０ｂの通過帯域を設定し直さなくてはならな
い。

この場合、第３図に示したディジタルフィルタ１０ａ、
１０ｂを構成する各乗算器１１３〜１１７の値Ａ０〜Ａ
、、Ｂ、、Ｂ、を調節することで簡単に周波数の設定を
変更することができる。

具体的には、ディジタルフィルタ１０ａ、１０ｂの周波
数を変えて被検査体Ｗを流し、被検査体Ｗの影響の大き
さと金属混入の被検査体Ｗの影響の大きさを比較し、被
検査体Ｗのみのときと金属混入の被検査体Ｗのときとの
検出信号差が一番大きくなる周波数に合わせればよい。

最適フィルタ特性判断手段１２は、第４図のように、検
出ヘッド構造とコンベア搬送速度からフィルタ特性を決
める装置特性判断手段１２１と、製品のみの検出信号と
異物金属のみの検出信号と異物金属を含んだ製品の検出
信号の３種の信号の周波数特性をテスト運転を行って得
ることによりフィルタ特性を決める製品特性判断手段１
２２と１．床振動や金属検出機への機械的面部の影響に
よる検出信号の周波数特性を測定により得て決める振動
特性判断手段１２３よから構成される。

また、フィルタ定数変更手段１３は、第５図に示すよう
に、アップキー１３１とダウンキー１３２の２個と入力
キー制御回路１３３から構成され、ディジタルフィルタ
１０ａ、１０ｂの通過帯域の下限周波数おｉび上限周波
数を、アップキー１３１ではＯ，ｌＨｚきざみで周波数
を増加方向に移動させ、ダウンキー１３２では逆にＯ，
ｌＨｚきざみで周波数を減少方向に移動させて決定する
ものである。このフィルタ定数変更手段１３は最適フィ
ルタ特性判断手段１２により決定したフィルタ特性を人
間の判断により変更する場合に使われるが、最適フィル
タ特性判断手段１２を併存しない場合でも、フィルタ通
過帯域の変更がキー操作のみで容易に変更可能であると
いう利点により、十分にその効果を有することはいうま
でもない。

次に、被検査体Ｗを搬送するときの搬送速度に変更があ
る場合のディジタルフィルタ１０ａ。

１０ｂの周波数設定方法について説明する。

搬送速度が変化した場合の異物金属の検出信号の周波数
の変化例を第７図に示す。すなわち、搬送速度の大小に
よって受信コイル３ａ、３ｂに得られる誘起電圧ｅ　Ｈ
、ｅ　＊の周波数特性も変化するので、これに合わせデ
ィジタルフィルタ１０ａ、ｉｏｂの周波数も、例えば２
〜２０Ｈｚの範囲内で設定を変更し、最高検出感度を保
てるようにする。このように搬送速度（ベルトコンベア
の速度）を変更する場合でも、この発明によれば直ちに
対応することが可能となる。

第８図は設定場所による床振動による誤差を防止する方
法の説明図である。すなわち、従来は前述したようにア
ナログフィルタを使用していたため、周波数は固定であ
り、広帯域にせざるを得なかったので、床振動による誘
起電圧が第８図の曲線ＩＩＩ　−、ＩＩＩ　ｂのように
発生すると、検出感度が低下することは避けられなかた
。そのため、従来は他の装置で振動の周波数特性を測定
し、それよりアナログフィルタを変更するか、アナログ
フィルタの異なったプリント板を何種類か付は変えてみ
て、一番良いアナログフィルタを選択するなどしていた
。

しかし、この発明によれば、曲線ｍ、、ｍゎの間に入る
ようにディジタルフィルタ１０ａ、１０ｂの周波数を、
例えば２〜２０Ｈｚの範囲内で設定するだけでこのよう
な床振動による感度低下は防止できる。

なお、上記第６図、第７図、第８図のそれぞれが重なり
合う場合においては、基本的には第４図を優先させ、次
いで、°第７図、第８図の問題も解決できるように、デ
ィジタルフィルタ１０ａ。

１０ｂの周波数設定を上述したように行う。

〔発明の効果〕

この発明は以上詳細に説明したように、受信コイルで得
られた信号から最適フィルタ特性判断手段とフィルタ定
数変更手段により決定された検出信号の通過帯域を有す
るディジタルフィルタにより被検査体自体の検出信号や
、床振動と機械的面部により発生する検出信号が除去さ
れることにより、容易、かつ効果的に異物金属の検出感
度を向上させることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）、（ｂ）は、第１図のディジタルフィルタの詳細
の構成を示すブロック図、第３図はディジタルフィルタ
を構成する個々のフィルタの構成を示す図、第４図は、
第１図の最適フィルタ特性判断手段の構成の詳細を示す
ブロック図、第５図は同じくフィルタ定数変更手段の構
成の詳細を示すブロック図、第６図はこの発明に用いる
ディジタルフィルタの周波数設定例を示す図、第７図は
同じく搬送速度を変えたときの周波数設定例を示す図、
第８図は同じく床振動のあるときの周波数設定例を示す
図、第９図は従来の検出信号の周波数と検出感度との関
係を示す図、第１０図は従来の金属検出機の構成を示す
ブロック図、第１１図（ａ）、（ｂ）は、第１０図の検
出動作を説明するための図である。 図中、１は発振器、２は送信コイル、３ａ。 ３ｂは受信コイル、４ａ、４ｂはボリューム、５は増幅
器、６ａ、６ｂは同期検波器、７ａ、７ｂはアナログフ
ィルタ、８ａ、８ｂは判別回路、９ａ、９ｂは第１．第
２の移相器、１０ａ、１０ｂはディジタルフィルタ、ｌ
ｌａ、ｌｌｂはＡ／Ｄコンバータ、１２は最適フィルタ
特性判断手段、１３はフィルタ定数変更手段である。 第 １ 図 第 図 第 図 ３ 第 図 第 図 第 図 −１１１ｍ軟 第 図 −＊ｉ叡 第 ８ 図 第 図 一国Ｚ数（Ｈｚ） 第 １゜ 図 第 １ 図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交番磁界を発生する送信コイルと、この交番磁界を受け
   る受信コイルとの間に被検査体を通過させ前記受信コイ
   ルに得られる検出信号の大きさを判別回路で判別して異
   物金属の検出を行う金属検出機において、ディジタルフ
   ィルタと、最適フィルタ特性判断手段と、フィルタ定数
   変更手段とを備えてなり、前記受信コイルに得られる異
   物金属の検出信号のみ通過させることを特徴とする金属
   検出機。