JPH09304546A - 金属検出方法及び金属検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム箔等の比較的肉厚のある非磁性
体金属で包装された被検査体であっても、その内部に存
在する混入金属を磁性体金属及び非磁性体金属を問わず
高感度で検出できる金属検出装置を提供すること。 【解決手段】 交流信号を出力する発振器１と、この発
振器１からの交流信号により交流磁界を発生させる送信
コイル２と、前記送信コイル２と同軸上に巻かれ、送信
コイル２から発生する磁界内を通過する被検査体中の金
属の存在によって不平衡信号を誘起する第１及び第２の
受信コイル３ａ，３ｂと、前記第１及び第２の受信コイ
ル３ａ，３ｂからの不平衡信号を検波する検波回路７
と、前記発振器１からの交流信号の位相を変化し、検波
信号を前記検波回路７に供給する移相回路８とを具備し
た金属検出装置において、上記同軸上に巻かれた送信コ
イル２と受信コイル３ａ，３ｂの位置を、被検査体Ｗの
包装材である非磁性体金属の中心がその軸芯付近を通過
するように位置調整する機構５を設けた金属検出装置と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属検出方法及び
金属検出装置に関し、特に磁界中に被検査体を通過さ
せ、この被検査体中の金属によって生じる磁界の変化に
基づいて、被検査体中の金属を検出する金属検出方法及
び金属検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来より、磁界発生手段で
発生された磁界中を、被検査体を通過させ、被検査体中
の金属による２つの磁界検出手段の不平衡出力によっ
て、被検査体中の金属を検出する金属検出装置が周知で
ある。

【０００３】この種の金属検出装置においては、例えば
チョコレートのように非磁性体金属であるアルミニウム
箔で包装された被検査体中の金属を検出するには、磁力
線の方向が交互に反転する交流磁界を用いると、包装材
であるアルミニウム箔自体による不平衡出力が大きくな
って、被検査体中の微小な金属の検出が困難となること
から、包装材であるアルミニウム箔による影響が小さい
直流磁界を用いて被検査体中の金属を検出することが一
般的に成されていた（特開昭51-141655 等）。

【０００４】しかし、上記したような直流磁界を用いた
金属検出装置にあっては、鉄などの磁性体金属はその透
磁率が高いことに起因して検出は良好に行われるが、非
磁性体金属、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等の
検出は交流磁界のように渦電流が流れないために検出感
度が非常に悪く、混入した非磁性体金属の大きさがかな
り大きいものでないと検出ができないと言う課題が存在
した。

【０００５】そこで、近年においては、アルミニウム蒸
着材等の非磁性体金属で包装された被検査体において
も、交流磁界を用いて混入金属の有無を検出する金属検
出方法が提案されている（特開平2-262089等）。この金
属検出方法は、数十ｋＨｚ程度の交流磁界を発生する信
号と、この交流磁界を受ける位置に配置された磁界検出
手段が受信した受信信号との位相差を、前記受信信号に
与える製品の影響が小となる値に予め設定すると言う既
知の手段を用いて調整し、この状態で非磁性体金属で包
装された被検査体を交流磁界中に通過させ、混入金属の
有無を検出する方法である。

【０００６】しかし、かかる金属検出方法においては、
被検査体の磁界中における通過位置によって、被検査体
中の混入金属の検出感度が大きく異なることが本件出願
人の試験・研究の結果判明した。即ち、アルミニウム箔
等の比較的肉厚のある非磁性体金属で包装された被検査
体を、同軸上に巻かれた交流磁界を発生させる送信コイ
ルと、この交流磁界を受ける位置に配置された受信コイ
ルとの軸芯から大きく外れた位置、例えば、図５に示し
たように軸芯からコイル下端までの距離の１／２の位置
（コイル高さの１／４の位置）を通過させた場合には、
最も被検査体の包装材である非磁性体金属の影響が小と
なる位相値に検波信号の位相を移相回路で調整した後に
おいても、図３の鎖線で示したように包装材である非磁
性体金属の検波後の出力はかなり大きなもの（図中、Ｘ
の出力）となり、これに伴い被検査体中の混入金属の検
出感度が非常に悪くなると言う課題が存在することが判
明した。

【０００７】また、上記した交流磁界を用いた金属検出
方法においては、アルミニウム箔等の比較的肉厚のある
非磁性体金属は、交流磁界の遮蔽作用があり、特開平2-
262089に示されているような数十ｋＨｚ程度の高い周波
数の交流磁界では、アルミニウム蒸着材のように数十ｎ
ｍの厚さの非磁性体金属であれば透過は可能であるが、
アルミニウム箔のように十μｍ程度の厚さを有する非磁
性体金属の場合には容易に通り抜けることはできず、内
部に金属異物が混入している場合でも、この金属異物に
充分な磁界が加わらないために金属異物自体による不平
衡出力が小さくなって、その検出が困難となると言う課
題も有していることが判明した。

【０００８】本発明は、上述した従来から存在する金属
検出装置及び金属検出方法が有する課題に鑑み成された
ものであって、その目的は、アルミニウム箔等の比較的
肉厚のある非磁性体金属で包装された被検査体であって
も、その内部に存在する混入金属を磁性体金属及び非磁
性体金属を問わず高感度で検出できる金属検出方法及び
金属検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成すべく試験・研究を重ねた結果、被検査体の
包装材である非磁性体金属の中心が、同軸上に巻かれた
送信コイルと受信コイルとの軸芯付近を通過するように
被検査体を通過させた場合、位相差を調整した後の包装
材である非磁性体金属の検波後の出力が非常に小さなも
のとなること、及び１ｋＨｚ以下の周波数の交流磁界
は、アルミニウム箔等の比較的肉厚のある非磁性体金属
を容易に通り抜けることができるとの知見を得、本発明
を完成させた。

【００１０】即ち、本発明は、交流磁界を発生させる送
信コイルに送られる信号と、前記送信コイルと同軸上に
巻かれた受信コイルが受信した受信信号との位相差が、
検波後に包装材である非磁性体金属の影響が小となる値
に予め設定された状態で非磁性体金属で包装された被検
査体中の混入金属の有無を検出する金属検出方法におい
て、上記被検査体の包装材である非磁性体金属の中心
が、上記同軸上に巻かれた送信コイルと受信コイルとの
軸芯付近を通過するように被検査体を通過させて行われ
る金属検出方法とした。また、本発明は、交流信号を出
力する発振器と、この発振器からの交流信号により交流
磁界を発生させる送信コイルと、前記送信コイルと同軸
上に巻かれ、送信コイルから発生する磁界内を通過する
被検査体中の金属の存在によって不平衡信号を誘起する
第１及び第２の受信コイルと、前記第１及び第２の受信
コイルからの不平衡信号を検波する検波回路と、前記発
振器からの交流信号の位相を変化し、検波信号を前記検
波回路に供給する移相回路とを具備した金属検出装置に
おいて、上記同軸上に巻かれた送信コイルと受信コイル
の位置を、被検査体の包装材である非磁性体金属の中心
がその軸芯付近を通過するように位置調整する機構を設
けた金属検出装置とした。

【００１１】上記した本発明にかかる金属検出方法及び
金属検出装置によれば、アルミニウム箔等の比較的肉厚
のある非磁性体金属で包装された被検査体を、交流磁界
を用いて検査する場合に生じるアルミニウム箔自体によ
る不平衡出力の検出を極力抑えることができ、被検査体
中に混入する金属異物を高感度で検出することができる
金属検出方法及び金属検出装置となる。

【００１２】即ち、本発明においては、被検査体の包装
材である非磁性体金属の中心が、同軸上に巻かれた送信
コイルと受信コイルとの軸芯付近を通過するように被検
査体を通過させて混入金属の有無を検出するため、最も
被検査体の包装材である非磁性体金属の影響が小となる
位相値に検波信号の位相を移相回路で調整した後、包装
材である非磁性体金属自体の検波後の出力が非常に小さ
くなり、被検査体中に混入する金属異物のみによる出力
を大きく検出できるため、被検査体中に混入する金属異
物の有無を高感度で検出できる金属検出方法及び金属検
出装置となる。

【００１３】ここで、上記本発明における被検査体に加
える交流磁界は、１ｋＨｚ以下の交流磁界とする。これ
は、１ｋＨｚ以下の交流磁界は、アルミニウム箔のよう
な比較的肉厚のある非磁性体金属を容易に通り抜けるこ
とができ、内部に存在する混入金属に充分な磁界を加わ
えることができるため、混入金属による磁界の乱れを大
きく検出でき、微細な混入金属をも発見できることとな
るためである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、上記した本発明の実施の形
態を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】ここで図１は、本発明にかかる金属検出装
置の実施の形態を示したブロック図で、同図において１
は１ｋＨｚ以下の交流信号を出力する発振器、２は前記
発振器１に接続されている送信コイルである。前記送信
コイル２の交流磁界中には、送信コイル２と同軸上に巻
かれた２つの受信コイル３ａ，３ｂが磁束が等しく鎖交
するように配置されている。これらの送信コイル２及び
受信コイル３ａ，３ｂは、良く使用されているロの字型
の検出ヘッド４内に収納され、この検出ヘッド４は、高
さ調整機構５により上下方向に移動可能に構成されてい
る。

【００１６】６は上記送信コイル３ａ，３ｂに誘起され
る起電力差を増幅する差動増幅器、７は前記差動増幅器
６からの出力信号を同期検波する検波回路、８は上記発
振器１からの交流信号の位相を変化し、検波信号を前記
検波回路７に供給する移相回路、９は前記検波回路７の
出力信号から、被検査体の通過速度で決まる低周波帯域
のみを通過させるフィルタ回路、１０は前記フィルタ回
路９からの出力信号の電圧レベルが基準レベル以上の場
合に金属検出信号を出力する判定手段である。また、１
１は上記送信コイル２から発生する交流磁界中を被検査
体Ｗを通過させる搬送手段である。

【００１７】上記のように構成された金属検出装置で
は、発振器１で１ｋＨｚ以下の周波数の交流信号を発振
させ、これにより送信コイル２からは１ｋＨｚ以下の周
波数の交流磁界が発生する。通常は、上記送信コイル２
からの交流磁界を受ける２つの受信コイル３ａ，３ｂに
発生する交流信号の電圧及び位相は等しく調整され、差
動増幅器６からの出力は０となっている。

【００１８】ここに、図２に示したようにアルミニウム
箔等の非磁性体金属で包装された被検査体Ｗを、その包
装材である非磁性体金属の中心が同軸上に巻かれた上記
送信コイル２及び受信コイル３ａ，３ｂの軸芯付近を通
過するように高さ調整機構５により検出ヘッド４の位置
を調整した状態で通過させた場合、この被検査体Ｗ中に
金属異物が混入していなくても、包装材である非磁性体
金属の影響によって磁束に変化が生じ、差動増幅器６か
らは不平衡信号が出力され、この不平衡信号は、発振周
波数が包装材である非磁性体金属の通過速度によって変
調された被変調信号となっている。

【００１９】この被変調信号は、検波回路７によって検
波、復調され、フィルタ回路９を介して判定手段１０に
出力される。この被変調信号の影響は、検波回路７に検
波信号を供給している移相回路８の移相値によって、図
３の実線で示すように大きく変化する。そこで、この被
検査体Ｗの包装材による被変調信号の影響が最も小さく
なるように、判定手段１０は、検波回路７に供給する検
波信号の位相を移相回路８で調整する。

【００２０】この様に検波回路７に供給する検波信号の
位相を調整した後、搬送手段１１を作動させて、同一種
類の非磁性体金属で包装された被検査体Ｗを、上記位相
調整時と同様にその包装材である非磁性体金属の中心が
同軸上に巻かれた上記送信コイル２及び受信コイル３
ａ，３ｂの軸芯付近を通過するように搬送し、被検査体
Ｗ中の金属異物検査を行う。

【００２１】上記のように構成された本発明の最大の特
徴は、被検査体の包装材である非磁性体金属の中心が、
上記同軸上に巻かれた送信コイルと受信コイルとの軸芯
付近を通過するように被検査体を通過させて混入金属の
有無を検出することにある。このような状態で被検査体
を通過させると、図３に示したように位相差を調整した
後の包装材である非磁性体金属の検波後の出力が非常に
小さくなり、被検査体中に混入した金属異物による出力
のみを大きく検出することができ、微細な混入金属をも
発見できることとなる。ここで、本件出願人の比較で
は、厚さ１０μｍ程度のアルミニウム箔で包装された被
検査体を、上記した本発明の如くコイルの軸芯付近を通
過させた場合と、一般的に行われている軸芯からコイル
下端までの距離の１／２の位置（コイル高さの１／４の
位置）を通過させた場合との比較では、軸芯付近を通過
させた場合の方が約３０倍感度が向上していることが判
明した。また、コイルの軸芯から５％以内のズレの軸芯
付近であれば、感度の変動は実用上差し支えないレベル
に押さえられることが判明した。

【００２２】また、本発明の更なる特徴は、１ｋＨｚ以
下という低い周波数の交流磁界を被検査体Ｗに加えて混
入金属の有無を検査することにある。１ｋＨｚ以下の交
流磁界は、図４（アルミニウム箔の内部に金属を入れた
時に内部の金属の信号の何％がアルミニウム箔の外部で
検出できたかを示す試験結果の図）に示したように、ア
ルミニウム箔のような非磁性体金属箔を容易に通り抜け
ることができ、内部に存在する混入金属に充分な磁界を
加わえることができるため、混入金属による磁界の乱れ
を大きく検出でき、微細な混入金属をも発見できること
となる。

【００２３】以上、本発明の実施の形態につき説明した
が、本発明は、既述の実施の形態に限定されず、本発明
の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が
可能である。例えば、上記実施の形態においては、本発
明を、アルミニウム箔等の非磁性体金属によりその全体
を包装した被検査体の検査装置として記述したが、例え
ば蓋のみにアルミニウム箔が使用されている乳製品やカ
ップラーメンのように、容器の一部に非磁性体金属が使
用されている製品の検査装置としても、本発明は適応が
可能である。但しこの際は、包装材である非磁性体金属
は蓋の部分であるため、この蓋の部分の中心が同軸上に
巻かれた送信コイルと受信コイルの軸芯付近を通過する
ように位置調整機構を調整して混入金属の有無を検出す
る。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明した本発明にかかる金属検出
装置によれば、アルミニウム箔等の比較的肉厚のある非
磁性体金属で包装された被検査体であっても、その内部
に存在する混入金属を磁性体金属及び非磁性体金属を問
わず高感度で検出できる金属検出方法及び金属検出装置
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる金属検出方法及び金属検出装置
を示すブロック図である。

【図２】本発明にかかる被検査体のコイル内における通
過位置を示した透視図である。

【図３】包装材であるアルミニウム箔のコイル内におけ
る通過位置の違いによる移相値に対する検波後の出力の
違いを示した図である。

【図４】アルミニウム箔内部の金属からの信号の透過率
を示した図である。

【図５】従来から一般的に行われている被検査体のコイ
ル内における通過位置を示した透視図である。

【符号の説明】

１ 発振器 ２ 送信コイル ３ａ，３ｂ 受信コイル ４ 検出ヘッド ５ 高さ調整機構 ６ 差動増幅器 ７ 検波回路 ８ 移相回路 ９ フィルタ回路 １０ 判定手段 １１ 搬送手段 Ｗ 被検査体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流磁界を発生させる送信コイルに送ら
   れる信号と、前記送信コイルと同軸上に巻かれた受信コ
   イルが受信した受信信号との位相差が、検波後に包装材
   である非磁性体金属の影響が小となる値に予め設定され
   た状態で非磁性体金属で包装された被検査体中の混入金
   属の有無を検出する金属検出方法において、上記被検査
   体の包装材である非磁性体金属の中心が、上記同軸上に
   巻かれた送信コイルと受信コイルとの軸芯付近を通過す
   るように被検査体を通過させて行われることを特徴とす
   る金属検出方法。
2. 【請求項２】 上記送信コイルに送られる信号が、１ｋ
   Ｈｚ以下の交流信号であることを特徴とする請求項１記
   載の金属検出方法。
3. 【請求項３】 交流信号を出力する発振器と、この発振
   器からの交流信号により交流磁界を発生させる送信コイ
   ルと、前記送信コイルと同軸上に巻かれ、送信コイルか
   ら発生する磁界内を通過する被検査体中の金属の存在に
   よって不平衡信号を誘起する第１及び第２の受信コイル
   と、前記第１及び第２の受信コイルからの不平衡信号を
   検波する検波回路と、前記発振器からの交流信号の位相
   を変化し、検波信号を前記検波回路に供給する移相回路
   とを具備した金属検出装置において、上記同軸上に巻か
   れた送信コイルと受信コイルの位置を、被検査体の包装
   材である非磁性体金属の中心がその軸芯付近を通過する
   ように位置調整する機構を設けたことを特徴とする金属
   検出装置。
4. 【請求項４】 上記発振器から出力される交流信号が、
   １ｋＨｚ以下の交流信号であることを特徴とする請求項
   ３記載の金属検出装置。