JPH112624A - 異品検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で磁気センサを用いて被測定物の
良否を確実に判別できるようにする。 【解決手段】励磁電源１１から磁気センサ１２の励磁コ
イル１３に交流電流が与えられた状態においては、磁気
センサ１２に挿入された金属製品１６に渦電流が発生す
るので、磁気センサ１２の検出コイル１４のインピーダ
ンスが変化する。検出回路１７は磁気センサ１２の誘導
電流をインピーダンス変化として検出して出力する。Ｒ
ＭＳ−ＤＣ変換回路１９は、フィルタ回路１８を通過し
た検出信号の実効値を検出する。判定回路２３は、比較
回路２０から出力された実効値の変化レベルが許容レベ
ル範囲から外れていたときは異常信号を出力する。これ
により、金属製品１６は良品と区別される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物に与えた
交番磁界によるコイルのインピーダンス変化に基づいて
被測定物の良否を判定する異品検出装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、金属製の被
測定物の非破壊検査においては、被測定物に渦電流を発
生させ、その渦電流の発生状態から欠陥を検出して、良
品と異品（不良品）とを判別する回路装置が知られてい
る。

【０００３】例えば、図３に示すように、励磁電源１か
ら交流電流を磁気センサ２の入力端子に通電した状態で
は、磁気センサ２に挿入された図示しない被測定物に渦
電流が発生して磁気センサ２のインピーダンスが変化す
る。この渦電流によるインピーダンス変化は検出回路３
により検出される。

【０００４】そして、検出回路３と接続されたフィルタ
回路４から出力される励磁電源１の周波数の基本波及び
高調波成分に応じた信号と、励磁電源１の出力信号から
振幅情報及び位相情報の弁別を行う移相器５の出力信号
とを、同期検波回路６に入力し、上記磁気センサ４の出
力端子から出力されるインピーダンス変化の信号より、
振幅波の変化と位相波の変化を、その同期検波により、
それぞれ２系統の直流出力信号に変換し、その出力信号
を用いてＣＲＴ表示・コンパレータ手段７により、図示
しないＣＲＴ表示のＹ軸方向振幅信号とＸ軸方向位相信
号によるスポット値を、基準値（良品）のマスクリミッ
ト値でコンパレートしている。

【０００５】そして、磁気センサ２に被測定物が挿入さ
れた状態では、この回路装置からは被測定物固有の出力
信号が得られ、異品（不良品）が通過した場合には、良
品に比較してそのスポット出力値が変わるので、良品の
マスクリミット許容値から外れる出力値の被測定物を異
品と判断できる。従って被測定物を破壊することなく判
別することができるものである。

【０００６】また、従来は他に、同期検波により交流の
振幅値と位相波の出力信号に変換し、ＣＲＴ表示のリサ
ージュ波のピーク値をコンパレートして、異品を判別す
る装置も同様に用いられている。

【０００７】しかしながら、渦電流による磁気センサ２
のインピーダンス変化の検出信号を、振幅値と位相値の
２系統の出力信号に変換する必要があるため、電子回路
装置の構成が複雑化するという欠点がある。また、ＣＲ
Ｔ表示により適否を判別処理するため、被測定物の良否
の判別は単純作業とはいかず電子的知識のある熟練技術
者が行わなければ、被測定物の良否の判別を適切に行な
うことができないのが実情である。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、磁気センサを用いて被測定物の良否を
判別する構成において、簡単な構成で確実に判別するこ
とができる異品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】本発明は、被測定物に交
番磁界を与えた状態で当該被測定物に発生する誘導渦電
流の大きさに応じてインピーダンスが変化するコイルを
有した磁気センサを設け、この磁気センサのインピーダ
ンス変化を検出する検出手段を設け、この検出手段が検
出したインピーダンス変化レベルをＲＭＳ−ＤＣ変換す
る実効値変換手段を設け、この実効値変換手段による実
効値が予め設定された許容範囲から外れていたときは被
測定物を異品であると判定する判定手段を設けたもので
ある。

【００１０】このような構成によれば、磁気センサに交
流電流を加えると、誘導磁界が発生するので、その誘導
磁界中に導電性の被測定物を挿入する。すると、渦電流
が被測定物（表面は勿論）に発生し、それに伴って磁気
センサのインピーダンスが変化する。

【００１１】この場合、磁気センサの誘導磁界中に鉄等
の磁性体が位置すると、その透磁率に比例して、磁気セ
ンサのコイルのインピーダンスは増加するが、銅やアル
ミニウム等の非磁性体の場合は、逆にコイルのインピー
ダンスは減少する。これは、渦電流がちょうどコイルと
並列に抵抗を付けたように働きをするためで、この変化
は周波数が高くなるほど増加する。

【００１２】また、金属に傷があると渦電流が傷の部分
を遠回りするので、渦電流の状態、ひいては磁気センサ
のコイルのインピーダンスが変化する。さらに、金属の
材質が異なったり、形状が変化しても同様に変化する
が、この変化特性は、磁気センサの磁路中に被測定物を
挿入した場合、磁気センサには励磁電源の周波数（基本
周波数）と同じ周波数の信号に加え、その奇数倍の周波
数信号（高調波信号）も得られる。基本周波数の信号
は、被測定物の形状変動に強く影響を受けるが、高調波
信号は形状の変動よりも被測定物そのものの磁気的物性
値（透磁率、抗磁力）の違い、即ち、異材、割れ等に対
して強く変化する。

【００１３】この場合、渦電流の実質的変化は、位相の
変化もあるが、大部分が基本波と高調波成分を含んだ電
圧波の振幅値信号となって現れる。従って、実効値変化
手段により検出手段が検出したコイルのインピーダンス
変化レベルの実効値を求めることにより、磁気センサの
高調波及びインピーダンス変化等により、検出信号に波
形歪を生じても、被測定物の流れる渦電流の変化を正確
に検出することができる。

【００１４】この結果、判定手段は、実効値変化手段に
より求めた実効値が予め設定された許容範囲から外れて
いるか否かに基づいて良品と異品とを確実に判別するこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を渦電流による景品
検出装置に適用した一実施例を図１及び図２を参照して
説明する。全体の構成を概略的に示す図１において、励
磁電源１１は磁気センサ１２と接続されている。この磁
気センサ１２は励磁コイル１３と検出コイル１４とから
なり、図示しない搬送装置により搬送された金属製品
（被測定物）が磁気センサ１２内に挿入されるようにな
っている。

【００１６】励磁コイル端子１３ａは励磁電源１１と直
接接続され、励磁コイル端子１３ｂはコイル零バランス
調整部１５を介して励磁電源１１と接続されている。こ
の励磁電源１１は、励磁コイル１３に所定の周波数の交
流電流を通電するためのもので、その通電により励磁コ
イル１３から交番磁界が発生する。

【００１７】ここで、上記磁気センサ１２の検出原理に
ついて説明する。図２に示すように磁気センサ１２に磁
性体の金属製品１６が挿入された状態では、励磁コイル
１３からの交番磁界は金属製品１６に集中的に作用して
渦電流が発生する。これにより、検出コイル１４のイン
ピーダンスは金属製品１６の透磁率及び渦電流の大きさ
に応じた値となる。

【００１８】従って、金属製品１６の種別或いは形状に
よって透磁率、ひいては磁気センサ１２のインピーダン
スが変化するので、それに基づいて異種の金属製品１６
を判別することができる。また、金属製品１６に損傷を
生じていたときは渦電流が損傷部分を迂回することによ
り渦電流の発生状態が変化するので、損傷している金属
製品１６を判別することができる。

【００１９】さて、図１において、検出コイル端子１４
ａは検出回路１７（検出手段）と接続され、検出コイル
端子１４ｂはグランドラインと接続されている。検出回
路１７には、検出コイル１４からの誘導電流信号と、コ
イル零バランス調整部１５からの基準信号とが入力され
ている。この場合、コイル零バランス調整部１５に対す
る調整により、磁気センサ１２に金属製品１６を挿入し
ない状態のコイル零バランスを行っている。

【００２０】そして、検出回路１７から得られる検出コ
イル１４の信号とコイル零バランス調整部１５の信号と
からの差信号は、フィルタ回路１８により高周波ノイズ
が除去されてからＲＭＳ−ＤＣ変換回路１９（実効値変
換手段）に与えられる。このＲＭＳ−ＤＣ変換回路１９
は、入力した信号の瞬時値を二乗した値を一周期毎につ
いて平均した値の平方根を直流電圧信号として出力する
もので、周知技術でありＩＣチップとして提供されてい
る。

【００２１】比較回路２０には、ワーク零バランス調整
部２１を介してＲＭＳ−ＤＣ変換回路１９からの直流電
圧信号と、ワーク零バランス基準信号出力回路２２から
の基準信号とが入力されている。この場合、磁気センサ
１２に正規の金属製品１６を位置させた状態において比
較回路２０からの出力が所定値となるようにワーク零バ
ランス調整部２１に対して調整を行っている。

【００２２】判定回路２３（判定手段）は、比較回路２
０からの出力値と良否基準信号出力回路２４からの許容
範囲とを比較し、出力値が許容範囲から外れていた場合
は異常信号を出力する。この判定回路から異常信号が出
力されたときは、搬送装置により搬送される金属製品１
６において異常と判定されたものは図示しない選別ゲー
トにより排出されるようになっている。

【００２３】次に上記構成の作用について説明する。磁
気センサ１２に金属製品１６が図示しない搬送装置によ
り挿入されたときは、磁気センサ１２のインピーダンス
が初期値から変化するので、それに応じて検出回路１７
からの検出信号の信号レベル、ひいてはＲＭＳ−ＤＣ変
換回路１９からの出力レベルも変化する。

【００２４】このとき、金属製品１６の材質が正規のも
のでないときは、ＲＭＳ−ＤＣ変換回路１９からの出力
レベルはワーク零バランス基準信号出力回路２２からの
信号レベルに対して所定レベル範囲内であり、比較回路
２０からの出力レベルも許容レベル範囲内である。従っ
て、判定回路２３は、金属製品１６は正常であると判断
することができる。

【００２５】このとき、検出回路１７からの検出信号
は、磁気センサ１２の高調波及びインピーダンス変化等
により波形歪を生じるものの、ＲＭＳ−ＤＣ変換回路１
９により波形歪による影響を受けることなく検出信号の
実効値を確実に検出ことができる。

【００２６】さて、異種の金属製品１６が搬送されて磁
気センサ１２に挿入されたときは、磁気センサ１２のイ
ンピーダンス変化が正規の金属製品１６の場合に比較し
て異なるので、それに伴って比較回路２０からの出力レ
ベルが大きく変動して良否基準信号出力回路２４による
許容レベル範囲から外れるようになる。

【００２７】そして、判定回路２３は、金属製品１６は
正常ではないと判断して異常信号を出力するので、その
判定回路２３からの異常信号により、図示しない選別ゲ
ートを駆動して、不良な金属製品１６を排除する。ま
た、これと逆に、ワーク零バランス調整部２１の調整を
金属製品１６（不良品）に設定し、正常品で選別ゲート
を駆動するようにしてもよい。

【００２８】上記構成のものによれば、検出回路１７か
らの検出信号をＲＭＳ−ＤＣ変換回路１９により実効値
に変換することにより、磁気センサ１２の高調波及びイ
ンピーダンス変化等によって生じる検出回路１７からの
検出信号の歪による影響を除去した状態で金属製品１６
の良否を判定するようにしたので、磁気センサのインピ
ーダンス変化の信号より振幅値及び位相波の変化を同期
検波によりそれぞれ２系統の直流出力信号に変換し、そ
の出力信号を用いてＣＲＴ表示・コンパレータの手段に
より判定する従来例のものと違って、ＲＭＳ−ＤＣ変換
回路という周知構成のものを用いることにより簡単な構
成で容易に実施することができる。

【００２９】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。ワーク
零バランス調整部２１を、ＲＭＳ−ＤＣ変換回路１９の
前段回路に入れてもよいし、ワーク零バランス基準信号
出力回路２２の電圧値を可変するようにしてもよい。磁
気センサとしては、一体化された励磁コイル及び検出コ
イルを対向して２組設け、励磁コイルに通電することに
より交番磁界を発生させた状態で２組のコイル間に金属
製品を通過させるようにしてもよい。この場合、コイル
に磁性コアを設け、交番磁界を集中させるようにしても
よい。また、金属製品に近接させることにより製品の良
品を判定するプローブタイプのものに適用するようにし
てもよい。また、各回路の機能をマイクロコンピュータ
で実行するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の異品検出装置によれば、磁気センサのコイルのインピ
ーダンス変化を実効値変換手段により実効値として求
め、その実効値に基づいて被測定物の適否を判定するよ
うにしたので、簡単な構成で確実に被測定物の良否を判
別することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電気的構成を示す概
略図

【図２】製品に発生する渦電流の状態を示す模式図

【図３】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１は励磁電源、１２は磁気センサ、１７は検出回路
（検出手段）、１９はＲＭＳ−ＤＣ変換回路（実効値変
換手段）、２３は判定回路（判定手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物に交番磁界を与えた状態で当該
   被測定物に発生する誘導渦電流の大きさに応じてインピ
   ーダンスが変化するコイルを有した磁気センサと、 この磁気センサのインピーダンス変化を検出する検出手
   段と、 この検出手段が検出したインピーダンス変化レベルをＲ
   ＭＳ−ＤＣ変換する実効値変換手段と、 この実効値変換手段による実効値が予め設定された許容
   範囲から外れていたときは被測定物を異品であると判定
   する判定手段とを備えたことを特徴とする異品検出装
   置。