JPS5943349A - 高純度金属片選別装置 - 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】 木光明は渦゛市流を用い−（シｕ　ｒｊｌ金６Ｂのオ（
１或′８を選別する金属片選別装置１１に関するムので
ある。

従来、渦電流を用いＣ試料金属ハを）パ別づる゛装置と
しては、例＾ぽ第′１図に示：１（Ａｔｔ負ｊｔイが知
られＣいた。同図に於て、Ａ　Ｍ　１）ｔｉ　ＪＭ　幅
’Ａ’Ａ　’Ｎ　ｊｌうり、ＣＩ、Ｃ２はセン（ノーと
し−ＣＣ２１τＩＪ４τン−１，１’ルでｆ（う’ｉ’
：）　ＱごのコイルＣ１、Ｃ２１τＩＪ−の−、−’、
＋（ンＸ（４）が正方向（，１１二次巻線が逆方向（ご
４Ｉ−る（ｋに夫Ｚが直列に接崎され、］［層蒸器いＭ
ｌ：〕の出力昭（子（１３よび人力１）婿子（・＝接続
さイ１１℃いる。これによ）Ｃ１増幅に（／＼Ｍ　Ｆ）
の人力には］イルＣ１とＣ２の出力１１１号の不拘Ｍｉ
分が正帰；ｈ！　、：５ンし、全体とじＣ差動をの発振
；摺を３４＋’：成し“（いる。

この様に］１り成された差動発振器は〕イルＣ１ど０２
との出力が等しい揚台には互いに相殺し合って、増幅器
Ａ　Ｍ　Ｐの入力端子には信号が与えられず、発振動作
は起らないが、両者の出力に差があると、その差分が増
幅器ΔＮ１１つで増幅されて正帰］７されるため、発振
が始まる。ここｃｌ一方のコイルＣ１に４ｆｆｌ　ｔｌ
ａどなる試料金属片をセン１〜し、他りの＝１イルＣ２
に被選別試料金属Ｊ１をセン１〜すれば、試Ｉｔ金属片
の金属組成、外形等に応じて夫々の試料金属片に特有の
渦電流が流れる。従っで、２つの試１１金屈片が同一で
あれば、両者に流れる渦電流に必要は４ラーク、コイル
Ｃ１、Ｃ２の出力に差が生じず、装置が発振ザることは
ないが、２つの試料金属片の金属組成、外形寸法等に差
があると、渦電流の流れ方が変４つり、コイルｃ　ｉ　
、ｃ　２の１１１力にも差が生じ、この差分によって装
嵌は発振を開始づる。即ち、装置が発振りれば両シ“（
わ１金属ハの間に差異があり、発振しなければ同一であ
ることが識別できる。

しかしながら、（二の仔４′ｉ：合１；’Ｋ　Ｊ’Ｉ−
・式別装嵌に於Ｃ（よ、差１（Ｉｌシ３　’ｌ’ｌ？　
＋’：：４の感Ｑｊ　’ｊ：ｌ汀二かＩ端がしく、例え
（、［，９９，９％の金３４１２と９９　、０９　’、
６の６ン１３；λどの選別などの＠属の（１・ＣＩＱを
判定りる住ン：ζ１譜′２選別装ｊ３ｊ７には適用でき
ず、また試料台１菖ｊ１の外形ス１汰の誤差、あるいは
試料金属片の内部の（Ｆｌ、表面状ｆ比等に起因づる不
平ｉ０ｉ　０ぞの１１、ま（１・１〆・１■：）にパノ
ノされ（しま−うため、同−ｎｒ立の試料金属片Ｃ゛あ
るに６がか４）らｆ、差動発ｊ！ｉ　ｆ、、”ｒが発振
（５・てＩ）、１、うどいゞ）欠点ｔ）ｉ！Ｆ）った。

本９５案１Ｊこれらの点に着目しく４「された１）の−
Ｃ１試オ′：１金属片に生り゛る渦７Ｅ流の微妙な［（
θ化’、？　＋：’？：知し、その中から試オ″〕１金
凪片の外形用法の誤ニテ：、あるいはこれをセンリに近
接あるいは仲人（ｊストレッｌ−という）ｉｌｌる際の
位置ずれ等に４、ｄ囚すイシ不平（５１成分を除去し、
朴粋に金属組成の）０いにＪ、る不平Ｆｌｉ成分のみを
抽出して試１１−′３′ｉ、バ片の１）：同を選別りる
金属片選別具Ｆイを捏１ｊＵるものＣあっ−（、イの要
旨とづるどころは、電磁的に結合しくいイ〉駆動子１イ
ルと検出コイルを右し、その近傍にレッｌ−される試才
８Ｉ金属片によって生ずる両コイル間の電磁結合の変化
を読取る少くとも２個のセン１）と、各セン１ノの駆動
＝１（ルを励磁駆動づるための交流信号源と、この駆動
信号から所定の位相差を有する２つの位相ｊ、ｔ　Ｎ、
を信号を作成する位相基１１（信号発生器と、前記呂セ
ンリ゛中の２個から検出コイルの検出信号を受け一ζそ
の差分信号を出力り−る差動増幅器と、イの差分信号か
ら前記位相基準信号が指定Ｊる位相位置での信号を取り
出す°検波器と、この検波出力を予め設定された値に従
って位相回転さ、せた座標十−Ｃ７１Ｔ評価でる移相器
とを備えて成る金属片選別装置に存りる。以下図面に示
づ実施例に従って詳細に説明する。

第２図は本発明０ルー実施例を示すブロックダイ髪７グ
ラムであり、第３図おに・び第７１図はこれに用いるセ
ン」〕′の一例を示づ平面図および断面図である。

同図に於て、′１および１′はセンサであって、一対用
意され、第３図および第４図にその詳細を示−リように
、同心円状に巻回配回された駆動コイル１ａと検出＝」
−イル′１１）とを（（ｊｌえ−Ｃいる。試料金汎片２
はこの検出コイル１１）の中？Ｊ′！部内に人々［！ッ
トされるものであって、例えば、レンリ゛′１の検出コ
イル１１）内には選別づべき試オ々１金屈片２がしッ１
−され、けン→ノ１−の検出コイルＩ　ｂ内には（票！
（（となる試料金属片２が１＝ツ１−される。

３はこの一対のセンリ１おＪ、び′１′の駆動ニドイル
１ａを励磁駆動するための駆千］４信′；′３を供給り
る交流信号源であって、試利金島パ２の内部の閂、表面
の状態等によっ−ｃ１生起する渦電流が影ＩＡを受（プ
ず、また表皮効果の影響−す小さ４ｆｂのとりるため、
５０ｔ−１ｚ−５００ＨＺ稈ム”［の１１（い周波数の
正弦波交流信号を定電流あるいは定電圧で供給し〕てい
る。

４は、前記一対のロンザ１および１−の検出二１イル１
（）が出力す°る検出信号を受（）てその差分をとり、
これを例エバ１００００　（ｆ：ｉ稈１．ｆｆ：　０’
）増幅−ｔ”ｒ増幅づる差動増幅器Ｃある。！＝５はこ
の差動増幅器４の出力信号に含沫れでいる高調；１、ｖ
成分を除去し、交流信号源３が送出りる駆動信号の周波
数成分のみを通過さ１！て差分イｔＤを作成り−る低域
フィルタである。

６は前乙０交ン々信冗源３３から受けた前記駆チカイ言
号と同−ＪＫｌ波故の交流信丁シから所定の（）“１１
１１差を有する位相量１１１！信号を作成づる位′Ｉ［
１信号発生冊である。

この位相１ｊ　１．ｐ信号は、例えば、駆ｉ！ｌＩＩ信
号の位相角Ｏフジｊ′ンａ３Ｊ：びπ、／２ラジアンに
夫々λＩ１．トシたπ７／２５ジアンの位相差を持った
信号である。７は、この位相邊４準信号を用いて、前記
低域）ｒシタ５から転送されて来る差分信号を’　４Ｖ
ｌ即して、前記位相Ｊ１１信号の位相位置に対応する信
号χおよびｙを作成づる検波器である。例えば、前記位
相基Ｉｉヤ信号の指定する位相位置、即ち、駆動信号の
位相角０ラジアンＪ３よび７ｃ／２ラジアンの位相位Ｉ
ｉ２？て′の差分信号のＩＩセ幅（ｌαを検出して、こ
れを信号χあるいは（ｉ号ｙとして送出するものである
。

８は電気回路系のＬ　Ｏ＋＋　Ｆ！Ｉ整を行イ【うため
の自動バランリ゛で（しる。半導体部品のドリフト、部
品の値のバラツキ等が原因で、レンザ１，１′に同一の
試料金属Ｊ’ｌが正確に［？ツ１−されても、（）（■
記構波器７が出力する信号χｌ１３よぴ信号ｙが”　０
　”　ｌこ４′ｃらない車がある。この白【リバランリ
Ｊ３１４例え番、〔利４Ｖ？　ｊｌ’Ｊ整が可能な２個
の増に、１器にＪ−ってイｊ）成されていて前述の電気
回路系の小平ｖ１１（こＪ、っＣ”　０　”とならなか
った信号χｄ３よびｙを前１ｉｃ増幅；）：（の刊ｉ′
’？調整を行って、自動的に打消し６行ない、これＪ、
り出力される信すＸ　６３よび）′が”　Ｏ”となる（
トに初期設定される。

９は本梵明による金属ハ）パ別４・ξ、置の核心部苓−
なＪ移相器であり、１０はその回転位相ｌ１ｌｊをＰめ
設定してＪｊ　＜位相設定器である。ここく゛、多くの
測定点を前述の信号Ｘ、Ｙに基いて平面１１シ標にゾ（
］ッ１〜してゆく実験を打つへ二結果、 ■　同一形状の試料金属片２を正確な位置決め４行なっ
てセンサ１内にけツ１へし、その金属組成を変えると、
その旧側値は第５図に△で示８＋’　”；ｃＳ１象限Ａ
３Ｊ：び第３象限を通る直ぐ：ｉｉ　ｌ’　ｉＩｊ似゛
（きる。

■　金ｍｓ　／ｆ［成の同一な試ｔ’ｌ金Ｊｉべ片２で
あってＬ）、ロンリ内の磁束密度が均一でないため、試
ＩＮｌ金属片２の外形寸法の誤差、Ｕンリ′１へのし・
ンティング位置の〕「れ等で影響を・受け、その測定１
ｆ（ｆは第５図の［（で示づ第２象限および第４象限を
通る直線で近似できる。

■　これらの）Ｌτ似ｒＸＫＡ　／＼および巳が元の座
４９軸）＜。

Ｙど４１′１ｊ′角度０は、駆動信号のｙ（ｊ波数ヤセ
〉ザ１．１′の形状等の条（’ｌで変化覆る。

等の事実を昇見した。

従って、予め所定の条件で実験を行なっで、前述の近似
直線と座標軸とのなず角度θに対応するデータを１「Ｕ
３さ、検波器８の出ツノする信ＲＸ　１　。

Ｙ！で決められる測定点Ｃを、前）ホの角度θだけ回転
さセた座標上で再訂飾りれば、外形寸法、レッティング
位置賃の：！′Ｉ差に起因Ｊ゛る成分を除去−Ｃきるこ
とに％る。位相設定器１０はごの座標軸ど予備実験によ
るＭＦ似直線どのなり角度に；（ｊ応するデータを回転
位相怜としで）′−め設定しでおくためのちのＣあり、
移相器９はこの位相ｊｌ定器１０に予め設定された回転
位相１カに応じて座標ｉｉ１！ｌを回転変換し、訓測値
をこの変換された外棟上でＴ（工評価して、第５図に矢
印りで示されるｉｉｆ＋、、［Ｉｌｌら、近似直線Ｂか
らの距き１１を求め、試オ）１金属片２の金昼相成の着
具に対応した選別信号どして出力づるものである。

１１は基準信号発生器であり、１２はごの星Ｉ（可信号
発生器１１が出力り−るｔｔ、準信月ど前記移相器９の
出力覆る選別１３号とを比較りる比較回路である。比較
の結果、例えば、）バ別信’：’４７′Ｊ＋　Ｌ、％　
Ｑｔ＋＋＋より小さければ、金属１１戒は同一であると
判定し、逆に太き（プれば相違すると判定して、この判
定結果に塁づく判定信号を出力づる。１３は表示駆動回
路であって、前記比較回路１２か□らの判定信ｇに応動
じてディスプレイ１４のランプＬ１あるいはＬ２を点灯
駆動するものである。

次に、この様に椙成された金属片選別装買を用いて金属
片の選別を行なう際の手順を説明りる。

Ｊ：ず、選別作？°１（に先立つ−Ｃ１金属片）パ別装
岡の初期３ポ定が行なわれる。これに（３″１．先ず、
２′つのヒンナ１Ｊ′３よび１′内に同一形状、同−組
成の試ｔ’１金属片２をセツティング位置に充分１−１
′意を払ってセラ１−する。ここで間流信号源３によっ
て両センサ１　Ｊ３よび１′を駆動しても、差動振幅器
／１の出力は両センリ１および１′の検出信号が互いに
相殺し合って完全に１１０１＋となり、従って検波器７
の出力イｎ号χ、ｙも本来゛ＯＩＩとなるへきものであ
る。しかしながら、半導体の１：リフト、部品の値のパ
ンツキ等で必ずしもＩＩ　Ｏ１１にはなりｌ！’？　＜
＞い。

（・ηつで、自動バラシリ８内の増幅器の利＋’７調整
等によって−その出力信６　Ｘお３１；びＹが１１０１
１となる様に、装置の電気系路の１１０　＋＋副調整行
なう。次に、予備実験を行なって所定の条イ′１の下で
の近似直線を求め、この近似直線と座標ｔｈｉ１とのな
す“角度を位相設定器’Ｉ　Ｏ内に回転位相量として予
め設定しておく。この予備実、験４；ｌ；、使用りるレ
ンＩすを変える等）Ｚ卒イ′［を蛮え−Ｃ秤々行４ｒっ
てａ３き、各予備実験で１１１られた値をその条イ′１
とＳ、Ｉ応（＝Ｊけて位相設定器１０内に格納しておけ
ば、条件が変わる都度予１１ｉ実験をし−て回転位相聞
を求める必要はなくなる。

このよう様にして初１’ｌｌ設定の行なわれた金属片選
別装置の一方のセンサ１には、これから選別を行なう試
石金厄Ｊ″ｉ２がレッ１へされ、他方のセンサ１′には
標Ｉ（（となる試料金属片２がし・ツ１−され？）。

ここで、交流信号源３を動作さｌ！、駆動信号をセンサ
ー１８３　Ｊこび′１′の駆戸１１−１イル１ａ　ｌ−
、’）云ると二、菖［３動コイル１ａの作る磁束が検出
二１イル１１〕に用量してこれに検出信号が誘起１Ｊる
。この検出信ｒ！　（Ｊ、検出コイル１１）内（こレッ
１−された試Ｘ’ｌ金属；腎２の組成の違い、外形−＝
１法、レフ１−位＋ｒ１０）誤差等によって、前述の磁
束によ−）　Ｔ　’ｒＫ　１１　企Ｌ’７．　Ｉ’＋　
２　内ｉ：　牛−Ｊる渦電流が微妙に異４１す、し・シ
リ１ど１′ど−（”（，１゜多少異なったものと４ｒる
。

差動増幅器４はこの両ＩＩンリ″Ｉ　Ｊ３よび′ｌ′″
の検出信号の差分をとって１００００　（１′１稈度に
増幅し、低域フィルタ５によって高調波成分を除］てし
、差分信号を作成しで検波器７にノｊλ、る。（会＆’
１ｉｉｉｉ　７　ｉ。ｉ。

位相信号梵生器６が発１ｔ−ｙる、７ｒ／２ラジアンの
位相差を持った２つの位相１７口１’＝　（Ａ弓に応Ｗ
ｈ　Ｌ、ｒ　。

その各々の位相角に於ける前記差分信号の値にス・］応
した信号χ、ｙを出力づる。この検波器７の出力は自動
バランサ８によって信に″ｉＸおよびＹに変換されて移
相器９へ送られる。

ここで、２つのセンサ１，１′にセラｉ−された試料金
属片２の組成が同一τあった場合、信号×およびＹの値
を第５図に示づ１小標上にブ［ｌツ１〜！１れは、外形
寸法の誤差等に起因丈るもののみであるため測定点ｔｉ
ｔ近似直線Ｂ上に乗り、矢印りで示Ｊ成分は１１０１１
となる。従って、移相器９に於て座標軸を位相設定器１
０に設定された回転位相聞に応じて回転変）色し、この
変Ｋ（！座標上で前記測定点を再訂価すると、そのＸ軸
方向の成分は１１０１１となる。また、舎属組成に差が
ある場合には、この回転変換された座標軸上で再訂１１
ｉ１ｉ　シた測定（１０のＸ　１Ｉｉｂ方向成分がＩＩ
　ＯＩＩとはなら−ｆ、金属；４１成の差に応じたある
（ＩＣ１を持つことにに′３・る。移用器っけこれらの
値を選別信号どして比１１イト回ｒａｔ　ｉ　２　ｌ＼
送出づ゛る。

比較回路１２では、送られで来た選別信号を基準信号光
く１三器１′１の光４にづ゛る遥ｊいｊ’ｊ　（ｔｍ弓
と止車々して金層組成のｙ４同の判定を行ｉ、−＝、う
。即ち、）パ別１ｎ号１１０　！１であれ（３Ｉ：同一
、値を持てば’！ｆｊ　３’呈と判定するものであるが
、Ｒ１１ｌ定誤差等を考ｊ、りし゛Ｃ決定した適当な値
のヰｔｉｔ；信号と選別信号どの比較を（ｊない、これ
よりも小さ７，７値で８５ればｌ１ｉＪ−４ｒｌ成、大
きな１Ｎどなれば異組成と判定し、この判定結果９ご応
した判定信号を表示駆動回路１３へ送出りる。表示駆動
回路１３はこの判定信号が同一７ｔｌ成を示すものであ
れば、ディスプレイ１１１の例えばランプＬ１を駆動し
て点灯させ、異組成を示８１ｂのであれ）、ｆ、例えば
ランプＬ２の点灯駆動を行４ｉ：う。

ノズ上、図示の実施例に従っｒ　ｉｉＴ創に説明したが
、本発明これにのみ限定されるものでないことはいうま
でもない。

例えば、センサの数はノビ一り”しｂ　２１１１１に限
られるものではなく、多数個用形、して、１３き、９昌
２１を用いて、試Ｎ’ｌ金属片の形状等に対応さ１！、
”（切替使用しても良い。このｊｆ５合、各センサｆｕ
に予（・１１゛１実験を行なって近似直線を求め、位相
設定Ｅ３にての回転位相量を設定しておく必要がある。

；した、使用されている一対のセンサの一方に標）１こ
と４Ｙる試料金属片をセラ１〜したものでイＩくとも間
代；にし４ｊＴ：別覆ることができる。即ち、一方に適
当な試ｊ′３１金属片をセットし、他方に標準どなる試
料金属片をセラ１〜１ノで選別系の初期設定を行ない、
その後、標準となる８１（料金底片をｉ７１！選別試利
金属片に変えれば、被測定試料金属ｊ−１と標準試料金
属片の組成の異同の選別が可能となる。この場合、比較
回路での判定は”　ｏ　”との比較ではなく、ある所定
の（１１■との比較になり、この値に測定誤差等を考慮
した幅を設定し、その範囲に入るか否かで金属組成の異
同を判定することになる。この事を更に拡張づれば、一
方のセンサに何もセラ１−シてＪ３かない？Ｐ心状態で
あっても全く同様に金属組成の異同を選別りることがで
き、比較回路を工夫゛す゛れば、金属組成を段階的に多
数１ｉｉ選別することも可能どなる。

更に、センサ′の４ｉＧ造も実施例のものにのみ限定さ
れるしのではなく、駆動コイルと検出コイルを重ねたも
のでし良く、試料金属片を検出コイル内にｔｚツ１〜せ
ず、センサの上に載置するもの等、駆動コイルの発生づ
る磁束が試料金か１片を有効に４通するものであれば良
い。さらに、閑心コイルで（苫成したもののみではなく
、Ｅ形、壺型等の付表路が閉じていない鉄心に駆動二１
イルど検出コイル４巻いで、隘路の問い（−いる部分に
試料金属片をＬ′！ッ（−づる形式にりれ（」゛効率の
良いしンリを１！’７ることもできる。

また、交流信号源の発生リーる駆動信号の周波数は、表
皮効果、試オ；１金属片内の酉等にＪ、って渦電流の流
れ方に影響が出るのを防止りるため、５０［−（ｌ〜５
００１−１　ｚ程度の低周波どしく、試料金属）１全体
に大きく渦電流が流れる様にしているが、試料金属片の
大きさ等の条件が異４ｒればより高い周波数にしでも良
いことはいう；Ｌでｔつ６泊「い。

以上詳細に説明した保に、本発明の金属選別装置によれ
ば、外形Ｘｉ法の誤差、レット位置のずれ等の影響を完
全に除き、金属組成の７４同のみを紗枠に判定できるも
のであるため、例えば、ｊＱ　ｆｆｉはシビアに管理さ
れるが夕１形Ｘ１法等は比較的ラフ４１−金塊の糺度が
９９．９９％であるのか９９．９％であるのかの選別判
定等に）＾用して（うめて有効４）−ものどなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属片選別装置の一例を示づブロックダ
イヤグラム、第２図は本発明の一実施例を示づ゛ブロッ
クダイヤグラム、第３図および第４図はこれに用いる、
センサの一例を示す平面図および断面図、第５図は本発
明の詳細な説明するための図である。 １．１′・・・・・・センサ゛、１ａ・・・・・・駆動
コイル、１１１・・・・・・検出コイル、２・・・・・
・試料金５片、２・・・・・・交流信８源、　４・・・
・・・差動増幅器、５・・・・・・低域フィルタ、６・
・・・・・位相信＠発生器、７・・・・・・検波器、　
　　８・・・・・・自動バランサ、９・・・・・・移相
器、　　１０・・・・・・位相設定器、１１・・・・・
・１；（準信丹発生器、１２・・・・・・比較回路、１
３・・・・・・表示駆動回路、１４・・・・・・ディス
プレイ。 特許出願人　ＩＹＩ中負金属工系株式会礼同　　　原電
子測器株式会社 第３図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁的に結合しでいる駆動コイルと検出コイルを
   有し、ぞの近（力にヒツトされる試料金属片によって生
   ずる両コイル間の電磁結合の変化を読取る少くとも２個
   のセン１）と、各センサの駆動コイルを励磁駆動するた
   めの交流信号源と、この駆動信号１）１１ろ所定の位相
   差を右する２つの位相基ｔ（を信号を作成づる位相信号
   発生器と、前記各センサ中の２個から検出子コイルの検
   出信号を受けてその差分信号を′出力りる差動増幅器と
   、その差分信号から＠記位相基Ｔ１１（信号が指定する
   位相位置での信号を取り出！ｊ検波器と、この検波出力
   を予め設定された（ＩＣ１に符−）　−Ｔ’　＜Ｃ１相
   回転さけた座標上で再計測りる移相器とを備えて成る金
   属片選別装置。
2. （２）　　交流信号源が発生°する駆動信号の周波数を
   ５０ｔ−１ｚ　−５００Ｈｚの低周波どしたことを特徴
   とする性情請求の範囲第（１）項に記載の金属片選別装
   置。 （Ｊ　センサの駆動コイルと検出＝］コイルを同心円状
   に配置し、その中心部分に試料金１爪片をレッ［−する
   形式とし、′１つのセンυには）りｉ　ｌｌｌ；どなる
   試料金属片がセン１−され、他のレンジ′にはン／！！
   選別試第１金属片がレットされることを特徴どりる待ｔ
   ｉ’Ｆ　ｉｉｌ〜求の範囲第（１）項あるいは第（２）
   項に記載の金属片選別具ｆＮＹ。