JP3177557U - 金属異物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】医薬品、化粧品、食料品等が連続包装袋に充填された被検査物に含まれる金属異物を、外部磁界、電磁波、磁界の乱れの影響を排除しながら、検知できる金属異物検知装置を提供する。
【解決手段】連続的に連結された連続包装体に充填された被包装体からなる被検査物２をセンサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂで、その中の金属異物を検知する。被検査物２は、細長い中空の管状のガイド３内を流れながら案内され、センサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの近傍を通過する。センサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂは、外部の磁界又は磁界の乱れからシールドするための金属の筐体８に格納され、筐体８をガイド３が貫通するように設置される。
【選択図】図１

Description

本考案は、被検査物に混入した金属異物を検知する金属異物検知装置に関するものである。特に、アルミニウム、銅等の被磁性金属、ガラス、プラスチック、ビニール等の非金属の連続包装袋に充填された被検査物中に混入した金属異物を検知する金属異物検知装置に関するものである。

金属物の検出装置は、様々な分野で利用されている。その代表的な例は、商品の製造工程で、商品に混入した金属異物の検出である。具体的には、食品、医薬品等の製造過程において、搬送機、洗浄機、攪拌機、切断機、練機、蒸し器等の各種容器、刃物、篩等の一部が、摩耗、金属疲労等を受けて、むくれ、破断、剥がれ、削れ、欠け等による欠片が製品に異物として混入することがある。これらの異物を検知し、商品から排除することが重要である。商品である被検査物に混入した異物を検知する手段として、磁性体金属には電磁波型のセンサーコイル等が利用されている。

金属異物は、上述の各種容器、刃物、篩等を構成するオーステナイト系ステンレス鋼であることが多い。オーステナイト系ステンレス鋼は、塑性変形するとマルテンサイト変態を誘発し、弱い磁性を持つ結晶構造に変化する。このため、センサーコイル近傍に磁石ブースターを配置し、この強力な磁力線で金属異物を磁化させるので、高い感度で金属異物の検知を可能としたものである。被検査物が磁石ブースターを通過するとき、磁石ブースターが発生する磁化の働きで、金属異物の磁性が一定の方向に向き、オーステナイト系ステンレス鋼がマルテンサイト変態した弱磁性体被検査物が磁化される。

本考案の出願人等は、特許文献１〜３に記載の発明を提案した。特許文献１〜３に記載された装置は、食品等の被検出物中の金属異物を検知するものである。ここで提案したセンサーコイルを用いて、微小な磁性体の検知に成功した。具体的には、特許文献１には、被検出物中に混入した金属異物を検知する金属異物検知方法と金属異物検知装置が開示されている。この発明によると、被検出物中に混入したステンレス等の金属異物を単に検知する機能にとどまらず、導電性の包装材料で包まれた食品、医薬品、工業用材料等の被検出物中に混入した金属異物も検知できる。

特許文献１のこの金属異物検知装置は、コアに導線を巻いた構成の１つのコイルを有した検出部により微少磁界を発生させて、微少磁界に応答した金属異物からの検出磁界をコイルの検出電圧、又は検出電流として検出して検出信号を出力するものである。微少磁界は、コイルに、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数、又は直流で印加される電圧であって供給される電流が微少で、かつコイルを構成するコアの磁化（Ｂ−Ｈ）特性内の、磁化特性を表わす磁束密度（Ｂ）と磁界（Ｈ）が０付近の微少の値である非線形部分を利用したものである。

金属異物がコイル付近を通過するとき、コイルに鎖交する磁力線の形成が乱れ、信号電圧の振幅、位相、周波数が変化し、これにより、金属異物を検知する。この装置は、１ｍｍ以下の金属異物を検知できる優れた感度をもつものである。また、アルミニウム包装内の針等の細長い金属物と、金属粉末からなる酸化防止剤の検知が可能である。特許文献３に開示されたこの金属探知機用センサーは、被検出物中の金属物を探知するための金属探知機用センサーであって、前記コアに接触して配置され、静磁場による磁力線を発生させ、前記金属物を磁化するための磁石とからなる。

特許文献３では、Ｅ型等の鉄心に銅線コイルを巻いた２対のセンサーコイルに交流電圧を印加すると交番磁界が発生する。このとき、２対のセンサーコイルを平衡又は非平衡ブリッジ回路になるよう接続しておく。交番磁界が変化されない限りブリッジ回路の出力電流は一定である。交番磁界を発生している２対のセンサーコイルの上下間を磁性体又は磁化された金属異物を含む被検査物が通過するとき、交番磁界の磁力線のフォーム（形成）が乱される。

このときセンサーコイルを流れる電流が変化し、平衡又は非平衡ブリッジ回路の出力電圧が変化する。この出力信号電圧の変化をもって金属異物が検知できる。マグネット磁石ブースターは、強い磁界を発生し、磁性体の被検出物を磁化するためのもので、永久磁石等を有する構造になっている。マグネット磁石ブースターの近辺を通過する被検出物が磁化されることよってセンサーコイルで検知するときに検知感度が向上する。

特許文献４に開示されたこの金属探知機は、被検出物を搬送する搬送路を有する搬送手段と、前記搬送路の途中に設けられ、電流を流して磁界を発生させるための導線のコイルが金属のコアに巻かれたセンサーコイルとからなる金属探知機において、前記センサーコイルにより発生される磁界の及ぶ範囲に配置され、静磁場による磁力線を発生させ、前記金属物を磁化する磁石とからなり、前記電流は交番磁界を発生させるための交流電流であり、前記磁石は前記コアに接触して配置されている磁石であることを特徴とする。

詳しくは、センサーコイル近傍、又は直接センサーに磁石を固定し、センサーコイルに鎖交する不平等な静磁場を形成させている。被検出物がこの不平等磁場を横切ったとき金属異物が一時的に磁化されると同時に、磁化された被検出物から発生する磁場が、センサーコイルに鎖交する磁場を乱す。その磁場の乱れをセンサーコイルが検出信号として送出している。

特許第３８５７２７１号 特開２００５−１８８９８５号公報 国際公開ＷＯ２００３／０２７６５９号公報 特許第３８７５１６１号

しかしながら、従来の検出機は、被検出物の一部が金属で構成されている場合には、金属異物として誤検知することがある。また、一般に食品工場等の製造環境では、モータや電磁バルブ等、磁界の乱れを誘発する機器を多数使用している、そのため、従来の検出機は、これらの様々な機器が原因とも思われる磁界発生の影響を受け易かった。このように、製品製造時の検査工程や異物検査の信頼性に多くの制限がかかっている。また、このような情況の中で、連続包装袋に充填された商品の中の金属異物を、センサーコイルで検知する装置が無かった。

本考案は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本考案の目的は、医薬品、化粧品、食料品等が、連続包装袋に充填された被検査物に含まれる金属異物を、外部磁界、電磁波、磁界の乱れの影響を排除しながら、検知できる金属異物検知装置を提供する。

本考案は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本考案の金属異物検知装置は、被検査物（２）を搬送するための搬送路を有する搬送手段、並びに、
前記搬送路の途中に設けられ、前記被検査物（２）内の磁性体の有無を検知するための検知部、及び、前記検知部から出力される検知信号を信号処理して前記磁性体の有無を判断し、前記判断の結果を示す出力信号を出力する信号処理部からなる検知手段
からなる金属物検出装置において、
前記被検査物（２）は、個々の被包装体が別々に詰められた包装容器が連続的に連結された連続包装体であり、
前記検知部は、コアに導線を巻いた構成のセンサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）、及び、前記センサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）を外部の磁界又は磁界の乱れからシールドするためのシールド手段（８）からなり、
前記搬送手段は、前記センサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）の近傍を通過させるために前記被検査物（２）を誘導するためのもので、非磁性体の材料からなるガイド（３）からなり、
前記シールド手段（８）は、前記被検査物（２）を搬入するための第１孔（８ａ）と、前記検知を受けた前記被検査物を搬出するための第２孔（８ｂ）を有し、
前記ガイド（３）は、前記第１孔（８ａ）と前記第２孔（８ｂ）を通って、前記シールド手段（８）を貫通するように設置されていることを特徴とする。

前記ガイド（３）は、細長く、断面形状が四角の管の形状をすると良い。
前記ガイド（３）は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、及び合成樹脂の中から選択される１種の材料で構成されていると良い。
前記ガイド（３）は、前記外部の磁界又は前記磁界の乱れの一部又は全部を遮断するために、金属製又は金属メッキされたものであると良い。
前記ガイド（３）は、前記被検査物（２）を搬入するための搬入口（３ａ）が他の部分の断面積より大きくされたラッパ状に加工されていると良い。

前記被検査物（２）が重力を受けて前記ガイド（３）内を滑らせるために、前記ガイド（３）は水平面に対して所定の角度（θ）を有して配置されると良い。
前記被検査物（２）を磁化するための磁石を有し、前記ガイド（３）の搬入口（３ａ）の外周、又は前記シールド手段（８）の前記第１孔（８ａ）の近傍に配置される磁化手段（１２）からなると良い。
前記磁化手段（１２）は、前記シールド手段（８）によって、前記外部の磁界又は前記磁界の乱れからシールドされていると良い。

上述の検知部の検知原理は、少なくとも１つのセンサーコイルに、電圧を印加又は電流を供給することにより微少磁界を発生させて、微少磁界に応答した被検査物の中の磁性体の金属異物からの検出磁界をセンサーコイルの検出電圧又は検出電流として検出して検出信号を出力するものである。この検出信号を解析して金属異物を特定する。センサーコイルの検出電圧又は検出電流は、微小な値のものであり、外部の磁界又は磁界の乱れの影響を受けやすいので、センサーコイルを含めて、検知部を外部の磁界又は磁界の乱れから磁気シールドする。

微少磁界は、センサーコイルに印加される電圧又は供給される電流が微少で、かつセンサーコイルを構成するコアの磁化（Ｂ−Ｈ）特性の内、磁化特性を表わす磁束密度（Ｂ）と磁界（Ｈ）が０付近の微少の値である非線形部分を利用したものであり、電流、又は電圧が数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数又は直流であり、金属異物がセンサーコイル付近を通過するとき、センサーコイルに流れる電圧、電流が誘起されるものである。これは、センサーコイルの周波数が変化するとも言うことができる。センサーコイルの微少磁界は、日本国特許第３８５７２７１号等に示す通り、公知技術であり、詳細については省略する。

本考案の出願人は、「金属異物検知方法とその装置」に関する特許出願し、日本国特許第３８５７２７１号を取得している。この特許の内容が全て又はその一部が、本考案にも含まれる。この特許の金属異物検知方法は、包装内の被検出物に製造する過程で混入した金属異物を検知するために、前記被検出物を搬送路で搬送する搬送工程と、前記搬送路の途中に設けられ、コアに導線を巻いた構成のコイルを有した検出部により磁界を発生させて、前記被検出物に混入した金属異物を検出するための金属異物検出工程とからなる金属異物検知方法において、一つの前記コイルに電圧を印加又は電流を供給することにより微少磁界を発生させて、前記微少磁界に応答した前記金属異物からの検出磁界を前記コイルの検出電圧又は検出電流として検出して検出信号を出力する検出信号出力工程と、前記検出信号を解析して前記金属異物を特定するために信号を解析する信号解析工程とからなり、前記微少磁界は、前記コイルに印加される前記電圧又は供給される前記電流が微少で、かつ前記コイルを構成する前記コアの磁化（Ｂ−Ｈ）特性の内、前記磁化特性を表わす磁束密度（Ｂ）と磁界（Ｈ）が０付近の微少の値である非線形部分を利用したものであり、前記電流、又は電圧が数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数であり、前記金属異物が前記コイル付近を通過するとき、前記周波数が変化するものであることを特徴とする。

本考案の金属異物検知装置は、非金属物である被検出物内の磁性体を感度よく検知できる。更に、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料で包装された包装袋・容器を有する被検出物内の磁性体が検知できる。

本考案の金属異物検知装置は、連続包装袋に充填された金属異物を判別して検知できるようになった。
本考案の金属異物検知装置は、外部の磁界、電磁波、磁界の乱れ等から遮断するシールド手段を用いることで、連続包装袋の被検査物に含まれる金属異物、その位置を検知できるようになった。

図１は、本考案の第１の実施の形態の金属異物検知装置１の概要を示す概念図である。 図２は、本考案の第１の実施の形態の金属異物検知装置１の側面の概要を示す概念図で、図１の側面図である。 図３は、本考案の第１の実施の形態の金属異物検知装置１を用い、連続包装袋に被検査物２を充填して製造する工程例を示す概念図である。 図４は、金属異物検知装置１の制御ユニット５のパネル５０の例を示す概念図である。 図５は、センサーコイルの構成例を示す図であり、図５（ａ）はセンサーコイル１０ａの正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の平面図、及び図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線の切断断面図である。 図６は、金属異物検知装置１の制御ユニット５の構成例を示す機能ブロック図である。 図７は、制御ユニット５のディジタルコンピュータ処理部２７の構成例を示すブロック図である。 図８は、制御ユニット５のディジタルコンピュータ処理部２７の動作例を示すフローチャートである。 図９は、磁石ブースター１２の配置例を示す概念図である。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本考案の第１の実施の形態の金属異物検知装置１の概要を図示している。図２には、図１の金属異物検知装置１の側面図である。金属異物検知装置１は、被検査物２の中の金属物を検知又は探知して通知するためのものである。特に、金属異物検知装置１は、特に、連続包装袋に充填された被検査物２に混入した金属異物を検知、又は探知して通知するためのものである。

被検査物２としては、特に限定されないが、固体、液体、又はゲル状の食品、医薬品等の包装袋に充填された商品を例示できる。それらの包装袋は、単層、又は多層のフィルム状で連続してつながったものである。つまり、被検査物２は、被検査体が連続包装容器内に充填又は内蔵されたものである。連続包装容器、言い換えると連続包装袋の包装材は、公知のアルミニウム箔、合成樹脂製のフィルム、紙等、及びこれらの素材を組み合わせた積層材からなるものである。

〔金属異物検知装置１の構成〕
金属異物検知装置１は、被検査物２を案内する搬送路であるガイド３、異物を検知するセンサー類を格納するセンサー格納部４、これらを制御する回路を収納した筐体である制御ユニット５等から構成される。ガイド３とセンサー格納部４は、床面上に設置される脚６付きのフレーム７の上部に搭載されている。制御ユニット５は、フレーム７の下部に固定されている。

ガイド３は、フレーム６上に設置され、その中の空洞を被検査物２が重力、又はローラー等の送り機構により送られて滑りながら搬送されるための滑り台である。本実施の形態では、ガイド３を構成する素材を板材のアルミニウム合金製にしている。ただし、このガイド３の材質は、アルミニウム合金ではなくても非磁性体であれば、銅、合成樹脂等の素材で構成しても良い。ガイド３の材質がアルミニウム合金、銅等の導電性材料であると、外部の電磁波を一部又は全部を遮断する効果を持ち、センサーコイルの検知感度の向上に貢献する。

ガイド３は、中空の、細長い管である。本例のガイド３は、内部が空洞で断面が四角である。また、ガイド３の入口、即ち被検査物２が供給される入口である搬入口３ａは、この搬入口３ａの断面積が、ガイド３の他の部分の断面積より、広く拡大しているラッパ状に形成されている。図１には、被検査物２を搬送する搬送方向を矢印２ａで示している。被検査物２は、前工程からガイド１３等で案内されて、連続した包装袋の状態で流れている。

そのため、被検査物２を搬送するために、金属異物検知装置１は、ガイド３に加え、被検査物２の供給手段又は搬送手段を特別に備える必要はない。しかし、被検査物２が大型の物、特に重い場合は、ガイド３は、複数のローラー（図示せず。）を備え、その上を、被検査物２を滑走させるものであっても良い。搬送手段は、上述のガイド３に限定されるものではなく、任意の手段を用いることができ、例えば、ベルトコンベヤでも良い。ベルトコンベヤの場合は、片方に設けられた駆動用モータによってエンドレスのベルトを回転駆動し、被検査物２をベルトの上に載せて搬送する。

センサー格納部４は、被検査物２が搬送される搬送路中、言い換えると、ガイド３の長さ方向の中央あたりに配置されている。センサー格納部４内には、被検査物２中の磁性体を検知するためのセンサーが内蔵されている。このセンサーは、本実施の形態においては、被検査物２の流れに沿うように第１センサー１０と第２センサー１１が配置されている。第１センサー１０と第２センサー１１は同一構造のものである（詳細な説明は後述する）。第１センサー１０と第２センサー１１は、それぞれセンサーコイルからなる。

センサーコイルは、その周囲の磁界の変化を検知するものである。被検査物２の中の金属物や金属異物等の磁性体金属から発生する磁界がその周囲の磁界を変化させる。言い換えると、第１センサー１０と第２センサー１１は、その周囲の磁界の乱れの変化を検知するためのもので、磁界の変化に応じた電圧又は電流の検出信号を出力する。センサー格納部１４は、筐体８を備える。筐体８の中には、第１センサー１０、第２センサー１１、磁石ブースター１２等が配置されている。

筐体８は、外部の磁界や磁界の乱れ等から、第１センサー１０、第２センサー１１を遮断し、その検知感度を向上させるためのものである。筐体８は、ガイド３の上下に配置される。筐体８は、密閉の箱型であり、その側面にガイド３を通すための貫通孔、である孔８ａと孔８ｂが設けられている。ガイド３は、本例では細長い形状の管であり、筐体８を貫通するように設置されている。よって、孔８ａと孔８ｂの形状は、ガイド３の断面の外径と同じ形状が好ましい。

本実施の形態では、ガイド３は断面が四角形であるので、孔８ａと孔８ｂが四角形に形成されている。ガイド３は、筐体８の両側に設けた孔８ａと孔８ｂを貫通するように設置されている。筐体８は、外部の磁界を遮断する機能を果たすので、金属材料からなる。本実施の形態においては、筐体８は、防錆等の観点からステンレス鋼から作られている。筐体８の底部は、金属板８ｃで構成されている。金属板８ｃは、その下部がフレーム７の上端に水平面と角度θだけ傾いて固定されている。

このために筐体８の中心線は、鉛直方向と角度θ傾いていることになる。金属板８ｃと並行な面に沿って配置されているガイド３の中心線も水平面と角度θだけ傾いている。従って、ガイド３の角度θの傾きにより、被検査物２がガイド３の内面に沿って、重力の力で円滑に流れることになる。センサー格納部４から出力された検知信号は、制御ユニット５に送られる。センサー格納部４内で、被検査物２の流れから見て第１センサー１０の上流側には、被検査物２中の磁性体を磁化するための磁石ブースター１２が設置されている。

制御ユニット５は、センサー格納部４、言い換えると、第１センサー１０と第２センサー１１から受信した検知信号を解析して、被検査物２中に磁性体があるか否かの判定を行なう。ガイド３は、その上部と下部にセンサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂが設置されている。制御ユニット５は、この判定の結果を通知（電気信号、警告音、表示等）する。被検査物２は、ガイド３の中を搬送されて、磁石ブースター１２、第１センサー１０と第２センサー１１を通過する。

制御ユニット５は、被検査物２が第１センサー１０と第２センサー１１を通過する際の各センサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの検知信号を解析し、被検査物２に磁性体が含まれているか否かを判定する。被検査物２の中に磁性体が含まれている場合は、制御ユニット５は、その旨の出力信号を出力する。この出力信号は、制御ユニット５から、金属異物検知装置１に設けられているシグナルタワー（図示せず。）、又は、後段の装置等へ送信される。

このシグナルタワーは、欠品を検出したとき、点滅したり、ブザーを鳴らしたりして、警報信号をオペレータに発するものである。言い換えると、被検査物２の中に金属異物が含有された欠品であることを出力信号が示すときは、シグナルタワーが警報信号を発する。例えば、シグナルタワーは、通常時、特定の色、例えば緑色に光っていて、警報信号を発するときに別色、例えば赤色、を発する。シグナルタワーは、正常な動作を示す出力信号を受信したとき、特定の色、例えば緑色で光っているものが好ましい。

又は、シグナルタワーは、通常時（異物を検知しないとき。）、光らせないものであっても良い。本例では、シグナルタワーは、警報信号を示す出力信号を受信したとき、別色、例えば赤色、を発するものである。制御ユニット５からの出力信号を受ける後段の装置の例としては、被検査物２へ印をつけるための装置、製造ライン管理のコンピュータ、工場管理の制御コンピュータ、管理者のコンピュータ等が例示できる。

図１に示すように、制御ユニット５がセンサー格納部４の下方側に設置されている。ただし、制御ユニット５は、本例のように必ずしもセンサー格納部４の近傍に設置する必要はなく、センサー格納部４から有線通信、又は無線通信により検知信号を受け取り、処理できる環境であれば任意の場所で設置しても良い。この有線通信と無線通信の通信方式は、公知の任意の通信規格を用いることができ、本発明の趣旨ではないので、その詳細な説明は省略する。

〔金属異物検知装置１の配置〕
図３のシステム図は、被検査物２を製造する全工程の中で、金属異物検知装置１を配置する場所を示したものである。被検査物２は、連包包装工程１４で連続包装袋に充填されて包装され、ガイド１３を案内されて、アキューム１７へ蓄積される。ガイド１３は、連包包装工程１４の排出口に設置される。アキューム１７は、連続包装袋に充填された被検査物２を一時的に格納する容器である。

アキューム１７の中から、被検査物２が取り出されて、巻取機やパーッケージング工程等の次の工程へ搬送される。連包包装工程１４の上部には、ホッパ１５が設置されている。ホッパ１５は、商品１６を一時貯留し、必要に応じて下部の口（図示せず。）を開いて、連包包装工程１４に供給する公知の装置である。連包包装工程１４は、ホッパ１５から供給された商品１６を、連続包装袋に充填して包装する。本考案の主旨は、連包包装工程１４ではないので、これ以上の詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、金属異物検知装置１は、連包包装工程１４とアキューム１７の間に、特に、連包包装工程１４の排出口の直後に設置されて、連続包装袋の被検査物２を検査している。しかし、金属異物検知装置１の配置位置は、この位置のみに限定されるものではない。金属異物検知装置１は、アキューム１７とその次の工程の間でも設置することもでき、この配置であっても実質的に同じような検知ができる。

金属異物検知装置１で被検査物２の中に金属異物があると判定されたとき、この旨の信号は、例えば、マーカー装置１８に送信される。マーカー装置１８は、この被検査物２の袋の表面にマークを付ける。後でこのマークが付いた包を作業員又は専用機械が切断して、除去する。マーカー装置１８は、例えばレーザで被検査物２の包装袋に照射してマーキングする装置である。また、マーカー装置１８は、インクを被検査物２の包装袋に噴出してマーキングするインクジェット装置であっても良い。これらのマーキング手段は公知であり、この構造、機能の説明は省略する。

〔制御パネルの例〕
図４は、制御ユニット５の制御パネル５０を図示している。制御パネル５０は、制御ユニット５が格納された筐体の例であり、その正面図である。また、制御パネル５０は、制御ユニット５のへの電源の供給と遮断を行うための電源スイッチ５１、電源の有無を示す電源ランプ５２、アルミ信号微調整用（−消去側）の調整器５３、アルミ信号微調整用（＋消去側）の調整器５４、センサーコイルの感度を設定するための感度レベルスイッチ５５等からなる。

調整器５３と調整器５４は、後述するように、アルミ信号消去回路２３（図６を参照。）の微調整を行うものである。詳しくは、ブリッジ回路２２からの信号に含まれる被検査物２の導電材料である包装体からの信号を消去するとき、その消去のレベルを、調整器５３と調整器５４で調整する。例えば、被検査物２が導電材料の一種であるアルミニウム合金で包装されている場合、その強度上げるために鉄等の他の金属成分がアルミニウム合金の包装に含まれていることがある。

その金属成分の量は、被検査物２の用途や種類等によって異なる。しかし、この金属成分は、センサーコイルで、被検査物２内の金属異物と同様に金属物として検知されて、誤検知の原因になることがある。また、被検査物２は、センサーコイルの付近を通過する速度も一定ではない。このため、アルミ信号消去回路２３で、被検査物２の包装に由来する信号を消去するレベルを変更する必要がある。

調整器５３と調整器５４は、被検査物２の包装に由来する誤検知を防ぐための微調整器である。制御ユニット５の詳細な構成例は図６に図示した通りであり、全体として箱型の筐体に格納されており、その説明は後述する。電源コード５ａ（図１を参照。）を商用電源等の電源に接続し、電源スイッチ５１を入れると、電源ランプ５２が点灯し、制御ユニット５に電源が供給されたことを示す。電源スイッチ５１を切ると、電源ランプ５２が消灯し、制御ユニット５から電源が切断されたことを示す。

〔センサーコイル〕
図１に図示した金属異物検知装置１のように、第１センサー１０と第２センサー１１は、それぞれセンサーコイルからなる。更に詳細には、第１センサー１０は、センサーコイル１０ａ、１０ｂからなる。第２センサー１１は、センサーコイル１１ａ、１１ｂからなる。第１センサー１０は、ガイド３を挟んで上下に配置されたセンサーコイル１０ａとセンサーコイル１０ｂから構成される。

同様に、第２センサー１１は、ガイド３を挟んで上下に配置されたセンサーコイル１１ａとセンサーコイル１１ｂから構成されている。センサーコイル１０ａとセンサーコイル１０ｂは、互いに所定の距離離れて配置されている。センサーコイル１０ａとセンサーコイル１０ｂは、細長い形状をしており、平行な２つの面になるように対向して配置されている。対向して配置されているセンサーコイル１０ａとセンサーコイル１０ｂの間の空間を、被検査物２が通過する。

図１の例では、センサーコイル１０ａとセンサーコイル１０ｂは、ガイド３を挟んで上下に、ガイド３の内孔の上下の面と平行な面に、配置されている。これらのセンサーコイル１０ａ，１０ｂ，１１ａ及び１１ｂは、実質的に同一構造であるので、センサーコイル１０ａのみを例示して説明する。センサーコイル１０ａの磁化（Ｂ−Ｈ）特性の内、磁化特性を表わす磁束密度（Ｂ）と磁界（Ｈ）が０付近の微少の値である非線形部分を利用して、金属物の検知を行う。

この磁化特性、その利用方法についての技術思想は、特許文献１に詳しく述べている。特許文献１に記載された発明の全部又はその一部は、本考案と実質的に同一構造、回路であり、これらが本考案を構成する。ただし、センサーコイル１０ａ，１０ｂに印加される電圧、電流、その周波数は、全部又は一部が、本考案の実施の形態で特許文献１と異なる値であっても良い。センサーコイル１０ａ，１０ｂには、特別に、電流供給、電圧印加がされていなくても、磁性体の金属異物の検知動作が可能である。

例えば、センサーコイル１０ａ，１０ｂには、増幅器のバイアス電圧を印加しておく。これにより、増幅器の入力バイアス電流がセンサーコイル１０ａ，１０ｂのコイルに流れることになる。これに、周辺磁界の変化に伴って、センサーコイル１０ａ，１０ｂを横切る磁束が変化すると、センサーコイル１０ａ，１０ｂを流れる電流及び／又は電圧が変化し、出力信号となる。センサーコイル１０ａに数ｋＨｚの交流電源をかけると、センサーコイル１０ａに交番磁界が発生する。

センサーコイル１０ａの近傍にステンレスの微小破片が接近したとき、静磁界の働きにより、ステンレスの微小破片が磁化し磁極を生じさせる。例えば、オーステナイト系のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）は、破断、潰れ、曲がり、欠け等の塑性変形により、マルテンサイト誘起変態を起こして弱い磁性をもった部分が、静磁界の働きにより磁化し磁極を生じさせる。この磁極の変化が交番磁界へ影響を与え、これを、センサーコイル１０ａを含む検知回路で検知する。

特に、被検査物２がセンサーコイル１０ａに接近するほどこの効果が大きく現れるので、センサーコイル１０ａで被検査物２中の微小破片の金属異物を確実に検出することが可能である。被検査物２に異物として混入される磁性体としては、鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性体、これらの合金、マルテンサイト系ステンレス鋼等が例示できる。ペアのセンサーコイル１０ａ、１０ｂをブリッジ回路の２辺にすると、一定の交流電圧が印加されているとき、ブリッジ回路を流れる電流が変化なく、ブリッジ回路の出力電流が一定である。

磁性材料がセンサーコイル１０ａ又はセンサーコイル１０ｂの付近を通過するとき、交番磁界のフォームが乱れ、ブリッジ回路の出力電流が変化する。この出力電流は、後段の制御ユニット５で信号処理され被検査物２中の異物として検知される。図５は、第１センサー１０のセンサーコイル１０ａ構造を図示したものである。図５（ａ）はセンサーコイル１０ａの正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のセンサーコイル１０ａの平面図、及び図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線の切断断面図である。

センサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、及び１１ｂは、図５（ａ）に示すように細長い棒状の形をした基本的に同一のものである。センサーコイル１０ａは、細長い棒状の形状をし、断面構造がＥ字形である導電性材料の鉄心１０１の溝部に沿って、コイル１０２を巻き付けた構成である。鉄心１０１は、珪素鋼板やアモルファス等の板を積層して構成されている。あるいは、この鉄心１０１には、フェライトコア、永久磁石等を使っても良い。

このセンサーコイル１０ａに数ｋＨｚの交流電源をかけると、その付近の周囲に交番磁界が発生する。この中を、磁性体が通過すると、この交番磁界が乱れ、センサーコイル１０ａを流れる電流等が変化する。本考案のセンサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ及び１１ｂは、主に、１ｍｍ以下の微小な金属を検知するために用いられている。

〔磁石ブースター〕
本考案の第１の実施の形態の金属異物検知装置１の磁石ブースター１２は、被検査物２の中の磁性体を磁化、或いは磁化を強化するためのもので、永久磁石からなる。磁石ブースター１２は、被検査物２の搬送方向で言えば、第１センサー１０と第２センサー１１の手前（供給側）に設置されている。被検査物２の搬送方向で見ると、被検査物２は、ガイド３中を搬送されて、磁石ブースター１２を通過後、第１センサー１０と第２センサー１１の順番で通過する。

本実施の形態においては、磁石ブースター１２は、ガイド３の中央当たりに設置された筐体８の中に、詳しくは、その孔８ａの近くに設置されている。磁石ブースター１２の設置位置は、この位置に限定されるものではなく、筐体８の外側で、筐体８とガイド３の搬入口３ａの間に、又は、搬入口３ａの付近に取り付けても良い。磁石ブースター１２は、一つの永久磁石又は２以上の複数の永久磁石から構成される。本実施の形態においては、図１及び９に図示したように、磁石ブースター１２は、ガイド３の下側に、Ｎ磁極を被検査物２へ向けて固定されている。

このように配置することで、被検査物２が、磁石ブースター１２をもっとも近くにして通過することが可能になる。図９には、磁石ブースター１２の配置例を図示している。この例では、磁石ブースター１２は、被検査物２の幅方向に１個の磁石を有する。この磁石ブースター１２は、被検査物２へＮ磁極を向けて配置される。また、磁石ブースター１２は細長い形状をしており、ガイド３の軸線３ｂ（図９を参照。）に対して、磁石ブースター１２の長手方向の軸線が直角するように配置されている。

この磁極の向きは、被検査物２の種類、大きさ等によって最適化されるものであり、上述の配置のみに限定されるものではない。磁石ブースター１２は、ネオジム磁石からできている複数の磁石要素から構成されている。このようにネオジム磁石等の強力な磁石を用いることで、永久磁石の磁界が磁性体に影響を及ぼす範囲を大きく拡大でき、センサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの検出距離を大幅に伸ばすことが可能となる。このために、被検査物２の形状及び幅に応じて、磁石ブースター１２の磁化力、被検査物２が通過するガイド３との隙間を調整することができる。

〔制御ユニット５の構成例〕
図６は、制御ユニット５の概要を図示している。制御ユニット５は、発振回路２１、ブリッジ回路２２、アルミ信号消去回路２３、増幅／位相変換回路２４、増幅／位相反転回路２５、波形処理部２６、ディジタルコンピュータ処理部２７、信号出力部２８等から構成されている。発振回路２１は、制御ユニット５、第１センサー１０、及び第２センサー１１への交流電流を供給するための回路である。

これは、トランスを介して交流電流の供給を行う。トランスを用いることによって、電源回路と、センサーコイル１０，１１、ブリッジ回路２２を含む測定部分が独立の回路と見なせる利点がある。ブリッジ回路２２は、第１センサー１０、及び第２センサー１１からの信号を受信する回路である。ブリッジ回路２２からの信号に含まれる導電材料である包装体（アルミニウム包装袋やアルミニウム箔等の場合）からの信号をアルミ信号消去回路２３で消去する。このとき、増幅／位相反転回路２５の信号を用いて次のように行われる。

増幅／位相反転回路２５は、発振回路２１の電流から取り出して増幅し、位相反転させる。アルミ信号消去回路２３は、ブリッジ回路２２からの信号（検出電流）と増幅／位相反転回路２５からの位相反転電流との和をとり、交流電源の信号（元の電流）を消去する。そして、アルミ信号消去回路２３は、一定のしきい値以上の信号だけを取り出して、雑音信号と分離する。アルミ信号消去回路２３から出力される信号を増幅／位相変換回路２４で増幅して、位相変換調整処理を行って波形処理部２６へ出力する。

波形処理部２６では、入力された信号の波形整形をし、ディジタル信号に変換して、受信感度の調整を行って、ディジタルコンピュータ処理部２７へ出力する。アルミ信号消去回路２３で設けているしきい値処理は、波形処理部２６の中で行っても良い。このときは、ディジタル信号に変換された信号のしきい値処理となる。ディジタルコンピュータ処理部２７は、波形処理部２６からのディジタル信号を受信して信号処理し、被検査物２中に含まれる磁性体の有無の判定をする。ディジタルコンピュータ処理部２７では、磁性体が検知されたと判断された場合は、信号出力部２８に出力信号を出力する。

〔ディジタルコンピュータ処理部２７の概要〕
図７は、ディジタルコンピュータ処理部２７の概要を示すブロック図である。ディジタルコンピュータ処理部２７は、メモリ１１１、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１１２、入力インターフェース１１３、出力インターフェース１１５、入力装置１１４、ディスプレイ１１６等を備えた、信号処理ユニットである。メモリ１１１、ＣＰＵ１１２、入力インターフェース１１３、出力インターフェース１１５は、バス１１０で互いに接続されて、このバス１１０を経由したデータの送受信を行う。

メモリ１１１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置である。ディジタルコンピュータ処理部２７は、メモリ１１１に格納されたプログラムを、ＣＰＵ１１２で実行し、被検査物２の中の金属異物の判定をする。このプログラムは、特に、図８に図示したフローチャートの各ステップを中央処理装置１１２に実行させるものである。また、ディジタルコンピュータ処理部２７は、これと同じ機能をする、アナログ回路又はディジタル回路からなる回路手段で実現することができるが、ここではその詳細な説明は省略する。

ＣＰＵ１１２は、ディジタルコンピュータ処理部２７の動作を制御するもので、メモリ１１１に格納された計算プログラムによって、ディジタルコンピュータ処理部２７の動作を制御する。入力装置１１４は、入力インターフェース１１３に接続される。入力装置１１４は、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力デバイスである。この入力装置１１４を金属異物検知装置１の管理者等が操作して、金属異物検知装置１の初期化、設定を行う。管理者等は、入力装置１１４から、計算プログラム用のデータの入力もできる。

計算プログラムは、メモリ１１１に格納されている。計算プログラムは、メモリ１１１のＲＯＭに格納されている。又は、計算プログラムは、補助記憶装置（図示せず。）に格納されている。この場合は、計算プログラムは、補助記憶装置から呼び出されて、メモリ１１１に展開されて、動作する。ディジタルコンピュータ処理部２７は、表示装置を接続するための出力インターフェース１１５を有する。

出力インターフェース１１５には、例えば、ディスプレイ１１６等の表示装置が接続される。ディジタルコンピュータ処理部２７は、外部機器１１９、信号出力部２８等を接続するための外部インターフェース１１８を有する。信号出力部２８は、ディジタルコンピュータ処理部２７の出力信号を適当なデバイス、装置に送信する。例えば、信号タワー（図示せず。）、被検査物２へマーキングするためのマーカー装置１８（図１を参照。）等に送信する。

〔磁性体の検知フロー〕
図８は、ディジタルコンピュータ処理部２７が磁性体を検知するときのフローチャートである。ディジタルコンピュータ処理部２７では、磁性体の判定が行なわれる。ディジタルコンピュータ処理部２７は、まず、被検査物２が搬送されている搬送速度Ｖｂ、第１センサー１０と第２センサー１１の距離Ｌを取得し、メモリ１１１に保存する（ステップ１０、１１）。

搬送速度Ｖｂは、メモリ１１１に予め保存されている値、又は、標準的な値を用いる。又は、管理者は、入力装置１１等から搬送速度Ｖｂを入力することができる。金属異物検知装置１は、被検査物２の製造ラインに利用されるものであり、製造中は、その搬送速度が変わることが殆どない。そのため、一般的には、連包包装工程１４が稼働し始めるとき、予め管理者が設定した搬送速度Ｖｂが殆ど変更されない。よって、本実施の形態では、被検査物２の一個一個の搬送速度を検知する速度検知器を備えていない。

この距離Ｌは、センサーコイル１０ａとセンサーコイル１１ａの中心点との間の距離である。ディジタルコンピュータ処理部２７は、一定時間の間待機し経過したら（ステップ１２）、波形処理部２６からの第１センサー１０の検知信号を受信し、メモリ１１１に格納する（ステップ１３）。そして、第１センサー１０の検知信号を受信した時刻ｔ１を取得して、メモリ１１１に格納する（ステップ１４）。そして、同様に、第２センサー１１の検知信号を受信し、メモリ１１１に格納する（ステップ１５、１６）。

そして、第２センサー１１の検知信号を受信した時刻ｔ２を取得して、メモリ１１１に格納する（ステップ１７）。これらの値から、磁性体の位置の計算を行う（ステップ１８）。メモリ１１１に格納されている、第１センサー１０と第２センサー１１の検知信号を比較計算する（ステップ１９、２０）。センサーコイル１０とセンサーコイル１１の両方で、被検査物２を測定して、同じ信号であれば、被検査物２の測定が正しく行われたものと判断し、検出信号又は警報信号を発する（ステップ２１、２３）。

センサーコイル１０とセンサーコイル１１の両方で検知しているにもかかわらず、片方のみから検知信号出力された場合、これは、雑音の検出又は、装置の誤動作である可能性が大きいので、正常である旨の出力信号を出力する（ステップ２２）。このような手順で、一連の判定が行なわれる。そして、出力信号を発した後で、検知が上述のステップ１２から行われる（ステップ２４）。

被検査物２は、食品や医薬品等の商品の場合は、金属を含有する乾燥材、鉄粉からなる脱酸素剤、包装用の金属線、金属製の蓋、金属製の名札等の金属構造物を有することがある。このような場合、ディジタルコンピュータ処理部２７は、これらの金属構造物を検知するためのステップを有する。詳しくは、メモリ１１１にこれらの金属構造物を示す波形信号である比較波形を予め格納しておく。この比較波形を検出信号と比較して、この金属構造物と金属異物とを識別可能である。

これらの金属構造物が磁性体を含む場合は、第１センサー１０と第２センサー１１で検知される。被検査物２に含まれる金属構造物は、大きさ、材料が均一のものであり、従って、その検知波形は、金属構造物の種類ごとに基本的に同じパターンである。そのため、被検査物２に含まれ、予め分かっている金属構造物についてはその波形を予め測定し、メモリ１１１に保存する。よって、上述のステップ２３で出力された検出信号を、比較波形と比較することで、検知信号が金属構造物を示す検知信号か否かを判定する。

〔その他〕
センサーコイル１０，１１は、それぞれ２個のセンサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）から構成されている。これは、被検査物２の上部と下部を感度良く検出するために、このような構成にしている。被検査物２中の金属異物は、センサーコイル１０又はセンサーコイル１１の何れかの１個のみで検知が可能である。しかし、本実施の形態では、センサーコイル１０とセンサーコイル１１を用いて、被検査物２を２回検出している。

これは、センサーコイル１０又はセンサーコイル１１からなる１つのセンサーで、被検査物２を検出するより高信頼度の検知を行なうためである。また、基本的に、センサーコイル１０，１１は、それぞれ１個のセンサーコイルから構成することもできる。原理的には、１個のセンサーコイルのみ、例えばセンサーコイル１０ａの１個のみで検知が可能である。搬送速度、判定基準の閾値は、判定に大きく影響する。搬送速度は、本実施の形態においては、基本的に、連包包装工程１４から排出される被検査物２の搬送速度である。

この値は、金属異物検知装置１の設置又は稼働時に管理者によって入力される。また、被検査物２の搬送速度を検知するための速度検知器を金属異物検知装置１が備えることができる。搬送速度、判定基準の閾値は、製品、商品の種類、その大きさ等によって、金属異物検知装置１が設置される現場で最適に調整されるものである。金属異物である否かの判定基準の閾値は、管理者等が、図４の感度レベルスイッチ５５等で設定する。金属異物検知装置１が設置される現場の周囲の、装置等から発生する電磁波、機械的振動等による雑音、その現場の温度変化等の環境変化も、この判定や判定基準に影響する。

これら外部的影響は、金属の筐体８を用いて第１センサー１０と第２センサー１１を外部の磁界、磁界の乱れ、電磁波等から遮断し、金属異物検知装置１の判定の誤り率の向上や、検知感度を向上させている。つまり、このような、金属の筐体８、及び金属のガイド３を用いることで、従来の金属異物検知装置より検知感度や異物判定も安定し、金属異物検知装置１の実用性が増した。

更に、本実施の形態の金属異物検知装置１は、被検査物２は、アルミニウム合金で包装、アルミニウム合金袋に挿入されたものでも、その中の磁性体を良好に検出できる。ガイド３は、合成樹脂などの非金属の材料でできていて、それに金属でメッキすると、金属のガイド３と同じように、外部磁界の一部又は全部を遮断する効果を有する。本実施の形態では筐体８の材料はステンレス鋼である。しかし、外部磁界を遮断する機能を有するものであれば、筐体８は、金属メッキされた合成樹脂等の非金属材料でも良い。

本考案は、商品を連続包装袋に充填してパッケージして製造する分野に利用するとよい。特に、本考案は医薬品、化粧品、食料品の製造分野で、製品を連続包装袋に充填して製造し、その中の金属異物の検知に利用すると良い。

１…金属異物検知装置
２…被検査物
３，１３…ガイド
４…センサー格納部
５…制御ユニット
６…脚
７…フレーム
８…筐体
１０…第１センサー
１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ…センサーコイル
１１…第２センサー
１２…磁石ブースター
１４…連包包装工程
１５…ホッパ
１６…商品
１７…アキューム
１８…マーカー装置
２１…発振回路
２２…ブリッジ回路
２３…アルミ信号消去回路
２４…増幅／位相変換回路
２５…増幅／位相反転回路
２６…波形処理部
２７…ディジタルコンピュータ処理部
２８…信号出力部
５１…電源スイッチ
５２…電源ランプ
５３…アルミ信号微調整器（−消去側）
５４…アルミ信号微調整器（＋消去側）
５５…感度レベルスイッチ
１０２…コイル
１０１…鉄心
１１１…メモリ
１１２…中央処理装置（ＣＰＵ）
１１３…入力インターフェース
１１４…入力装置
１１５…出力インターフェース
１１６…ディスプレイ
１１８…外部インターフェース
１１９…外部機器

Claims (8)

1. 被検査物（２）を搬送するための搬送路を有する搬送手段、並びに、
   前記搬送路の途中に設けられ、前記被検査物（２）内の磁性体の有無を検知するための検知部、及び、前記検知部から出力される検知信号を信号処理して前記磁性体の有無を判断し、前記判断の結果を示す出力信号を出力する信号処理部からなる検知手段
   からなる金属物検出装置において、
   前記被検査物（２）は、個々の被包装体が別々に詰められた包装容器が連続的に連結された連続包装体であり、
   前記検知部は、コアに導線を巻いた構成のセンサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）、及び、前記センサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）を外部の磁界又は磁界の乱れからシールドするためのシールド手段（８）からなり、
   前記搬送手段は、前記センサーコイル（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）の近傍を通過させるために前記被検査物（２）を誘導するためのもので、非磁性体の材料からなるガイド（３）からなり、
   前記シールド手段（８）は、前記被検査物（２）を搬入するための第１孔（８ａ）と、前記検知を受けた前記被検査物を搬出するための第２孔（８ｂ）を有し、
   前記ガイド（３）は、前記第１孔（８ａ）と前記第２孔（８ｂ）を通って、前記シールド手段（８）を貫通するように設置されている
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
2. 請求項１に記載の金属異物検知装置において、
   前記ガイド（３）は、細長く、断面形状が四角の管の形状をする
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
3. 請求項２に記載の金属異物検知装置において、
   前記ガイド（３）は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、及び合成樹脂の中から選択される１種の材料で構成されている
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
4. 請求項２に記載の金属異物検知装置において、
   前記ガイド（３）は、前記外部の磁界又は前記磁界の乱れの一部又は全部を遮断するために、金属製又は金属メッキされたものである
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
5. 請求項３に記載の金属異物検知装置において、
   前記ガイド（３）は、前記被検査物（２）を搬入するための搬入口（３ａ）が他の部分の断面積より大きくされたラッパ状に加工されている
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
6. 請求項１に記載の金属異物検知装置において、
   前記被検査物（２）が重力を受けて前記ガイド（３）内を滑らせるために、前記ガイド（３）は水平面に対して所定の角度（θ）を有して配置される
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
7. 請求項６に記載の金属異物検知装置において、
   前記被検査物（２）を磁化するための磁石を有し、前記ガイド（３）の搬入口（３ａ）の外周、又は前記シールド手段（８）の前記第１孔（８ａ）の近傍に配置される磁化手段（１２）からなる
   ことを特徴とする金属異物検知装置。
8. 請求項７に記載の金属異物検知装置において、
   前記磁化手段（１２）は、前記シールド手段（８）によって、前記外部の磁界又は前記磁界の乱れからシールドされている
   ことを特徴とする金属異物検知装置。

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