JPS63210690A - 金属異物検出方法 - 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） 本発明は、特に非磁性且つ非導電性を有する絶縁部材中
に混入せる微細金属を高怒度で検出する金属異物検出方
法に関する。

（従来の技術） 高圧電カケ−プルの絶縁部材として一般に、ポリエチレ
ンが使用されているが、当該ポリエチレンの製造工程及
び運搬過程中に微細な金属の異物が混入することがある
。このような金属異物がケーブルの絶縁層に混入すると
、パンクチエアと称するケーブルの大事故を起こす虞れ
がある。特に、電カケープルは益々高圧化となりつつあ
る現状から、絶縁部材中に混入した金属異物を除去する
という要求は益々高まってくる。

従来、前記電カケープルの製造過程において芯線を被覆
する絶縁部材中に混入せる微小な金属例えば、銅、アル
ミニュウム等の金属片を検出する場合、第３図に示すよ
うに、所定の間隔で離隔対向して磁気回路を構成する一
対のＥ型コア３０．３１を配置し、一方のコア３０の中
央部３０ａに励磁コイル３２を、他方のコア３１の両側
３１ｂ、３１ｃに夫々第１、第２の検出コイル３３．３
４を巻回して検出器３５を構成し、励磁コイル３２に所
定の高周波励磁電流を印加して高周波磁界を発生させ、
これらの対向する各コア３０．３１の間を磁界の方向と
直交させて被検査対象物即ち、前記絶縁部材を通過させ
、この時の磁界の変化を各検出コイル３２．３３の出力
電圧の差として検出し、当該絶縁部材中に混入せる金属
異物を検出するようにしている。

かかる検出方法に使用する前記検出器３５は２つの検出
コイル３３．３４の出力電圧のバランス調整を行う場合
、各コア３０．３１の両側に配置した図示しない鉄製の
ブロック（ライナ）の位置を調整して各検出コイル３３
．３４の出力電圧の差がＯとなるように調整する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記検出器においては磁界を強めるため
に強磁性体のコア３０．３１により磁気回路を形成して
いるが、このような強磁性体のコアを使用すると、検出
コイル３３．３４のインダクタンスが急激に増大し、こ
の結果、これらの各検出コイル３３．３４の周波数応答
特性が著しく悪化する。即ち、周波数応答範囲が著しく
低周波域に移動してしまう。かかる検出コイルの周波数
特性を改善するためには各検出コイル３３．３４の巻数
を少なくすればよいが、これらの検出コイル３３．３４
の巻数を少なくすると、検出感度が低下するという問題
がある。

特に、極微細な金属異物を検査する場合には使用する励
磁電流の周波数をより高くする必要があり、このために
はコイルの周波数応答特性を高周波数域に伸ばすことが
必要とされる。その理由は、金属異物は１つの微小コイ
ルと見做され、この微小コイルの特性周波数ｆｅは次式
で近似的に求められる。

ｆ　ｃ−５０６６／σμｒ　ｄ２ ここに、σは金属異物の導電率、μ、は金属異物の比透
磁率、ｄは金属異物の直径を示す。但し、金属異物は直
径ｄの球体とする。

上式から明らかなように、特性周波数ｆｃは、金属異物
の直径の自乗に逆比例し、従って、直径の小さい金属異
物即ち、極微細な金属異物を検出するためには検出コイ
ルの特性周波数の応答範囲を出来る限り高周波域にする
ことが必要不可欠である。

しかしながら、上述したように磁気回路にコアを使用す
ると検出コイルの周波数特性が低域に移動するために検
出感度が低く、微細な金属を検出することが困難である
という問題がある。

また、上記従来の検出器は鉄製ブロックの温度変化、或
いは振動等によって微小な変化を生じ、斯かる微小な変
化であっても検出コイルの出力バランスが崩れてしまう
ために当該検出器のバランス調整を定期的例えば、１日
毎に行うことが必要となる。しかるに、かかるバランス
調整は手間が掛かり、毎日行うことは極めて煩雑であり
、且つ作業効率が低下する等の問題がある。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、検出感度が極めて高く微細な金属を検出可能な金属異
物検出方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、非磁性且つ
非導電性を有する部材で形成される絶縁部材を移送する
移送通路の途中に当該通路を囲繞させて、励磁コイルと
、当該励磁コイルの両側等距離位置に２つの検出コイル
とを配置し、前記励磁コイルに高周波電流を印加し、前
記２つの検出コイルに誘起される起電力により前記通路
内を移動する前記絶縁部材に混入せる金属異物を検出す
るようにしたものである。

（作用） 励磁コイルと検出コイルとを夫々空芯コイルとすること
により検出コイルの周波数特性を高周波域において良好
とされ、これに伴い検出感度が向上し、絶縁部材に混入
せる微細な金属の検出を可能とされる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の金属異物検出方法に適用する検出器を
示し、検出器ｌは非導電性且つ非磁性を有する絶縁パイ
プ２と当該絶縁パイプ２に巻回された励磁コイル３、検
出コイル４．５とにより構成され、励磁コイル３は絶縁
パイプ２の略中央位置に巻回され、２つの検出コイル４
．５は励磁コイル２の両側に当該励磁コイル３から等距
離隔てた位置に巻回されている。即ち、励磁コイル３は
検出コイル４と５との中間位置に配置されている。

これらの励磁コイル３と各検出コイル４．５は夫々空芯
コイルとされている。このため、検出コイル４．５のイ
ンダクタンスが小さくなり、周波数特性は著しく改善さ
れて高周波域に移動させることが可能となり、また、巻
数を大幅に増加することができる。

各コイルの磁気回路にはコアを使用しないために励磁コ
イル２により発生される磁束密度は低くなるが、検出コ
イル４．５の巻数を増加させることにより当該磁束密度
の減少による感度の低下分を補うことができる。また、
磁気回路にコアを使用しないために温度特性が大幅に改
善されて極めて良好となる。更に、絶縁パイプ２に励磁
コイル３、検出コイル４．５を巻回するだけであるため
にこれらの各検出コイル４．５の出力電圧のバランスの
調整が容易であり、しかも、製作時に一度調整すること
により以後調整を不要となり、取り扱いが容易である。

励磁コイル３は励磁回路６に接続され、各検出コイル４
．５は信号処理回路７に接続される。励磁回路６は高周
波発振回路を備え、励磁コイル３に高周波電流を印加し
て当該励磁コイル３を励磁する。信号処理回路７は例え
ば、差動増幅器を備え、２つの検出コイル４と５との誘
起起電力の差に応じた電圧を出力する。

因みに、本発明の検出器１と第３図に示す従来のコアを
使用した検出器３５との実験結果を第１表に示す。

ここに、検出器ｌの絶縁バイブ２の内径を２゜Ｉ、励磁
コイル３の巻数を１００回、各検出コイル４．５０巻数
を夫々１０００回、励磁コイル３の励磁電流の周波数を
５００ｋＨｚとし、検出器３５の励磁コイル３２の巻数
を２０回、各検出コイル３３．３４の巻数を夫々４２回
、励磁コイル３２の励磁電流の周波数を３００ｋＨｚと
する。

また、検出すべきサンプル（金属異物）９として銅球を
使用し、当該サンプル９を検出器１．３５内を自然落下
させて通過させる。そして、このサンプル９の直径Ｄ−
を変化させたときの各検出器１．３５の出力電圧（ｍＶ
）を対比したものである。

第１表 この実験結果から以下のことが判明した。

（１）　　直径の大きいサンプルに対しては検出器１と
３５との出力電圧は略同じである。即ち、このときの検
出感度は双方とも略同じである。

（２）従来の検出Ｂ３５の出力は、サンプルの直径りの
約４，７乗に比例する。即ち、出力電圧Ｅは、Ｅ”Ｄ”
’　で表される。

（３）　　一方、本発明の検出器ｌの出力は、銅球の直
径りの約２．６乗に比例する。即ち、出力電圧Ｅは、Ｅ
ＯＣＤ客・６で表される。

（４）検出器３５はサンプル９の直径りが０．１６ｎ＋
ｍ以下では検出不能であるが、本発明の検出器１は検出
可能であり、サンプル９の直径りが０．１６ｍ＋ｗのと
きには約１２５　　ａ＋Ｖ、０．１ｍｏ＋のときには約
３７ｍＶとなる。

従って、サンプル９の直径りが０．５ａｎよりも小さい
場合には、本発明の検出器１の検出感度は従来の検出器
３５に比して極めて高くなることは明らかである。

第２図は第１図に示す検出器１を通用して絶縁部材中に
混入せる金属異物の検出方法を実施するための検出装置
の一例を示す。金属異物検出装置１０は架台１１と、ダ
ンパ１２と、シェード１３と、選別ボックス１４と、パ
ケットエ５と、当Ｓ亥パケット１５を駆動する電磁弁１
６及び前記金属検出器１により構成される。ダンパ１２
は被検査物例えば、前記絶縁部材２５を貯溜するもので
、架台１１の上方位置に配置されその底部を略円錐形を
なして縮径され中央の孔にはシュート１３の上端を接続
される。このシュート１３は垂下され、下端を選別ボッ
クス１４の上端中央に臨んで開口する。このシュート１
３は非導電性且つ非磁性を有する部材により形成され、
検出器ｌに電気的及び磁気的影響を与えないようにされ
ている。

選別ボックス１４は架台１１の下部位置１１ａの略中央
に且つ前記ダンパ１２の下方位置に配置され、その上端
１４ａを開口され、下端を吐出口１４ｂ、１４Ｃの２股
に形成され、一方の吐出口１４ｂを良品の吐出口、他方
の吐出口１４Ｃを不良品の吐出口とされる。良品吐出口
１４ｂは例えば、前記電カケープルの被覆工程の移送通
路に、不良品吐出口１４Ｃは廃品回収容器（共に図示せ
ず）に接続される。

パケット１５は選別ボックス１４内中央にその上部を軸
１６により揺動可能に軸支されて収納されており、上端
１５ａを下端１５ｂよりも僅かに大径の筒体とされてい
る。このパケット１５は上端１５ａを揺動位置に拘らず
常にシュート１３の下端に臨んで開口し、実線で示す一
側に揺動されると下端１５ｂを良品吐出口１４ｂに、２
点鎖線で示す他側に揺動されると不良品吐出口１４Ｃに
夫々臨んで開口される。

電磁弁１７はパケット１５を揺動させるもので、ロンド
１８を介してパケット１５の回動輪１６に連結される。

この電磁弁１７は消勢時にはパケット１５を実線で示す
位置に保持して当該パケット１５の下端１５ｂを良品吐
出口１４ｂに連通させ、付勢されると２点鎖線の位置に
揺動させて下端１５ｂを不良品吐出口１４ｃに連通させ
る。

検出器１は架台１１の略中央にシールドケース２０を介
して配置され、当該シールドケース２゜は防振部材例え
ばスプリング２１を介して中央部１１ａ上に載置されて
いる。この検出器１は前記第１図に示す検出器と同様に
構成されており、絶縁パイプ２は非導電性且つ非磁性部
材により形成され、シュート１３に外嵌されている。こ
の絶縁パイプ２をシュート１３に外嵌することにより、
各コイル３〜５の充填効率の向上が図られる。この絶縁
パイプ２に巻回された励磁コイル３及び検出コイル４．
５は夫々制御回路２２に接続される。

制御回路２２は励磁コイル２に高周波電流を印加する励
磁する励磁回路、各検出コイル３．４に誘起される起電
力により絶縁パイプ２内を通過する絶縁部材２５中に混
入せる微小金属異物の有無を検出し、金属異物を検出し
た時には当該検出した時から一定時間Ｔｄの後所定時間
Ｔの開駆動信号Ｓを出力する信号処理回路（共に図示せ
ず）を備え、前記信号処理回路は駆動信号Ｓを前記電磁
弁１７に印加して当該電磁弁１Ｇを駆動する。

前記一定時間Ｔｄは絶縁部材２５に混入せる金属異物が
検出された位置即ち、検出器１からシェード１３の下端
にいたるまでの時間であり、シュート１３内を流下する
絶縁部材２５の流下速度、検出器１のパケット１５から
の高さ等により決定され、前記所定時間Ｔは絶縁部材２
５の当該金属異物を混入する部分のみを除去する時間で
あり、金属異物の検出時間、絶縁部材２５の流下速度等
により決定される。この時間Ｔは一般に極短時間である
。

以下に絶縁部材に混入せる金属異物の検出方法について
説明する。

ダンパ１２内に投入された絶縁部材２５は自重によりシ
ュート１３内を流下してパケット１５にする。検出器１
は当該絶縁部材２５内に金属異物を検出しないときには
各検出コイル４．５の出力は平衡状態にあり、制御回路
２２は駆動信号Ｓを出力せず、電磁弁１６は消勢状態に
あり、パケット１５は実線で示す位置に保持されている
。この結果、絶縁部材２５はシュート１３内を流下して
パケット１５に流入し、当該パケット１５の下端１５ｂ
から良品吐出口１４ｂに導かれ、前述した被覆工程に移
送される。

今、時刻ｔにおいて検出器１が絶縁部材２５内に混入せ
る金属異物を検出した場合には、制御回路２２は当該時
刻ｔから前記一定時間Ｔｄの後、所定時間Ｔの開駆動信
号Ｓを出力する。この駆動信号Ｓが出力されるまでの時
間Ｔａ２間に、検出器１からシュート１３の下端に至る
までの当該シュート１３内を流下する金属異物を混入し
ない１色縁部材２５が良品吐出口１４ｂに導かれる。そ
して、前記時刻ｔから時間Ｔｄの後、絶縁部材２５の異
物を混入する部分がシュート１３の下端に達する。この
時、電磁弁１６が所定時間Ｔの間付勢され、パケット１
５が２点鎖線で示す位置に揺動され、下端１５ｂを不良
品吐出口１４ｃに臨んで開口される。この結果、前記絶
縁部材２５の前記金属異物を混入せる部分が当該パケッ
ト１５を介して不良品吐出口１４Ｃに導かれる。

前記所定時間Ｔの後、電磁弁１７が消勢されるとパケッ
ト１５は再び実線で示す位置に揺動されて下端１５ｂを
良品吐出口１４ｂに臨んで開口され、シュート１３を流
下して当該パケット１５内に流入せる絶縁部材２５を良
品吐出口１４ａに導く。このようにして、絶縁部材２５
の前記金属異物を混入する部分のみが除去される。

尚、本実施例においては電カケープルを被覆する絶縁部
材に混入せる微細金属部材を検出する場合についてつい
て記述したが、これに限るものではなく、他の非導電性
且つ非磁性を存する部材に混入せる微細金属の検出に適
用することができることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、非磁性且つ非導電
性を有する部材で形成されるｋｆｉＭ部材を移送する移
送通路の途中に当該通路を囲繞させて、励磁コイルと、
当該励磁コイルの両側等距離位置に２つの検出コイルと
を配置し、前記励磁コイルに高周波電流を印加し、前記
２つの検出コイルに誘起される起電力により前記通路内
を移動する前記絶縁部材に混入せる金属異物を検出する
ようにしたので、前記検出コイルの周波数特性を高周波
域に移動させることができると共にこれらの各検出コイ
ルの巻数を大幅に増加させることが可能となり、これに
伴い検出悪魔を従来に比して大幅に高くすることができ
、この結果、前記絶縁部材に混入せる極めて微細な金属
異物の検出が可能となる。更に、前記各コイルを空芯コ
イルとすることにより温度特性を大幅に改善することが
可能となり、且つ前記検出コイルのバランスの調整は製
作時に調整すれば以後不要となり、取り扱いが容易であ
る等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属異物の検出方法に適用する検
出器の一実施例を示す斜視図、第２図は本発明に係る金
属異物の検出方法を実施する検出装置の一実施例を示す
図、第３図は従来の金属異物の検出器を示す図である。 １・・・検出器、２・・・絶縁パイプ、３・・・励磁コ
イル、４．５・・・検出コイル、６・・・信号処理回路
、７・・・励磁回路、９・・・サンプル、１０・・・検
出装置、１１・・・架台、１２・・・ダンパ、１３・・
・シュート、１４・・・選別ボックス、１５・・・パケ
ット、１６・・・電磁弁、２２・・・制御回路、２５・
・・絶縁部材。 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非磁性且つ非導電性を有する部材で形成される絶縁部材
   を移送する移送通路の途中に当該通路を囲繞させて、励
   磁コイルと、当該励磁コイルの両側等距離位置に２つの
   検出コイルとを配置し、前記励磁コイルに高周波電流を
   印加し、前記２つの検出コイルに誘起される起電力によ
   り前記通路内を移動する前記絶縁部材に混入せる金属異
   物を検出することを特徴とする金属異物検出方法。