JP2004085439A

JP2004085439A - Sensor for metal detector and metal detector

Info

Publication number: JP2004085439A
Application number: JP2002248623A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kondo; 近藤　信一
Original assignee: TOK ENGINEERING KK
Current assignee: TOK ENGINEERING KK
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP3875161B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detection sensitivity by an alternating magnetic field by magnetizing a metal object by the line of magnetic force by a magnetostatic field. <P>SOLUTION: This sensor is a magnetic sensor for the metal detector for detecting metallic foreign matter in an object to be detected 8, comprises a sensor coil 10a constituted in such a way that a coil 13 is wound on an iron core 12 for generating the alternating magnetic field, and is structured in such a way that a permanent magnet 14 is incorporated into the iron core 12. The metallic foreign matter in the object to be detected 8 is magnetized by the line of magnetic force by the magnetostatic field of the permanent magnet 14 to improve the detection sensitivity by the alternating magnetic field of the coil 13. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強磁性体の金属物を検知する金属探知機用センサーと金属探知機に関する。更に詳しくは、アルミニウム蒸着、又はアルミニウム箔等で作られた包装容器、袋内のミリサイズの微少な金属物でも良好な感度で探知できる金属探知機用センサーと金属探知機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からは、金属物を探知または検知するセンサーは多数の方式のものが提案されている。鉄心に銅線を巻いた構造のセンサーコイルにより磁界を発生させ、金属物がこの磁界を通過するときの磁界への影響を検知して金属物を検知するセンサーコイルはよく利用されている。詳しくは、磁界を発生させるための磁界発生コイルと、この磁界を受信するための磁界受信コイルから構成され、この磁界発生コイルと磁界受信コイルを対向にするように配置し、その間に被検出物を通過させて金属異物を検知するものである。
【０００３】
磁界受信コイルは、金属物中に流れる渦電流による磁界を受信する。受信コイルにとっては、大きな磁界が受信しやすい。図７は、受信コイルを構成する鉄心の磁気履歴曲線（磁化の強さ−磁化力）である（残留磁束密度対磁界）Ｂ−Ｈ特性図を示す。前述した磁界発生コイルによる異物の検知には、この磁気履歴曲線の線形領域Ｐ_２または緩和領域Ｐ_３を使うのが一般的である。
【０００４】
強い磁界により、大きな磁束が発生させられ、被検出物に含まれる金属物中に大きな渦電流が流れる。よって、この渦電流により大きな磁界を発生させて磁界受信コイルがこれを受信する。前述の磁界発生コイルは、被検出物に対して１ＭＨｚ〜３３３ＫＨｚ程度の周波数帯の電磁波を送信して、被検出物の反対側に設置されている磁界受信コイルがこれを検出して、金属異物を特定している。
【０００５】
電磁波は、被検出物を透過する成分、反射する成分、吸収される成分からなる。被検出物が小さくなるとできるだけ強力な電磁波を発生させて、検出感度を上げている。そのためには、電磁波の周波数を上げることがあり、周波数が高くなるにつれて反射成分の割合が大きくなり、逆に受信感度が落ちることがある。
【０００６】
食料品・医薬品等は製造工程でパッケージ処理されて出荷されることが多く、パッケージは、紙、アルミニウム等をはじめとする様々な素材で作られている。しかし、従来のセンサーコイルを用いて、アルミニウム蒸着、又は箔等の導電性材料で作られた包装袋、又は容器内の食品中の金属異物を検知することは難しかった。電磁波の強度（電力、周波数）が強くなると、容器には渦電流が流れて容器内の金属異物を検知しにくくなるためである。
【０００７】
このために、包装袋、容器内の金属異物の検知にはＸ線装置を用いることがある。Ｘ線装置でＸ線を被検出物に照射し、その反対側に投影のためのフィルム又は検出器をおいて、被検出物を透過したＸ線を受信している。受信した影像を処理して金属異物を判定している。即ち、強いＸ線を導電性材料で作られた包装袋を透過させてこれを受信し、受信したＸ線による画像データを画像処理して金属異物を検知・特定している。
【０００８】
この方法は、検出精度が悪い（例えば、直径６ｍｍ、８ｍｍ程度のボルト、ナットが検知できる程度である）。そして、このＸ線装置を操作しているオペレーターが被爆する恐れがある。また、Ｘ線装置が大型になり、維持費がかかるなど多くの欠点がある。また、食品などが入っている包装袋等の端の部分と中心部分との厚みが違っており、Ｘ線をその厚さによって吸収したり、透過性が違ったりし、包装袋の端の部分と中心部分とに同じ強度のＸ線を照射しても透過したＸ線の強度が違うため検出精度が悪い。
【０００９】
また、センサーコイルを用いて、金属の種類を特定することが可能である。特公平３−１８１４３号公報に開示されているセンサ装置では、共振回路を用いて、センサーコイルの近辺を通過する金属物を特定できる。共振回路から出力される電圧が、銅、アルミ、鉄などの金属によって変化するため金属物の判定ができる。また、特開２０００−３２９８５８号公報には、共振回路からなる磁気センサーをもって金属物の検出を行っている。
【００１０】
従来のセンサーコイルは、センサーの検出表面から距離が離れるにしたがって、検出感度が著しく低下する（距離の二乗に反比例して低下する）欠点を持っている。発生の磁界が距離の二乗に反比例して低下するからである。食料品・医薬品等の検知対象物の製造工程等において、検知対象物の中に金属破片等をはじめとする異物が混入されることがある。検知対象物の安全性を保証するためには、これらの金属異物を検知し、金属異物が混入した検知対象物を排除する必要があり、よって、金属異物を検知することが不可欠である。
【００１１】
耐食性に優れているステンレス製品は、主に厨房器具、建材、家電用機器、自動車用部品、酪農・醸造タンク、化学機器、低温装置などの分野に幅広く利用されている。特に、食品容器、食品製造ライン、食品製造機械等をはじめとする食品関係のあらゆる機械及び容器がステンレス製のものが多い。ステンレスは、ステンレス鋼の通称で、耐食性にすぐれた合金鋼である。ステンレスは、オーステナイト（ａｕｓｔｅｎｉｔｅ）系ステンレス、マルテンサイト（ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ）系ステンレス、フェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）系ステンレスと大別される。
【００１２】
検知対象物の製造工程で、製造機械、及び容器等の構成材料であるステンレス鋼の破片等の金属異物が、食品等の検知対象物に混入することがあり、これらの金属異物を検知し、排除することが重要である。本出願人は、金属物をセンサーコイルで検知するときに、金属物を磁石ブースター用いて磁化させてセンサーコイルで検知するものを提案した（特願２００１−２８９９２８号、特願２００１−２８９９２４号）がある。この提案では、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、永久磁石などを有する構造になっている。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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、提案したセンサーコイルを用いた金属異物検知では、金属異物である金属破片が数ミリ程度に小さくなると検知感度が悪くなり、効率よく検知できない。また、アルミニウム等の導電性材料で作られた包装袋、容器内の金属異物の検知が困難である。導電性材料で作られた包装袋、容器による信号が金属異物による信号と比べ大きくなり区別できないためである。
【００１４】
本発明は、以上のような技術背景で発明されたものであり、次のような目的を達成するものである。
本発明の目的は、金属異物を探知する高感度のセンサーコイルを用いた金属探知機用センサーと金属探知機を提供することにある。
本発明の他の目的は、導電性材料で作られた包装袋、容器中の金属異物を磁界により検知する金属探知機用センサーと金属探知機を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、アルミニウム等の導電性材料で作られた包装袋、容器中の小サイズの金属異物を高感度で検知できる金属探知機用センサーと金属探知機を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記小サイズの金属異物を高感度で検出するためには、微少磁界を有効に検出できる検知回路又は信号処理回路を備えた金属探知機用センサーと金属探知機を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために次のような手段を採る。
本発明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、電流を流して磁界を発生させるためのコイルがコアに巻かれたセンサーコイルと、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する磁石とからなる。
【００１６】
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、前記磁石は永久磁石で構成するとより効果的である。しかしながら、前記磁石は直流電流による電磁石、又は永久磁石の何れでも良く、かつ前記コイルに流される電流は、交流電流、直流電流の何れであっても良い。前記永久磁石は、複数個から構成されたものであっても良い。前記永久磁石の配置は、可能な限り被検出物に近い位置に配置したほうが精度の良いセンシングが可能となる。
【００１７】
本発明の金属探知機は、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コイルが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た磁石とからなることを特徴とする。
【００１８】
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、前記磁石は永久磁石であると効果的である。しかしながら、前記磁石は直流電流による電磁石、又は永久磁石の何れでも良く、かつ前記電流は、交流電流、直流電流の何れであっても良い。更に、前記永久磁石は、前記コアに接触して配置されていると良い。前記永久磁石は、複数個から構成されると良い。更に、前記磁石は三角、四角等の多角形又は環状の形状を構成する複数の磁石要素からなり、その中央にセンサーコイルが位置するものであっても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の金属物の探知原理を説明する。コイル（検出コイル）に電流を流すと、その周辺に磁場が発生する。コイルに流れる電流が交流電流の場合は、交流磁場が発生し、この交流磁場に置かれている透磁率の大きい金属物の影響でこの交流磁場が変化しコイルに流れる電流が変化する。コイルを含む検知回路が、通常の状態であるときの所定の周波数が、金属異物の影響があると変化する。この変化を電圧又は電流の信号として出力する。
【００２０】
また、本実施の形態では、検出コイルに流れる電流を微少にしている。つまり、図７に図示したように、検出コイルを構成する鉄心のＢ−Ｈ特性のＰ_１の領域である。このＰ_１領域は、非線形であり、磁界Ｈ、磁束密度Ｂがともに微少である。この領域を使うことによって、被検出物中の金属異物が小さいときでも、良好な感度の検出が可能である。
【００２１】
一定の温度で、被検出物がコイル近辺を一定の通過速度で通過する場合を考える。このとき、検出コイルの電流が変化する要因としては、被検出物の渦電流、透磁率、誘電率、そして、検出コイルの近辺を通過する速度などが代表的であり、その中で金属異物の透磁率が一番の影響を与えていると推定される。金属異物が高い透磁率の材料でできている場合、上記のような微少電流を検出コイルに供給しているときは、金属異物を構成する材料の透磁率を無視できない程度になるためである。
【００２２】
表１に示すように、金属物でもその種類によって、比透磁率が大きくことなる。鉄、ステンレス、ニッケル、コバルトなどの金属の比透磁率は、数百から数万になっている。また、アルミニウム等の比透磁率の小さい金属に渦電流が発生しない程度の微弱な磁界を与えると、アルミニウムなどに包まれている比透磁率の大きい金属の反応が大きく、元の磁界に影響を与える程度になる。
【００２３】
【表１】

【００２４】
本実施の形態では、検出コイルに流れる電流変化を計測して金属物を検知しているが、その代わりに検出コイルに印加されている電圧又はインピーダンスを測定して金属物を検知することが可能である。以下は、検出コイルに流れる電流変化を検出信号とする発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
［発明の実施の形態］
図１は、金属探知機１の概要を図示している。金属探知機１は、被検出物中の金属物、特に食品を包む容器であるアルミニウム包装袋内の食品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。金属探知機１は、ベルトコンベヤ２、駆動用モータ３、センサー格納部４、制御部５等から構成される。ベルトコンベヤ２は、脚つきのフレームに搭載されたベルトコンベアであり、被検出物８を搬送するためのものである。
【００２６】
ベルトコンベヤ２は、その片方に設けられた駆動用モータ３によってエンドレスのベルト９を回転駆動し、このベルト９の上に被検出物８を載せて搬送する。被検出物８が搬送される搬送路中、ベルト９の長さ方向中央あたりにセンサー格納部４が配置されている。センサー格納部４内には、被検出物中の金属異物を検知するための第１センサーコイル１０、第２センサーコイル１１、光センサー７等が内蔵されている。
【００２７】
センサー格納部４からの出力信号は、制御部５に送られる。第１センサーコイル１０と第２センサーコイル１１は同一構造のものである（詳細な説明は後述する）。制御部５は、センサー格納部４からの信号を解析して、被検出物中に金属異物があるか否かの判定を行い、その旨を通知（警告音、表示等）するものである。図１に示すように、制御部５がセンサー格納部４の上に設置されている。
【００２８】
光センサー７は、第１センサーコイル１０の手前側（被検出物８の搬送方向で見ると搬送方向の手前側）に設置されており、被検出物８が搬送されて第１センサーコイル１０に入るタイミングを検知し、この検知を制御部５へ送信するためのものである。駆動用モータ３を起動させてベルトコンベヤ２のベルト９を回転駆動させる。そのとき、被検出物８は、ベルト９の一方である搭載側に載せられ、他方の方へ搬送される。
【００２９】
そして、光センサー７が被検出物８を検出し、第１センサーコイル１０へ被検出物８が入るタイミングを制御部５に通知する。制御部５は、光センサー７からの通知を受けて、被検出物８が第１センサーコイル１０と第２センサーコイル１１を通過する際の各センサーコイルの信号を解析し、被検出物８に金属異物が含まれているかを特定する。金属異物が含まれている場合は、その旨の出力信号を出力する。この出力信号は金属探知機１に設けられている、又は接続されている電動アーム等の他の装置へ送られ、金属異物を含む被検出物を取り除くなどの必要な処理が行われる。
【００３０】
制御部５は、必ずしもセンサー格納部４の上に設置される必要はなく、センサー格納部４からの信号を受け取り、処理できる環境であればどこでも設置してもかまわない。また、駆動されているベルト９の速度を把握するためには、駆動用モータ３の回転速度等の信号を制御部５が受信できる必要がある。光センサー７は被検出物が第１センサーコイル１０に入るときのタイミングを検出できるものであれば、どんな形状・方式のものであってもかまわない。
【００３１】
図２には、センサー格納部４の概要を図示している。センサー格納部４は、第１センサーコイル１０と第２センサーコイル１１から構成されている。第１センサーコイル１０は、ベルト９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、同様に第２センサーコイル１１は、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。
【００３２】
第１センサーコイル１０と第２センサーコイル１１は、ベルト９に沿って距離Ｌ離れて設置されている。図３（ａ）はセンサーコイル１０ａの正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の平面図、及び図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線の切断断面図である。各センサーコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、及び１１ｂは、図３（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り、ベルト９の搬送方向に直角するようにベルト９の面と平行に設けられている。
【００３３】
第１センサーコイル１０の手前に設置されている光センサー７は、被検出物８が第１センサーコイル１０に入力されるタイミングを特定するのに必要である。第２センサーコイル１１に被検出物が入力されるタイミングは、第１センサーコイル１０に入力されたタイム、距離Ｌ、そして、ベルト９の搬送速度をもって計算できる。ベルト９の搬送速度は、駆動用モータ３の回転速度から計算できる。この計算は、周知の技術でかつ本発明の要旨ではないのでその説明は略する
センサーコイル１０ａ、１１ａは、ベルト９上を流れている被検出物８の上の部分を検出するためのものであり、被検出物８が通過するためにベルト９の上に一定の隙間を置いて設置されている。センサーコイル１０ｂ、１１ｂは、被検出物８の下部を検出するためのものであり、ベルト９の下に設置されている。
【００３４】
図３には、センサーコイルの構造を図示している。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だけを例示して説明する。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形である導電性材料の鉄心１２の溝部に沿ってコイル１３を巻き付けた構成である。鉄心１２の鉄心表面の中央に永久磁石１４が組み込んで取りつけられている。
【００３５】
永久磁石１４は、複数の磁石要素から構成されており、その磁石要素は鉄心１２の表面に磁極を交互に向けて配置されている。つまり、１つの磁石要素が鉄心１２へＮ極を向けて配置されると、それと隣り合う磁石要素はＳ極を鉄心１２へ向けて配置されている。センサーコイル１０ａに数ＫＨｚの交流電流を流すと、センサーコイル１０ａに交番磁界が発生する。また、同じに永久磁石１４による静磁界も同時に存在する。よって、図４に図示したように、互いに独立した２つの種類の磁界がベクトル空間内に存在し、各々の持つ磁界の特徴を生かすことが出来る。永久磁石１４は鉄心１２と一体化しているためコイルとは相対速度を持たず、振動などの影響はない。
【００３６】
センサーコイル１０ａの近傍に微小な金属破片が接近したとき、例えばオーステナイト系のステンレス（ＳＵＳ３０４など）が、破断、潰れ、曲がり、欠けなどの塑性変形により、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。この磁極の変化がセンサーコイル１０ａの交番磁界へ影響を与え、これを検知回路で検知する。
【００３７】
特に、センサーコイル１０ａの極近傍でこの効果が大きく現れるので、センサーコイル１０ａで微小破片を確実に検出することが可能である。強磁性体、例えば鉄、ニッケル、コバルトの混入物、及びこれらの合金、マルテンサイト系ステンレス、についても同様で、検出感度が従来より著しく向上する。永久磁石１４にネオジム磁石等を用いることで、永久磁石の磁界が微小金属片に影響を及ぼす範囲を大きく拡大でき、センサー検出距離を大幅に伸ばすことが可能となる。
【００３８】
永久磁石１４の静磁界の働きにより金属物を磁化し磁極を生じさせて、この磁極の変化をセンサーコイル１０ａの交番磁界へ影響を与え、これを検知回路で検知する。従って、永久磁石１４の配置は、センサーコイル１０ａに交流電流を流したときに発生する交番磁界の及ぶ範囲に配置する。鉄心１２は珪素鋼板やアモルファスなどの板を積層して構成される。あるいは、フェライトコア、永久磁石などを使っても良い。また、永久磁石１４はネオジム磁石、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も良い。
【００３９】
図５には、制御部５の概要を図示している。制御部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、デジタルコンピュータ処理部２７、信号出力部２８などから構成されている。発振回路２１は、制御部５、第１センサーコイル１０、及び第２センサーコイル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センサーコイル１０、及び第２センサーコイル１１からの信号を受信する回路である。
【００４０】
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。
【００４１】
そして、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。
【００４２】
デジタルコンピュータ処理部２７は、メモリ回路、演算回路、振幅比較／信号抽出回路、ベルト速度タイミング回路等から構成されている。デジタルコンピュータ処理部２７は、駆動用モータ３からモータの回転速度の情報を受取り、ベルト９の流れる速度を計算する。また、光センサー７から被検出物の信号を受け取り、被検出物がセンサーコイル１０，１１を通過する情報を得る。
【００４３】
よって、デ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、上記のベルト速度、被検出物通過信号などと合わせて、被検出物中に含まれる金属異物を検知する。デジタルコンピュータ処理部２７では、金属異物が検知されたと判断された場合は、信号出力部２８に金属異物の信号を出力する。
【００４４】
図６は、デジタルコンピュータ処理部２７が金属異物を検知するときのフローチャートである。デジタルコンピュータ処理部２７では、常に金属異物の判定が光センサー７のセンシング信号により、判定が行われる。デ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（Ｓ１）、光センサー７からの信号があるかを否かを確認する（Ｓ２）。被検出物が、光センサー７を通過する際に（図２参照）、被検出物が通過中の信号を制御部５へ出力する。この信号をデジタルコンピュータ処理部２７が受信する。
【００４５】
被検出物が通過中の判定が出ると（Ｓ２、Ｙｅｓ）、駆動用モータ３の回転速度を受信する（Ｓ３）。この回転速度を用いて、ベルト９の搬送速度を計算する（Ｓ４）。その後、波形処理部２６からの第１センサーコイル１０のディジタル信号を受信し（Ｓ５）、メモリ領域に格納する（Ｓ６）。そして、同様に、第２センサーコイル１１のディジタル信号を受信し（Ｓ７）、メモリ領域に格納する（Ｓ８）。
【００４６】
メモリ領域に格納されている、第１センサーコイル１０と第２センサーコイル１１のディジタル信号を比較計算し（Ｓ９）、被検出物中に金属異物があるか否かを判定する（Ｓ１０）。判定の結果、金属異物が無いと判断された場合は（Ｓ１０，Ｎｏ）、所定時間待機する（Ｓ１）。判定の結果、金属異物ありと判断された場合は（Ｓ１０，Ｙｅｓ）は、その旨の信号を出力する（Ｓ１１）。よって、一連の金属異物の判定がなされる。
【００４７】
（金属探知機用センサーの他の実施の形態）
図８（ａ），（ｂ）及び（ｃ）には、金属探知機用センサーの他の実施の形態を図示している。図８（ａ）には、円形のコイル１３、図８（ｂ）には四角形のコイル１３、図８（ｃ）には長方形のコイル１３の平面図、及び断面図をそれぞれ図示している。これらの実施の形態では、コイル１３の略中心位置に永久磁石１４を配置した構造である。
【００４８】
Ｅ型の鉄心１２にコイル１３を巻いて、このコイル１３の中心でかつ鉄心１２の表面に永久磁石１４を組み込まれている。鉄心１２は珪素鋼板やアモルファスなどの板を積層して用いるか、フェライトコアなどを使っても良い。これらのコイル１３の働き、そして、金属異物の探知回路の働きは実施の形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４９】
また、第１センサーコイル１０、及び第２センサーコイル１１は、鉄心１２に導線コイルを巻いてその周りに永久磁石１４を設けた構造であっても良い。この場合は、環状磁石は複数の磁石要素から構成され、各磁石要素は実施の形態に示すように、被検出物が永久磁石から生じる磁束を通過するように配置される。従って、永久磁石は、可能な限り被検出物の近くに配置したものが良い。
【００５０】
前述した実施の形態は、磁石要素として永久磁石１４を用いたものであったが、前述した説明から明かなように、静磁場による磁力線を発生するものであれば、直流電流による電磁石であっても良い。また、コイル１３に流される電流は、交流電流によって交番磁界を発生させて検知するものであったが、直流電流を流して静止磁場により検知するものであっても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明の金属探知機は、非金属物である被検出物内の金属物を感度よく検知できる。特にアルミニウム等の導電性材料で包装された包装袋・容器中の金属異物を検知できるという効果がある。また、本発明の金属探知機用センサーは、コアの近傍に磁石を有する構造にすることによって、従来の金属探知機に必要であった磁石ブースターを用いなくても高感度で検知できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、金属探知機１の概要図である。
【図２】図２は、センサー格納部４の構成例を示す図である。
【図３】図３（ａ）はセンサーコイル１０ａの正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の平面図、及び図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線の切断断面図である。
【図４】図４は、センサーコイル１０ａの磁界を説明する図である。
【図５】図５は、金属探知機１の制御部５の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、制御部５のデ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７】図７は、Ｂ−Ｈ特性を示す図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、金属探知機用センサーの他の実施の形態を示す図であり、図８（ａ）は円形のコイルセンサーを示す図であり、図８（ｂ）は四角形のコイルセンサーを示す図であり、図８（ｃ）は長方形のコイルセンサーの平面図、及び断面図である。
【符号の説明】
１…金属物検知装置
２…ベルトコンベヤ
３…駆動用モータ
４…センサー格納部
５…制御部
７…光センサー
８…被検出物
９…ベルト
１０…第１センサーコイル
１１…第２センサーコイル
１２…鉄心
１３…コイル
１４…永久磁石
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…デジタルコンピュータ処理部
２８…信号出力部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal detector sensor and a metal detector that detect ferromagnetic metal objects. More particularly, the present invention relates to a metal detector sensor and a metal detector capable of detecting even fine metal objects of a millimeter size in a packaging container and a bag made of aluminum vapor deposition or aluminum foil with good sensitivity.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, many types of sensors for detecting or detecting a metal object have been proposed. A sensor coil that generates a magnetic field by a sensor coil having a structure in which a copper wire is wound around an iron core and detects an influence on the magnetic field when the metal object passes through the magnetic field is often used. Specifically, it is composed of a magnetic field generating coil for generating a magnetic field, and a magnetic field receiving coil for receiving the magnetic field, and the magnetic field generating coil and the magnetic field receiving coil are arranged so as to face each other, and an object to be detected is interposed therebetween. To detect metal foreign matter.
[0003]
The magnetic field receiving coil receives a magnetic field due to an eddy current flowing in a metal object. A large magnetic field is easily received by the receiving coil. FIG. 7 is a BH characteristic diagram (residual magnetic flux density vs. magnetic field), which is a magnetic hysteresis curve (magnetization strength−magnetization force) of the iron core constituting the receiving coil. The detection of foreign matter by the above-described magnetic field generating coil requires the linear region P of the magnetic hysteresis curve. ₂ Or relaxation area P ₃ It is common to use
[0004]
A large magnetic flux is generated by the strong magnetic field, and a large eddy current flows in a metal object included in the detection target. Therefore, a large magnetic field is generated by the eddy current, and the magnetic field receiving coil receives the magnetic field. The above-described magnetic field generating coil transmits an electromagnetic wave in a frequency band of about 1 MHz to 333 KHz to an object to be detected, and a magnetic field receiving coil installed on the opposite side of the object detects this, and Has been identified.
[0005]
The electromagnetic wave is composed of a component that transmits, reflects, and is absorbed by the object. When the object to be detected is small, an electromagnetic wave as strong as possible is generated to increase the detection sensitivity. For this purpose, the frequency of the electromagnetic wave may be increased, and as the frequency increases, the ratio of the reflection component increases, and conversely, the reception sensitivity may decrease.
[0006]
Food products and pharmaceuticals are often packaged and shipped in the manufacturing process, and packages are made of various materials such as paper and aluminum. However, it has been difficult to detect a metallic foreign substance in food in a packaging bag or a container made of a conductive material such as aluminum vapor deposition or foil using a conventional sensor coil. This is because, when the intensity (electric power, frequency) of the electromagnetic wave increases, an eddy current flows in the container, and it becomes difficult to detect a metal foreign substance in the container.
[0007]
For this reason, an X-ray apparatus may be used to detect a metallic foreign substance in a packaging bag or a container. An X-ray device irradiates an object with X-rays, and a film or a detector for projection is placed on the opposite side to receive X-rays transmitted through the object. The received image is processed to determine metal foreign matter. That is, strong X-rays are transmitted through a packaging bag made of a conductive material and received, and image data of the received X-rays is subjected to image processing to detect and specify a metallic foreign substance.
[0008]
This method has poor detection accuracy (for example, a bolt and a nut having a diameter of about 6 mm and 8 mm can be detected). Then, there is a possibility that an operator operating the X-ray apparatus may be exposed. In addition, there are many disadvantages, such as an increase in the size of the X-ray apparatus and an increase in maintenance costs. In addition, the thickness of the end portion of the packaging bag or the like in which food is contained is different from the thickness of the central portion, and the X-rays are absorbed or the transmittance is different depending on the thickness, and the end portion of the packaging bag. Even if X-rays of the same intensity are applied to the central portion and the central portion, the transmitted X-rays have different intensities, resulting in poor detection accuracy.
[0009]
Further, it is possible to specify the type of metal using the sensor coil. In the sensor device disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-18143, a metal object passing near the sensor coil can be specified by using a resonance circuit. Since the voltage output from the resonance circuit changes depending on the metal such as copper, aluminum, and iron, it is possible to determine a metal object. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-329858, a metal object is detected using a magnetic sensor including a resonance circuit.
[0010]
Conventional sensor coils have the disadvantage that the detection sensitivity decreases significantly (decreases inversely with the square of the distance) as the distance from the detection surface of the sensor increases. This is because the generated magnetic field decreases in inverse proportion to the square of the distance. In a manufacturing process of a detection target such as a food product or a pharmaceutical product, foreign objects such as metal fragments may be mixed in the detection target. In order to assure the safety of the detection target, it is necessary to detect these metal foreign substances and to eliminate the detection target mixed with the metal foreign substances. Therefore, it is indispensable to detect the metal foreign substances.
[0011]
Stainless steel products with excellent corrosion resistance are widely used mainly in the fields of kitchen appliances, building materials, home appliances, automobile parts, dairy and brewery tanks, chemical equipment, and low-temperature equipment. In particular, many food-related machines and containers, such as food containers, food production lines, and food production machines, are often made of stainless steel. Stainless steel is a common name for stainless steel and is an alloy steel with excellent corrosion resistance. Stainless steel is roughly classified into austenitic stainless steel, martensite stainless steel, and ferrite stainless steel.
[0012]
In the manufacturing process of the detection target, a metal foreign substance such as a piece of stainless steel which is a constituent material of the manufacturing machine and the container may be mixed into the detection target such as food, and these metal foreign substances are detected. It is important to eliminate. The present applicant has proposed a method in which when a metal object is detected by a sensor coil, the metal object is magnetized using a magnet booster and detected by the sensor coil (Japanese Patent Application Nos. 2001-289928 and 2001-289924). There is. In this proposal, the magnet booster is for generating a strong magnetic field and magnetizing a magnetic substance to be detected, and has a structure including a permanent magnet or the like. The detection sensitivity is improved when the object to be detected passing near the magnet booster is magnetized and detected by the sensor coil.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the proposed metal foreign object detection using the sensor coil, when the metal fragments, which are the metal foreign objects, are reduced to about several millimeters, the detection sensitivity is deteriorated and the detection cannot be performed efficiently. In addition, it is difficult to detect a metallic foreign substance in a packaging bag or a container made of a conductive material such as aluminum. This is because a signal from a packaging bag or a container made of a conductive material is larger than a signal from a metallic foreign substance and cannot be distinguished.
[0014]
The present invention has been invented in the above technical background, and achieves the following objects.
An object of the present invention is to provide a metal detector sensor and a metal detector using a highly sensitive sensor coil for detecting a metal foreign matter.
Another object of the present invention is to provide a sensor for a metal detector and a metal detector for detecting a metal foreign substance in a packaging bag or a container made of a conductive material by a magnetic field.
Still another object of the present invention is to provide a metal detector and a metal detector capable of detecting small-sized metal foreign matter in a packaging bag and a container with high sensitivity, made of a conductive material such as aluminum. is there.
Still another object of the present invention is to provide a metal detector sensor and a metal detector provided with a detection circuit or a signal processing circuit capable of effectively detecting a minute magnetic field in order to detect the small-sized metal foreign matter with high sensitivity. Is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The following measures are taken to achieve the above object.
A metal detector sensor of the present invention is a metal detector sensor for detecting a metal object in an object to be detected, and a sensor coil in which a coil for passing a current to generate a magnetic field is wound around a core. And a magnet arranged within a range of a magnetic field generated by the sensor coil and generating lines of magnetic force due to a static magnetic field.
[0016]
The current is an alternating current for generating an alternating magnetic field, and it is more effective if the magnet is constituted by a permanent magnet. However, the magnet may be any of an electromagnet by DC current or a permanent magnet, and the current flowing through the coil may be either AC current or DC current. The permanent magnet may be composed of a plurality of permanent magnets. As for the arrangement of the permanent magnet, it is preferable to arrange the permanent magnet at a position as close as possible to the object to be detected, so that accurate sensing can be performed.
[0017]
A metal detector according to the present invention includes a transport unit having a transport path for transporting an object to be detected, and a sensor coil provided in the middle of the transport path and having a coil wound around a core for generating a magnetic field by passing an electric current. And a magnet arranged within a range of a magnetic field generated by the sensor coil.
[0018]
The current is an alternating current for generating an alternating magnetic field, and it is effective if the magnet is a permanent magnet. However, the magnet may be any of an electromagnet by DC current or a permanent magnet, and the current may be either AC current or DC current. Further, the permanent magnet is preferably arranged in contact with the core. The permanent magnet may be composed of a plurality. Further, the magnet may be composed of a plurality of magnet elements forming a polygonal or annular shape such as a triangle or a square, and the sensor coil may be located at the center of the magnet elements.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the principle of detecting a metal object according to the present invention will be described. When a current flows through a coil (detection coil), a magnetic field is generated around the coil. When the current flowing through the coil is an AC current, an AC magnetic field is generated, and the AC magnetic field changes due to the effect of a metal having a high magnetic permeability placed in the AC magnetic field, and the current flowing through the coil changes. The predetermined frequency when the detection circuit including the coil is in a normal state changes when there is an influence of a metal foreign matter. This change is output as a voltage or current signal.
[0020]
Further, in the present embodiment, the current flowing through the detection coil is made very small. That is, as shown in FIG. 7, the PH of the BH characteristic of the iron core forming the detection coil is determined. ₁ Area. This P ₁ The region is non-linear, and both the magnetic field H and the magnetic flux density B are very small. By using this area, it is possible to detect a good sensitivity even when the metal foreign matter in the object is small.
[0021]
Consider a case in which an object to be detected passes near the coil at a constant temperature at a constant temperature. At this time, the factors that change the current of the detection coil are typically the eddy current, magnetic permeability, permittivity of the object to be detected, and the speed of passing near the detection coil. It is estimated that the magnetic permeability has the greatest effect. This is because, when the metal foreign matter is made of a material having a high magnetic permeability and the above-described minute current is supplied to the detection coil, the magnetic permeability of the material constituting the metal foreign matter is not negligible.
[0022]
As shown in Table 1, the relative magnetic permeability varies depending on the type of the metal object. The relative magnetic permeability of metals such as iron, stainless steel, nickel, and cobalt is in the range of hundreds to tens of thousands. When a weak magnetic field that does not generate eddy current is applied to a metal with low relative permeability, such as aluminum, the reaction of a metal with high relative permeability, which is wrapped in aluminum, is large, affecting the original magnetic field. To give.
[0023]
[Table 1]

[0024]
In the present embodiment, a metal object is detected by measuring a change in current flowing through the detection coil, but a metal object can be detected by measuring a voltage or impedance applied to the detection coil instead. It is. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in which a change in current flowing through a detection coil is used as a detection signal.
[0025]
[Embodiment of the invention]
FIG. 1 shows an outline of the metal detector 1. The metal detector 1 is for detecting or detecting a metal substance in an object to be detected, in particular, a metal foreign substance mixed in a food in an aluminum packaging bag which is a container for wrapping the food, and notifies the detection. The metal detector 1 includes a belt conveyor 2, a driving motor 3, a sensor storage unit 4, a control unit 5, and the like. The belt conveyor 2 is a belt conveyor mounted on a frame with legs, and is for transporting the detected object 8.
[0026]
The belt conveyor 2 rotationally drives an endless belt 9 by a driving motor 3 provided on one of the belt conveyors 2, and transports the object 8 on the belt 9. The sensor storage unit 4 is disposed around the center in the length direction of the belt 9 in the conveyance path on which the detection object 8 is conveyed. In the sensor storage unit 4, a first sensor coil 10, a second sensor coil 11, an optical sensor 7, and the like for detecting a metallic foreign substance in an object to be detected are incorporated.
[0027]
The output signal from the sensor storage unit 4 is sent to the control unit 5. The first sensor coil 10 and the second sensor coil 11 have the same structure (detailed description will be described later). The control unit 5 analyzes the signal from the sensor storage unit 4, determines whether or not there is a metal foreign substance in the detected object, and notifies the user of the determination (warning sound, display, etc.). As shown in FIG. 1, the control unit 5 is installed on the sensor storage unit 4.
[0028]
The optical sensor 7 is installed on the near side of the first sensor coil 10 (on the near side in the transport direction when viewed in the transport direction of the detected object 8), and the detected object 8 is transported to the first sensor coil 10. This is for detecting the entry timing and transmitting this detection to the control unit 5. The drive motor 3 is activated to rotate the belt 9 of the belt conveyor 2. At this time, the detected object 8 is placed on one mounting side of the belt 9 and is conveyed to the other side.
[0029]
Then, the optical sensor 7 detects the object 8 and notifies the control unit 5 of the timing at which the object 8 enters the first sensor coil 10. The control unit 5 receives the notification from the optical sensor 7, analyzes a signal of each sensor coil when the object 8 passes through the first sensor coil 10 and the second sensor coil 11, and outputs the signal to the object 8. Identify whether metal foreign matter is contained. If a metal foreign substance is included, an output signal to that effect is output. This output signal is sent to another device such as an electric arm provided or connected to the metal detector 1 to perform necessary processing such as removing an object to be detected including a metal foreign matter.
[0030]
The control unit 5 does not necessarily need to be installed on the sensor storage unit 4, and may be installed anywhere as long as it can receive and process signals from the sensor storage unit 4. Further, in order to grasp the speed of the driven belt 9, the control unit 5 needs to be able to receive a signal such as the rotation speed of the driving motor 3. The optical sensor 7 may be of any shape and type as long as it can detect the timing when the object enters the first sensor coil 10.
[0031]
FIG. 2 illustrates an outline of the sensor storage unit 4. The sensor storage unit 4 includes a first sensor coil 10 and a second sensor coil 11. The first sensor coil 10 is composed of a sensor coil 10a and a sensor coil 10b arranged vertically with the belt 9 interposed therebetween, and similarly, the second sensor coil 11 is composed of a sensor coil 11a and a sensor coil 11b.
[0032]
The first sensor coil 10 and the second sensor coil 11 are installed at a distance L along the belt 9. 3A is a front view of the sensor coil 10a, FIG. 3B is a plan view of FIG. 3A, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. is there. Each of the

sensor coils

10a, 10b, 11a, and 11b is basically the same in the shape of an elongated rod as shown in FIG. It is provided parallel to the plane.
[0033]
The optical sensor 7 installed before the first sensor coil 10 is necessary for specifying the timing at which the detection target 8 is input to the first sensor coil 10. The timing at which the detected object is input to the second sensor coil 11 can be calculated from the time input to the first sensor coil 10, the distance L, and the transport speed of the belt 9. The conveyance speed of the belt 9 can be calculated from the rotation speed of the driving motor 3. Since this calculation is a well-known technique and is not the gist of the present invention, its description is omitted.
The sensor coils 10 a and 11 a are for detecting a portion above the detection object 8 flowing on the belt 9, and are provided with a predetermined gap on the belt 9 so that the detection object 8 passes therethrough. Installed. The sensor coils 10 b and 11 b are for detecting the lower part of the detection object 8 and are installed below the belt 9.
[0034]
FIG. 3 illustrates the structure of the sensor coil. Since the

sensor coils

10a, 10b, 11a and 11b have substantially the same structure, only the sensor coil 10a will be described as an example. The sensor coil 10a has an elongated rod shape, and has a configuration in which a coil 13 is wound along a groove of an iron core 12 made of a conductive material having an E-shaped cross section. A permanent magnet 14 is incorporated and mounted at the center of the surface of the iron core 12.
[0035]
The permanent magnet 14 is composed of a plurality of magnet elements, and the magnet elements are arranged on the surface of the iron core 12 with the magnetic poles turned alternately. That is, when one magnet element is arranged with the N pole facing the iron core 12, the adjacent magnet element is arranged with the S pole facing the iron core 12. When an alternating current of several KHz flows through the sensor coil 10a, an alternating magnetic field is generated in the sensor coil 10a. In addition, a static magnetic field generated by the permanent magnet 14 also exists at the same time. Therefore, as shown in FIG. 4, two types of magnetic fields independent of each other exist in the vector space, and the characteristics of each magnetic field can be utilized. Since the permanent magnet 14 is integrated with the iron core 12, the permanent magnet 14 has no relative speed with respect to the coil, and is not affected by vibration or the like.
[0036]
When a minute metal fragment approaches the vicinity of the sensor coil 10a, for example, austenitic stainless steel (such as SUS304) undergoes martensite-induced transformation due to plastic deformation such as breakage, crushing, bending, and chipping, resulting in weak magnetism. The magnetized portion is magnetized by the action of the static magnetic field to generate a magnetic pole. This change in the magnetic pole affects the alternating magnetic field of the sensor coil 10a, which is detected by the detection circuit.
[0037]
In particular, since this effect appears greatly near the sensor coil 10a, minute fragments can be reliably detected by the sensor coil 10a. The same applies to ferromagnetic substances, for example, contaminants of iron, nickel, and cobalt, and alloys thereof, and martensitic stainless steel. By using a neodymium magnet or the like for the permanent magnet 14, the range in which the magnetic field of the permanent magnet affects the minute metal piece can be greatly expanded, and the sensor detection distance can be greatly increased.
[0038]
The static magnetic field of the permanent magnet 14 magnetizes the metal object to generate a magnetic pole, and the change in the magnetic pole affects the alternating magnetic field of the sensor coil 10a, which is detected by a detection circuit. Therefore, the permanent magnets 14 are arranged within a range of an alternating magnetic field generated when an alternating current is applied to the sensor coil 10a. The iron core 12 is formed by laminating a plate made of silicon steel or amorphous. Alternatively, a ferrite core, a permanent magnet, or the like may be used. Further, the permanent magnet 14 may be composed of a neodymium magnet and a plurality of magnet elements made of a neodymium magnet.
[0039]
FIG. 5 illustrates an outline of the control unit 5. The control unit 5 includes an oscillation circuit 21, a bridge circuit 22, an aluminum signal elimination circuit 23, an amplification / phase conversion circuit 24, an amplification / phase inversion circuit 25, a waveform processing unit 26, a digital computer processing unit 27, a signal output unit 28, and the like. It is configured. The oscillation circuit 21 is a circuit for supplying an alternating current to the control unit 5, the first sensor coil 10, and the second sensor coil 11. This supplies an alternating current via a transformer. The use of the transformer has an advantage that the measurement part including the power supply circuit and the sensor coils 10, 11 and the bridge circuit 22 can be regarded as independent circuits. The bridge circuit 22 is a circuit that receives signals from the first sensor coil 10 and the second sensor coil 11.
[0040]
The signal from the package which is a conductive material included in the signal from the bridge circuit 22 is erased by the aluminum signal erasing circuit 23. At this time, the operation is performed as follows using the signal of the amplification / phase inversion circuit 25. The amplification / phase inversion circuit 25 takes out the current from the oscillation circuit 21, amplifies it, and inverts the phase. Aluminum signal erasing circuit 23 takes the sum of the signal (detection current) from bridge circuit 22 and the phase inversion current from amplification / phase inversion circuit 25, and erases the signal of the AC power supply (the original current).
[0041]
Then, only signals having a certain threshold or more are extracted and separated from noise signals. The signal output from the aluminum signal elimination circuit 23 is amplified by the amplification / phase conversion circuit 24, subjected to phase conversion adjustment processing, and output to the waveform processing unit 26. The waveform processing unit 26 shapes the waveform of the input signal, converts the signal into a digital signal, adjusts the reception sensitivity, and outputs the signal to the digital computer processing unit 27. The threshold processing provided in the aluminum signal erasing circuit 23 may be performed in the waveform processing unit 26. At this time, threshold processing is performed on the signal converted into a digital signal.
[0042]
The digital computer processing unit 27 includes a memory circuit, an arithmetic circuit, an amplitude comparison / signal extraction circuit, a belt speed timing circuit, and the like. The digital computer processing unit 27 receives the information on the rotation speed of the motor from the driving motor 3 and calculates the speed at which the belt 9 flows. Further, a signal of an object to be detected is received from the optical sensor 7, and information that the object to be detected passes through the sensor coils 10 and 11 is obtained.
[0043]
Therefore, the digital computer processing unit 27 receives the digital signal from the waveform processing unit 26, and detects a metal foreign substance included in the detected object in combination with the belt speed, the detected object passing signal, and the like. When the digital computer processing section 27 determines that a metal foreign substance has been detected, the digital computer processing section 27 outputs a signal of the metal foreign substance to the signal output section 28.
[0044]
FIG. 6 is a flowchart when the digital computer processing unit 27 detects a metal foreign matter. In the digital computer processing section 27, the determination of the metallic foreign matter is always made based on the sensing signal of the optical sensor 7. The digital computer processor 27 waits for a predetermined time and, after elapse (S1), checks whether there is a signal from the optical sensor 7 (S2). When the object passes through the optical sensor 7 (see FIG. 2), a signal indicating that the object is passing is output to the control unit 5. The digital computer processing unit 27 receives this signal.
[0045]
When it is determined that the detected object is passing (S2, Yes), the rotation speed of the driving motor 3 is received (S3). The transport speed of the belt 9 is calculated using the rotation speed (S4). Thereafter, the digital signal of the first sensor coil 10 from the waveform processing unit 26 is received (S5) and stored in the memory area (S6). Then, similarly, the digital signal of the second sensor coil 11 is received (S7) and stored in the memory area (S8).
[0046]
The digital signals of the first sensor coil 10 and the second sensor coil 11 stored in the memory area are compared and calculated (S9), and it is determined whether or not there is a metal foreign substance in the detected object (S10). As a result of the determination, when it is determined that there is no metal foreign matter (S10, No), the process waits for a predetermined time (S1). If it is determined that there is a metallic foreign matter (S10, Yes), a signal to that effect is output (S11). Thus, a series of metal foreign matter determination is performed.
[0047]
(Other Embodiments of Sensor for Metal Detector)
FIGS. 8A, 8B, and 8C show other embodiments of the metal detector sensor. FIG. 8A shows a plan view and a cross-sectional view of a circular coil 13, FIG. 8B shows a rectangular coil 13, and FIG. 8C shows a rectangular coil 13. In these embodiments, the structure is such that the permanent magnet 14 is disposed at a substantially central position of the coil 13.
[0048]
A coil 13 is wound around an E-shaped iron core 12, and a permanent magnet 14 is incorporated at the center of the coil 13 and on the surface of the iron core 12. The iron core 12 may be formed by laminating a silicon steel plate or an amorphous plate, or may use a ferrite core or the like. The function of these coils 13 and the function of the metal foreign matter detection circuit are the same as those in the first embodiment, and therefore, detailed description is omitted.
[0049]
Further, the first sensor coil 10 and the second sensor coil 11 may have a structure in which a conductor coil is wound around an iron core 12 and a permanent magnet 14 is provided therearound. In this case, the annular magnet is composed of a plurality of magnet elements, and each of the magnet elements is arranged so that the detected object passes through the magnetic flux generated from the permanent magnet as described in the embodiment. Therefore, it is preferable that the permanent magnet is arranged as close as possible to the object to be detected.
[0050]
In the above-described embodiment, the permanent magnet 14 is used as the magnet element. However, as is apparent from the above description, an electromagnet using a direct current may be used as long as magnetic lines of force are generated by a static magnetic field. Is also good. Further, the current flowing through the coil 13 is detected by generating an alternating magnetic field by an alternating current, but may be detected by a static magnetic field by flowing a direct current.
[0051]
【The invention's effect】
As described above in detail, the metal detector according to the present invention can detect a metal object in an object to be detected that is a nonmetal object with high sensitivity. In particular, there is an effect that a metallic foreign substance in a packaging bag / container packed with a conductive material such as aluminum can be detected. Further, the metal detector sensor of the present invention has a structure having a magnet near the core, thereby enabling high-sensitivity detection without using a magnet booster required for a conventional metal detector. Was.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a metal detector 1;
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a sensor storage unit 4;
3 (a) is a front view of a sensor coil 10a, FIG. 3 (b) is a plan view of FIG. 3 (a), and FIG. It is sectional drawing.
FIG. 4 is a diagram illustrating a magnetic field of a sensor coil 10a.
FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration example of a control unit 5 of the metal detector 1;
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation example of the digital computer processing unit 27 of the control unit 5;
FIG. 7 is a diagram showing BH characteristics.
8 (a), 8 (b) and 8 (c) are diagrams showing another embodiment of the metal detector sensor, and FIG. 8 (a) is a diagram showing a circular coil sensor. FIG. 8B is a diagram showing a rectangular coil sensor, and FIG. 8C is a plan view and a cross-sectional view of a rectangular coil sensor.
[Explanation of symbols]
1. Metal object detection device
2. Belt conveyor
3 ... Drive motor
4. Sensor storage
5 ... Control unit
7 ... Optical sensor
8 ... Detected object
9 ... belt
10 First sensor coil
11 ... second sensor coil
12 ... iron core
13 ... coil
14 ... permanent magnet
21 ... oscillator circuit
22 ... Bridge circuit
23 ... Aluminum signal elimination circuit
24 ... Amplification / phase conversion circuit
25 ... Amplification / phase inversion circuit
26 ... waveform processing unit
27 ... Digital computer processing unit
28 ... Signal output section

Claims

A metal detector sensor for detecting a metal object in an object to be detected,
A sensor coil in which a coil for passing a current to generate a magnetic field is wound around a core,
A sensor for a metal detector, comprising: a magnet arranged within a range of a magnetic field generated by the sensor coil and configured to generate magnetic lines of force by a static magnetic field.

The sensor for a metal detector according to claim 1,
The sensor according to claim 1, wherein the current is an alternating current for generating an alternating magnetic field, and the magnet is a permanent magnet.

The sensor for a metal detector according to claim 2,
The said permanent magnet is arrange | positioned in contact with the said core, The sensor for metal detectors characterized by the above-mentioned.

The sensor for a metal detector according to claim 3,
The sensor for a metal detector, wherein the permanent magnet includes a plurality of permanent magnets.

Transport means having a transport path for transporting the detected object,
In a metal detector that is provided in the middle of the transport path and includes a sensor coil in which a coil for generating a magnetic field by flowing an electric current is wound around a core.
A metal detector, comprising: a magnet that is disposed within a range of a magnetic field generated by the sensor coil and generates a magnetic field line by a static magnetic field.

The metal detector according to claim 5,
The metal detector is characterized in that the current is an alternating current for generating an alternating magnetic field, and the magnet is a permanent magnet.

The metal detector according to claim 6,
The said permanent magnet is arrange | positioned in contact with the said core, The metal detector characterized by the above-mentioned.

The metal detector according to claim 7,
The said permanent magnet consists of two or more, The metal detector characterized by the above-mentioned.