特許 6374751 金属検出機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6374751

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】金属検出機

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/72 20060101AFI20180806BHJP

   G01V 3/10 20060101ALI20180806BHJP

   G01V 3/11 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/72

   G01V3/10 F

   G01V3/11 C

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-204016(P2014-204016)

(22)【出願日】2014年10月2日

(65)【公開番号】特開2016-75484(P2016-75484A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2017年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】302046001

【氏名又は名称】アンリツインフィビス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(72)【発明者】

【氏名】早川 悠輝

(72)【発明者】

【氏名】細田 隆之

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１６８８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０１３３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２２９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−２０７８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２０６２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２０４３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１３６８３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／７２−２７／９０

Ｇ０１Ｖ ３／１０−３／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流の電流が供給され磁界を発生する送信コイル（１２）と、前記磁界中を被検査品（１）が移動する際に前記磁界の変動を検出する受信コイル（１３）と、を備え、前記受信コイルの出力信号に基づいて前記被検査品に含まれる金属を検出する金属検出機（１０）であって、
前記受信コイルの出力信号の位相を示す受信信号位相を検出する受信信号位相検出手段（３７ａ）と、
前記送信コイルが発生する磁界を検出する磁界検出手段（２、４１）と、
前記磁界検出手段が検出した磁界の位相（θｎ）と予め求められた基準位相（θａ）との位相差（θｄ）を算出する位相差算出手段（４８）と、
前記位相差算出手段が算出した位相差に基づいて前記受信信号位相を補正する受信信号位相補正手段（３７）と、
前記受信信号位相補正手段が前記受信信号位相を補正した信号に基づいて前記被検査品に金属が含まれているか否かを判定する判定手段（１７ａ）と、
を備えたことを特徴とする金属検出機。

【請求項2】

前記磁界検出手段は、前記送信コイルを含む電流経路（５）から所定の距離をおいて前記電流経路に生じる磁界を検出する磁界検出素子（６５）であることを特徴とする請求項１に記載の金属検出機。

【請求項3】

前記送信コイルに電流を供給する電流経路の一部に直流成分を重畳する直流成分重畳手段（８０）と、
前記直流成分の温度変化を検出する温度変化検出手段（８３）と、
前記温度変化検出手段が検出した温度変化に基づいて前記受信信号位相を補正する受信信号位相補正手段（６３）と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の金属検出機。

【請求項4】

前記直流成分重畳手段は、前記電流経路の一部に代えて、前記送信コイルに直列接続されたインピーダンス素子に流れる電流に前記直流成分を重畳するものであることを特徴とする請求項３に記載の金属検出機。

【請求項5】

前記磁界検出手段は、前記磁界が前記送信コイルに流れる電流に比例することを利用して前記磁界を検出する電流検出手段であり、
前記位相差算出手段は、前記電流検出手段が検出した電流の位相と前記基準位相との位相差を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の金属検出機。

【請求項6】

前記電流検出手段は、前記送信コイルに流れる電流を検知する検知インピーダンス素子（２）を含み、
前記位相差算出手段は、前記検知インピーダンス素子の両端の電圧に基づいて前記送信コイルに流れる電流の位相と前記基準位相との位相差を算出するものであることを特徴とする請求項５に記載の金属検出機。

【請求項7】

前記電流検出手段は、前記送信コイルを含む電流経路（３）と前記検知インピーダンス素子との間に変圧器（７１）をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の金属検出機。

【請求項8】

前記検知インピーダンス素子の温度を計測する温度計測手段（６１）と、
前記温度計測手段が検出した温度に基づいて前記受信信号位相を補正する受信信号位相補正手段（６３）と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の金属検出機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば食品や衣類等の被検査品中の金属の有無を検出する金属検出機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の金属検出機としては、特許文献１記載のものが知られている。

【0003】

特許文献１記載の従来のものは、受信コイルの出力信号を同期検波する同期検波器と、同期検波した信号から生成したリサージュ波形から各検査品の位相を示すワーク位相を算出するワーク位相算出部と、予め定められた基準ワーク位相に対する過去５回分のワーク位相の移動平均の変化量である位相変化量を算出する位相変化量算出部と、算出した位相変化量に基づいてワーク位相を基準ワーク位相に近似させることにより同期検波器の出力信号を補正するデータ修正部と、を備えている。

【0004】

この構成により、従来のものは、例えば周囲温度の変化によりワーク位相が変動したとしても、同期検波器の出力信号を補正することにより、被検査品に対する金属片有無の誤検出を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−１６８８３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年では、製品のライフサイクルの短縮化、消費者の嗜好の多様化などの理由により多品種少量生産化が進み、食品や衣類等の製造ラインでは段取り替えが頻繁に行われている。これに加え、特に食品の製造ラインでは、厳格な衛生管理や品質管理が必要とされるので、定期的に長時間にわたって製造装置の清掃が行われている。そのため、このような製造ラインに設置された従来の金属検出機では、段取り替えや清掃を行う時間中は稼働が停止され、稼働停止期間の前後で周囲温度が大きく変動してしまう。

【0007】

しかしながら、従来の金属検出機は、前述のように、過去５回分のワーク位相の移動平均の変化量に基づいて位相変化量を求め、ワーク位相を補正する構成となっているので、稼働を再開する度に基準ワーク位相を求める作業を実施しなければならず、作業が煩雑になるという課題があった。

【0008】

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品の位相を容易に補正することができる金属検出機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の請求項１に係る金属検出機は、交流の電流が供給され磁界を発生する送信コイル（１２）と、前記磁界中を被検査品（１）が移動する際に前記磁界の変動を検出する受信コイル（１３）と、を備え、前記受信コイルの出力信号に基づいて前記被検査品に含まれる金属を検出する金属検出機（１０）であって、前記受信コイルの出力信号の位相を示す受信信号位相を検出する受信信号位相検出手段（３７ａ）と、前記送信コイルが発生する磁界を検出する磁界検出手段（２、４１）と、前記磁界検出手段が検出した磁界の位相（θｎ）と予め求められた基準位相（θａ）との位相差（θｄ）を算出する位相差算出手段（４８）と、前記位相差算出手段が算出した位相差に基づいて前記受信信号位相を補正する受信信号位相補正手段（３７）と、前記受信信号位相補正手段が前記受信信号位相を補正した信号に基づいて前記被検査品に金属が含まれているか否かを判定する判定手段（１７ａ）と、を備えた構成を有している。

【0010】

この構成により、本発明の請求項１に係る金属検出機は、送信コイルが発生する磁界の位相と予め求められた基準位相との位相差を算出し、算出した位相差に基づいて受信信号位相を補正するので、位相変化の支配的な要因である送信コイルの磁界の位相変化に基づいて受信信号位相を補正することができる。

【0011】

そのため、本発明の請求項１に係る金属検出機は、稼働停止期間の前後で周囲温度が大きく変動したとしても、従来のもののように、稼働を再開する度に基準ワーク位相を求める作業を実施する必要がない。したがって、本発明の請求項１に係る金属検出機は、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品の位相を容易に補正することができる。

【0012】

本発明の請求項２に係る金属検出機は、前記磁界検出手段は、前記送信コイルを含む電流経路（５）から所定の距離をおいて前記電流経路に生じる磁界を検出する磁界検出素子（６５）である構成を有している。

【0013】

この構成により、本発明の請求項２に係る金属検出機は、電流経路と磁界検出手段との間を絶縁し、外来電磁波による同相雑音の影響を低減することができる。

【0014】

本発明の請求項３に係る金属検出機は、前記送信コイルに電流を供給する電流経路の一部に直流成分を重畳する直流成分重畳手段（８０）と、前記直流成分の温度変化を検出する温度変化検出手段（８３）と、前記温度変化検出手段が検出した温度変化に基づいて前記受信信号位相を補正する受信信号位相補正手段（６３）と、をさらに備えた構成を有している。

【0015】

この構成により、本発明の請求項３に係る金属検出機は、周囲温度が大きく変動したとしても、その影響を軽減することができる。

【0016】

本発明の請求項４に係る金属検出機は、前記直流成分重畳手段は、前記電流経路の一部に代えて、前記送信コイルに直列接続されたインピーダンス素子に流れる電流に前記直流成分を重畳するものである構成を有している。

【0017】

この構成により、本発明の請求項４に係る金属検出機は、周囲温度が大きく変動したとしても、その影響を軽減することができる。

【0018】

本発明の請求項５に係る金属検出機は、前記磁界検出手段は、前記磁界が前記送信コイルに流れる電流に比例することを利用して前記磁界を検出する電流検出手段であり、前記位相差算出手段は、前記電流検出手段が検出した電流の位相と前記基準位相との位相差を算出するものである構成を有している。

【0019】

この構成により、本発明の請求項５に係る金属検出機は、送信コイルに流れる電流を検出し、検出した電流の位相と基準位相との位相差に基づいて、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品の位相を容易に補正することができる。

【0020】

本発明の請求項６に係る金属検出機は、前記電流検出手段は、前記送信コイルに流れる電流を検知する検知インピーダンス素子（２）を含み、前記位相差算出手段は、前記検知インピーダンス素子の両端の電圧に基づいて前記送信コイルに流れる電流の位相と前記基準位相との位相差を算出するものである構成を有している。

【0021】

この構成により、本発明の請求項６に係る金属検出機は、検知インピーダンス素子の両端の電圧に基づいて、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品の位相を容易に補正することができる。

【0022】

本発明の請求項７に係る金属検出機は、前記電流検出手段は、前記送信コイルを含む電流経路（３）と前記検知インピーダンス素子との間に変圧器（７１）をさらに備えた構成を有している。

【0023】

この構成により、本発明の請求項７に係る金属検出機は、電流経路と磁界検出手段との間を絶縁し、外来電磁波による同相雑音の影響を低減することができる。

【0024】

本発明の請求項８に係る金属検出機は、前記検知インピーダンス素子の温度を計測する温度計測手段（６１）と、前記温度計測手段が検出した温度に基づいて前記受信信号位相を補正する受信信号位相補正手段（６３）と、をさらに備えた構成を有している。

【0025】

この構成により、本発明の請求項８に係る金属検出機は、検知インピーダンス素子自体の温度変化による検出誤差の影響を軽減することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明は、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品の位相を容易に補正することができるという効果を有する金属検出機を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態における金属検出機のブロック構成図である。

【図2】本発明の一実施形態における金属検出機において、電流検出部の構成例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態における金属検出機において、位相補正部が入力する信号成分Ｄｘ及びＤｙに基づいて描かれる被検査品のリサージュ波形を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態における金属検出機において、送信コイルに流れる電流の同期検波後の波形を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態における金属検出機において、送信コイルに流れる電流の同期検波後の波形の位相θｎと基準電流位相θａとを示す図である。

【図6】本発明の一実施形態における金属検出機において、被検査品のリサージュ波形と、基準電流位相のデータを取得したときの被検査品のリサージュ波形とをＩ相軸及びＱ相軸で示す図である。

【図7】本発明の一実施形態における金属検出機において、電流検出手段の第１の変形例を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態における金属検出機において、電流検出手段の第２の変形例を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態における金属検出機において、電流検出手段の第３の変形例を示す図である。

【図10】本発明の一実施形態における金属検出機において、電流検出手段の第４の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

まず、本発明に係る金属検出機の一実施形態における構成について説明する。

【0029】

図１に示すように、本実施形態における金属検出機１０は、発振器１１、検知インピーダンス素子２、送信コイル１２、受信コイル１３、可変抵抗１４、位置検出器１５及び１６、制御部１７、操作部１８、表示部１９、位相補正装置２０を備えている。この金属検出機１０は、例えば食品や衣類等の被検査品１が金属を含んでいるか否かを検査するものである。

【0030】

発振器１１は、送信コイル１２に直列接続された検知インピーダンス素子２を介し、所定周波数の交流電流を送信コイル１２に供給するようになっている。周波数は、例えば数１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度であり、被検査品１の特性や、検出対象の磁性金属、非磁性金属の検出に最適な周波数に設定される。

【0031】

送信コイル１２は、発振器１１から供給された交流電流による磁界を、被検査品１が搬送される搬送路（図示省略）内に発生するようになっている。その結果、被検査品１の搬送路内に交番磁界が形成される。

【0032】

受信コイル１３は、送信コイル１２の対向位置に設けられ、差動接続された受信コイル１３ａ及び１３ｂを有し、送信コイル１２が発生した磁界中を被検査品１が移動する際に磁界の変動を検出するようになっている。

【0033】

受信コイル１３ａ及び１３ｂの各一端は互いに接続され、各他端は可変抵抗１４に接続されている。この可変抵抗１４の可変端子から受信コイル１３の出力信号が取り出されるようになっていて、受信コイル１３の出力信号が同期検波器３２及び３３に対して適切なレベルになるように可変抵抗１４の可変端子の摺動位置が調整されている。なお、送信コイル１２が発生した磁界中に被検査品１がないときの受信コイル１３の出力信号が０になるように調整しておくとよい。

【0034】

位置検出器１５及び１６は、送信コイル１２及び受信コイル１３の両端近傍位置に配置され、搬送路上を搬送される被検査品１を検出するようになっている。具体的には、位置検出器１５は、搬送路の入口側に配置され、被検査品１が送信コイル１２及び受信コイル１３に接近したことを示す信号を制御部１７に出力するようになっている。また、位置検出器１６は、搬送路の出口側に配置され、被検査品１が送信コイル１２及び受信コイル１３から離れたことを示す信号を制御部１７に出力するようになっている。

【0035】

制御部１７は、金属検出機１０の全体の動作を制御するＣＰＵ及びこのＣＰＵを機能させるためのプログラムを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成された制御回路を備えている。

【0036】

また、制御部１７は、判定部１７ａを備えている。判定部１７ａは、位相補正装置２０の出力信号を入力し、予め定められた合否判定の閾値に基づいて、被検査品１に金属片が含まれているか否かを判定するようになっている。そして、制御部１７は、判定部１７ａの判定結果を表示部１９に表示する表示制御を行うようになっている。

【0037】

操作部１８は、キーボードやダイヤルのような入力デバイス、試験条件等を表示するディスプレイ、これらを制御する制御回路やソフトウェア等で構成され、各試験条件の入力や、表示部１９の表示内容を設定するため、試験者が操作するものである。試験条件としては、例えば、発振器１１の周波数の設定、制御部１７に対して金属片の有無を判定するための閾値の設定等がある。

【0038】

表示部１９は、例えば液晶ディスプレイで構成され、被検査品１に金属片が含まれているか否かの判定結果や、受信信号のレベル等を表示するようになっている。

【0039】

位相補正装置２０は、受信側に設けられた受信側位相補正部３０と、送信側に設けられた送信側位相補正部４０と、を備えている。

【0040】

まず、受信側位相補正部３０の構成について説明する。受信側位相補正部３０は、同期検波器３２及び３３、π／２移相器３４、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３５及び３６、位相補正部３７を備えている。なお、同期検波器３２及び３３の前段に、アナログ信号からデジタル信号に変換する回路を設けてもよい。

【0041】

同期検波器３２及び３３は、例えば、ミキサやＬＰＦ（ローパスフィルタ）等をそれぞれ備え、可変抵抗１４の可変端子の出力信号を同期検波し、互いに直交するＸ軸方向のＸ成分と、Ｙ軸方向のＹ成分とに分離するようになっている。

【0042】

具体的には、同期検波器３２は、発振器１１と、可変抵抗１４の可変端子とに接続され、発振器１１の出力信号に同期させて可変抵抗１４の出力信号（すなわち受信コイル１３の出力信号）を同期検波するようになっている。そして、同期検波器３２は、Ｘ軸方向のＸ成分である信号成分ＲｘをＢＰＦ３５に出力するようになっている。

【0043】

一方、同期検波器３３は、π／２移相器３４と、可変抵抗１４の可変端子とに接続され、π／２移相器３４の出力に同期させて可変抵抗１４の出力信号（すなわち受信コイル１３の出力信号）を同期検波するようになっている。そして、同期検波器３３は、Ｙ軸方向のＹ成分である信号成分ＲｙをＢＰＦ３６に出力するようになっている。

【0044】

π／２移相器３４は、発振器１１に接続され、発振器１１の出力信号の位相をπ／２ラジアン移相して同期検波器３３に出力するようになっている。

【0045】

ＢＰＦ３５及び３６は、それぞれ、同期検波器３２及び３３が出力する信号成分Ｒｘ及びＲｙから不要成分を除去した信号成分を取り出し、信号成分Ｄｘ及びＤｙとして位相補正部３７に出力するようになっている。

【0046】

位相補正部３７は、位相を検出する受信信号位相検出手段としての位相検出部３７ａを備えている。位相検出部３７ａは、ＢＰＦ３５及び３６が出力する信号成分Ｄｘ及びＤｙに基づいて、受信コイル１３の出力信号の位相を検出するようになっている。そして、位相補正部３７は、位相検出部３７ａが検出した位相を補正するようになっている。すなわち、位相補正部３７は、受信信号位相補正手段を構成する。

【0047】

次に、送信側位相補正部４０の構成について説明する。送信側位相補正部４０は、電流検出部４１、同期検波器４３及び４４、π／２移相器４５、位相算出部４６、位相記憶部４７、位相差算出部４８を備えている。なお、同期検波器４３及び４４の前段に、電流検出部４１の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する回路を設けてもよい。

【0048】

電流検出部４１は、例えば図２に示すように、検知インピーダンス素子２に接続された電圧出力調整部４１ａを備えている。電圧出力調整部４１ａは、図示のように、抵抗と増幅器が組み合わされて構成され、検知インピーダンス素子２の両端の電圧を所望の電圧値に調整して同期検波器４３及び４４（図１参照）に出力するようになっている。

【0049】

ここで、検知インピーダンス素子２は、送信コイル１２に流れる電流を電圧に変換するものである。すなわち、検知インピーダンス素子２及び電流検出部４１は、電流検出手段を構成している。また、検知インピーダンス素子２及び電流検出部４１は、送信コイル１２に流れる電流に比例することを利用して磁界を検出することができるので、磁界検出手段を構成するものでもある。

【0050】

同期検波器４３及び４４は、例えば、ミキサやＬＰＦ（ローパスフィルタ）等をそれぞれ備え、電流検出部４１の出力信号を同期検波し、互いに直交するＸ軸方向のＸ成分と、Ｙ軸方向のＹ成分とに分離するようになっている。

【0051】

具体的には、同期検波器４３は、発振器１１と、電流検出部４１の出力端子とに接続され、発振器１１の出力信号に同期させて電流検出部４１の出力信号（すなわち送信コイル１２に流れる電流）を同期検波するようになっている。そして、同期検波器４３は、Ｘ軸方向のＸ成分である信号成分Ｍｘを位相算出部４６に出力するようになっている。

【0052】

一方、同期検波器４４は、π／２移相器４５と、電流検出部４１の出力端子とに接続され、π／２移相器４５の出力に同期させて電流検出部４１の出力信号（すなわち送信コイル１２に流れる電流）を同期検波するようになっている。そして、同期検波器４４は、Ｙ軸方向のＹ成分である信号成分Ｍｙを位相算出部４６に出力するようになっている。

【0053】

π／２移相器４５は、発振器１１に接続され、発振器１１の出力信号の位相をπ／２ラジアン移相して同期検波器４４に出力するようになっている。

【0054】

位相算出部４６は、同期検波器４３及び４４がそれぞれ出力する信号成分Ｍｘ及びＭｙに基づいて、送信コイル１２に流れる電流の位相θｎを算出するようになっている。

【0055】

位相記憶部４７は、位相を補正するための基準位相を決めた際の送信コイル１２の電流位相を基準電流位相θａとして記憶するようになっている。

【0056】

位相差算出部４８は、位相算出部４６が算出した電流の位相θｎと、位相記憶部４７から読み出した基準電流位相θａとから補正位相θｄを算出し、補正位相θｄのデータを位相補正部３７に出力するようになっている。すなわち、位相差算出部４８は、位相差算出手段を構成する。

【0057】

次に、位相補正部３７、位相算出部４６及び位相差算出部４８の機能について、図３〜図６に基づき具体的に説明する。

【0058】

図３は、位相補正部３７がＢＰＦ３５及び３６から入力する信号成分Ｄｘ及びＤｙに基づいて描かれる被検査品１のリサージュ波形５１を示している。リサージュ波形５１は長軸５２を有し、長軸５２とＸ軸とのなす角度が被検査品１の位相θとして表されている。

【0059】

図４は、位相算出部４６が同期検波器４３及び４４から入力する、送信コイル１２に流れる電流の同期検波後の波形（以下「電流検波後波形」という）５３を示している。位相算出部４６は、電流検波後波形５３の信号成分Ｍｘ及びＭｙに基づき、[数１]により電流検波後波形５３の位相θｎを算出するようになっている。位相θｎは、電流検波後波形５３とＸ軸とのなす角度である。

【0060】

【数1】

【0061】

図５は、位相差算出部４８が、位相算出部４６から入力する電流検波後波形５３の位相θｎのデータと、位相記憶部４７から入力する基準電流位相θａのデータとを示している。基準電流位相θａは、予め基準として定められた基準被検査品を搬送路で搬送した場合に、送信コイル１２に流れる電流の波形５４とＸ軸とのなす角度である。位相差算出部４８は、[数２]により補正位相θｄを算出するようになっている。この補正位相θｄは、例えば温度上昇により、基準電流位相θａから位相θｎに変化した場合の変化量を示し、後述するように、位相補正部３７での位相補正に用いられる。

【0062】

【数2】

【0063】

図６は、被検査品１のリサージュ波形５１と、基準電流位相θａのデータを取得したときの被検査品１のリサージュ波形５５とを、Ｉ相軸及びＱ相軸で示している。リサージュ波形５５は、長軸５６を有し、長軸５６とＩ相軸とのなす角度が被検査品１の位相θ１として表されている。

【0064】

本発明の発明者は、時間の経過とともに発生する位相のズレの改善検討を重ねた結果、位相のズレは送信側の電流の位相変化によるものが支配的であり、受信側の影響は無視できることを見出した。したがって、リサージュ波形５１の位相θと、リサージュ波形５５の位相θ１との位相差を、位相差算出部４８が算出した位相θｄとみなすことができる。

【0065】

そこで、位相補正部３７は、位相差算出部４８から位相θｄのデータを取得して、例えば回転行列により、信号成分Ｄｘ及びＤｙで定まるリサージュ波形５１の位相θを補正するようになっている。例えば、位相補正部３７は、［数３］によりＩ相成分及びＱ相成分の各位相を補正するようになっている。ここで、右辺第１項は回転行列を示す。位相が補正されたＩ相成分及びＱ相成分の各データは、制御部１７に出力される。

【0066】

【数3】

【0067】

［数３］を書き換えると［数４］が得られる。

【0068】

【数4】

【0069】

次に、本実施形態における金属検出機１０の動作について説明する。

【0070】

まず、被検査品１の検査を行う前に、発振器１１からの電流を送信コイル１２に供給した状態で、基準位相を決めた際の送信コイル１２の電流位相を位相記憶部４７に記憶する。以降、被検査品１を搬送路で搬送する。

【0071】

次に、受信側位相補正部３０における動作を説明する。

【0072】

受信コイル１３の各コイル１３ａ、１３ｂは、送信コイル１２によって生成された磁界を検出して誘起電圧を生成する。ここで、各コイル１３ａ、１３ｂは差動接続されているので、誘起電圧は互いに相殺され、出力信号の信号レベルは０である。

【0073】

したがって、搬送路上を搬送される被検査品１に金属片が含まれない状態においては、受信コイル１３の出力信号は小さい。しかしながら、被検査品１に金属片が含まれると、一方の受信コイル１３ａの誘起電圧に金属片の大きさに対応した変化分＋ΔＥが生じる。巻き方向が異なる他方の受信コイル１３ｂの誘起電圧にも金属片の大きさに対応した変化分−ΔＥが生じる。その結果、受信コイル１３の出力信号には（＋２ΔＥ）の信号レベルが現れる。

【0074】

同期検波器３２は、発振器１１の出力信号に同期させて受信コイル１３の出力信号を同期検波し、同期検波して得た信号成分ＲｘをＢＰＦ３５に出力する。

【0075】

同期検波器３３は、π／２移相器３４の出力に同期させて受信コイル１３の出力信号を同期検波し、同期検波して得た信号成分ＲｙをＢＰＦ３６に出力する。

【0076】

ＢＰＦ３５及び３６は、それぞれ、同期検波器３２及び３３が出力する信号成分Ｒｘ及びＲｙから不要成分を除去した信号を取り出し、信号成分Ｄｘ及びＤｙとして位相補正部３７に出力する。

【0077】

位相補正部３７の位相検出部３７ａは、ＢＰＦ３５及び３６が出力する信号成分Ｄｘ及びＤｙに基づいて、受信コイル１３の出力信号の位相を検出する。なお、位相補正部３７による位相補正の動作は後述する。

【0078】

次に、送信側位相補正部４０における動作を説明する。

【0079】

電流検出部４１は、送信コイル１２に流れる電流を検出し、同期検波器４３及び４４に出力する。

【0080】

同期検波器４３は、発振器１１の出力信号に同期させて電流検出部４１の出力信号を同期検波し、同期検波して得た信号成分Ｍｘを位相算出部４６に出力する。

【0081】

同期検波器４４は、π／２移相器４５の出力に同期させて電流検出部４１の出力信号を同期検波し、同期検波して得た信号成分Ｍｙを位相算出部４６に出力する。

【0082】

位相算出部４６は、同期検波器４３及び４４がそれぞれ出力する信号成分Ｍｘ及びＭｙに基づいて、送信コイル１２に流れる電流の位相θｎを［数１］により算出する。

【0083】

位相差算出部４８は、位相算出部４６から入力する電流検波後波形５３の位相θｎのデータと、位相記憶部４７から入力する基準電流位相θａのデータとから、［数２］により補正位相θｄを算出する。

【0084】

位相補正部３７は、位相差算出部４８から入力する位相θｄのデータに基づいて、位相検出部３７ａが検出した受信コイル１３の出力信号の位相に対し、［数４］により位相補正を行って、位相が補正されたＩ相成分及びＱ相成分の各データを制御部１７に出力する。

【0085】

制御部１７の判定部１７ａは、位相補正部３７から位相補正後のＩ相成分及びＱ相成分の各データを入力し、合否判定の閾値に基づいて被検査品１に金属片が含まれているか否かを判定する。そして、制御部１７は、判定部１７ａの判定結果を表示部１９に表示制御する。なお、制御部１７は、位置検出器１５及び１６の出力信号に同期させることにより、被検査品１に含まれる金属片の位置を表示部１９に表示させることもできる。

【0086】

以上のように、本実施形態における金属検出機１０は、送信コイル１２が発生する磁界の位相θｎと予め求められた基準位相θａとの位相差θｄを算出し、算出した位相差θｄに基づいて受信信号位相を補正するので、位相変化の支配的な要因である送信コイル１２の磁界の位相変化に基づいて受信信号位相を補正することができる。

【0087】

そのため、本実施形態における金属検出機１０は、稼働停止期間の前後で周囲温度が大きく変動したとしても、従来のもののように、稼働を再開する度に基準ワーク位相を求める作業を実施する必要がない。

【0088】

したがって、本実施形態における金属検出機１０は、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品１の位相を容易に補正することができる。

【0089】

なお、前述の実施形態では、電流検出手段としての検知インピーダンス素子２及び電流検出部４１が、送信コイル１２に流れる電流を直接検出する例を挙げて説明した。以下、電流検出手段の変形例を説明する。

【0090】

（第１の変形例）
電流検出手段の第１の変形例を図７に示す。なお、この変形例では、発振器１１と送信コイル１２との接続方法は図１とは異なる。すなわち、発振器１１は、変圧器５７を介して送信コイル１２に接続されている。変圧器５７は、１次側コイル５７ａ及び２次側コイル５７ｂを有する。１次側コイル５７ａは、発振器１１に直列接続されている。２次側コイル５７ｂは、送信コイル１２に直列接続されている。

【0091】

図７に示した電流検出手段は、変圧器７１、検知インピーダンス素子２、電流検出部４１を備えている。変圧器７１は、送信コイル１２を含む電流経路３と検知インピーダンス素子２との間に設けられている。

【0092】

変圧器７１は、１次側コイル７１ａ及び２次側コイル７１ｂを有する。１次側コイル７１ａと２次側コイル７１ｂの巻数比は１：ｎ（任意の数）である。１次側コイル７１ａは、送信コイル１２に直列接続され、電流経路３に含まれている。２次側コイル７１ｂは、検知インピーダンス素子２の両端に接続されている。なお、電流経路３は、変圧器５７の２次側コイル５７ｂ、送信コイル１２、変圧器７１の１次側コイル７１ａを含む。

【0093】

この構成により、第１の変形例の電流検出手段は、電流経路３との間を絶縁し、外来電磁波による同相雑音の影響を低減することができ、より正確な位相の算出に資することができる。

【0094】

また、この構成により、位相差算出部４８（図１参照）は、変圧器７１を介し、電圧出力調整部４１ａが出力する出力電圧に基づいて、検知インピーダンス素子２に流れる電流の位相と基準位相との位相差を算出することができる。

【0095】

なお、変圧器７１に代えて、変圧器７１と機能的に等価な変流器を備える構成としても同様な効果が得られる。

【0096】

（第２の変形例）
電流検出手段の第２の変形例を図８に示す。なお、第１の変形例と同様な構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

【0097】

図８に示した第２の変形例の電流検出手段は、検知インピーダンス素子２、電流検出部４１、サーミスタ６１、サーミスタインタフェース（ＩＦ）６２、位相温度補正部６３を備えている。

【0098】

検知インピーダンス素子２は、電流経路４に含まれている。すなわち、電流経路４は、変圧器５７の２次側コイル５７ｂ、送信コイル１２、検知インピーダンス素子２を含む。

【0099】

サーミスタ６１は、検知インピーダンス素子２の温度（表面温度）を検出し、サーミスタＩＦ６２に出力するようになっている。なお、サーミスタ６１に代えて、例えば、白金抵抗、温度センサＩＣ等を用いてもよい。

【0100】

サーミスタＩＦ６２は、サーミスタ６１が検出した温度を電圧値に変換し、位相温度補正部６３に出力するようになっている。

【0101】

位相温度補正部６３は、検知インピーダンス素子２の温度変化と位相変化との関係が予め求められたテーブルを有している。そして、位相温度補正部６３は、サーミスタ６１が検出した温度に基づいて、位相検出部３７ａが検出した受信コイル１３の出力信号の位相を補正するための補正値を求め、そのデータを位相補正部３７に出力するようになっている。この位相温度補正部６３は、受信信号位相補正手段を構成する。

【0102】

この構成により、第２の変形例の電流検出手段は、検知インピーダンス素子２自体の温度変化による電流検出値の変動の影響を軽減することができ、より正確な位相の算出に資することができる。

【0103】

（第３の変形例）
電流検出手段の第３の変形例を図９に示す。なお、第１の変形例と同様な構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

【0104】

図９に示した第３の変形例の電流検出手段は、磁界検出素子６５、電圧変換回路６６、電流検出部４１を備えている。

【0105】

図９において、電流経路５は、変圧器５７の２次側コイル５７ｂ、送信コイル１２を含む。

【0106】

磁界検出素子６５は、送信コイル１２と変圧器５７の２次側コイル５７ｂとの間の電流経路５を構成する接続線から所定の距離をおいて配置（接続線の近傍に配置）され、その接続線が発生する磁界（磁気）を検出するようになっている。この磁界検出素子６５は、例えば、磁気抵抗素子やホール素子で構成される。なお、接続線の近傍ではなく、送信コイル１２の近傍に磁界検出素子６５を配置し、送信コイル１２が発生する磁界（磁気）を検出するよう構成してもよい。

【0107】

電圧変換回路６６は、磁界検出素子６５の出力信号を電圧に変換し、電圧出力調整部４１ａに出力するようになっている。

【0108】

この構成により、第３の変形例の電流検出手段は、電流経路５との間を絶縁し、外来電磁波による同相雑音の影響を低減することができ、より正確な位相の算出に資することができる。

【0109】

（第４の変形例）
電流検出手段の第４の変形例を図１０に示す。なお、第１の変形例と同様な構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

【0110】

図１０に示した第４の変形例の電流検出手段は、直流電流重畳回路８０、電流経路６の一部で構成されたインピーダンス８２、電流検出部４１、温度変化検出部８３、位相温度補正部６３を備えている。インピーダンス８２の両端が電圧出力調整部４１ａに接続されている。

【0111】

電流経路６は、変圧器５７の２次側コイル５７ｂ、送信コイル１２、直流電流重畳回路８０のコンデンサ、インピーダンス８２を含む。

【0112】

直流電流重畳回路８０は、直流電流源８１、インダクタンス、コンデンサを含み、インピーダンス８２に流入する交流電流に直流成分の電流を重畳するようになっている。この直流電流重畳回路８０は、直流成分重畳手段を構成する。

【0113】

インピーダンス８２は、インダクタンス及び抵抗を含む。なお、インピーダンス８２に代えて、電流経路６内にインピーダンス素子を設け、そのインピーダンス素子の両端を電圧出力調整部４１ａの入力部に接続する構成としてもよい。

【0114】

この構成において、電圧出力調整部４１ａは、直流成分によるオフセット電圧でオフセットされた交流電圧を出力することとなる。周囲温度が変化すると、周囲温度に従ってインピーダンス８２に流れる直流成分が変動するので、電圧出力調整部４１ａの出力のオフセット電圧が変動する。

【0115】

温度変化検出部８３は、電圧出力調整部４１ａのオフセット電圧の変動を検出することにより、周囲温度の変化を検出するようになっている。この温度変化検出部８３は、温度変化検出手段を構成する。

【0116】

位相温度補正部６３は、電圧出力調整部４１ａのオフセット電圧の変化と位相変化との関係が予め求められたテーブルを有している。そして、位相温度補正部６３は、そのテーブルに基づいて、位相検出部３７ａが検出した受信コイル１３の出力信号の位相を補正するための補正値を求め、そのデータを位相補正部３７に出力するようになっている。

【0117】

この構成により、第４の変形例の電流検出手段は、周囲温度の変動の影響を軽減することができ、より正確な位相の算出に資することができる。

【産業上の利用可能性】

【0118】

以上のように、本発明に係る金属検出機は、稼働が停止された場合でも稼働の再開時に被検査品の位相を容易に補正することができるという効果を有し、食品や衣類等の被検査品中の金属の有無を検出する金属検出機として有用である。

【符号の説明】

【0119】

１ 被検査品
２ 検知インピーダンス素子（磁界検出手段、電流検出手段）
３〜６ 電流経路
１０ 金属検出機
１２ 送信コイル
１３（１３ａ、１３ｂ） 受信コイル
１７ａ 判定部（判定手段）
３７ 位相補正部（受信信号位相補正手段）
３７ａ 位相検出部（受信信号位相検出手段）
４１ 電流検出部（磁界検出手段、電流検出手段）
４８ 位相差算出部（位相差算出手段）
６１ サーミスタ（温度計測手段）
６３ 位相温度補正部（受信信号位相補正手段）
６５ 磁界検出素子
７１ 変圧器
７２ 変流器（電流検出手段）
８０ 直流電流重畳回路（直流成分重畳手段）
８２ インピーダンス
８３ 温度変化検出部（温度変化検出手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】