JP5815751B2 - 金属検出器 - Google Patents

Description

本発明は金属検出器に関し、詳しくは包装産業において用いられる金属検出器に関するがこれに限られない。

食品の包装において、任意の金属汚染を検出することは当該金属を排除する目的上重要である。これは、金属を包含する任意の包装を製品ラインから除去することによって行われる。製品ラインにおいても金属を検出することにより、オペレータは当該機械の潜在的な欠陥に気づく。

スナック食品の包装において製品は計量器に送られる。製品は計量器からバッチ単位で、包装機械に続く形成器へ送られる。計量器と形成器との間には、所定数のシュートが存在する。製品は重力の影響下、シュートに沿って移動する。典型的には、上シュート及び下シュートが存在する。上シュートの側面は、下シュートの側面よりも大きな割合で収束する。製品が上シュートから下シュートまで通過すると、典型的に当該製品には、下向き方向の速度のみならず角速度も生じる。さらに製品は、当該製品が下シュートの内部全体にわたって頻繁に分散する結果、自身に衝突する。

金属検出器が、かなり小さな直径の下シュートに適用される。しかしながら、金属検出器は、下シュートの中心に向かって配置される任意の金属を検出するべく十分に強力な必要がある。それにもかかわらず、金属検出器は、下シュートの中心に向かって配置されるしばしば小さな金属片が検出されずに金属検出器を通過する場合が多いという短所を有する。明らかなことだが、これが短所なのは、金属が食品包装内に到達するからである。「産業金属検出器は、薬剤、食料、飲料、織物、衣類、プラスチック、化学製品、木材、及び包装産業において使用される。壊れた処理機械からの金属破片による食料の汚染は、食料産業において安全上重大な問題である。これを目的とする金属検出器は広く使用されて生産ラインに統合されている。」（ウィキペディア）

「一般的な産業金属検出器の基本動作原理は、３コイルの設計に基づく。この設計は、１つのＡＭ（振幅変調）送信コイルと、当該送信器のいずれの側にも１つずつある２つの受信コイルを利用する。受信コイルの設計及び物理的構成は、１ｍｍ以下の非常に小さな金属汚染物を検出する能力に役立つ。今日の最新式金属検出器も、望ましくない金属を検出するための当該構成を利用し続けている。コイルは、製品（食料、プラスチック、薬剤等）が当該コイルを貫通する開口ができるように構成される。この開口又はアパチャにより製品は、３コイルシステムを通って入出することができる。これにより、２つの受信コイルにおいて均等であるが鏡像の信号が生成される。得られる信号は合計され、互いに有効に相殺される。金属汚染物が製品に導入されると、不均等な乱れが生成される。そしてこれが、非常に小さな電気信号を生成し、当該電気信号が特定の電子回路によって増幅される。そして、当該得られた増幅による信号が、汚染された製品を製品ラインから除去するべく運搬器システムに取り付けられた機械デバイスに送られる。この過程は完全に自動化され、製造は途切れることなく稼働することができる。」（ウィキペディア）

米国特許第３，５８８，６８７号明細書

本発明の目的は、上述の短所を克服又は実質的に改善することにある。

ここに開示される金属検出器は、垂直な中心軸を取り囲んでかつ前記中心軸から離間して一の通路を取り囲む複数の巻線を含み、核艦船が前記軸を横切って延びる巻線面積を取り囲み、前記通路は第1端及び前記第１端から軸方向に離間した第２端を有し、前記通路は前記第２端において前記第１端よりも小さな断面積を有し、前記巻線は、前記通路に隣接して前記軸から所定距離だけ離間され、前記距離は、前記巻線面積が前記第２端に向かって減少するように前記第１端から前記第２端に向かって小さく形成してあり、
前記複数の巻線は、前記通路を備えたシュートの外部構成に整合する上下の受信コイルの間に送信コイルを備え、下側の受信コイルの巻線面積は上側の受信コイルの巻線面積よりも小さい。

好ましくは、前記距離は前記軸からの半径であり、前記巻線の前記半径は、前記第１端から前記第２端まで小さくなる。

好ましくは、前記通路は、前記第１端と前記第２端との間において構成が円錐台状である。

好ましくは、前記通路は長手側面が、側面図において弓状であって径方向内向きに凹む。

好ましくは、前記巻線は送信コイル及び受信コイルを含む。

好ましくは、前記巻線は、２つの受信コイル間に配置された１つの送信コイルを含む。

好ましくは、前記受信コイルは第１受信コイル及び第２受信コイルを含み、前記送信コイルは前記第１コイルと前記第２コイルとの間に配置される。

好ましくは、前記第１コイルが前記軸から離間する距離は、前記送信器コイルが前記軸から離間する距離及び前記第２コイルが前記軸から離間する距離よりも大きく、前記送信器コイルが前記軸から離間する距離は、前記第２コイルが前記軸から離間する距離よりも大きい。

好ましくは、前記コイルは、前記軸に関して長手方向に離間して配置されかつ同軸である。

好ましくは、前記金属検出器は、中に前記巻線が配置される本体をさらに含み、前記本体は、前記通路を取り囲む内部長手本体表面を有し、前記本体表面は下方に向かって収束する。

上記金属検出器のいずれか１つと垂直な中心軸を有するシュートとの組み合わせであって、前記シュートは前記通路を取り囲みかつ下方に向かって収束し、中に前記巻線が配置された前記本体は、前記シュートに隣接するように前記シュートを取り囲んで前記金属検出器を、前記通路に沿って通過する金属を検出するように位置決めする組み合わせもさらに存在する。

好ましくは、前記組み合わせは、前記シュートの中に配置されるガイド部材をさらに含み、前記ガイド部材の支援によって、前記シュートを下に移動する製品が前記シュートに隣接することが維持される。

添付図面を参照して本発明の好ましい形態を、例示として以下に記載する。

製品のバッチを包装機械に送るシュート組付体及び包装機械形成器の概略的な等角投影図である。 図１のシュート組付体及び形成器の概略的な側面図である。 図１及び２のシュート組付体及び形成器の概略的な上面図である。 図３のシュート組付体及び形成器の４−４線断面の概略的な部分断面側面図である。 図４に示されるシュート組付体の上シュートの変形例の概略的な断面側面図である。 図１のシュート組付体の変形例の概略的な側面図である。 図６のシュート組付体の概略的な断面側面図である。 図７に示されるシュート組付体の部分８の概略的な拡大図である。

添付図面には、概略的に描かれたシュート組付体１０が存在する。シュート組付体１０は、形成器１１まで製品を送る。製品は、重力の影響下、組付体１０を通って方向１２に落下する。形成器１１は、細片形状の板材を受け取り当該細片を、形成器１１から方向１２に通過する管状構成体に構成する。被包装製品は、管状袋材の内部に送られる。そして管状袋材及び製品は、包装機械（形成器１１の下方）に送られ、当該製品の包装が形成される。

形成器１１の上方に配置されるのは、上シュート１４から製品を受け取る下シュート１３である。これらの実施例におけるシュート１３及び１４は、共通の一般的に垂直な中心長手軸１５を有する。

シュート１４の内部に突出するのはガイド部材１６である。ガイド部材１６は好ましくは、構成が円錐状又は円錐台状である。ガイド部材１６は、シュート１４の中心に表面１７から離間して配置される。シュート１４は、円錐台状構成の内表面１７を有する。表面１７は部材１６と一体となって通路１８を取り囲む。通路１８に沿って製品が流れる。部材１６に隣接する通路１８は構成が環状である。シュート１３は、通路２０を取り囲む内表面１９を有する。通路２０に沿って製品が流れる。表面１９は構成が円錐台状である。

シュート１４を取り囲むのは金属検出器２１である。金属検出器２１は複数の巻線２２を有する。複数の巻線２２は通路２４を取り囲む。通路２４を通り抜けてシュート１４が突出する。巻線２２は本体２８の中に埋め込まれる。したがって、巻線２２は、シュート１４、表面１７、及び長手軸１５を取り囲む。表面１７に隣接する巻線２２は、軸１５から半径２３だけ離間する。通路２４の下端２５にある下巻線２２は、軸１５に近接して配置される。したがって、半径２３は、上端２６から下方に向かって小さくなる。シュート１４は、上端の断面積を取り巻く。上端の断面積は、半径２３の低減に順応する下端の断面積よりも大きい。

この実施例において巻線２２は、シュート１４の外部構成に整合する。したがって、シュート１４に隣接する巻線２２は、シュート１４に一致する形状を画定する。この実施例においてシュート１４は円錐台状である。したがって、シュート１４に隣接する巻線は、組み合わせられて円錐台状の構成を画定する。例えば、上巻線２２及び下巻線２２は受信巻線（受信コイル２２）であり、中心巻線２２は送信巻線（送信コイル２２）である。複数の巻線２２は構成が円状であり、その中心軸として軸１５を有する。複数の巻線２２は、図８に最もよく示されるように、軸１５に関して長手方向に離間した部分に配置される。すなわち複数の巻線２２は、同軸だが離間する。

図５の実施例において上シュート１４は、側面図が放物線状の側壁（短手断面が円状）を有する。その結果、外部から見ると凹面となる。

上述の好ましい実施例において巻線２２は、軸１５から所定距離だけ離間する。シュート１４は（他の構成と対照的に）短手断面が円状なので、当該距離は半径２３となる。

図６から８の実施例においてガイド１６は下端が切り捨てられる。ガイド部材１６は（側面図において）凸形曲面２７を有するが、表面１７も側面図において湾曲する。

さらに、上述の好ましい実施例において、シュート１４の短手断面が円状なので、通路２４も短手断面が円状となる。通路２４の断面積は、端２６の半径２３、端２５の半径２３、及び金属検出器本体２８の構成によって決定される。

図６から８の実施例において本体２８は、金属ハウジング３０を含む。金属ハウジング３０の中に巻線支持体３１が配置される。支持体３０は、電気的絶縁材料から形成され、溝３２を有する。溝３２は、送信コイル３３及び２つの受信コイル３４を与える巻線２２を受け入れる。通路２４の断面積は、端２６から端２５まで小さくなる。したがって、コイル３３及び３４それぞれが取り囲む面積（巻線面積）は、通路１８の下端すなわちシュート１４の下端に向かって小さくなる。各巻線面積は軸１５を横切る。

図４、７、及び８に最もよく示されるように、本体２８は内部長手本体表面２９を有する。内部長手本体表面２９は、シュート１４をしたがって通路１８を取り囲む。表面２９は下方に向かって収束する。本体２９は、当該シュートを取り囲みかつ当該シュートに隣接して配置される。

送信コイル３３は、振幅変調送信コイルである。当該送信コイルは、２つの受信コイル３４に電流（電圧）の誘導場を生成するべく電気的に励起される。好ましくは、２つの受信コイル３４は均衡が取られ得る。これは、所定数のループ又は巻線を有する２つの受信コイル３４を有することによって達成され得る。ループ又は巻線の数は、均衡又は近似的な均衡を与えるべく調整される。しかしながら、２つの受信コイル３４は、金属がコイル３４を通過する場合に電気信号を生成することを要求されているにすぎない。さらなる例として、２つの受信コイル３４は、金属検出器２１の定常状態（通常）動作を表示する信号を生成し得る。「瞬時」信号を定常状態信号と比較して、金属がコイル３４を貫通する場合の表示が得られる。また、１つ以上の受信コイル３４が存在してもよいが、２つの受信コイル３４が好ましいことも理解すべきである。

上述の好ましい実施例は、上シュート１４において製品が、下シュート１３の表面１９とは対照的にすなわち製品が通路２０に入ることとと比べて、表面１７に隣接して配置されるという利点を有する。典型的には、通路２０の製品は自身に衝突し、当該製品が通路２０にわたって分散される原因となる。

製品が表面１７に隣接して配置されることにより、当該製品に伴う任意の金属は巻線２２に隣接して移動するので、検出される機会が増大する。

Claims (15)

1. 金属検出器であって、
   垂直な中心軸を取り囲んでかつ前記中心軸から離間して一の通路を取り囲む複数の巻線を含み、
   各巻線が前記軸を横切って延びる巻線面積を取り囲み、
   前記通路は第１端及び前記第１端から軸方向に離間した第２端を有し、
   前記通路は前記第２端において前記第１端よりも小さな断面積を有し、
   前記巻線は、前記通路に隣接して前記軸から所定距離だけ離間され、
   前記距離は、前記巻線面積が前記第２端に向かって減少するように前記第１端から前記第２端に向かって小さく形成してあり、
   前記複数の巻線は、前記通路を備えたシュートの外部構成に整合する上下の受信コイルの間に送信コイルを備え、下側の受信コイルの巻線面積は上側の受信コイルの巻線面積よりも小さいことを特徴とする金属検出器。
2. 前記距離は前記軸からの半径であり、
   前記巻線の前記半径は、前記第１端から前記第２端まで小さくなる、請求項１に記載の金属検出器。
3. 前記通路は、前記第１端と前記第２端との間において構成が円錐台状である、請求項１又は２に記載の金属検出器。
4. 前記通路は長手側面が、側面図において弓状であって径方向内向きに凹む、請求項１又は２に記載の金属検出器。
5. 前記巻線は送信コイル及び受信コイルを含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属検出器。
6. 前記巻線は、２つの受信コイルの間に配置された１つの送信コイルを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の金属検出器。
7. 前記受信コイルは第１コイル及び第２コイルを含み、
   前記送信コイルは前記第１コイルと前記第２コイルとの間に配置される、請求項６に記載の金属検出器。
8. 前記第１コイルが前記軸から離間する距離は、前記送信器コイルが前記軸から離間する距離及び前記第２コイルが前記軸から離間する距離よりも大きく、
   前記送信器コイルが前記軸から離間する距離は、前記第２コイルが前記軸から離間する距離よりも大きい、請求項７に記載の金属検出器。
9. 前記コイルは、前記軸に関して長手方向に離間して配置されかつ同軸である、請求項５から８のいずれか一項に記載の金属検出器。
10. 中に前記巻線が配置される本体をさらに含み、
    前記本体は、前記通路を取り囲む内部長手本体表面を有し、前記本体表面は下方に向かって収束する、請求項１から９のいずれか一項に記載の金属検出器。
11. 請求項１０に記載の金属検出器と垂直な中心軸を有するシュートとの組み合わせであって、
    前記シュートは前記通路を取り囲みかつ下方に向かって収束し、
    中に前記巻線が配置された前記本体が、前記シュートに隣接するように前記シュートを取り囲み、前記通路に沿って通過する金属を検出するように前記金属検出器を位置決めする組み合わせ。
12. 前記シュートの中に配置されるガイド部材をさらに含み、
    前記ガイド部材の支援によって、前記シュートを下に移動する製品が前記シュートに隣接することが維持される、請求項１１に記載の組み合わせ。
13. 請求項１に記載の金属検出器において、前記シュートの内表面との間に環状の通路を形成するガイド部材を、前記シュート内に備えていることを特徴とする金属検出器。
14. 請求項１３に記載の金属検出器において、前記シュートの外周面に、前記送信コイル及び上下の受信コイルが埋め込まれた本体を備えていることを特徴とする金属検出器。
15. 請求項１から９のいずれかに記載の金属検出器と垂直な中心軸を有するシュートとの組み合わせであって、
    前記シュートは前記通路を取り囲みかつ下方に向かって収束し、
    中に前記巻線が配置された本体が、前記シュートに隣接するように前記シュートを取り囲み、前記通路に沿って通過する金属を検出するように前記金属検出器を位置決めする組み合わせ。

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