專利名稱：用于檢測非磁性制品中的磁性物質(zhì)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能方便、可靠地檢測各種非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法和裝置，所述非磁性制品例如包括縫紉制品、機(jī)織和/或針織制品、無紡布、地毯、榻榻米(草墊)、食品、藥品等，而所述磁性物質(zhì)可以是誤混入的金屬片，特別是在縫紉過程中誤混入的斷針。
毋庸置疑，在制造過程之中或之后可能會有例如金屬片之類的磁性物質(zhì)被誤混入前述的各種制品。當(dāng)附連于縫紉機(jī)的縫紉針折斷或者是針被胡亂放置時，它們可能在縫紉過程之后進(jìn)入縫紉制品。當(dāng)將拉鏈縫到衣物上時，縫紉機(jī)之縫紉針的前端可能被折斷，并消失在拉鏈與衣物之間的接縫內(nèi)。因此，必須在發(fā)貨之前，將金屬片從有這種可能性的制品中去除。特別是自從有關(guān)產(chǎn)品傷害責(zé)任的法規(guī)施行以來，生產(chǎn)廠家的責(zé)任顯然增大了，例如在縫制拉鏈的過程中有斷針混入的問題已經(jīng)日益重要起來。
迄今，已經(jīng)有了這樣一種用來檢測斷針之類遺失的針的方法，即，利用當(dāng)一磁性物質(zhì)穿過一磁場時對該磁場的干擾來進(jìn)行檢測，如已公開的日本專利申請(早期公開)4-82,958和56-36,049所述。具體說來，當(dāng)把一個檢測線圈安置到一磁場內(nèi)，并使一其內(nèi)包含了誤混入磁性物質(zhì)的縫紉制品穿過該磁場，磁性物質(zhì)的出現(xiàn)會導(dǎo)致磁場受到干擾，磁場的干擾會導(dǎo)致在檢測線圈內(nèi)產(chǎn)生一感應(yīng)電流差。由于這種感應(yīng)電流差是非常微弱的，所以必須將其放大到一個規(guī)定的水平，以便檢測出磁性物質(zhì)。
在利用磁場受到干擾來檢測磁性物質(zhì)的上述方法(即，通過使一待檢制品穿過一磁場來檢測磁性物質(zhì)的方法)情況下，即使有一個具一定尺寸的非磁性物質(zhì)的金屬片粘附于縫紉制品，該金屬片也不會影響磁場，從而成為一個造成漏檢的原因。若縫紉制品上縫有一個附有鋁制滑塊或壓鑄的鋅滑塊的拉鏈，當(dāng)該拉鏈經(jīng)過磁場時，滑塊會因渦流電流的作用而感生出另一磁場，并且會干擾所經(jīng)過的磁場。這樣，這種用來檢測失落的針的裝置就不能辨別所檢測到的磁場內(nèi)的干擾(感應(yīng)電流)是由混入縫紉制品的磁性物質(zhì)(針)產(chǎn)生的，還是由滑塊產(chǎn)生的，從而即使當(dāng)縫紉制品不包含磁性物質(zhì)(針)時，也會錯誤地判斷它包含了這樣的磁性物質(zhì)。
外界噪聲對檢測的可能影響也是不能忽略的，因為借助磁場受到干擾而在檢測線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流是非常微弱的。由于如果磁性物質(zhì)不移動它所產(chǎn)生的流過檢測線圈的感應(yīng)電流就沒有差別，所以當(dāng)含有磁性物質(zhì)(針)的縫紉制品以低速傳送或者保持靜止?fàn)顟B(tài)時，該裝置不能判別在該測試條件下縫紉制品內(nèi)是否包含了磁性物質(zhì)(針)。相反，當(dāng)縫紉制品被高速傳送時，要該裝置選擇出含有磁性物質(zhì)(針)的縫紉制品也很困難。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能方便、靈敏、可靠地檢測誤混入上述各種非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法和裝置，即使是斷針之類誤包含在縫紉制品內(nèi)的微小的磁性物質(zhì)也能被檢測到。
本發(fā)明的另一目的在于，提供這樣一種能檢測制品內(nèi)磁性物質(zhì)的方法和裝置，即使當(dāng)制品上縫制了由其它會影響磁場的非磁性金屬制成的拉鏈或構(gòu)件，或者制品較為笨重時，并且即使當(dāng)制品被低速傳送或保持一靜止?fàn)顟B(tài)時，也能進(jìn)行檢測。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面在于，提供一種用于檢測非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法。根據(jù)該方面的第一實施例涉及一種用于檢測包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法，其特征在于，對所述制品施加一磁場，磁場強(qiáng)度最好是等于或大于使其達(dá)到飽和磁化所需的值；隨后使包含在所述制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的剩磁的磁通會聚，以檢測出剩磁；以及在檢測到的剩磁的基礎(chǔ)上，判斷所述制品內(nèi)是否有所述磁性物質(zhì)存在。
上述方面的第二實施例涉及一種用于檢測包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法，其特征在于，對可能混入所述制品的磁性物質(zhì)預(yù)先施加一磁場，磁場強(qiáng)度最好是等于或大于使其達(dá)到飽和磁化所需的值，從而使所述磁性物質(zhì)呈現(xiàn)一種具有剩磁的狀態(tài)；隨后使包含在所述制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的剩磁的磁通會聚，以檢測出剩磁；以及在檢測到的剩磁的基礎(chǔ)上，判斷所述制品內(nèi)是否有所述磁性物質(zhì)存在。
較佳的是，在上述任一實施例中，在一對相對的軟磁元件之間的一個規(guī)定位置上設(shè)置一磁性傳感器或磁力傳感器，所述非磁性制品位于或者是經(jīng)過該成對的軟磁元件之間，因而由外界干擾而產(chǎn)生的磁場可被吸收到這些軟磁元件內(nèi)，并使由包含在所述制品內(nèi)的磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁通會聚于所述軟磁元件，這樣就可由磁傳感器來檢測磁性物質(zhì)的剩磁?；烊敕谴判灾破返睦缃饘倨蜥樦惖拇判晕镔|(zhì)的檢測工作可以這樣來正確的實現(xiàn)，即在所述非磁性制品的寬度方向上以規(guī)定的間隔布置多個磁傳感器，并使這些磁傳感器相對于所述非磁性制品移動。非磁性制品和磁傳感器之間的相對移動可以通過移動(施加一掃描運(yùn)動)所述磁傳感器來實現(xiàn)。然而，考慮到所述裝置對現(xiàn)有的生產(chǎn)線的適用性及其工作能力，最好是一邊使所述非磁性制品移動并穿過成對的軟磁元件之間，一邊由多個傳感器來檢測包含在非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的剩磁，所述傳感器設(shè)置成與運(yùn)動中的所述制品相對隔開一規(guī)定距離，并且在基本垂直于所述非磁性制品的移動方向上以一規(guī)定的尺寸相互間隔。當(dāng)所述非磁性制品是一縫紉制品時，可以通過這樣一種手段來檢測包含在該縫紉制品內(nèi)的針的剩磁，即對縫紉工作中使用的針加以磁化，緊接在縫紉工作之后，對用該磁化的針縫紉的制品進(jìn)行掃描。
本發(fā)明的第二方面在于，提供一種用于檢測一非磁性制品內(nèi)是否有磁性物質(zhì)存在的裝置。其基本的第一實施例涉及一種用于檢測包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的裝置，它是通過檢測非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的剩磁來進(jìn)行檢測的，其特征在于，該裝置包括用于檢測包含在所述非磁性制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)的剩磁的裝置；以及用于使剩磁的磁通會聚于所述檢測裝置的裝置(用于提高信號比的裝置)，可取的是，該裝置還能使所述檢測裝置屏蔽于由外界干擾而產(chǎn)生的磁場。
所述裝置的第二實施例的特征在于，該裝置包括用于傳送所述非磁性制品的裝置；非?？拷鰝魉脱b置的、適于檢測包含在所述制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)之剩磁的檢測裝置；用于使所述剩磁的磁通會聚于所述檢測裝置的裝置(用于提高信號比的裝置)，可取的是，該裝置還能使所述檢測裝屏蔽于與由外界干擾而產(chǎn)生的磁場；以及在來自于所述檢測裝置的信息的基礎(chǔ)上，確定所述制品內(nèi)是否有所述磁性物質(zhì)存在。可取的是，該裝置還包括用于測量由所述檢測裝置檢測到的磁性物質(zhì)之剩磁強(qiáng)度的裝置。
可以對包含在非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)預(yù)先加以磁化，例如對可能混入縫紉制品內(nèi)的縫紉針加以磁化。還可以通過這樣的手段來為檢測工作預(yù)先磁化，即，將磁場發(fā)生裝置設(shè)置在檢測裝置的上游側(cè)。
在一較佳的實施例中，檢測裝置包括多個磁傳感器，它們沿垂直于非磁性制品的運(yùn)動方向的方向以一規(guī)定的間隔布置。
與上述的會聚裝置一樣，最好是在檢測裝置的背側(cè)采用一個由軟磁材料制成的磁屏蔽元件。較佳的是，采用一對由軟磁材料制成的磁屏蔽元件來作為會聚裝置，以便讓一非磁性制品位于或通過該成對磁屏蔽元件之間。例如，會聚裝置可以包括一框架，它在前后兩側(cè)(在非磁性制品的傳送方向上)敞開，并至少有一對相對的壁板，每一壁板均由一軟磁材料的磁屏蔽元件制成；多個檢測裝置，它們串聯(lián)并橫向地設(shè)置在所述磁屏蔽元件的內(nèi)表面上；而且所述會聚裝置是以這樣一種方式設(shè)置在所述框架內(nèi)，即，所述會聚裝置從所述框架的后側(cè)貫穿地延伸至其前側(cè)。較佳的是，磁屏蔽元件具有一朝非磁性制品凸出的曲面，以實現(xiàn)較大的磁通會聚效應(yīng)。
在該裝置的一個更好的實施例中，為了吸收或阻斷因外界干擾而產(chǎn)生的磁場干擾并加強(qiáng)磁通的會聚效應(yīng)，所述框架包括上板和下板，它們都是由軟磁材料的磁屏蔽元件制成的，并具有一沿所述非磁性制品的移動方向向內(nèi)凸出的曲面；由非磁材料制成的兩塊側(cè)板；設(shè)置在兩側(cè)用以覆蓋兩側(cè)板的另外若干個軟磁材料的磁屏蔽元件；設(shè)置在所述上板和下板的曲面上并沿其橫向以規(guī)定的尺寸間隔的多個磁傳感器。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖所作的描述而變得清楚。


圖1是一鐵磁物質(zhì)的磁滯曲線的示意圖；圖2A和2B是說明磁通的一個例子的示意圖，圖2A示出了由斷針(磁性物質(zhì))產(chǎn)生的磁通未會聚的狀態(tài)，而圖2B示出了磁通會聚的狀態(tài)；圖3A和3B是說明磁通的另一個例子的示意圖，圖3A示出了由斷針(磁性物質(zhì))產(chǎn)生的磁通未會聚的狀態(tài)，而圖3B示出了磁通會聚的狀態(tài)；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是一局部剖視的立體圖，示出了圖4中所示的一傳感裝置的結(jié)構(gòu)；圖6是沿圖5中的線Ⅵ-Ⅵ剖取的剖視圖；圖7是沿圖5中的線Ⅶ-Ⅶ剖取的剖視圖；圖8是一橫向的剖視圖，示出了圖5所示的傳感裝置內(nèi)的磁性傳感器的位置；圖9是表示本發(fā)明之另一實施例的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是一剖視立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的檢測裝置的傳感裝置。
本發(fā)明的對非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)進(jìn)行檢測的方法的特征在于，對預(yù)先磁化的磁性物質(zhì)的剩磁進(jìn)行檢測，并在檢測剩磁的過程中，使由該磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁通會聚，同時能阻斷由外界干擾產(chǎn)生的磁場。
本發(fā)明的發(fā)明人研制了一種通過檢測磁性物質(zhì)的剩磁來檢測一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法。該方法的優(yōu)點在于，無論混有磁性物質(zhì)的非磁性制品是被傳送還是保持在一靜止?fàn)顟B(tài)，都可以在不受到附連于例如縫紉制品之類的非磁性制品上的滑塊或類似物的影響的情況下進(jìn)行檢測。然而，在對滑雪服之類笨重的非磁性制品內(nèi)混入的斷針之類的微小磁性物質(zhì)進(jìn)行檢測的情況下，需檢測的磁性物質(zhì)與磁傳感器之間的距離越大或者磁性物質(zhì)的尺寸越小，則到達(dá)磁傳感器的磁通就越弱。當(dāng)提高磁傳感器的靈敏度以消除這樣的缺陷時，會相反地傳感到噪聲。
為解決上述問題，本發(fā)明利用了可將剩磁的磁通會聚的裝置，例如由軟磁材料制成的磁屏蔽元件，用以吸收或阻斷由外界干擾產(chǎn)生的磁場，同時，使由磁性物質(zhì)產(chǎn)生的分散的磁通被軟磁材料吸收，并會聚于磁傳感器，從而將到達(dá)磁傳感器的磁通加強(qiáng)到足以使混入非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)被檢測到的程度，即使磁性物質(zhì)是例如斷針之類非常微小的磁性材料亦可。
下面將描述本發(fā)明的功能。
本發(fā)明的基本特征在于，通過檢測被預(yù)先磁化的磁性物質(zhì)的剩磁來檢測非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)。
磁場H和磁通密度B之間的關(guān)系可用公式B=μ0H來表示。在該公式中，μ0表示在真空中的導(dǎo)磁率。當(dāng)把一物質(zhì)引入一磁場空間時，磁通會在該物質(zhì)內(nèi)感生出一磁偶極子，并使該物質(zhì)磁化。假設(shè)M表示該物質(zhì)的單位體積的磁(偶極)矩，磁通密度B可以表示為B=μ0H+M。符號M通常被稱作磁化強(qiáng)度。與前面的用于真空情況的公式相比，磁通密度B增大了M。這意味著在物質(zhì)內(nèi)感生出來的磁偶極子使磁通增加了。每種物質(zhì)都會因磁場而感生出一磁矩。就這種意義而言，可以將它叫作一種磁性物質(zhì)。磁性物質(zhì)可以分成鐵磁質(zhì)、抗磁質(zhì)和順磁質(zhì)等。
各種物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是不同的，并且隨著磁場的變化而變化。在鐵磁質(zhì)的場合，磁感應(yīng)強(qiáng)度通常是由圖1所示的磁滯曲線來表示。在該曲線圖中，當(dāng)施加的外磁場強(qiáng)度返回到零時仍保持的磁感應(yīng)強(qiáng)度MR就是剩磁。與原外磁場方向反向施加以消除磁性的磁場強(qiáng)度就是矯頑力Hc。
例如，制造針的原料，即鋼材就是一種鐵磁質(zhì)。當(dāng)鋼材受到磁化，隨后再去除外磁場時，鋼材內(nèi)就保持有圖1所示的剩磁MR。由鋁或壓鑄的鋅制成的拉鏈或滑塊是順磁質(zhì)，因而在外磁場去除后沒有剩磁。因此，通過搜尋剩磁，就可以排它地檢測到混在縫紉制品之類的非磁性制品內(nèi)的失落的針(磁性物質(zhì))，并且不會受到附連于縫紉制品的拉鏈滑塊等物的影響。與傳統(tǒng)方法應(yīng)用的磁干擾不同，本發(fā)明采用了一種通過檢測一磁性物質(zhì)的剩磁來檢測一磁性物質(zhì)的方法，它不涉及磁性物質(zhì)的移動，即無論含有磁性物質(zhì)的非磁性制品是否在運(yùn)動，均可進(jìn)行檢測。說明書中所采用的術(shù)語“非磁性”制品指的是不保持有如上定義的剩磁的制品。
本發(fā)明的特征在于，可將由磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁通會聚于檢測裝置，同時，可以阻斷在檢測剩磁過程中由外界干擾產(chǎn)生的磁場。
下面將結(jié)合圖2A、圖2B、圖3A和圖3B來描述本發(fā)明的這個特征。圖2A示出了被預(yù)先磁化并混入一非磁性制品的斷針(磁性物質(zhì))10的尖端指向一磁傳感器10的狀態(tài)，而圖3A示出了斷針10略微傾斜的狀態(tài)，但是該兩圖示出的均是由斷針產(chǎn)生的磁通沒有按照本發(fā)明進(jìn)行會聚的狀態(tài)。
另一方面，圖2B和圖3B示出了當(dāng)在斷針10的一移動路徑(由附圖中的箭頭表示)的上、下方設(shè)置用作會聚磁通裝置的磁屏蔽元件31時由斷針10產(chǎn)生的磁通的狀態(tài)。應(yīng)注意的是，圖2B和圖3B示出的是只采用平板狀磁屏蔽元件31(沒有設(shè)置帶有曲面的磁屏蔽元件)時的磁力線情況。
將圖2B、圖3B與圖2A和圖3A作比較可以清楚理解借助上和下磁屏蔽元件31沿垂直反向來吸收由斷針10之類微小的磁性材料所產(chǎn)生的分散的磁通，并使之會聚，就可以強(qiáng)化進(jìn)入到作為檢測裝置的磁傳感器20的磁通。同時，由于來自外界的磁場(外部干擾)被屏蔽或者是被上述元件吸收，所以傳感器只會檢測到由需檢測物質(zhì)所產(chǎn)生的磁場。于是，即使斷針10和磁傳感器20之間的距離相對較大，傳感器也能檢測到斷針10，也就是說，對微小的磁性材料具有較高的靈敏度。特別是當(dāng)上和下磁屏蔽元件31形成為沿軸向相互平行、但是沿著斷針10的前進(jìn)方向朝斷針10凸出的曲面形狀時，可以將磁通會聚在一個更狹窄的面積上，這樣就能更有效地檢測斷針。
在本發(fā)明的方法中，由于在檢測過程中沒有對斷針10施加磁場，與在檢測過程中施加一磁場來檢測非磁性導(dǎo)體(金屬)和磁性物質(zhì)的傳統(tǒng)金屬檢測器不同，所以只會有選擇地檢測出與導(dǎo)電材料相區(qū)別的、具有剩磁的磁性物質(zhì)。
就磁屏蔽元件31而言，具有高導(dǎo)磁率的鐵磁材料以及矯頑力和剩磁都接近零的軟磁材料，例如坡莫合金、μ金屬、純鐵、或者不銹鋼都可以用作磁屏蔽元件31。
應(yīng)注意的是，當(dāng)檢測斷針10的剩磁時，必須注意使磁傳感器20不會拾取哼鳴噪聲，因而最好是將磁屏蔽元件31組裝在一個具有類似于閉環(huán)電路結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)。還可以利用差動放大來抑制所述的哼鳴噪聲。在這種情況下，當(dāng)磁屏蔽元件31具有一曲面時，需對其曲率半徑加以合適的設(shè)定。當(dāng)一磁傳感器是借助例如差動放大型的高靈敏度磁傳感器來進(jìn)行差動放大時，即使磁屏蔽框架被略微磁化，也能避免拾取噪聲。最好是由多個傳感器構(gòu)成一組(一整塊)，每個傳感器都能用于進(jìn)行檢測的差動放大。還可以將電源噪聲截止頻率選擇(信號調(diào)諧)及放大電路與一差動放大回路相組合。
能應(yīng)用本發(fā)明之方法的非磁性制品包括所有的非磁性制品，例如機(jī)織和/或針織制品(機(jī)織/針織制品)、無紡布、地毯、榻榻米(草墊)、食品、藥品、以及除上述縫紉制品以外的其余非磁性零部件或制品的集合。斷針的無法預(yù)見的混入是非常危險的。由于能檢測混入縫紉制品內(nèi)的斷針并將它們?nèi)コ员景l(fā)明的方法和裝置可以被有利地利用。機(jī)織/針織制品可能會不知不覺地鎖住針。另外，榻榻米和床上用品也可能有例如針之類的磁性異物混入，不只是在制造過程中，而且在制成之后都有可能發(fā)生。另外，在用于拉鏈的滑塊和上下止擋件，以及例如鈕扣、搭扣、垂飾物、領(lǐng)帶別針和表鏈之類的附屬品的情況下，通常是在一家工廠內(nèi)一并制造包括用鋅壓鑄、或者還通過鍍鉻處理或進(jìn)一步地彩色鮮明處理而形成表面鍍層等工藝的非磁性制品、以及鍍鎳的磁性制品。因疏忽而使磁性制品混入批量非磁性制品中的可能性肯定會有的。當(dāng)需要檢測非磁性制品內(nèi)的磁性制品并將它們從中去除時，也可以利用本發(fā)明的方法。另外，在非磁性滑塊的情況下，雖然滑塊是由拉襻、彈簧和蓋子之類的零部件組裝入滑塊本體內(nèi)而成的，但也可能將由磁性物質(zhì)制成的零部件組裝到滑塊組件內(nèi)。本發(fā)明可以用來檢測可能在例如傳送過程中因疏忽而允許這樣的磁性零部件進(jìn)入的組裝制品，并且判別這些組裝制品是不是非磁性的。本申請說明書中所采用的術(shù)語“非磁性制品”涵蓋這樣的制品，即，盡管其采用磁性基材，但是通過例如表面處理后可以防止其具有剩磁的制品。
下面將結(jié)合附圖來詳細(xì)描述應(yīng)用于縫紉制品的實施例。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的檢測裝置的構(gòu)造。如圖4所示，標(biāo)號1表示一縫紉制品，2表示設(shè)置在用于傳送縫紉制品1的路徑上的一個強(qiáng)磁場，3表示設(shè)置在強(qiáng)磁場2下游側(cè)的傳感單元，4表示連接于傳感裝置3的測量單元，5表示連接于測量裝置4的控制單元(判斷單元)。
縫紉制品1在箭頭X方向上由傳送帶7(傳送裝置)以規(guī)定速度傳送，并首先通過強(qiáng)磁場2，傳送帶7拉伸并繞在一由驅(qū)動電機(jī)(未示)驅(qū)動的驅(qū)動輥8和一從動輥9上。當(dāng)縫紉制品1內(nèi)含有一由鋼(鐵磁質(zhì))制成的斷針之類的磁性物質(zhì)10時，該磁性物質(zhì)10會在經(jīng)過強(qiáng)磁場2時受到磁化。強(qiáng)磁場2可以用迄今為止任何一種已知的磁場發(fā)生裝置來產(chǎn)生，例如永磁鐵或電磁鐵。磁化可以在垂直方向(垂直于縫紉制品的方向)或縫紉制品前進(jìn)的方向上進(jìn)行。
縫紉制品1內(nèi)被磁化的磁性物質(zhì)10在經(jīng)過強(qiáng)磁場2后所殘留的剩磁可以由設(shè)置在傳送帶7中間的傳感單元3檢測到。傳感單元3設(shè)置有利用例如霍爾效應(yīng)的霍爾元件、利用磁阻效應(yīng)的MR(磁阻)元件、利用磁場內(nèi)集膚效應(yīng)的MI(磁抗)效應(yīng)元件之類的傳感器、或線圈(包括用于檢測靜磁場的線圈)。如圖8所示，多個傳感器20是設(shè)置成與在傳送帶7上傳送的縫紉制品1相對，并在傳送帶7的寬度方向上以規(guī)定的尺寸D相互間隔。考慮到傳感器的檢測范圍，磁傳感器20在傳送帶上方的高度是H(參見圖6)，其間隔尺寸取決于傳感器的靈敏度以及它們開始成為霍爾元件的S/N(信/噪)比。這一原則也適用于MR元件、MI元件或線圈。當(dāng)受檢的縫紉制品的體積龐大因而需較大高度H的場合，如圖4至圖7所示，可將磁傳感器20設(shè)置成橫穿過傳送帶7與傳送帶垂直相對。通過這樣的設(shè)置就可以增大傳感器和傳送帶之間的距離。
當(dāng)磁傳感器是霍爾元件或線圈時，包含在縫紉制品1內(nèi)的磁性物質(zhì)10的檢測信號是作為一電壓變化量發(fā)送的，當(dāng)磁傳感器是MR元件時，是作為一電阻變化量發(fā)送的，而當(dāng)磁傳感器是MI效應(yīng)元件時，是作為一阻抗變化量發(fā)送的。來自傳感單元3的檢測信號被送至測量單元4，并在那里由一高靈敏度的高斯計加以測量。由于由高靈敏度的高斯計直接獲得的輸出信號會攜帶電源的頻率噪聲，所以在測量裝置上組合了作為輔助電路的一個哼鳴噪聲去除電路和一個頻率選擇和放大電路(由一低通濾波器和一高通濾波器組成)，因而只有落入規(guī)定頻帶范圍內(nèi)的檢測到的放大信號部分才會被抽出并傳遞給控制單元5的A/D轉(zhuǎn)換器。高通濾波器和低通濾波器的截止頻率是根據(jù)取決于傳送速度的檢測信號的各頻率分量來決定的。來自測量單元4(高斯計)的輸出信號(電壓輸出)被輸送至控制單元5(判斷單元)，該控制單元是由A/D轉(zhuǎn)換器、一個定序器、一個CPU(中央處理單元)等組成，并用來控制本發(fā)明的裝置。為了防止外部噪聲的干擾，通常采用作為一組的兩個或多個傳感器來進(jìn)行差動放大。除了采用屏蔽元件以外，利用這種方法可以防止以上討論的問題。為了將相對較細(xì)的磁通從相對較寬磁通的外部干擾中檢測出來，最好是采用差動放大型的高靈敏度磁傳感器，它包括構(gòu)成一組(一塊)的多個傳感器。對差動放大電路附加了一電源噪聲截止頻率選擇和放大電路，它可以大幅度地改善S/N比。
對本發(fā)明之裝置的控制可以用各種方式進(jìn)行。通過在傳送帶7的末端側(cè)的分選站6上設(shè)置一推出裝置(未示)，就可以將其內(nèi)混有磁性物質(zhì)10的縫紉制品從傳送線上推出，即，使控制單元5響應(yīng)檢測到的縫紉制品1內(nèi)的磁性物質(zhì)10的剩磁，并且考慮到傳送帶7的速度，在一段規(guī)定的時間延遲(從傳感單元3傳送至所述推出裝置所需的時間)之后，將一推出信號傳遞給推出裝置，以便當(dāng)縫紉制品1正好到達(dá)推出裝置的位置時，使推出裝置響應(yīng)于推出信號而動作?；蛘?，通過在分選站6處設(shè)置一顯示燈或發(fā)聲器，就可以使站在分選站6處的操作者知道向著他而來的縫紉制品1內(nèi)含有磁性物質(zhì)，即，控制單元5響應(yīng)于檢測到的縫紉制品1內(nèi)的磁性物質(zhì)10的剩磁，并且在一段規(guī)定的時間延遲之后，向顯示燈或發(fā)聲器傳遞一信號，并觸發(fā)顯示燈或發(fā)聲器。通過用多個傳感器進(jìn)行掃描工作，就不必再設(shè)置多個高斯計。另外，如果所述的配置能告知哪一個傳感器已經(jīng)在某一個給定的時間獲得了要檢測的信號，就可以確定一磁性物質(zhì)例如在Y方向即傳感器的布置方向上(參見圖5)的位置。如果在傳送帶的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置一編碼器，就可以確定一磁性物質(zhì)在X方向即前進(jìn)方向上的位置。確定了這樣一個位置，就可以很方便地對在該位置上的磁性物質(zhì)加以檢測。甚至可以實現(xiàn)隨時將磁性物質(zhì)去除。
圖5至圖8示出了本發(fā)明之檢測單元的傳感單元3的一個實施例。在這些附圖中，標(biāo)號30表示一磁屏蔽框架。磁屏蔽框架30包括一對上和下磁屏蔽外框架構(gòu)件31a和31b，該兩構(gòu)件都是由橫截面大致為一個矩形的三條邊的軟磁材料制成；一對彎曲狀的上和下磁屏蔽板31c和31d，它們均由軟磁材料制成，并且分別附連于上磁屏蔽外框架構(gòu)件31a的上部的內(nèi)表面和下磁屏蔽外框架構(gòu)件31b的底部的內(nèi)表面，其向內(nèi)凸出的曲面是彼此相對的；相對的兩側(cè)板32a和32b，它們均由例如鋁、黃銅或塑料之類的非磁性材料制成，并且是設(shè)置在彎曲的上和下磁屏蔽板31c和31d的兩側(cè)；以及磁屏蔽側(cè)板31e和31f，該兩側(cè)板均由軟磁材料制成，并且分別附連于上和下磁屏蔽外殼構(gòu)件及31a和31b的橫側(cè)壁部分的內(nèi)表面，從而與它們相互結(jié)合并固定。
彎曲的上和下磁屏蔽板31c和31d各具有一沿著作為非磁性制品的縫紉制品1的傳送方向(X方向)彎曲的、向內(nèi)凸出的曲面。有多個磁傳感器20布置在每個曲面上，它們在橫向(Y方向)具有規(guī)定的間隔尺寸D。各磁傳感器20被塑料的傳感器覆蓋件33a和33b覆蓋著。可以采用一差動型的高靈敏度磁傳感器作為磁傳感器20。應(yīng)注意的是，磁傳感器的數(shù)量及其間隔D是按照其性能來設(shè)定的。
磁屏蔽框架30是設(shè)置在一非磁性基座40的一個橫著取向的凹部41內(nèi)，以便一傳送帶7可從其內(nèi)穿過，并且傳送帶7在移動時與下傳感器覆蓋件33b保持緊密接觸。應(yīng)注意的是，可以采用鐵制的基座來作為分別設(shè)置在基座40的前、后側(cè)的傳送帶基座42a和42b。
可以根據(jù)作為檢測目標(biāo)的非磁性制品的形狀以及磁傳感器20的性能來自由地設(shè)定從傳送帶7至上部磁傳感器20(或其覆蓋件33a)的高度H，但是在縫紉制品的場合，高度H通常是設(shè)定成大約10cm或更大一些。傳感部分的內(nèi)部空間的寬度W(或傳送帶7的寬度)也可以自由地設(shè)定，但是在縫紉制品的場合，寬度通常是設(shè)定在大約50至100cm的范圍內(nèi)。
如上所述，傳感單元3包括設(shè)置在傳送帶7兩側(cè)的非磁性側(cè)板32a、32b；由軟磁材料制成的、彎曲狀的上和下磁屏蔽板31c、31d；以及設(shè)置在傳送帶7上、下方的上和下磁屏蔽外框架構(gòu)件31a、31b。因此，如圖6和圖7所示，當(dāng)包含有預(yù)先被磁化的斷針10的縫紉制品1由傳送帶7傳送并通過磁屏蔽框架30時，斷針10所產(chǎn)生的磁通可被彎曲的上和下磁屏蔽板31c、31d吸收，并如圖2B和圖3B所示的那樣在垂直方向上會聚。于是，借助高靈敏度的上和下磁傳感器20，就可以檢測到斷針10的剩磁。在該步驟的進(jìn)行過程中，外磁場由上和下磁屏蔽外框架構(gòu)件31a、31b以及磁屏蔽側(cè)板31e、31f予以阻斷。
如下文所述，斷針10的檢出位置可以在控制單元5內(nèi)加以識別。
首先，通過利用一電子線路(開關(guān)電路)進(jìn)行掃描，將來自每組磁傳感器20(例如四個一組)的信號依次(按時間順序)輸入到一放大器內(nèi)。當(dāng)接收到來自于一組磁傳感器的信號時，控制單元會將一信號傳送給設(shè)置在傳送帶7上方的多個顯示器中的、編號與發(fā)出信號的傳感器組相對應(yīng)的那一個顯示器，從而使其發(fā)出警報(例如，點亮一警報燈)。借助這種操作，就可以識別斷針的位置。在這種情況下，可以通過其內(nèi)所有的傳感器都借助一放大器單元切換成接通狀態(tài)以輸入信號的系統(tǒng)來進(jìn)行操作，或者通過其內(nèi)每個傳感器組都設(shè)有一放大器的系統(tǒng)來進(jìn)行操作。在后一個系統(tǒng)中，雖然成本相對較高，但可以只將差動放大的第一級(前置放大器)連接于用來保持差動放大穩(wěn)定性的傳感器組。
圖9示意地示出了本發(fā)明之檢測裝置的另一個實施例。該裝置允許緊接在縫紉步驟之后就對磁性物質(zhì)的剩磁進(jìn)行檢測。
一縫紉制品1a被放在一作為傳送裝置的環(huán)狀轉(zhuǎn)臺11上，并受到一縫紉機(jī)引導(dǎo)件12的引導(dǎo)，同時，由一預(yù)先磁化的針10a進(jìn)行縫紉。當(dāng)針10a折斷并混入縫紉制品1a內(nèi)時，立即由設(shè)置在引導(dǎo)件12上并圍繞著它的一傳感單元3檢測斷針的剩磁，傳感單元3發(fā)出的檢測信號被輸送至測量單元4。測量單元4發(fā)出的信號輸出至控制單元5。在一段規(guī)定的時間延遲之后，控制單元5將一信號輸送給設(shè)置在轉(zhuǎn)臺11的一預(yù)定位置上的一警報燈(未示)，并點亮警報燈。或者，可以用一推出裝置來代替警報燈，以便將其內(nèi)含有斷針的縫紉制品1a從傳送線上推出。傳感單元3是通過將圖5至圖8所示的單元針對轉(zhuǎn)臺加以改裝而制備的。改裝的詳情將不再贅述，因為這對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員是顯而易見的。
按圖9構(gòu)造的裝置具有這樣的優(yōu)點它可以對剛剛從縫紉工序過來的縫紉制品進(jìn)行掃描，以檢測其內(nèi)是否含有斷針，這樣就可以減少磁傳感器的數(shù)量，以及減小傳感單元在轉(zhuǎn)臺上方的高度(即縫紉制品和磁傳感器之間的距離)，從而可以以較高的靈敏度來檢測是否有磁性物質(zhì)存在。
可以采用各種鐵磁質(zhì)作為用于上述本實施例內(nèi)的被預(yù)先磁化的針10a的材料。理想的是，將針制成為一永磁鐵。由于永磁鐵的針通常不便于制造，所以可采用將Fe與C、B、N等元素相結(jié)合并能產(chǎn)生較大剩磁的材料，較為有利的是采用Fe-Al、Mn系、Fe-Cr、Co、Ni系等合金材料。圖9中所示的針10a可能會受熱和應(yīng)力的影響，以致其矯頑力可能在使用過程中發(fā)生變化。因此，如圖4所示，需要在針和傳感單元之間施加一強(qiáng)磁場。
圖10示出了圖5所示之傳感單元的一種改進(jìn)型式，它可以更有效地阻斷由外界干擾產(chǎn)生的磁場。
圖10所示的傳感單元的磁屏蔽框架30a包括一由軟磁材料制成的磁屏蔽框架構(gòu)件31g，該構(gòu)件具有分別向內(nèi)彎折以形成一開口34的上部和下部的前凸緣部分31h和后凸緣部分31i。也是由軟磁材料制成的一對彎曲的上和下磁屏蔽板31c和31d在上部和下部的前凸緣31h和后凸緣31i之間以這樣一種方式附連于構(gòu)件31，即，其各自向內(nèi)凸的曲面彼此相對。與圖5所示的傳感單元相同，在彎曲的上和下磁屏蔽板31c和31d的表面上沿橫向布置了多個磁傳感器，這些磁傳感器上覆有圖中沒有畫出來的傳感器覆蓋件。磁屏蔽框架30a被一外周的磁屏蔽外框架35包圍，該框架包括一對上和下外框架構(gòu)件36和37，它們都是由軟磁材料制成，其橫截面形狀大致為一正方形的三條邊，并且該兩構(gòu)件之間具有一規(guī)定的空間，由聚氯乙烯或類似物制成的一塊狀構(gòu)件(未示)的介質(zhì)夾設(shè)在該空間內(nèi)。該磁屏蔽外框架35的上和下外框架構(gòu)件36和37也分別具有向內(nèi)彎折的前凸緣部分36a、37a與后凸緣部分36b、37b，從而形成了一個與磁屏蔽框架30a的開口34相配的開口。用來傳送受檢的非磁性制品的例如傳送帶之類的傳送裝置(未示)是這樣布置的，即，它可以沿箭頭所示的方向在開口34的范圍內(nèi)移動。
如上所述，可以有效地將由一磁性物質(zhì)的剩磁產(chǎn)生的磁通會聚向磁傳感器的方向，同時，通過用磁屏蔽外框架35覆蓋磁屏蔽框架30a，可以阻斷由外界干擾產(chǎn)生的磁場。于是，能可靠地檢測出包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)。還可以在磁屏蔽框架30a和磁屏蔽外框架35之間的間隙內(nèi)充填例如泡沫塑料之類的合適的絕緣材料。
雖然上面已詳細(xì)描述了本發(fā)明的各特定實施例，但在不偏離本發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下，本發(fā)明還可以用其它的形式來體現(xiàn)。因此，以上的描述僅僅是為了說明，而不是為了限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求而不是以上的描述來限定。所有在權(quán)利要求含義內(nèi)的等價變換均應(yīng)落入其保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用于檢測包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法，包括如下步驟對所述制品施加一磁場；隨后使包含在所述制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)的剩磁的磁通會聚；以及在檢測到的剩磁的基礎(chǔ)上，判斷所述制品內(nèi)是否有所述磁性物質(zhì)存在。
2．一種用于檢測包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的方法，包括如下步驟對可能混入所述制品的磁性物質(zhì)預(yù)先施加一磁場，借以使所述磁性物質(zhì)呈現(xiàn)一種具有剩磁的狀態(tài)；隨后使包含在所述制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)的剩磁的磁通會聚，以檢測剩磁；以及在檢測到的剩磁的基礎(chǔ)上，判斷所述制品內(nèi)是否有所述磁性物質(zhì)存在。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在一對相對的軟磁元件之間的一個規(guī)定位置上設(shè)置一磁傳感器，將所述非磁性制品放在或使其經(jīng)過該成對的軟磁元件之間，因而使由包含在所述制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁通會聚于所述軟磁元件，同時，使所述磁傳感器屏蔽于由外界干擾產(chǎn)生的磁場，并由所述磁傳感器來檢測所述磁性物質(zhì)的剩磁。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，一邊使所述非磁性制品移動并穿過所述成對的軟磁元件之間，一邊由多個傳感器來檢測所述磁性物質(zhì)的剩磁，所述多個傳感器設(shè)置成與運(yùn)動中的所述制品相對隔開一規(guī)定距離，并且在基本垂直于所述非磁性制品的移動方向上以一規(guī)定的尺寸相互間隔布置。
5．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，施加于所述制品的磁場的強(qiáng)度等于或大于對有關(guān)磁性物質(zhì)施加飽和磁化的磁場強(qiáng)度。
6．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非磁性制品是機(jī)織和/或針織制品。
7．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非磁性制品是一縫紉制品，而所述磁性物質(zhì)是一縫紉針。
8．一種用于通過檢測非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的剩磁來檢測包含在一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的裝置，所述裝置包括用于檢測包含在所述非磁性制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)的剩磁的裝置；用于使剩磁的磁通會聚于所述檢測裝置的裝置。
9．一種用于檢測一非磁性制品內(nèi)的磁性物質(zhì)的裝置，包括用于傳送所述非磁性制品的裝置；非常靠近所述傳送裝置的、適于檢測包含在所述制品內(nèi)的所述磁性物質(zhì)之剩磁的檢測裝置；用于使所述剩磁的磁通會聚于所述檢測裝置的裝置；以及在來自于所述檢測裝置的信息的基礎(chǔ)上，確定所述制品內(nèi)是否有所述磁性物質(zhì)存在的裝置。
10．如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述會聚裝置包括一磁屏蔽構(gòu)件，它是由一軟磁材料制成，并設(shè)置在所述檢測裝置的背側(cè)。
11．如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述會聚裝置包括一對磁屏蔽構(gòu)件，它們是由一軟磁材料制成，并適于使所述非磁性制品位于或通過所述成對的磁屏蔽構(gòu)件之間。
12．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述磁屏蔽構(gòu)件具有一朝所述非磁性制品凸出的曲面。
13．如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括多個磁傳感器，它們布置成在基本垂直于所述制品移動方向的方向上且以一規(guī)定的距離相互間隔。
14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述磁傳感器是從由霍爾元件、磁阻元件、磁抗效應(yīng)元件和線圈所構(gòu)成的元件組中加以選擇的。
15．如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，它還包括磁場發(fā)生裝置，該裝置設(shè)置在所述檢測裝置的上游側(cè)，適于對所述制品施加一磁場。
16．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述磁屏蔽構(gòu)件具有一朝所述非磁性制品凸出的曲面。
17．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述會聚裝置包括一框架，它在其前后兩側(cè)敞開，并至少有一對相對的壁板，每一壁板均由一軟磁材料的磁屏蔽構(gòu)件制成；多個檢測裝置，它們串聯(lián)并橫向地設(shè)置在所述磁屏蔽構(gòu)件的內(nèi)表面上；以及所述會聚裝置，它是以這樣一種方式設(shè)置在所述框架內(nèi)，即，所述會聚裝置從所述框架的后側(cè)延伸至其前側(cè)。
18．如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述框架包括上板和下板，它們都是由軟磁材料的磁屏蔽構(gòu)件制成，并具有一沿所述非磁性制品的移動方向向內(nèi)凸出的曲面；由軟磁材料制成的兩塊側(cè)板；設(shè)置在兩側(cè)以覆蓋所述兩塊側(cè)板的另外若干個軟磁材料的磁屏蔽構(gòu)件，所述檢測裝置包括多個磁傳感器，這些傳感器設(shè)置在所述上板和下板的曲面上，并沿其橫向以規(guī)定的尺寸相互間隔。
19．如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述磁傳感器上覆有一覆蓋件。
20．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述會聚裝置包括一內(nèi)磁屏蔽框架，它是由軟磁材料制成，并且其前后兩側(cè)是敞開的；以及一外磁屏蔽框架，它是由軟磁材料制成，并且其前后兩側(cè)是敞開的，所述外磁屏蔽框架包圍著所述內(nèi)磁屏蔽框架。
21．如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)磁屏蔽框架包括上板和下板，它們都是由軟磁材料制成，并具有一沿所述非磁性制品的移動方向向內(nèi)凸出的曲面。
22．如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括多個磁傳感器，它們設(shè)置在所述上板和下板的曲面上，并沿其橫向以規(guī)定的尺寸相互間隔。
23．如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括用于測量由所述檢測裝置檢測到的所述磁性物質(zhì)之剩磁的強(qiáng)度的裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種可方便、靈敏、可靠地檢測一非磁性制品內(nèi)是否有一磁性物質(zhì)存在的方法和裝置,甚至可以檢測例如誤混入一縫紉制品內(nèi)的斷針之類細(xì)小的磁化材料。在作為磁通會聚單元的由軟磁材料制成的一對相對的磁屏蔽元件之間的一個規(guī)定位置上設(shè)置了若干個作為傳感單元的磁傳感器。包含有磁性物質(zhì)的非磁性制品通過成對的屏蔽元件之間。由混入制品內(nèi)的磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁通被磁屏蔽元件會聚,同時可阻斷由外界干擾產(chǎn)生的磁場,由磁傳感器檢測磁性物質(zhì)的剩磁。較佳的是,每一磁屏蔽元件具有一沿非磁性制品的傳送方向向內(nèi)彎曲的曲面,在每個曲面上設(shè)置有沿其橫向以規(guī)定間隔布置的多個磁傳感器。
文檔編號G01V3/08GK1210270SQ9811852
公開日1999年3月10日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者吉田保彥, 堀田浩充, 小島真一 申請人:Ykk株式會社