专利名称：用于检测非磁性制品中的磁性物质的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能方便、可靠地检测各种非磁性制品内的磁性物质的方法和装置，所述非磁性制品例如包括缝纫制品、机织和/或针织制品、无纺布、地毯、榻榻米(草垫)、食品、药品等，而所述磁性物质可以是误混入的金属片，特别是在缝纫过程中误混入的断针。
毋庸置疑，在制造过程之中或之后可能会有例如金属片之类的磁性物质被误混入前述的各种制品。当附连于缝纫机的缝纫针折断或者是针被胡乱放置时，它们可能在缝纫过程之后进入缝纫制品。当将拉链缝到衣物上时，缝纫机之缝纫针的前端可能被折断，并消失在拉链与衣物之间的接缝内。因此，必须在发货之前，将金属片从有这种可能性的制品中去除。特别是自从有关产品伤害责任的法规施行以来，生产厂家的责任显然增大了，例如在缝制拉链的过程中有断针混入的问题已经日益重要起来。
迄今，已经有了这样一种用来检测断针之类遗失的针的方法，即，利用当一磁性物质穿过一磁场时对该磁场的干扰来进行检测，如已公开的日本专利申请(早期公开)4-82,958和56-36,049所述。具体说来，当把一个检测线圈安置到一磁场内，并使一其内包含了误混入磁性物质的缝纫制品穿过该磁场，磁性物质的出现会导致磁场受到干扰，磁场的干扰会导致在检测线圈内产生一感应电流差。由于这种感应电流差是非常微弱的，所以必须将其放大到一个规定的水平，以便检测出磁性物质。
在利用磁场受到干扰来检测磁性物质的上述方法(即，通过使一待检制品穿过一磁场来检测磁性物质的方法)情况下，即使有一个具一定尺寸的非磁性物质的金属片粘附于缝纫制品，该金属片也不会影响磁场，从而成为一个造成漏检的原因。若缝纫制品上缝有一个附有铝制滑块或压铸的锌滑块的拉链，当该拉链经过磁场时，滑块会因涡流电流的作用而感生出另一磁场，并且会干扰所经过的磁场。这样，这种用来检测失落的针的装置就不能辨别所检测到的磁场内的干扰(感应电流)是由混入缝纫制品的磁性物质(针)产生的，还是由滑块产生的，从而即使当缝纫制品不包含磁性物质(针)时，也会错误地判断它包含了这样的磁性物质。
外界噪声对检测的可能影响也是不能忽略的，因为借助磁场受到干扰而在检测线圈内产生的感应电流是非常微弱的。由于如果磁性物质不移动它所产生的流过检测线圈的感应电流就没有差别，所以当含有磁性物质(针)的缝纫制品以低速传送或者保持静止状态时，该装置不能判别在该测试条件下缝纫制品内是否包含了磁性物质(针)。相反，当缝纫制品被高速传送时，要该装置选择出含有磁性物质(针)的缝纫制品也很困难。
因此，本发明的目的在于，提供一种能方便、灵敏、可靠地检测误混入上述各种非磁性制品内的磁性物质的方法和装置，即使是断针之类误包含在缝纫制品内的微小的磁性物质也能被检测到。
本发明的另一目的在于，提供这样一种能检测制品内磁性物质的方法和装置，即使当制品上缝制了由其它会影响磁场的非磁性金属制成的拉链或构件，或者制品较为笨重时，并且即使当制品被低速传送或保持一静止状态时，也能进行检测。
为实现上述目的，本发明的第一方面在于，提供一种用于检测非磁性制品内的磁性物质的方法。根据该方面的第一实施例涉及一种用于检测包含在一非磁性制品内的磁性物质的方法，其特征在于，对所述制品施加一磁场，磁场强度最好是等于或大于使其达到饱和磁化所需的值；随后使包含在所述制品内的磁性物质的剩磁的磁通会聚，以检测出剩磁；以及在检测到的剩磁的基础上，判断所述制品内是否有所述磁性物质存在。
上述方面的第二实施例涉及一种用于检测包含在一非磁性制品内的磁性物质的方法，其特征在于，对可能混入所述制品的磁性物质预先施加一磁场，磁场强度最好是等于或大于使其达到饱和磁化所需的值，从而使所述磁性物质呈现一种具有剩磁的状态；随后使包含在所述制品内的磁性物质的剩磁的磁通会聚，以检测出剩磁；以及在检测到的剩磁的基础上，判断所述制品内是否有所述磁性物质存在。
较佳的是，在上述任一实施例中，在一对相对的软磁元件之间的一个规定位置上设置一磁性传感器或磁力传感器，所述非磁性制品位于或者是经过该成对的软磁元件之间，因而由外界干扰而产生的磁场可被吸收到这些软磁元件内，并使由包含在所述制品内的磁性物质产生的磁通会聚于所述软磁元件，这样就可由磁传感器来检测磁性物质的剩磁。混入非磁性制品的例如金属片或针之类的磁性物质的检测工作可以这样来正确的实现，即在所述非磁性制品的宽度方向上以规定的间隔布置多个磁传感器，并使这些磁传感器相对于所述非磁性制品移动。非磁性制品和磁传感器之间的相对移动可以通过移动(施加一扫描运动)所述磁传感器来实现。然而，考虑到所述装置对现有的生产线的适用性及其工作能力，最好是一边使所述非磁性制品移动并穿过成对的软磁元件之间，一边由多个传感器来检测包含在非磁性制品内的磁性物质的剩磁，所述传感器设置成与运动中的所述制品相对隔开一规定距离，并且在基本垂直于所述非磁性制品的移动方向上以一规定的尺寸相互间隔。当所述非磁性制品是一缝纫制品时，可以通过这样一种手段来检测包含在该缝纫制品内的针的剩磁，即对缝纫工作中使用的针加以磁化，紧接在缝纫工作之后，对用该磁化的针缝纫的制品进行扫描。
本发明的第二方面在于，提供一种用于检测一非磁性制品内是否有磁性物质存在的装置。其基本的第一实施例涉及一种用于检测包含在一非磁性制品内的磁性物质的装置，它是通过检测非磁性制品内的磁性物质的剩磁来进行检测的，其特征在于，该装置包括用于检测包含在所述非磁性制品内的所述磁性物质的剩磁的装置；以及用于使剩磁的磁通会聚于所述检测装置的装置(用于提高信号比的装置)，可取的是，该装置还能使所述检测装置屏蔽于由外界干扰而产生的磁场。
所述装置的第二实施例的特征在于，该装置包括用于传送所述非磁性制品的装置；非常靠近所述传送装置的、适于检测包含在所述制品内的所述磁性物质之剩磁的检测装置；用于使所述剩磁的磁通会聚于所述检测装置的装置(用于提高信号比的装置)，可取的是，该装置还能使所述检测装屏蔽于与由外界干扰而产生的磁场；以及在来自于所述检测装置的信息的基础上，确定所述制品内是否有所述磁性物质存在。可取的是，该装置还包括用于测量由所述检测装置检测到的磁性物质之剩磁强度的装置。
可以对包含在非磁性制品内的磁性物质预先加以磁化，例如对可能混入缝纫制品内的缝纫针加以磁化。还可以通过这样的手段来为检测工作预先磁化，即，将磁场发生装置设置在检测装置的上游侧。
在一较佳的实施例中，检测装置包括多个磁传感器，它们沿垂直于非磁性制品的运动方向的方向以一规定的间隔布置。
与上述的会聚装置一样，最好是在检测装置的背侧采用一个由软磁材料制成的磁屏蔽元件。较佳的是，采用一对由软磁材料制成的磁屏蔽元件来作为会聚装置，以便让一非磁性制品位于或通过该成对磁屏蔽元件之间。例如，会聚装置可以包括一框架，它在前后两侧(在非磁性制品的传送方向上)敞开，并至少有一对相对的壁板，每一壁板均由一软磁材料的磁屏蔽元件制成；多个检测装置，它们串联并横向地设置在所述磁屏蔽元件的内表面上；而且所述会聚装置是以这样一种方式设置在所述框架内，即，所述会聚装置从所述框架的后侧贯穿地延伸至其前侧。较佳的是，磁屏蔽元件具有一朝非磁性制品凸出的曲面，以实现较大的磁通会聚效应。
在该装置的一个更好的实施例中，为了吸收或阻断因外界干扰而产生的磁场干扰并加强磁通的会聚效应，所述框架包括上板和下板，它们都是由软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动方向向内凸出的曲面；由非磁材料制成的两块侧板；设置在两侧用以覆盖两侧板的另外若干个软磁材料的磁屏蔽元件；设置在所述上板和下板的曲面上并沿其横向以规定的尺寸间隔的多个磁传感器。
本发明的其它目的、特征和优点将通过以下结合附图所作的描述而变得清楚。
图1是一铁磁物质的磁滞曲线的示意图；图2A和2B是说明磁通的一个例子的示意图，图2A示出了由断针(磁性物质)产生的磁通未会聚的状态，而图2B示出了磁通会聚的状态；图3A和3B是说明磁通的另一个例子的示意图，图3A示出了由断针(磁性物质)产生的磁通未会聚的状态，而图3B示出了磁通会聚的状态；图4是根据本发明一实施例的检测装置的结构示意图；图5是一局部剖视的立体图，示出了图4中所示的一传感装置的结构；图6是沿图5中的线Ⅵ-Ⅵ剖取的剖视图；图7是沿图5中的线Ⅶ-Ⅶ剖取的剖视图；图8是一横向的剖视图，示出了图5所示的传感装置内的磁性传感器的位置；图9是表示本发明之另一实施例的检测装置的结构示意图；图10是一剖视立体图，示出了根据本发明另一实施例的检测装置的传感装置。
本发明的对非磁性制品内的磁性物质进行检测的方法的特征在于，对预先磁化的磁性物质的剩磁进行检测，并在检测剩磁的过程中，使由该磁性物质产生的磁通会聚，同时能阻断由外界干扰产生的磁场。
本发明的发明人研制了一种通过检测磁性物质的剩磁来检测一非磁性制品内的磁性物质的方法。该方法的优点在于，无论混有磁性物质的非磁性制品是被传送还是保持在一静止状态，都可以在不受到附连于例如缝纫制品之类的非磁性制品上的滑块或类似物的影响的情况下进行检测。然而，在对滑雪服之类笨重的非磁性制品内混入的断针之类的微小磁性物质进行检测的情况下，需检测的磁性物质与磁传感器之间的距离越大或者磁性物质的尺寸越小，则到达磁传感器的磁通就越弱。当提高磁传感器的灵敏度以消除这样的缺陷时，会相反地传感到噪声。
为解决上述问题，本发明利用了可将剩磁的磁通会聚的装置，例如由软磁材料制成的磁屏蔽元件，用以吸收或阻断由外界干扰产生的磁场，同时，使由磁性物质产生的分散的磁通被软磁材料吸收，并会聚于磁传感器，从而将到达磁传感器的磁通加强到足以使混入非磁性制品内的磁性物质被检测到的程度，即使磁性物质是例如断针之类非常微小的磁性材料亦可。
下面将描述本发明的功能。
本发明的基本特征在于，通过检测被预先磁化的磁性物质的剩磁来检测非磁性制品内的磁性物质。
磁场H和磁通密度B之间的关系可用公式B=μ0H来表示。在该公式中，μ0表示在真空中的导磁率。当把一物质引入一磁场空间时，磁通会在该物质内感生出一磁偶极子，并使该物质磁化。假设M表示该物质的单位体积的磁(偶极)矩，磁通密度B可以表示为B=μ0H+M。符号M通常被称作磁化强度。与前面的用于真空情况的公式相比，磁通密度B增大了M。这意味着在物质内感生出来的磁偶极子使磁通增加了。每种物质都会因磁场而感生出一磁矩。就这种意义而言，可以将它叫作一种磁性物质。磁性物质可以分成铁磁质、抗磁质和顺磁质等。
各种物质的磁感应强度是不同的，并且随着磁场的变化而变化。在铁磁质的场合，磁感应强度通常是由图1所示的磁滞曲线来表示。在该曲线图中，当施加的外磁场强度返回到零时仍保持的磁感应强度MR就是剩磁。与原外磁场方向反向施加以消除磁性的磁场强度就是矫顽力Hc。
例如，制造针的原料，即钢材就是一种铁磁质。当钢材受到磁化，随后再去除外磁场时，钢材内就保持有图1所示的剩磁MR。由铝或压铸的锌制成的拉链或滑块是顺磁质，因而在外磁场去除后没有剩磁。因此，通过搜寻剩磁，就可以排它地检测到混在缝纫制品之类的非磁性制品内的失落的针(磁性物质)，并且不会受到附连于缝纫制品的拉链滑块等物的影响。与传统方法应用的磁干扰不同，本发明采用了一种通过检测一磁性物质的剩磁来检测一磁性物质的方法，它不涉及磁性物质的移动，即无论含有磁性物质的非磁性制品是否在运动，均可进行检测。说明书中所采用的术语“非磁性”制品指的是不保持有如上定义的剩磁的制品。
本发明的特征在于，可将由磁性物质产生的磁通会聚于检测装置，同时，可以阻断在检测剩磁过程中由外界干扰产生的磁场。
下面将结合图2A、图2B、图3A和图3B来描述本发明的这个特征。图2A示出了被预先磁化并混入一非磁性制品的断针(磁性物质)10的尖端指向一磁传感器10的状态，而图3A示出了断针10略微倾斜的状态，但是该两图示出的均是由断针产生的磁通没有按照本发明进行会聚的状态。
另一方面，图2B和图3B示出了当在断针10的一移动路径(由附图中的箭头表示)的上、下方设置用作会聚磁通装置的磁屏蔽元件31时由断针10产生的磁通的状态。应注意的是，图2B和图3B示出的是只采用平板状磁屏蔽元件31(没有设置带有曲面的磁屏蔽元件)时的磁力线情况。
将图2B、图3B与图2A和图3A作比较可以清楚理解借助上和下磁屏蔽元件31沿垂直反向来吸收由断针10之类微小的磁性材料所产生的分散的磁通，并使之会聚，就可以强化进入到作为检测装置的磁传感器20的磁通。同时，由于来自外界的磁场(外部干扰)被屏蔽或者是被上述元件吸收，所以传感器只会检测到由需检测物质所产生的磁场。于是，即使断针10和磁传感器20之间的距离相对较大，传感器也能检测到断针10，也就是说，对微小的磁性材料具有较高的灵敏度。特别是当上和下磁屏蔽元件31形成为沿轴向相互平行、但是沿着断针10的前进方向朝断针10凸出的曲面形状时，可以将磁通会聚在一个更狭窄的面积上，这样就能更有效地检测断针。
在本发明的方法中，由于在检测过程中没有对断针10施加磁场，与在检测过程中施加一磁场来检测非磁性导体(金属)和磁性物质的传统金属检测器不同，所以只会有选择地检测出与导电材料相区别的、具有剩磁的磁性物质。
就磁屏蔽元件31而言，具有高导磁率的铁磁材料以及矫顽力和剩磁都接近零的软磁材料，例如坡莫合金、μ金属、纯铁、或者不锈钢都可以用作磁屏蔽元件31。
应注意的是，当检测断针10的剩磁时，必须注意使磁传感器20不会拾取哼鸣噪声，因而最好是将磁屏蔽元件31组装在一个具有类似于闭环电路结构的框架内。还可以利用差动放大来抑制所述的哼鸣噪声。在这种情况下，当磁屏蔽元件31具有一曲面时，需对其曲率半径加以合适的设定。当一磁传感器是借助例如差动放大型的高灵敏度磁传感器来进行差动放大时，即使磁屏蔽框架被略微磁化，也能避免拾取噪声。最好是由多个传感器构成一组(一整块)，每个传感器都能用于进行检测的差动放大。还可以将电源噪声截止频率选择(信号调谐)及放大电路与一差动放大回路相组合。
能应用本发明之方法的非磁性制品包括所有的非磁性制品，例如机织和/或针织制品(机织/针织制品)、无纺布、地毯、榻榻米(草垫)、食品、药品、以及除上述缝纫制品以外的其余非磁性零部件或制品的集合。断针的无法预见的混入是非常危险的。由于能检测混入缝纫制品内的断针并将它们去除，所以本发明的方法和装置可以被有利地利用。机织/针织制品可能会不知不觉地锁住针。另外，榻榻米和床上用品也可能有例如针之类的磁性异物混入，不只是在制造过程中，而且在制成之后都有可能发生。另外，在用于拉链的滑块和上下止挡件，以及例如钮扣、搭扣、垂饰物、领带别针和表链之类的附属品的情况下，通常是在一家工厂内一并制造包括用锌压铸、或者还通过镀铬处理或进一步地彩色鲜明处理而形成表面镀层等工艺的非磁性制品、以及镀镍的磁性制品。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会有的。当需要检测非磁性制品内的磁性制品并将它们从中去除时，也可以利用本发明的方法。另外，在非磁性滑块的情况下，虽然滑块是由拉襻、弹簧和盖子之类的零部件组装入滑块本体内而成的，但也可能将由磁性物质制成的零部件组装到滑块组件内。本发明可以用来检测可能在例如传送过程中因疏忽而允许这样的磁性零部件进入的组装制品，并且判别这些组装制品是不是非磁性的。本申请说明书中所采用的术语“非磁性制品”涵盖这样的制品，即，尽管其采用磁性基材，但是通过例如表面处理后可以防止其具有剩磁的制品。
下面将结合附图来详细描述应用于缝纫制品的实施例。
图4示出了根据本发明一实施例的检测装置的构造。如图4所示，标号1表示一缝纫制品，2表示设置在用于传送缝纫制品1的路径上的一个强磁场，3表示设置在强磁场2下游侧的传感单元，4表示连接于传感装置3的测量单元，5表示连接于测量装置4的控制单元(判断单元)。
缝纫制品1在箭头X方向上由传送带7(传送装置)以规定速度传送，并首先通过强磁场2，传送带7拉伸并绕在一由驱动电机(未示)驱动的驱动辊8和一从动辊9上。当缝纫制品1内含有一由钢(铁磁质)制成的断针之类的磁性物质10时，该磁性物质10会在经过强磁场2时受到磁化。强磁场2可以用迄今为止任何一种已知的磁场发生装置来产生，例如永磁铁或电磁铁。磁化可以在垂直方向(垂直于缝纫制品的方向)或缝纫制品前进的方向上进行。
缝纫制品1内被磁化的磁性物质10在经过强磁场2后所残留的剩磁可以由设置在传送带7中间的传感单元3检测到。传感单元3设置有利用例如霍尔效应的霍尔元件、利用磁阻效应的MR(磁阻)元件、利用磁场内集肤效应的MI(磁抗)效应元件之类的传感器、或线圈(包括用于检测静磁场的线圈)。如图8所示，多个传感器20是设置成与在传送带7上传送的缝纫制品1相对，并在传送带7的宽度方向上以规定的尺寸D相互间隔。考虑到传感器的检测范围，磁传感器20在传送带上方的高度是H(参见图6)，其间隔尺寸取决于传感器的灵敏度以及它们开始成为霍尔元件的S/N(信/噪)比。这一原则也适用于MR元件、MI元件或线圈。当受检的缝纫制品的体积庞大因而需较大高度H的场合，如图4至图7所示，可将磁传感器20设置成横穿过传送带7与传送带垂直相对。通过这样的设置就可以增大传感器和传送带之间的距离。
当磁传感器是霍尔元件或线圈时，包含在缝纫制品1内的磁性物质10的检测信号是作为一电压变化量发送的，当磁传感器是MR元件时，是作为一电阻变化量发送的，而当磁传感器是MI效应元件时，是作为一阻抗变化量发送的。来自传感单元3的检测信号被送至测量单元4，并在那里由一高灵敏度的高斯计加以测量。由于由高灵敏度的高斯计直接获得的输出信号会携带电源的频率噪声，所以在测量装置上组合了作为辅助电路的一个哼鸣噪声去除电路和一个频率选择和放大电路(由一低通滤波器和一高通滤波器组成)，因而只有落入规定频带范围内的检测到的放大信号部分才会被抽出并传递给控制单元5的A/D转换器。高通滤波器和低通滤波器的截止频率是根据取决于传送速度的检测信号的各频率分量来决定的。来自测量单元4(高斯计)的输出信号(电压输出)被输送至控制单元5(判断单元)，该控制单元是由A/D转换器、一个定序器、一个CPU(中央处理单元)等组成，并用来控制本发明的装置。为了防止外部噪声的干扰，通常采用作为一组的两个或多个传感器来进行差动放大。除了采用屏蔽元件以外，利用这种方法可以防止以上讨论的问题。为了将相对较细的磁通从相对较宽磁通的外部干扰中检测出来，最好是采用差动放大型的高灵敏度磁传感器，它包括构成一组(一块)的多个传感器。对差动放大电路附加了一电源噪声截止频率选择和放大电路，它可以大幅度地改善S/N比。
对本发明之装置的控制可以用各种方式进行。通过在传送带7的末端侧的分选站6上设置一推出装置(未示)，就可以将其内混有磁性物质10的缝纫制品从传送线上推出，即，使控制单元5响应检测到的缝纫制品1内的磁性物质10的剩磁，并且考虑到传送带7的速度，在一段规定的时间延迟(从传感单元3传送至所述推出装置所需的时间)之后，将一推出信号传递给推出装置，以便当缝纫制品1正好到达推出装置的位置时，使推出装置响应于推出信号而动作。或者，通过在分选站6处设置一显示灯或发声器，就可以使站在分选站6处的操作者知道向着他而来的缝纫制品1内含有磁性物质，即，控制单元5响应于检测到的缝纫制品1内的磁性物质10的剩磁，并且在一段规定的时间延迟之后，向显示灯或发声器传递一信号，并触发显示灯或发声器。通过用多个传感器进行扫描工作，就不必再设置多个高斯计。另外，如果所述的配置能告知哪一个传感器已经在某一个给定的时间获得了要检测的信号，就可以确定一磁性物质例如在Y方向即传感器的布置方向上(参见图5)的位置。如果在传送带的转轴上设置一编码器，就可以确定一磁性物质在X方向即前进方向上的位置。确定了这样一个位置，就可以很方便地对在该位置上的磁性物质加以检测。甚至可以实现随时将磁性物质去除。
图5至图8示出了本发明之检测单元的传感单元3的一个实施例。在这些附图中，标号30表示一磁屏蔽框架。磁屏蔽框架30包括一对上和下磁屏蔽外框架构件31a和31b，该两构件都是由横截面大致为一个矩形的三条边的软磁材料制成；一对弯曲状的上和下磁屏蔽板31c和31d，它们均由软磁材料制成，并且分别附连于上磁屏蔽外框架构件31a的上部的内表面和下磁屏蔽外框架构件31b的底部的内表面，其向内凸出的曲面是彼此相对的；相对的两侧板32a和32b，它们均由例如铝、黄铜或塑料之类的非磁性材料制成，并且是设置在弯曲的上和下磁屏蔽板31c和31d的两侧；以及磁屏蔽侧板31e和31f，该两侧板均由软磁材料制成，并且分别附连于上和下磁屏蔽外壳构件及31a和31b的横侧壁部分的内表面，从而与它们相互结合并固定。
弯曲的上和下磁屏蔽板31c和31d各具有一沿着作为非磁性制品的缝纫制品1的传送方向(X方向)弯曲的、向内凸出的曲面。有多个磁传感器20布置在每个曲面上，它们在横向(Y方向)具有规定的间隔尺寸D。各磁传感器20被塑料的传感器覆盖件33a和33b覆盖着。可以采用一差动型的高灵敏度磁传感器作为磁传感器20。应注意的是，磁传感器的数量及其间隔D是按照其性能来设定的。
磁屏蔽框架30是设置在一非磁性基座40的一个横着取向的凹部41内，以便一传送带7可从其内穿过，并且传送带7在移动时与下传感器覆盖件33b保持紧密接触。应注意的是，可以采用铁制的基座来作为分别设置在基座40的前、后侧的传送带基座42a和42b。
可以根据作为检测目标的非磁性制品的形状以及磁传感器20的性能来自由地设定从传送带7至上部磁传感器20(或其覆盖件33a)的高度H，但是在缝纫制品的场合，高度H通常是设定成大约10cm或更大一些。传感部分的内部空间的宽度W(或传送带7的宽度)也可以自由地设定，但是在缝纫制品的场合，宽度通常是设定在大约50至100cm的范围内。
如上所述，传感单元3包括设置在传送带7两侧的非磁性侧板32a、32b；由软磁材料制成的、弯曲状的上和下磁屏蔽板31c、31d；以及设置在传送带7上、下方的上和下磁屏蔽外框架构件31a、31b。因此，如图6和图7所示，当包含有预先被磁化的断针10的缝纫制品1由传送带7传送并通过磁屏蔽框架30时，断针10所产生的磁通可被弯曲的上和下磁屏蔽板31c、31d吸收，并如图2B和图3B所示的那样在垂直方向上会聚。于是，借助高灵敏度的上和下磁传感器20，就可以检测到断针10的剩磁。在该步骤的进行过程中，外磁场由上和下磁屏蔽外框架构件31a、31b以及磁屏蔽侧板31e、31f予以阻断。
如下文所述，断针10的检出位置可以在控制单元5内加以识别。
首先，通过利用一电子线路(开关电路)进行扫描，将来自每组磁传感器20(例如四个一组)的信号依次(按时间顺序)输入到一放大器内。当接收到来自于一组磁传感器的信号时，控制单元会将一信号传送给设置在传送带7上方的多个显示器中的、编号与发出信号的传感器组相对应的那一个显示器，从而使其发出警报(例如，点亮一警报灯)。借助这种操作，就可以识别断针的位置。在这种情况下，可以通过其内所有的传感器都借助一放大器单元切换成接通状态以输入信号的系统来进行操作，或者通过其内每个传感器组都设有一放大器的系统来进行操作。在后一个系统中，虽然成本相对较高，但可以只将差动放大的第一级(前置放大器)连接于用来保持差动放大稳定性的传感器组。
图9示意地示出了本发明之检测装置的另一个实施例。该装置允许紧接在缝纫步骤之后就对磁性物质的剩磁进行检测。
一缝纫制品1a被放在一作为传送装置的环状转台11上，并受到一缝纫机引导件12的引导，同时，由一预先磁化的针10a进行缝纫。当针10a折断并混入缝纫制品1a内时，立即由设置在引导件12上并围绕着它的一传感单元3检测断针的剩磁，传感单元3发出的检测信号被输送至测量单元4。测量单元4发出的信号输出至控制单元5。在一段规定的时间延迟之后，控制单元5将一信号输送给设置在转台11的一预定位置上的一警报灯(未示)，并点亮警报灯。或者，可以用一推出装置来代替警报灯，以便将其内含有断针的缝纫制品1a从传送线上推出。传感单元3是通过将图5至图8所示的单元针对转台加以改装而制备的。改装的详情将不再赘述，因为这对本技术领域的熟练人员是显而易见的。
按图9构造的装置具有这样的优点它可以对刚刚从缝纫工序过来的缝纫制品进行扫描，以检测其内是否含有断针，这样就可以减少磁传感器的数量，以及减小传感单元在转台上方的高度(即缝纫制品和磁传感器之间的距离)，从而可以以较高的灵敏度来检测是否有磁性物质存在。
可以采用各种铁磁质作为用于上述本实施例内的被预先磁化的针10a的材料。理想的是，将针制成为一永磁铁。由于永磁铁的针通常不便于制造，所以可采用将Fe与C、B、N等元素相结合并能产生较大剩磁的材料，较为有利的是采用Fe-Al、Mn系、Fe-Cr、Co、Ni系等合金材料。图9中所示的针10a可能会受热和应力的影响，以致其矫顽力可能在使用过程中发生变化。因此，如图4所示，需要在针和传感单元之间施加一强磁场。
图10示出了图5所示之传感单元的一种改进型式，它可以更有效地阻断由外界干扰产生的磁场。
图10所示的传感单元的磁屏蔽框架30a包括一由软磁材料制成的磁屏蔽框架构件31g，该构件具有分别向内弯折以形成一开口34的上部和下部的前凸缘部分31h和后凸缘部分31i。也是由软磁材料制成的一对弯曲的上和下磁屏蔽板31c和31d在上部和下部的前凸缘31h和后凸缘31i之间以这样一种方式附连于构件31，即，其各自向内凸的曲面彼此相对。与图5所示的传感单元相同，在弯曲的上和下磁屏蔽板31c和31d的表面上沿横向布置了多个磁传感器，这些磁传感器上覆有图中没有画出来的传感器覆盖件。磁屏蔽框架30a被一外周的磁屏蔽外框架35包围，该框架包括一对上和下外框架构件36和37，它们都是由软磁材料制成，其横截面形状大致为一正方形的三条边，并且该两构件之间具有一规定的空间，由聚氯乙烯或类似物制成的一块状构件(未示)的介质夹设在该空间内。该磁屏蔽外框架35的上和下外框架构件36和37也分别具有向内弯折的前凸缘部分36a、37a与后凸缘部分36b、37b，从而形成了一个与磁屏蔽框架30a的开口34相配的开口。用来传送受检的非磁性制品的例如传送带之类的传送装置(未示)是这样布置的，即，它可以沿箭头所示的方向在开口34的范围内移动。
如上所述，可以有效地将由一磁性物质的剩磁产生的磁通会聚向磁传感器的方向，同时，通过用磁屏蔽外框架35覆盖磁屏蔽框架30a，可以阻断由外界干扰产生的磁场。于是，能可靠地检测出包含在一非磁性制品内的磁性物质。还可以在磁屏蔽框架30a和磁屏蔽外框架35之间的间隙内充填例如泡沫塑料之类的合适的绝缘材料。
虽然上面已详细描述了本发明的各特定实施例，但在不偏离本发明的精神或实质特征的情况下，本发明还可以用其它的形式来体现。因此，以上的描述仅仅是为了说明，而不是为了限制，本发明的保护范围应由所附权利要求而不是以上的描述来限定。所有在权利要求含义内的等价变换均应落入其保护范围之内。
权利要求
1．一种用于检测包含在一非磁性制品内的磁性物质的方法，包括如下步骤对所述制品施加一磁场；随后使包含在所述制品内的所述磁性物质的剩磁的磁通会聚；以及在检测到的剩磁的基础上，判断所述制品内是否有所述磁性物质存在。
2．一种用于检测包含在一非磁性制品内的磁性物质的方法，包括如下步骤对可能混入所述制品的磁性物质预先施加一磁场，借以使所述磁性物质呈现一种具有剩磁的状态；随后使包含在所述制品内的所述磁性物质的剩磁的磁通会聚，以检测剩磁；以及在检测到的剩磁的基础上，判断所述制品内是否有所述磁性物质存在。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在一对相对的软磁元件之间的一个规定位置上设置一磁传感器，将所述非磁性制品放在或使其经过该成对的软磁元件之间，因而使由包含在所述制品内的所述磁性物质产生的磁通会聚于所述软磁元件，同时，使所述磁传感器屏蔽于由外界干扰产生的磁场，并由所述磁传感器来检测所述磁性物质的剩磁。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，一边使所述非磁性制品移动并穿过所述成对的软磁元件之间，一边由多个传感器来检测所述磁性物质的剩磁，所述多个传感器设置成与运动中的所述制品相对隔开一规定距离，并且在基本垂直于所述非磁性制品的移动方向上以一规定的尺寸相互间隔布置。
5．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，施加于所述制品的磁场的强度等于或大于对有关磁性物质施加饱和磁化的磁场强度。
6．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非磁性制品是机织和/或针织制品。
7．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非磁性制品是一缝纫制品，而所述磁性物质是一缝纫针。
8．一种用于通过检测非磁性制品内的磁性物质的剩磁来检测包含在一非磁性制品内的磁性物质的装置，所述装置包括用于检测包含在所述非磁性制品内的所述磁性物质的剩磁的装置；用于使剩磁的磁通会聚于所述检测装置的装置。
9．一种用于检测一非磁性制品内的磁性物质的装置，包括用于传送所述非磁性制品的装置；非常靠近所述传送装置的、适于检测包含在所述制品内的所述磁性物质之剩磁的检测装置；用于使所述剩磁的磁通会聚于所述检测装置的装置；以及在来自于所述检测装置的信息的基础上，确定所述制品内是否有所述磁性物质存在的装置。
10．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述会聚装置包括一磁屏蔽构件，它是由一软磁材料制成，并设置在所述检测装置的背侧。
11．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述会聚装置包括一对磁屏蔽构件，它们是由一软磁材料制成，并适于使所述非磁性制品位于或通过所述成对的磁屏蔽构件之间。
12．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述磁屏蔽构件具有一朝所述非磁性制品凸出的曲面。
13．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述检测装置包括多个磁传感器，它们布置成在基本垂直于所述制品移动方向的方向上且以一规定的距离相互间隔。
14．如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述磁传感器是从由霍尔元件、磁阻元件、磁抗效应元件和线圈所构成的元件组中加以选择的。
15．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，它还包括磁场发生装置，该装置设置在所述检测装置的上游侧，适于对所述制品施加一磁场。
16．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述磁屏蔽构件具有一朝所述非磁性制品凸出的曲面。
17．如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述会聚装置包括一框架，它在其前后两侧敞开，并至少有一对相对的壁板，每一壁板均由一软磁材料的磁屏蔽构件制成；多个检测装置，它们串联并横向地设置在所述磁屏蔽构件的内表面上；以及所述会聚装置，它是以这样一种方式设置在所述框架内，即，所述会聚装置从所述框架的后侧延伸至其前侧。
18．如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述框架包括上板和下板，它们都是由软磁材料的磁屏蔽构件制成，并具有一沿所述非磁性制品的移动方向向内凸出的曲面；由软磁材料制成的两块侧板；设置在两侧以覆盖所述两块侧板的另外若干个软磁材料的磁屏蔽构件，所述检测装置包括多个磁传感器，这些传感器设置在所述上板和下板的曲面上，并沿其横向以规定的尺寸相互间隔。
19．如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述磁传感器上覆有一覆盖件。
20．如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述会聚装置包括一内磁屏蔽框架，它是由软磁材料制成，并且其前后两侧是敞开的；以及一外磁屏蔽框架，它是由软磁材料制成，并且其前后两侧是敞开的，所述外磁屏蔽框架包围着所述内磁屏蔽框架。
21．如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述内磁屏蔽框架包括上板和下板，它们都是由软磁材料制成，并具有一沿所述非磁性制品的移动方向向内凸出的曲面。
22．如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述检测装置包括多个磁传感器，它们设置在所述上板和下板的曲面上，并沿其横向以规定的尺寸相互间隔。
23．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，该装置还包括用于测量由所述检测装置检测到的所述磁性物质之剩磁的强度的装置。
全文摘要
本发明揭示了一种可方便、灵敏、可靠地检测一非磁性制品内是否有一磁性物质存在的方法和装置,甚至可以检测例如误混入一缝纫制品内的断针之类细小的磁化材料。在作为磁通会聚单元的由软磁材料制成的一对相对的磁屏蔽元件之间的一个规定位置上设置了若干个作为传感单元的磁传感器。包含有磁性物质的非磁性制品通过成对的屏蔽元件之间。由混入制品内的磁性物质产生的磁通被磁屏蔽元件会聚,同时可阻断由外界干扰产生的磁场,由磁传感器检测磁性物质的剩磁。较佳的是,每一磁屏蔽元件具有一沿非磁性制品的传送方向向内弯曲的曲面,在每个曲面上设置有沿其横向以规定间隔布置的多个磁传感器。
文档编号G01V3/08GK1210270SQ9811852
公开日1999年3月10日 申请日期1998年8月28日 优先权日1997年8月29日
发明者吉田保彦, 堀田浩充, 小岛真一 申请人:Ykk株式会社