JP2001264450A - 近接スイッチ及び近接スイッチの調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検出物体の形状や外形寸法が様々に変化す
る場合でも、常に最適な受信感度を設定して検出を行う
ことが出来る近接スイッチを提供する。 【解決手段】 磁束信号の受信レベルの変化によって被
検出物体の検出を行う近接スイッチ１を構成する送信器
２及び受信器３の送受信間距離ｘを、被検出物体の一辺
の長さが長い場合は相対的に長く設定し、前記一辺の長
さが短い場合は相対的に短く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属などの被検出
物体が所定の領域に近付いたことを、磁束を利用して検
出する近接スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁束を利用する近接スイッチは、送信コ
イルと受信コイルとが所定の間隔を存して設置されてな
るものがある。例えば、ベルトコンベアによって搬送さ
れる機械部品などの被検出物体が所定領域に近付くと、
送信コイルから発せられた磁束が被検出物体の金属部を
伝達して受信コイルに受信されるようになり、受信コイ
ルで受信される磁束の受信レベルが変化することで、被
検出物体の有無を検出するようなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな近接スイッチには以下のような問題があった。図６
は、送信コイルと受信コイルとの間隔ｘ（送受信間距離
ｍｍ）をパラメータとして変化させた場合に、横軸に被
検出物体の一辺の長さＬ（ｍｍ）をとり、縦軸に被検出
物体が検出可能となる距離ｄ（ｍｍ）（即ち、受信感度
に相当する。以下、検出距離と称す）をとって示す一測
定例である。

【０００４】この図６に示す様に、被検出物体の一辺が
２００ｍｍである場合は、送受信間隔が１００ｍｍの時
の検出距離が約９６ｍｍとなり最大を示すが、被検出物
体の一辺が３０ｍｍである場合は、送受信間距離が１０
０ｍｍの時の検出距離が０ｍｍで最小となり、送受信間
距離が６０ｍｍの時の検出距離が最大の２０ｍｍとなっ
ている。斯様な特性があることにより、送受信間距離を
一定にすると、被検出物体の外形寸法が様々に変化する
場合は夫々に最適な受信感度による検出を行うことが出
来ないという問題があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、被検出物体の形状や外形寸法が様々
に変化する場合でも、常に最適な受信感度を設定して検
出を行うことが出来る近接スイッチを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の近接スイッチは、所定範囲の発振周
波数が与えられると磁束を発生する送信コイルと、前記
送信コイルにより発生される磁束を受信可能な受信コイ
ルと、前記受信コイルにより受信される磁束の変化によ
り被検出物体の有無を検出する検出手段とを備え、前記
送信コイルと前記受信コイルとの配置間隔は、被検出物
体の外形寸法に応じて可変設定されることを特徴とす
る。

【０００７】即ち、概して、被検出物体の外形寸法が小
である場合は送信コイルと受信コイルとの配置間隔を短
く、前記外形寸法が大である場合は前記配置間隔を長く
する方が被検出物体の検出距離が長くなり受信感度が良
好となる傾向を示す。従って、被検出物体の外形寸法が
小である場合は送信コイルと受信コイルとの配置間隔が
短くなるように設定し、前記外形寸法が大である場合は
前記配置間隔が短くなるように設定することで、常に最
適な受信感度を設定して被検出物体検出を検出すること
が出来る。

【０００８】この場合、請求項２に記載したように、前
記受信コイルにより受信される受信信号を増幅して前記
検出手段に出力する増幅手段を備え、前記増幅手段を、
増幅率を調整可能に構成すると良い。即ち、送信コイル
と受信コイルとの配置間隔を変化させると、受信コイル
により受信される信号のレベルも変化することになる。
従って、配置間隔の変化に応じて増幅手段の増幅率を調
整することで、安定した検出を行うことができる。

【０００９】また、この場合、請求項３に記載したよう
に、前記増幅手段の増幅率を、前記検出手段に対する出
力レベルが略一定範囲内となるように制御する増幅率制
御手段を備えるのが好ましい。斯様に構成すれば、送信
コイルと受信コイルとの配置間隔を変化させた場合に、
例えば作業者が増幅率の調整を一々行わずとも、増幅率
制御手段が検出手段に対する出力レベルが略一定範囲内
となるように増幅率を自動で制御するので、利便性が向
上する。

【００１０】更に、以上の場合において、請求項４に記
載したように、前記送信コイルを備える送信部と前記受
信コイルを備える受信部とを同一軸上で移動可能とする
ガイド部材を備えても良い。斯様に構成すれば、送信部
及び／又は受信部は前記ガイド部材に沿って移動される
ので、作業者は、送信コイルと受信コイルとの配置間隔
の調整を容易に行うことができる。また、送受信間に軸
ずれが生じることも防止されるので、受信レベルの低下
を抑制することもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て図１乃至図４を参照して説明する。まず、図１におい
て、近接スイッチ１は、送信器２及び受信器３から構成
されるもので、それら送信器２及び受信器３は、例えば
製造ラインなどに所定間隔を存して設置されている。送
信器２のケース４は例えば樹脂製であり、そのケース４
の内部には、送信コイル部５や図示しない送信回路基板
などが配設されている。送信コイル部５は、長円柱状の
磁心６に送信コイル７が巻回されて構成されている。ま
た、送信回路基板上には、各種の電子部品によって送信
ドライブ回路８（図３参照）などが構成されている。

【００１２】受信器３のケース９は、上記した送信器２
のケース４と同様に樹脂製であり、そのケース９の内部
には、受信コイル部１０や図示しない受信回路基板など
が配設されている。受信コイル部１０は、上記した送信
コイル部５と同様に、長円柱状の磁心１１に受信コイル
１２が巻回されて構成されている（図２参照）。

【００１３】また、受信回路基板上には、図３に示すよ
うに、各種の電子部品によって、可変ゲインアンプ（増
幅手段）１３、バンドパスフィルタ１４，検波回路１
５，受信値読込み部１６，ゲインコントロール部（増幅
率制御手段）１７及び出力判定部（検出手段）１８など
が構成されている。

【００１４】尚、この場合、送信コイル部５及び受信コ
イル部１０は、水平面に対して所定の傾斜角度を存する
ように傾斜されて設置されており、それらの磁心６及び
１１の仮想延長線（図２中、Ａにて示す）が交差するよ
うに設置されている。これは、送信コイル部５の送信コ
イル７から発生された磁束が受信コイル部１０の受信コ
イル１２に受信されるにあたって磁束の受信効率を向上
させるためである。

【００１５】次に、上記した送信器２及び受信器３の電
気的構成について図３を参照して説明する。まず、送信
器２において、送信ドライブ回路８は、内部の発振回路
（図示せず）より出力される所定範囲の周波数を有する
発振信号に基づいて送信信号を生成し、その送信信号を
送信コイル部５に出力するようになっている。また、送
信コイル部５は、送信コイル７によって与えられた送信
信号を電気信号から磁気信号に変換し、磁束を発生する
ようになっている。

【００１６】受信器３において、受信コイル部１０は、
送信器２の送信コイル７から発生された磁束を受信コイ
ル１２により受信可能となっており、磁束を受信コイル
１２により受信すると、その受信した磁束（受信磁束）
を磁気信号から電気信号に変換し、可変ゲインアンプ１
３に出力するようになっている。

【００１７】可変ゲインアンプ１３は、受信コイル部１
０により受信された磁束量に応じた受信信号を増幅して
バンドパスフィルタ１４に出力するようになっている。
バンドパスフィルタ１４は、可変ゲインアンプ１３から
増幅された受信信号が与えられると、その増幅された受
信信号から不要なノイズ成分を除去して検波回路１５に
出力するようになっている。検波回路１５は、バンドパ
スフィルタ１４を介して受信信号が与えられると、その
受信信号を例えば包絡線検波して受信レベルを示す検出
信号を生成するようになっている。

【００１８】受信値読込み部１６は、Ａ／Ｄ変換回路等
を中心として構成されており、検波回路１５により生成
された検出信号をＡ／Ｄ変換すると、ゲインコントロー
ル部１７及び出力判定部１８に出力するようになってい
る。ゲインコントロール部１７は、受信値読込み部１６
を介して検出信号を読み込むと、該検出信号のレベルが
一定範囲内に収まるように可変ゲインアンプ１３のゲイ
ン（増幅率）を調整するようになっている。例えば、検
出信号のレンジが０〜１２Ｖであるとした場合に、３Ｖ
〜９Ｖ程度に収まるように調整する。

【００１９】一方、出力判定部１８は、受信値読み込み
部１６を介して検出信号を読み込むと該検出信号のレベ
ルを基準レベルと比較して、前者が後者を超えた場合に
物体検出信号を外部に出力するようになっている。

【００２０】次に、本実施例の作用について、図４をも
参照して説明する。図４は、近接スイッチ１の上方に金
属などの被検出物体１９が存在している場合を示してい
るがこのように被検出物体１９が近接スイッチ１の近傍
に存在しない場合は、送信器２と受信器３との間（上方
側）において磁路を形成するものは空気のみである。そ
の状態で、送信器２の送信コイル部５によって出力され
る磁束（磁気信号）の内、受信器３における受信コイル
部１０の受信コイル１２に鎖交するものだけが受信され
る。

【００２１】そして、受信された磁束は磁気信号から電
気信号に変換され、可変ゲインアンプ１３により増幅さ
れるとバンドパスフィルタ１４を介して検波回路１５に
より検波される。従って、受信コイル部１０により受信
された磁束量は比較的小さく、この状態では受信信号の
受信レベルは基準レベルよりも小さくなっているため、
出力判定回路１８から物体検出信号が出力されることは
ない。

【００２２】これに対して、図４に示すように、被検出
物体１９が近接スイッチ１の上方に到来して近接スイッ
チ１の検出距離内に近付くと、送信器２，受信器３間に
おける送信磁束の分布状態が変化する。すると、被検出
物体１９の接近前は受信コイル１２に鎖交しなかった送
信磁束の一部が受信コイル１２に鎖交するようになり、
受信コイル部１０により受信される磁束量が増加する。
この状態では、受信信号の受信レベルが基準レベルより
も大きくなり、出力判定回路１８から物体検出信号が出
力されるようになる。

【００２３】尚、このように被検出物体１９が検出され
た場合において受信信号のレベルが変動する範囲は比較
的小さく、出力判定回路１８では、そのように比較的小
さな受信レベルの変動を検出するべく比較動作を行って
いる。

【００２４】ここで、送信器２と受信器３との送受信間
距離（配置間隔）をｘ（図１，図４参照）とし、被検出
物体１９の一辺の長さをＬ，また、近接スイッチ１の検
出距離をｄとすると、図６に示すように、前記長さＬが
約８０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲では、送受信間距離ｘが
１００ｍｍの場合に検出距離ｄが最も大きくなってい
る。また、長さＬが約６０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲では、
送受信間距離ｘが８０ｍｍの場合に検出距離ｄが最も大
きく、長さＬが約６０ｍｍ以下の範囲では、送受信間距
離ｘが６０ｍｍの場合に検出距離ｄが最も大きい。概し
て、長さＬが長い場合には、送受信間距離ｘを長くした
方が検出距離ｄが大きくなり、長さＬが短い場合には、
送受信間距離ｘを短くした方が検出距離ｄが大きくなっ
ている。

【００２５】そこで、本実施例では、図６の測定結果に
基づき、被検出物体１９の一辺の長さＬが異なる場合に
応じて、送信器２と受信器３との送受信間距離ｘを以下
のように設定することとした。 被検出物体１９の一辺の長さＬ 送受信間距離ｘ ６０ｍｍ以下 ６０ｍｍ ６０ｍｍ〜 ８０ｍｍ ８０ｍｍ ８０ｍｍ〜２００ｍｍ １００ｍｍ このように送受信間距離ｘを設定することで、被検出物
体１９の外形寸法が異なる場合であっても検出距離ｄが
常に最大となるので、近接スイッチ１の受信感度が常に
最適となるように設定される。

【００２６】尚、このように送受信間距離ｘを変化させ
た場合の受信器３側における受信信号レベルの変動範囲
は、被検出物体１９が検出された場合の受信信号レベル
の変動範囲に比較すると極めて大きい。従って、ゲイン
コントロール部１７は、受信値読込み部１６を介して読
み込む検出信号のレベルが一定範囲内に収まるように可
変ゲインアンプ１３のゲインを調整するようにしてい
る。

【００２７】以上のように本実施例によれば、磁束信号
の受信レベルの変化によって被検出物体の検出を行う近
接スイッチ１を構成する送信器２及び受信器３の送受信
間距離ｘを、被検出物体１９の外形寸法に応じて可変設
定するようにした。即ち、被検出物体１９の一辺の長さ
Ｌが長い場合には送受信間距離ｘを相対的に長くし、長
さＬが短い場合には送受信間距離ｘを相対的に短くする
ようにしたので、近接スイッチ１の受信感度が常に最適
となるように設定される。従って、被検出物体１９の形
状や外形寸法が異なる場合であっても、検出を常に良好
に行うことが出来る。

【００２８】また、送受信間距離ｘを変更した場合で
も、出力判定部１７に与える出力レベルが略一定範囲内
となるよう、可変ゲインアンプ１３の増幅率をゲインコ
ントロール部１７によって自動制御するようにしたの
で、例えば作業者が増幅率の調整を一々行う必要がなく
利便性が向上すると共に、被検出物体１９の検出を安定
して行うことができる。加えて、出力判定部１７におけ
る入力レベルのダイナミックレンジを比較的小さい範囲
に設定することができるので構成が容易となる。

【００２９】図５は本発明の第２実施例を示すものであ
り、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を
省略し以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施
例では、第１実施例において送信器２と受信器３とに用
いられていたケース４，９が、ケース２０，２１に置き
換わっており、送信器２Ａ，受信器３Ａを構成してい
る。

【００３０】図５（ａ）は送受信間距離ｘを最小とした
場合であり、ケース２０，２１が夫々対向している部分
の端面は接触した状態にある。図５（ｂ）は、図５
（ａ）の状態から、送信器２Ａ，受信器３Ａを引き離し
て送受信間距離ｘをより大きくする場合を示すものであ
る。

【００３１】図５（ｂ）において、例えば、受信器３Ａ
側のケース２１側には、その端面２１ａより突出するよ
うに四角柱状のガイド部材２２が設けられており、その
ガイド部材２２は、送信器２Ａ側のケース２０内部を貫
通している。そして、送信器２Ａは、ガイド部材２２に
沿って移動されるようになっている。また、ガイド部材
２２は中空状に形成されており、その内部を送信器２Ａ
側に電源などを供給するためのケーブルが配置されてい
る。尚、電気的構成は第１実施例の近接スイッチ１と全
く同様であり、以上が近接スイッチ２３を構成してい
る。

【００３２】斯様に構成された第２実施例によれば、送
信器２Ａは、ガイド部材２２に沿って移動されるので、
作業者は、送信器２Ａと受信器３Ａとの送受信間距離ｘ
の調整を容易に行うことができる。また、送受信間に軸
ずれが生じることも防止されるので、受信レベルの低下
を抑制することもできる。

【００３３】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、以下のような変形また
は拡張が可能である。受信側における増幅手段の増幅率
の調整は、マニュアルで行うように構成しても良い。ガ
イド部は、受信側におけるケースの端面に一端を固定す
る構成に限らず、送信側におけるケースの端面に固定し
て受信側を移動させるように構成しても良い。また、送
信側，受信側の何れもがガイド部材に対して移動可能と
なるように構成しても良い。図６に示すものは、あくま
でも一測定例であり、被検出物体の一辺の長さＬに対し
て最適となる送受信間距離ｘの具体数値は、送信コイ
ル，受信コイルのインダクタンス，送信信号の電力や受
信側のゲインの設定などによって様々に変化するため図
示したものに限ることはない。要は、長さＬが長い場合
には送受信間距離ｘを相対的に長くし、長さＬが短い場
合には送受信間距離ｘを相対的に短くするように設定す
れば良い。ゲインコントロール部１７及び出力判定部１
８の機能はハードウエアで実現しても良いし、マイクロ
コンピュータを用いてソフトウエアで実現しても良い。
その場合、両者を一体に構成しても良いし、更に受信値
読込み部１６をも加えて一体に構成しても良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであり、以下
の効果を奏する。請求項１記載の近接スイッチまたは請
求項５記載の近接スイッチの調整方法によれば、送信コ
イルと受信コイルとの配置間隔を被検出物体の外形寸法
に応じて可変設定するので、被検出物体の外形寸法が小
である場合は送信コイルと受信コイルとの配置間隔が短
くなるように設定し、前記外形寸法が大である場合は前
記配置間隔が短くなるように設定することで、常に最適
な受信感度を設定して被検出物体を検出できる。

【００３５】請求項２記載の近接スイッチまたは請求項
６記載の近接スイッチの調整方法によれば、送信コイル
と受信コイルとの配置間隔の変化に応じて増幅手段の増
幅率を調整することで、安定した検出を行うことができ
る。

【００３６】請求項３記載の近接スイッチまたは請求項
７記載の近接スイッチの調整方法によれば、送信コイル
と受信コイルとの配置間隔を変化させた場合に、例えば
作業者が増幅率の調整を一々行わずとも、増幅率制御手
段が検出手段に対する出力レベルが略一定範囲内となる
ように増幅率を自動で制御するので、利便性が向上す
る。

【００３７】請求項４記載の近接スイッチによれば、送
信部及び／又は受信部はガイド部材に沿って移動される
ので、作業者は、送信コイルと受信コイルとの配置間隔
の調整を容易に行うことができる。また、送受信間に軸
ずれが生じることも防止されるので、受信レベルの低下
を抑制することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であり、近接スイッチの送
信器と受信器との設置状態を示す斜視図

【図２】送信器，受信器の縦断側面図

【図３】近接スイッチの電気的構成を示す機能ブロック
図

【図４】検出時の状態を示す図２相当図

【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図であり、
（ａ）は送受信間距離を最小にした状態、（ｂ）は送受
信間距離を大きくした状態を示す図

【図６】送信コイルと受信コイルとの間隔をパラメータ
として変化させた場合に、横軸に被検出物体の一辺の長
さをとり、縦軸に検出距離をとって示す一測定例

【符号の説明】

１は近接スイッチ、７は送信コイル、１２は受信コイ
ル、１３は可変ゲインアンプ（増幅手段）、１７はゲイ
ンコントロール部（増幅率制御手段）、１８は出力判定
部（検出手段）、２２はガイド部材、２３は近接スイッ
チを示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定範囲の発振周波数が与えられると磁
   束を発生する送信コイルと、 前記送信コイルにより発生される磁束を受信可能な受信
   コイルと、 前記受信コイルにより受信される磁束の変化により被検
   出物体の有無を検出する検出手段とを備え、 前記送信コイルと前記受信コイルとの配置間隔は、被検
   出物体の外形寸法に応じて可変設定されることを特徴と
   する近接スイッチ。
2. 【請求項２】 前記受信コイルにより受信される受信信
   号を増幅して前記検出手段に出力する増幅手段を備え、 前記増幅手段は、増幅率を調整可能に構成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。
3. 【請求項３】前記増幅手段の増幅率を、前記検出手段に
   対する出力レベルが略一定範囲内となるように制御する
   増幅率制御手段を備えたことを特徴とする請求項２記載
   の近接スイッチ。
4. 【請求項４】 前記送信コイルを備える送信部と前記受
   信コイルを備える受信部とを同一軸上で移動可能とする
   ガイド部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の
   何れかに記載の近接スイッチ。
5. 【請求項５】 送信コイルに所定範囲の発振周波数を与
   えて磁束を発生させ、前記送信コイルにより発生される
   磁束を受信コイルにより受信し、受信される磁束の変化
   によって被検出物体の有無を検出する検出手段を備えて
   なる近接スイッチの調整方法であって、 被検出物体の外形寸法が小である場合は前記送信コイル
   と前記受信コイルとの配置間隔が短くなるように調整
   し、前記外形寸法が大である場合は前記配置間隔を長く
   なるように調整することを特徴とする近接スイッチの調
   整方法。
6. 【請求項６】 前記受信コイルにより受信される受信信
   号を増幅して前記検出手段に出力する増幅手段の増幅率
   を、前記配置間隔が短い場合は小さく設定し、前記配置
   間隔が長い場合は大きく設定することを特徴とする請求
   項５記載の近接スイッチの調整方法。
7. 【請求項７】 前記増幅手段の増幅率を、前記検出手段
   に対する出力レベルが略一定範囲内となるように調整す
   ることを特徴とする請求項６記載の近接スイッチの調整
   方法。