JP2005114625A - Magnetic substance edge position detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性体の位置を検出するための磁性体縁辺位置検出装置に関する。 The present invention relates to a magnetic body edge position detection device for detecting the position of a magnetic body.
例えば、自動車のタイヤにおける主要部は、相互に平行状態かつ所定間隔に配置した多数のスチールコードを被覆ゴムで被覆することによりシート材を得、更に、このシート材を所望の寸法に切断したものを材料として構成される。 For example, the main part of an automobile tire is obtained by coating a large number of steel cords arranged in parallel with each other at a predetermined interval with a covering rubber to obtain a sheet material, and further cutting the sheet material into a desired dimension. Is composed as a material.
このようなタイヤの製造におけるシート材の切断は、端に一番近いスチールコードから所定距離(例えば、0.3mm)だけ離れた位置を切断端として行う。 The cutting of the sheet material in the manufacture of such a tire is performed using a position separated from the steel cord closest to the end by a predetermined distance (for example, 0.3 mm) as a cutting end.
このような切断を正確に行うためには、被覆ゴムの縁辺位置(つまり物体の総体としての縁辺位置)ではなく、被覆ゴムの内部に隠れているうちで端に一番近いスチールコードの位置(つまり複数の磁性体(スチールコード)を集合体として捉えた場合におけるその集合体の縁辺位置)を正確に認識する必要がある。 In order to accurately perform such a cut, the position of the steel cord closest to the end while hidden inside the covering rubber (not the edge position of the covering rubber (that is, the edge position of the whole object)) That is, when a plurality of magnetic bodies (steel cords) are regarded as an aggregate, it is necessary to accurately recognize the edge position of the aggregate.
このように、非磁性体(例えば上記のようにゴム)により被覆された磁性体(例えば上記のようにスチールコード)の縁辺(例えば上記のように集合体における縁辺)の位置を検出するための技術としては、以下に説明するように複数種類の技術がある。 Thus, for detecting the position of the edge (eg, the edge of the aggregate as described above) of the magnetic material (eg, steel cord as described above) covered with a non-magnetic material (eg, rubber as described above). There are a plurality of types of technologies as described below.
その一つには、被覆体としての非磁性体が透明である場合に適用可能となる光学的手法による技術があり、その類似の技術としては、非磁性体が可視光領域で不透明である場合に適用されるX線による観察が挙げられる。 One of them is a technique based on an optical method that can be applied when the non-magnetic material as a covering is transparent, and a similar technique is when the non-magnetic material is opaque in the visible light region. X-ray observation applied to the above.
しかし光学的手法による場合、被覆体としての非磁性体が不透明の場合には不適である。つまり、例えば自動車用タイヤにはカーボンブラックが混入されていて可視光領域では不透明であるため、このような光学的手法は適用できない。 However, the optical method is not suitable when the non-magnetic material as the covering is opaque. That is, for example, since an automobile tire contains carbon black and is opaque in the visible light region, such an optical method cannot be applied.
また、X線による観察の場合、人の立ち入りを制限したりする必要があるため採用可能な環境が限られるし、撮影周期が比較的長いため、検出の目的が縁辺位置の制御である場合には良好な制御が望めない。 Also, in the case of observation with X-rays, it is necessary to limit the entry of people, so the environment that can be adopted is limited, and the imaging cycle is relatively long, so that the detection purpose is the control of the edge position. I can't expect good control.
このような問題に鑑み、従来より磁気的に縁辺位置を検出する手法が提案されている。 In view of such a problem, conventionally, a method for magnetically detecting the edge position has been proposed.
磁気的に縁辺位置を検出する技術の代表的な例としては、コイルに磁性体が接近した時の磁路の抵抗変化をインダクタンスの変化として検出するバリアブルインダクタンス型の手法がある。 As a typical example of the technique for magnetically detecting the edge position, there is a variable inductance type method of detecting a change in resistance of a magnetic path when a magnetic material approaches the coil as a change in inductance.
このようなバリアブルインダクタンス型としては、例えば、磁気遮蔽方式や渦電流方式がある。 Examples of such a variable inductance type include a magnetic shielding method and an eddy current method.
このうち磁気遮蔽方式の検出装置は、図8に示すように、送信コイル101と受信コイル102とを間隔を隔てて相互に対向配置させた構成をなし、送信コイル101に交流電流(高周波)を流すことにより該送信コイル101の周囲に磁界を形成可能となっている一方で、受信コイル102に作用する磁界の強さ(磁束の数)の変化量を該受信コイル102に接続された電流計により検出可能となっている。従って、送信コイル101による磁界を形成した状態で、両コイル101,102の間隔に被検出物(磁性体)104が挿入されると、送信コイル101と受信コイル102間の磁束の一部が被検出物104により短絡され、受信コイル102と交差する磁力線の数が変化するので、電流計による計測値が変化し、この変化量に基づいて被検出物の挿入量を求めることができる。
As shown in FIG. 8, the magnetic shielding type detection device has a configuration in which the
他方、渦電流方式の検出装置は、図10に示すように、送信コイル110と、一対の受信コイル111,112とを備える。送信コイル110には交流発生器113が接続され、該交流発生器113からの高周波の交流電流が供給される。これにより、送信コイル110の周辺には磁界が発生し、この磁界が一対の受信コイル111,112を交差した状態となる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the eddy current detection device includes a
一対の受信コイル111,112は相互に直列接続され、増幅器114を介して検波回路に接続されている。被検出物104の無い状態では、各受信コイル111,112に生じる誘導電流は相互に等しく、検波回路115では電流検出されないようになっている。
The pair of receiving
被検出物104が図10のように配されると、送信コイル110により形成される磁界を被検出物104が交差した状態となる。すると、図11に示すように、被検出物104の表面には磁界を打ち消す方向の渦電流117が発生する。この渦電流117により、受信コイル111及び受信コイル112を交差する磁界が変化する。各受信コイル111,112は被検出物104からの距離が相互に異なる。このため、受信コイル111及び受信コイル112に生じる誘導電流も相互に異なる値となる。よって、被検出物104の検出状態では、受信コイル111と受信コイル112との誘導電流の差分要素が、増幅器114による増幅を経て検波回路115にて検出される。
When the detected
このように、検出状態における受信コイル111と受信コイル112との誘導電流の差分要素を検出することにより、被検出物104の距離を求めることができる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、これらのバリアブルインダクタンス型の検出方法はいずれも、「被検出物内の磁性体の物性が磁束の軸に対して等方性である」という前提条件を要する。ここでいう物性とは、磁気遮蔽方式の場合には透磁率若しくは誘導される磁気抵抗であり、渦電流方式の場合には渦電流を好適に形成し得るだけの導電率である。このような前提条件が得られないと、磁気遮蔽方式の場合には、磁気的な軸の方向如何によっては必要な感度が得られず、渦電流方式の場合には有効なサイズの渦電流が形成されない結果、やはり実用的な感度が得にくくなる。 However, any of these variable inductance type detection methods requires the precondition that “the physical property of the magnetic substance in the object to be detected is isotropic with respect to the magnetic flux axis”. The physical properties referred to here are magnetic permeability or induced magnetic resistance in the case of the magnetic shielding method, and conductivity that can suitably form an eddy current in the case of the eddy current method. If such preconditions are not obtained, in the case of the magnetic shielding method, the required sensitivity cannot be obtained depending on the direction of the magnetic axis, and in the case of the eddy current method, an effective size eddy current is not obtained. As a result, it is difficult to obtain practical sensitivity.
例えば、上記のようなシート材は、その内部に多数の磁性体の細線(スチールコード)が間隔をおいて平行配列されるため、その電気磁気的性質に関して大きな方向性を持つ。その様子を被覆体としての被磁性体を図示略として図12に示す。すなわち、図12に示すように、シート材はRx方向(各スチールコードの長手方向)には電気磁気抵抗が比較的小さく、Ry方向(シート材の面内においてRx方向に対し直交方向)には極めて大きい。 For example, the sheet material as described above has a large direction with respect to its electromagnetic properties because a large number of thin magnetic wires (steel cords) are arranged in parallel at intervals. This state is shown in FIG. That is, as shown in FIG. 12, the sheet material has a relatively small electromagnetic resistance in the Rx direction (longitudinal direction of each steel cord), and in the Ry direction (a direction perpendicular to the Rx direction in the plane of the sheet material). Very large.
このため、このシート材のような被検出物104を検出対象とした場合、図8の装置においては図9に示す如く、有効な短絡磁路が形成されない結果、磁気遮蔽効果が得がたく十分な感度が得られない。また、図10の装置においては、図11に示すような環状の渦電流が好適に形成されず、本来の原理的な動作モードでは動作しない。このため、この場合にも十分な感度を得られない。
For this reason, when the
さらに、上記のバリアブルインダクタンス型の検出方法はいずれも、送信コイルと受信コイルには、周囲温度変化や電気的外乱に起因するインピーダンス変化が生じないことも要求される。しかしながら、図10の装置の場合には、実際にはその外乱により送信コイルのインピーダンスが変化し、発生する磁界の強さが変化することで被検出物表面に発生する過電流の量が変化してしまうことや、各受信コイルのインピーダンスが変化した場合には一対の受信コイルの磁気的結合のバランスが変化し、正確な差分要素を抽出することができない。つまり、周囲環境によらず安定的に検出動作を行うことが困難である。また、図8の装置の場合にも、送信コイルにより発生する磁界の強さが変化したり、受信コイルによる誘導電流が変化したりして、やはり、周囲環境によらない安定的な検出動作が困難である。 Furthermore, in any of the above-described variable inductance type detection methods, it is also required that the transmission coil and the reception coil do not undergo impedance changes due to ambient temperature changes or electrical disturbances. However, in the case of the apparatus of FIG. 10, the impedance of the transmission coil actually changes due to the disturbance, and the amount of overcurrent generated on the surface of the object to be detected changes due to the change in the strength of the generated magnetic field. If the impedance of each receiving coil changes, the balance of magnetic coupling between the pair of receiving coils changes, and an accurate difference element cannot be extracted. That is, it is difficult to perform a detection operation stably regardless of the surrounding environment. In the case of the apparatus of FIG. 8 as well, the strength of the magnetic field generated by the transmission coil changes or the induced current by the reception coil changes, so that a stable detection operation that does not depend on the surrounding environment is still possible. Have difficulty.
加えて、上記のバリアブルインダクタンス型の検出方法はいずれも、特定の平面上で動作する被検出物に対してのみ好適な検出が可能となり、挿入量が変化せず各コイルとの距離のみ変化するような外乱がある場合や、被検出物の動作面が変化する場合には、被検出物の挿入量が同じであっても同一の検出値とはならないという問題がある。 In addition, any of the above-described variable inductance type detection methods enables suitable detection only for an object operating on a specific plane, and the insertion amount does not change and only the distance to each coil changes. When there is such a disturbance or when the operation surface of the detection object changes, there is a problem that the same detection value is not obtained even if the insertion amount of the detection object is the same.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、電気磁気的性質に大きな方向性(非等方性)を持った磁性体を被検出物とする場合にも十分に実用的な感度を得ることが可能で、好ましくは、温度変化や電気的外乱のような周囲環境によらない安定的な検出を可能としたり、被検出物の動作面が変化した場合にも好適な検出を可能とする磁性体縁辺位置検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is sufficient even when a magnetic material having a large directionality (anisotropy) in the electromagnetic properties is to be detected. Practical sensitivity can be obtained, preferably suitable for stable detection independent of the surrounding environment such as temperature change or electrical disturbance, or when the operation surface of the object to be detected changes It is an object of the present invention to provide a magnetic edge position detection device that enables easy detection.
上記課題を解決するため、本発明の磁性体縁辺位置検出装置は、磁性体の縁辺位置を検出するための磁性体縁辺位置検出装置において、双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる第1及び第2の磁力線発生手段と、前記第1及び第2の磁力線発生手段に対し前記磁性体の挿入間隔を隔てて対向配置され、前記磁力線の作用で誘導電流を生じる誘導電流発生手段と、を備え、前記誘導電流に基づき、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a magnetic body edge position detection device according to the present invention is a first magnetic body edge position detection device for detecting the edge position of a magnetic body. And the second magnetic field line generating means, and the first and second magnetic field line generating means opposed to each other with an insertion interval of the magnetic material, and an induced current generating means for generating an induced current by the action of the magnetic field lines, And an edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval is obtained based on the induced current.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記第1及び第2の磁力線発生手段は、交流電流が供給されることにより前記磁力線を生じるコイルによってそれぞれ構成されていることが好ましい。 In the magnetic body edge position detecting device of the present invention, it is preferable that the first and second magnetic force line generating means are respectively constituted by coils that generate the magnetic force lines when an alternating current is supplied.
この場合、前記第1の磁力線発生手段と前記第2の磁力線発生手段とでコイルの巻線方向又は通電方向を相互に逆向きに設定したことが好ましい。 In this case, it is preferable that the winding direction or the energization direction of the coil is set to be opposite to each other between the first magnetic field line generation unit and the second magnetic field line generation unit.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記第1及び第2の磁力線発生手段に対して同じ側に、第1及び第2の前記誘導電流発生手段を備え、前記第1の誘導電流発生手段は前記第1の磁力線発生手段と対向配置されている一方で、前記第2の誘導電流発生手段は前記第2の磁力線発生手段と対向配置されていることが好ましい。 In the magnetic body edge position detecting device of the present invention, the first and second induced current generating means are provided on the same side of the first and second magnetic force lines generating means, and the first induced current generation is performed. Preferably, the means is disposed opposite to the first magnetic force line generating means, while the second induced current generating means is disposed opposite to the second magnetic force line generating means.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記誘導電流発生手段は、コイルからなることが好ましい。 In the magnetic body edge position detecting device of the present invention, it is preferable that the induced current generating means comprises a coil.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記誘導電流発生手段はコイルからなるとともに、前記第1の誘導電流発生手段と前記第2の誘導電流発生手段とでコイルの巻線方向又は通電方向を相互に逆向きに設定したことも好ましい。 In the magnetic body edge position detecting device according to the present invention, the induced current generating means comprises a coil, and the coil winding direction or energization direction between the first induced current generating means and the second induced current generating means. It is also preferable to set the directions opposite to each other.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記第1及び第2の磁力線発生手段の近傍に配されて、前記磁力線の作用で基準誘導電流を生じる基準誘導電流発生手段を更に備え、前記基準誘導電流を用いて補正した値として、前記磁性体の縁辺位置を求めることが好ましい。 In the magnetic body edge position detecting device of the present invention, the magnetic body edge position detecting device further includes reference induced current generating means that is disposed in the vicinity of the first and second magnetic force line generating means and generates a reference induced current by the action of the magnetic force lines, It is preferable to obtain the edge position of the magnetic body as a value corrected using the induced current.
この場合、前記基準誘導電流発生手段を前記第1の磁力線発生手段の近傍と前記第2の磁力線発生手段の近傍とにそれぞれ備えることが好ましい。 In this case, it is preferable that the reference induced current generating means is provided in the vicinity of the first magnetic force line generating means and in the vicinity of the second magnetic force line generating means.
また、この場合、各基準誘導電流発生手段はコイルからなるとともに、各基準誘導電流発生手段と前記第1及び第2の磁力線発生手段とを同一基板に配したことが好ましい。 In this case, it is preferable that each reference induced current generating means is composed of a coil, and each reference induced current generating means and the first and second magnetic force line generating means are arranged on the same substrate.
また、本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記第1及び第2の磁力線発生手段と、前記誘導電流発生手段と、を備えて構成されるユニットを2つ備えるとともに、これら2つのユニットの配置は、前記挿入間隔を基準とした対称的配置とし、当該磁性体縁辺位置検出装置は、更に、一方のユニットの磁力線発生手段が生じる磁力線の作用で該一方のユニットの誘導電流発生手段が誘導電流を生じる第1状態と、他方のユニットの磁力線発生手段が生じる磁力線の作用で該他方のユニットの誘導電流発生手段が誘導電流を生じる第2状態と、に切り換える切換手段を備え、前記第1状態時における誘導電流と、前記第2状態時における誘導電流と、をともに用いて、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることが好ましい。 Moreover, in the magnetic body edge position detection apparatus of this invention, while having two units comprised including the said 1st and 2nd magnetic force line generation means and the said induced current generation means, these two units Is arranged symmetrically with respect to the insertion interval, and the magnetic edge position detecting device further includes a magnetic field generated by the magnetic force generating means of one unit, and the induced current generating means of the one unit is Switching means for switching between a first state in which an induced current is generated and a second state in which the induced current generating means of the other unit generates an induced current by the action of magnetic lines of force generated by the magnetic field generating means of the other unit; It is preferable to obtain the edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval by using both the induced current in the first state and the induced current in the second state. Arbitrariness.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置は、磁性体の位置を検出するための磁性体縁辺位置検出装置において、第1及び第2のコイルと、前記第1及び第2のコイルに対し前記磁性体の挿入間隔を隔てて対向配置された第3及び第4のコイルと、前記第1及び第2のコイルが双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で前記第3及び第4のコイルが誘導電流を生じる第1状態と、前記第3及び第4のコイルが双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で前記第1及び第2のコイルが誘導電流を生じる第2状態と、に切り換える切換手段と、を備え、前記第1状態時における誘導電流と、前記第2状態時における誘導電流と、をともに用いて、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることを特徴としている。 The magnetic body edge position detecting device of the present invention is the magnetic body edge position detecting device for detecting the position of the magnetic body, wherein the magnetic body with respect to the first and second coils and the first and second coils. The third and fourth coils opposed to each other with an insertion interval therebetween and the first and second coils cooperatively generate an annular magnetic field line passing through both, while the action of the magnetic field line causes the first and second coils to cooperate with each other. While the first and third coils generate an induced current and the third and fourth coils cooperate to generate an annular magnetic field line passing through both, the action of the magnetic field line causes the first and second coils to cooperate with each other. Switching means for switching to a second state in which the two coils generate an induced current, and using both the induced current in the first state and the induced current in the second state, the insertion interval The edge position of the magnetic body inserted in It is characterized in Rukoto.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記誘導電流の計測値に基づき、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を演算する演算手段を更に備えることが好ましい。 In the magnetic body edge position detecting device according to the present invention, it is preferable that the magnetic body edge position detecting device further includes a calculation means for calculating the edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval based on the measured value of the induced current.
本発明の磁性体縁辺位置検出装置においては、前記磁性体による磁束短絡に起因した前記誘導電流の変化に基づき、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることが好ましい。 In the magnetic body edge position detection device of the present invention, it is preferable that the edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval is obtained based on a change in the induced current caused by a magnetic flux short circuit by the magnetic body.
本発明によれば、双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる第1及び第2の磁力線発生手段を備えるので、挿入間隔に挿入される磁性体により好適に磁束短絡を生じさせることが可能となる結果、電気磁気的性質に大きな方向性(非等方性)を持った磁性体を被検出物とする場合にも十分に実用的な感度を得ることができる。 According to the present invention, since the first and second magnetic field lines generating means that jointly generate the annular magnetic field lines passing through both of them are provided, it is possible to preferably cause a magnetic flux short circuit by the magnetic body inserted at the insertion interval. As a result, sufficiently practical sensitivity can be obtained even when a magnetic material having a large directionality (anisotropy) in electromagnetic properties is used as the detection object.
また、本発明によれば、第1及び第2の磁力線発生手段の近傍に配されて、磁力線の作用で基準誘導電流を生じる基準誘導電流発生手段を更に備え、基準誘導電流を用いて補正した値として、磁性体の縁辺位置を求めるので、温度変化や電気的外乱のような周囲環境によらない安定的な検出が可能となる。 In addition, according to the present invention, there is further provided a reference induced current generating means that is disposed in the vicinity of the first and second magnetic force line generating means and generates a reference induced current by the action of the magnetic force lines, and the correction is performed using the reference induced current. Since the edge position of the magnetic material is obtained as a value, stable detection independent of the surrounding environment such as a temperature change or an electrical disturbance is possible.
また、本発明によれば、第1及び第2の磁力線発生手段と、誘導電流発生手段と、を備えて構成されるユニットを2つ備えるとともに、これら2つのユニットの配置は、挿入間隔を基準とした対称的配置とし、更に、第1状態と第2状態とに切り換える切換手段を備え、第1状態時における誘導電流と第2状態時における誘導電流とをともに用いて、挿入間隔に挿入された磁性体の縁辺位置を演算するので、挿入間隔において被検出物と誘導電流発生手段との距離が変化するような外乱があるような場合(被検出物に振動が発生した場合、或いは、被検出物に磁力線発生手段及び誘導電流発生手段との相対位置変動(例えば、上下位置変動)が生じた場合など)にも好適な検出が可能となる。 Further, according to the present invention, two units each including the first and second magnetic force line generating means and the induced current generating means are provided, and the arrangement of these two units is based on the insertion interval. Further, switching means for switching between the first state and the second state is provided, and the induced current in the first state and the induced current in the second state are used together to be inserted into the insertion interval. Since the edge position of the magnetic body is calculated, there is a disturbance that changes the distance between the detected object and the induced current generating means at the insertion interval (when the detected object is vibrated, Suitable detection is possible even when a relative position fluctuation (for example, vertical position fluctuation) between the magnetic force line generating means and the induced current generating means occurs in the detected object.
また、本発明によれば、第1及び第2のコイルと、前記第1及び第2のコイルに対し前記磁性体の挿入間隔を隔てて対向配置された第3及び第4のコイルと、第1及び第2のコイルが双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で第3及び第4のコイルが誘導電流を生じる第1状態と、第3及び第4のコイルが双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で第1及び第2のコイルが誘導電流を生じる第2状態と、に切り換える切換手段と、を備え、第1状態時における誘導電流と、第2状態時における誘導電流と、をともに用いて、挿入間隔に挿入された磁性体の縁辺位置を求めるので、電気磁気的性質に大きな方向性(非等方性)を持った磁性体を被検出物とする場合にも十分に実用的な感度を得ることができるとともに、挿入間隔において被検出物と誘導電流発生手段との距離が変化するような外乱があるような場合にも好適な検出が可能となる。 According to the present invention, the first and second coils, the third and fourth coils disposed opposite to the first and second coils with an insertion interval of the magnetic material, A first state in which the first and second coils cooperatively generate an annular magnetic field line passing through both, while the third and fourth coils generate an induced current by the action of the magnetic field line; Switching means for switching between a first state and a second state in which the first and second coils generate an induced current by the action of the magnetic force lines, while the coil generates an annular magnetic force line through both of them, Since the edge position of the magnetic material inserted in the insertion interval is obtained using both the induced current in the state and the induced current in the second state, the directionality of the electromagnetic property is large (anisotropic) Sufficiently practical feeling even when using a magnetic material with It is possible to obtain, it is possible to case a distance such that there is a disturbance such as changes to be suitable detection of the induced current generating means and the detection object in the insertion interval.
なお、本発明は、例えば、被検出物としての磁性体が、鋼板のように略二次元的形状(平板状或いはシート状の形状)を有し、特に一方向に極端に長く、しばしば巻き戻し巻き取り工程での耳端制御の対象となるような場合における耳端位置の検出に対して好適に適用可能である。 In the present invention, for example, the magnetic substance as the object to be detected has a substantially two-dimensional shape (a flat plate shape or a sheet shape) like a steel plate, and particularly extremely long in one direction, and is often rewound. The present invention can be suitably applied to the detection of the ear end position in the case where it is a target of the ear end control in the winding process.
また、本発明は、磁性体からなるワイヤが流れ方向(挿入方向)と平行な面内において該方向と直交状態で複数本配置されている場合(被検出物としての磁性体が磁性体ワイヤの集合体からなる場合)の耳端位置の検出にも好適に適用可能である。 The present invention also provides a case in which a plurality of wires made of a magnetic material are arranged in a direction orthogonal to the flow direction (insertion direction) in a plane parallel to the flow direction (the insertion direction). It can also be suitably applied to the detection of the position of the edge of the ear).
更に、本発明は、例えば自動車のタイヤにおける主要部のように、磁性体ワイヤ(スチールコードに相当)が所定間隔となるように何らかの結合物(被覆ゴムに相当)で被覆して得られるシート状の物体における磁性体の縁辺位置の検出にも好適に適用可能である。ここで、このようなシート状の物体における磁性体の縁辺位置とは、該シート状物体の総体としての縁辺ではなく、その内部に隠れている複数の磁性体ワイヤの集合体における縁辺位置を意味する。 Furthermore, the present invention provides a sheet-like shape obtained by coating a magnetic substance wire (corresponding to a steel cord) with some combination (corresponding to a covering rubber) so as to have a predetermined interval, such as a main part of an automobile tire. The present invention can also be suitably applied to the detection of the edge position of the magnetic body in the object. Here, the edge position of the magnetic material in such a sheet-like object means not the edge of the sheet-like object as a whole, but the edge position in the aggregate of a plurality of magnetic wires hidden inside the sheet-like object. To do.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る磁性体縁辺位置検出装置について説明する。 Hereinafter, a magnetic body edge position detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係る磁性体縁辺位置検出装置は、磁性体の位置(例えば縁辺位置)を検出するための装置である。ここで、磁性体とは、例えば、図1に示すような被検出物1に含まれる(被検出物1に隠れた)磁性体2である。この被検出物1は、例えば、磁性体からなるワイヤ21を互いに平行かつ所定間隔に配列した状態で、ゴムのような被磁性体の被覆体で被覆することにより構成されたシート状のものである。また、磁性体2とは、ワイヤ21の集合体を意味し、従って、磁性体2の縁辺位置とは、ワイヤ21の集合体における縁辺位置となる。
The magnetic body edge position detection apparatus according to the present embodiment is an apparatus for detecting the position (for example, the edge position) of a magnetic body. Here, the magnetic body is, for example, a magnetic body 2 included in the detected
本実施形態に係る磁性体縁辺位置検出装置は、図4に示すように、検出動作を行う検出部40と、この検出部40での検出結果に基づいて磁性体2の縁辺位置を演算する演算部20とを備えている。 As shown in FIG. 4, the magnetic body edge position detection device according to the present embodiment includes a detection unit 40 that performs a detection operation, and a calculation that calculates the edge position of the magnetic body 2 based on the detection result of the detection unit 40. Part 20.
このうち検出部40は、図1に示すように、第1乃至第4のコイル11、12、13、14を備えている。
Among these, the detection part 40 is provided with the 1st thru | or
このうち第1及び第2のコイル(第1状態の場合における第1及び第2の磁力線発生手段、第2状態の場合における誘導電流発生手段、第1及び第2の誘導電流発生手段)11,12は、例えば、相互に略同一面内に位置するように配置されている。なお、これら第1及び第2のコイル11,12の巻線方向は、互いに同方向とされているとともに、これら第1及び第2のコイル11,12は相互に直列に接続されている。
Of these, first and second coils (first and second magnetic field lines generating means in the first state, induced current generating means in the second state, first and second induced current generating means) 11, For example, 12 are arranged so as to be located in substantially the same plane. The winding directions of the first and
他方、第3及び第4のコイル(第1状態の場合における誘導電流発生手段、第1及び第2の誘導電流発生手段、第2状態の場合における第1及び第2の磁力線発生手段)13,14も、例えば、相互に略同一面内に配置されているとともに、これら第3及び第4のコイル13,14は、シート材1の挿入間隔S(図2)を隔てて第1及び第2のコイル11,12に対し対向配置されている。なお、第3のコイル13及び第4のコイル14の巻線方向は、互いに同方向とされている。さらに、これら第3及び第4のコイル13,14は相互に直列に接続されている。また、第3のコイル13は第1のコイル11と相互に向き合うように配置され、第4のコイル14は第2のコイル12と相互に向き合うように配置されている。
On the other hand, third and fourth coils (inductive current generating means in the case of the first state, first and second induced current generating means, first and second lines of magnetic force in the second state) 13, 14, for example, are arranged in substantially the same plane as each other, and the third and
また、検出部40は、第1及び第2のコイル11,12に接続された交流発生器15を備える。この交流発生器15は、演算部20の電流指令値発生器22(後述)からの電流指令を受けて、第1及び第2のコイル11,12へ交流電流を供給し、該第1及び第2のコイル11,12を電流駆動させる。ここで、交流発生器15より供給される交流電流の方向(通電方向)が、第1のコイル11と第2のコイル12とでは相互に逆方向となるように、第1及び第2のコイル11,12と交流発生器15とは接続されている。
The detection unit 40 includes an
交流発生器15から第1及び第2のコイル11,12に交流電流が供給(通電)されると、図2に示すように、第1及び第2のコイル11,12によりそれぞれ磁界が発生する。特に、第1及び第2のコイル11,12の相互間には、これら第1及び第2のコイルの協働により、これら第1及び第2のコイルの双方を経由する環状の磁力線18が生じる。
When an alternating current is supplied (energized) from the alternating
他方、第3及び第4のコイル13,14は、図2に示すように磁力線18と交差するような位置設定となっていて、磁力線18の作用により誘導電流を生じる。第3及び第4のコイル13,14には、電流計16が接続されている。この電流計16は、例えば、第3及び第4のコイル13,14が生じる誘導電流の和を計測する。
On the other hand, the third and
なお、本実施形態の場合、交流発生器15は、第1及び第2のコイル11,12に接続されているのと同様に第3及び第4のコイル13,14にも接続されている(図1では簡単のため、交流発生器15が第1及び第2のコイル11,12にのみ接続されている様子を示す)。また、電流計16は、第3及び第4のコイル13,14に接続されているのと同様に第1及び第2のコイル11,12にも接続されている。
In the case of the present embodiment, the
そして、交流発生器15から第3及び第4のコイル13,14に交流電流が供給された際には、これら第3及び第4のコイル13,14により磁界を生じ、特に、これら両コイル13,14の相互間には、上記磁力線18と対称的な配置の磁力線(図示略)が生じる。このように第3及び第4のコイル13,14により磁力線を生じると、該磁力線の作用により第1及び第2のコイル11,12が誘導電流を生じ、この誘導電流の和を電流計16が計測する。
When an alternating current is supplied from the
ここで、第1及び第2のコイル11,12が双方を経由する環状の磁力線18を協働で生じる一方で、該磁力線18の作用で第3及び第4のコイル13,14が生じる誘導電流を計測する状態を第1状態とし、第3及び第4のコイル13,14が双方を経由する環状の磁力線(図示略)を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で第1及び第2のコイル11,12が生じる誘導電流を計測する状態を第2状態とすれば、本実施形態に係る磁性体縁辺位置検出装置は、このように第1状態と第2状態とに相互に切り換えるために、後述する切換手段を備えている。
Here, the first and
さらに、検出部40は、第1〜第4のコイル11,12,13,14の近傍にそれぞれ配されて、磁力線の作用で基準誘導電流を生じる基準誘導電流発生コイル(基準誘導電流発生手段)を備えている。すなわち、磁性体縁辺位置検出装置は、第1のコイル11の近傍の第1の基準誘導電流発生コイル19a、第2のコイル12の近傍の第2の基準誘導電流発生コイル19b、第3のコイル13の近傍の第3の基準誘導電流発生コイル19c、第4のコイル14の近傍の第4の基準誘導電流発生コイル19dを備えている。なお、このうち第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19bは直列に接続され、同様に、第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dは直列に接続されている。そして、電流計16は、第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19bが生じる基準誘導電流の和、並びに、第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dが生じる基準誘導電流の和、をそれぞれ計測可能となっている。
Furthermore, the detection unit 40 is arranged in the vicinity of each of the first to
なお、以上の構成において、例えば、第1のコイル11、第2のコイル12、第1の基準誘導電流発生コイル19a及び第2の基準誘導電流発生コイル19bは、例えば図7に示すように同一基板190に配されている。同様に、第3のコイル13、第4のコイル14、第3の基準誘導電流発生コイル19c及び第4の基準誘導電流発生コイル19dも同一基板に配されている。
In the above configuration, for example, the
また、検出部40の交流発生器15は、各コイル11〜14のインピーダンスが変化してもそこに流れる電流が影響されないように、各コイル11〜14に流れる実電流を演算部20からの電流指令値と一致させる定電流制御方式としている。これは、一般的に、コイルのインピーダンスは周囲温度の変化に影響されるため単に各コイル11〜14に交流電流を流すだけではそこから発生する磁界の量も周囲温度変化に影響されるためである。
In addition, the
また、検出部40は、各コイル11〜14の検出信号(電流計16による誘導電流の計測値)を所定のタイミングで切り換える切換回路42を備えている。なお、検出部40の切換回路42と交流発生器15(の一部)により切換手段が構成されている。
Moreover, the detection part 40 is provided with the switching
更に、検出部40は、切換回路42により切り換えられた(選択された)各コイル11〜14、19a〜19dの検出信号をAM変調して演算部20に出力するAM変調回路41を備えている。このAM変調回路41は、電気的外乱の影響を少なくして正確に各コイル11〜14、19a〜19dの検出信号を演算部20に伝達させるため、交流発生器15が発生する周波数よりも十分高い周波数の搬送波を用いてAM変調する。
Further, the detection unit 40 includes an
他方、図4に示す演算部20は、電流計16により計測される誘導電流に基づいて磁性体2の縁辺位置を演算するものであり、磁性体縁辺位置検出装置における各部を同期動作させるためのシステムクロックを生成するシステムクロック生成部21と、交流発生器15に各コイル11〜14を駆動するための電流指令値を出力する電流指令値発生器22と、検出部40のAM変調回路41によりAM変調及び出力された信号を復調するためのAM復調回路23と、検出部40の個体差を校正するための検出部校正用アッテネータ24と、AM復調後の検出信号を同期検波することにより該検出信号から交流成分を除去して直流成分を抽出する同期検波部25と、各基準誘導電流発生コイル19a〜19dが生じる基準誘導電流の計測値を用いた補正(後述)を行う基準コイル補正部26と、被検出物1が挿入領域にない場合(挿入量ゼロの場合)と全挿入状態である場合においてそれぞれの検出値の出力特性への反映のさせ方の設定及び処理を行うほかに、DOWNサイクル(第1状態)とUPサイクル(第2状態)(何れも後述)での各検出値の有効領域を定めるゲイン調整とバイアス量を定めるバイアス調整とを行うゲイン・バイアス調整部(正規化部)27と、被検出物1の磁性体2の特性に合わせた上記ゲイン量及びバイアス量を記憶する不揮発性メモリ部29と、不揮発性メモリ部29のインタフェイスを含んで構成され上記ゲイン量とバイアス量の該不揮発性メモリ部29への登録(設定)及び読出を行うゲイン・バイアス設定部30と、DOWNサイクルとUPサイクルでの各演算結果(後述)を平均化することにより最終的な演算結果を求める平均部28と、を備えている。
On the other hand, the computing unit 20 shown in FIG. 4 computes the edge position of the magnetic body 2 based on the induced current measured by the
このうちAM復調回路23は、AM変調回路41によりAM変調及び出力された信号における搬送波の周波数成分のみを選択的に通過するバンドパスフィルタ231と、整流回路232と、ローパスフィルタ233と、を備えている。
Among these, the
次に、図1乃至図3を参照して、本実施形態に係る磁性体縁辺位置検出装置の基本原理を説明する。 Next, the basic principle of the magnetic body edge position detection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
先ず、第1及び第2のコイル11,12に交流電流を供給した状態(第1状態)では、これら第1及び第2のコイル11,12を経由する環状の磁力線18が発生する(図2)。また、図2に示すように、第3及び第4のコイル13,14は第1及び第2のコイル11,12と対向配置されているため、これら第3及び第4のコイル13,14は磁力線18を効率的に受けることが可能となっている。この状態で、第3及び第4のコイル13,14には、第1及び第2のコイル11,12との磁気的な結合により誘導電流が生じる。
First, in a state where the alternating current is supplied to the first and
次に、図2に示すように、磁性体2を含む被検出物1が挿入間隔Sに挿入されると、磁性体2により磁力線18の一部に短絡T(磁束短絡)が生じる。すると、第3及び第4のコイル13,14に生じる誘導電流は減少する。この減少量を評価することにより磁性体2の縁辺位置を該磁性体2の挿入量として求めることができる。
Next, as shown in FIG. 2, when the detected
ここで、第1のコイル11から発生する磁界の強さをΦ1、第2のコイル12から発生する磁界の強さをΦ2、第1のコイル11と第3のコイル13との間の磁路抵抗をr1、第2のコイル12と第4のコイル14との間の磁路抵抗をr2、被検出物の挿入により発生する磁路抵抗(磁束短絡による磁路抵抗)をrm、第3のコイル13と第4のコイル14との間の磁路抵抗をrc、第3及び第4のコイル13、14が受ける磁力線の数を表す装置160(図3)による計測値(第3及び第4のコイル13,14と交差する磁力線数を表す値)をicとすると、図2の状態は図3の等価回路で表すことができる。
Here, the intensity of the magnetic field generated from the
また、被検出物1の磁性体2により磁束短絡される磁力線の数をimとすれば、ic+im=(r1またはr2を通る磁力線の数)の関係が成り立ち、従って、ic=(r1またはr2を通る磁力線の数)−imとなる。
Further, if im is the number of magnetic field lines that are magnetically short-circuited by the magnetic body 2 of the
よって、被検出物1の挿入間隔Sへの挿入量が変化すると(換言すればrm(またはim)が変化すると)その影響でicが変化するので、icの変化量を測定することにより挿入量を求めることができる。
Therefore, when the amount of insertion of the detected
次に、本実施形態に係る磁性体縁辺位置検出装置の具体的な検出動作について説明する。 Next, a specific detection operation of the magnetic body edge position detection device according to the present embodiment will be described.
図5のタイムチャートに示すように、磁性体縁辺位置検出装置は、演算部20のシステムクロックに同期させたタイミング信号で、第1及び第2のコイル11,12の駆動中における第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19bからの検出信号の処理(ステップS1)、第1及び第2のコイル11,12の駆動中における第3及び第4のコイル13,14からの検出信号の処理(ステップS2)、第3及び第4のコイル13,14の駆動中における第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dからの検出信号の処理(ステップS3)、第3及び第4のコイル13,14の駆動中における第1及び第2のコイル11,12からの検出信号の処理(ステップS4)を、この順に繰り返し行う。
As shown in the time chart of FIG. 5, the magnetic body edge position detecting device is a timing signal synchronized with the system clock of the arithmetic unit 20, and the first and
なお、以下では簡単のため、上側に配置された第1及び第2のコイル11,12により発生された磁力線18の作用で下側に配置された第3及び第4のコイル13,14に誘導電流を発生させるステップS2と、ステップS2による検出結果の補正用に行われるステップS1と、を含んでDOWNサイクル(第1状態)という。また、下側に配置された第3及び第4のコイル13,14により発生された磁力線の作用で上側に配置された第1及び第2のコイル11,12により誘導電流を発生させるステップS4と、ステップS4による検出結果の補正用に行われるステップS3と、を含んでUPサイクル(第2状態)という。
In the following, for the sake of simplicity, it is guided to the third and
DOWNサイクルのステップS1及びステップS2では、交流発生器15は、電流指令値発生器22からの電流指令値に基づき、第1及び第2のコイル11,12を駆動させ磁力線18を発生させる。このうちステップS1では、切換回路42は、第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19bからの検出信号(誘導電流の計測値)のみを選択的に通過させる。また、ステップS2では、切換回路42は、第3及び第4のコイル13,14からの検出信号(誘導電流の計測値)のみを選択的に通過させる。
In Step S1 and Step S2 of the DOWN cycle, the
次に、UPサイクルのステップS3及びステップS4では、交流発生器15は、電流指令値発生器22からの電流指令値に基づき、第3及び第4のコイル13,14を駆動させ磁力線(図示略)を発生させる。このうちステップS3では、切換回路42は、第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dからの検出信号(誘導電流の計測値)のみを選択的に通過させる。また、ステップS4では、切換回路42は、第1及び第2のコイル11,12からの検出信号(誘導電流の計測値)のみを選択的に通過させる。
Next, in steps S3 and S4 of the UP cycle, the
各ステップS1〜S4での検出信号は、それぞれAM変調回路41でのAM変調を経て検出部40から演算部20に入力される。
The detection signals in the steps S1 to S4 are input from the detection unit 40 to the calculation unit 20 through AM modulation in the
演算部20では、各ステップS1〜S4毎に入力される検出信号を、先ず、AM復調回路23にてAM復調する。この際に、初段のバンドパスフィルタ231では、検出部40のAM変調回路41によりAM変調された信号における搬送波の周波数成分のみが通過する。この処理により、該搬送波以外の周波数成分をもつ電気的外乱は除去される。続いて、整流回路232及びローパスフィルタ233の処理によりAM復調され、AM変調される前の検出信号の形態に戻る。
In the arithmetic unit 20, first, the
このようにAM復調された検出信号は、続いて、検出部校正用アッテネータ24にて校正される。ここで、検出部校正用アッテネータ24には、各ステップS1〜S4毎の検出信号に対してそれぞれ個別のゲインが設定されていて、これら各検出信号がそれぞれが所定の振幅に校正され、これにより検出部40の個体差が校正されるようになっている。
The detection signal thus AM demodulated is then calibrated by the detection
続いて、同期検波部25では交流成分が除去され、各検出信号中の検出レベル成分(各基準誘導電流発生コイル19a〜19dにおける検出レベルと各コイル11〜14における磁性体2の挿入量の成分を含んだ検出レベル)が直流分として抽出される。ここで、演算部20で生成しているシステムクロックに同期された検出部40への電流指令値を用いて各ステップS1〜S4の切り換え(図5に示す指令信号の立ち上がり及び立ち下がり)を行っていることから、各ステップS1〜S4での検出信号も当然システムクロックに同期している。このため、これら検出信号を順番に同期検波させることは容易であるとともに、正確に検出信号中の検出レベル成分を直流分として抽出することが可能である。
Subsequently, the alternating current component is removed in the
また、基準コイル補正部26では、DOWN、UPそれぞれのサイクルで、
DOWNサイクルでの検出値=第3及び第4のコイル13,14からの検出値/第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19bからの検出値・・・(a)
UPサイクルでの検出値=第1及び第2のコイル11,12からの検出値/第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dからの検出値・・・(b)
の演算がなされる。
In the reference
Detected value in DOWN cycle = detected value from third and
Detected value in UP cycle = detected value from first and
Is calculated.
ここで、第1〜第4の基準誘導電流発生コイル19a〜19dは、それぞれ第1〜第4のコイル11〜14に近接した配置とされている。各コイル11〜14から発生した磁界において、磁束の一部が直接各基準誘導電流発生コイル19a〜19dと交差するため、各基準誘導電流発生コイル19a〜19dから得られる誘導電流は、被検出物1の挿入量の影響をほとんど受けない。
Here, the first to fourth reference induced current generating coils 19a to 19d are arranged close to the first to
ところで、各コイル11〜14並びに各基準誘導電流発生コイル19a〜19dは、周囲温度変化や電気的外乱に影響されるが、それは、各コイル11〜14並びに各基準誘導電流発生コイル19a〜19dに等しく働く。
By the way, although each coil 11-14 and each reference induced
このような事情に対し、上記のように(a)、(b)のような演算を行うことにより、各サイクルにて、第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19b或いは第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dからの検出値による補正(温度補正)がなされる。また、これらの演算では、第1及び第2のコイル11,12からの検出値と第3及び第4の基準誘導電流発生コイル19c、19dからの検出値との比率、或いは、第3及び第4のコイル13,14からの検出値と第1及び第2の基準誘導電流発生コイル19a、19bからの検出値との比率を求めているため、演算結果は相対値として算出される。このため、周囲温度変化のほか各コイルに等しく影響を与える電気的外乱を除去する効果を奏する。
In such a situation, the first and second reference induced current generating coils 19a and 19b or the third and third reference induced current generating coils 19a and 19b and the third and Correction (temperature correction) is performed using detection values from the fourth reference induced current generating coils 19c and 19d. In these calculations, the ratio between the detection values from the first and
次に、ゲイン・バイアス調整部(正規化部)27では、被検出物1の磁性体2が挿入間隔Sにない場合(挿入量ゼロの場合)と全挿入状態である場合において、それぞれの検出値の出力特性への反映のさせ方が設定及び処理されるとともに、DOWNサイクルとUPサイクルでの各検出値の有効領域を定めるゲイン調整と、バイアス量を定めるバイアス調整がなされる。
Next, the gain / bias adjustment unit (normalization unit) 27 detects each of the case where the magnetic body 2 of the detected
なお、被検出物1の磁性体2の交流磁気特性が異なる場合、各サイクルにおける検出値も異なる特性を示すが、被検出物1の種類毎に求めた上記ゲイン量とバイアス量を不揮発性メモリ29に登録及び読出を行うことにより、交流磁気特性が異なる被検出物1を検出する場合でも、その挿入量と検出値出力の特性が変わらないようにしている。
When the AC magnetic characteristics of the magnetic body 2 of the detected
また、平均部28では、UPサイクルとDOWNサイクルの各演算結果(上記(a)及び(b)の演算結果)が平均化される。この平均化処理を行うことにより、被検出物1が挿入間隔Sにおいて、挿入量が変化せず各コイルとの距離のみ変化するような外乱がある場合(被検出物に振動が発生した場合、或いは、被検出物に磁力線発生手段及び誘導電流発生手段との相対位置変動(例えば、上下位置変動)が生じた場合など)でも、検出値への影響が軽減される。
Further, the averaging
このことについて、図6を参照して説明する。 This will be described with reference to FIG.
図6において、横軸は被検出物とコイル(ステップS2、S4にてそれぞれ誘導電流を生じるコイル11〜14)との距離、縦軸は検出値を表す。また、上記(a)及び(b)の演算結果をそれぞれ曲線a、bで表し、上記平均化により得られる演算結果を曲線cで表している。 In FIG. 6, the horizontal axis represents the distance between the object to be detected and the coil (coils 11 to 14 that generate induced currents in steps S2 and S4, respectively), and the vertical axis represents the detected value. The calculation results of (a) and (b) are represented by curves a and b, respectively, and the calculation result obtained by the averaging is represented by curve c.
被検出物1が誘導電流を生じるコイル11〜14に接近している方が感度が高いため曲線a及びbは直線とはならないが、これらを平均すると浅い逆かまぼこ型(曲線c)となる。曲線cにおいて、特に中央部は直線に近いため、許容範囲を定めて使用することにより、挿入量が変化せず各コイルとの距離のみ変化するような上記外乱がある場合でも検出値への影響を低減することができる。
Curves a and b are not straight because the detected
よって、平均部28による平均化後の値を用いて被検出物1の磁性体2の挿入量を求めることにより、挿入量が変化せず各コイルとの距離のみ変化するような外乱がある場合にも好適な検出が可能となる。
Therefore, when there is a disturbance in which the insertion amount does not change and only the distance to each coil changes by obtaining the insertion amount of the magnetic body 2 of the detected
以上のような実施形態によれば、第1及び第2のコイル11,12の協働により環状の磁力線18を発生した状態(第1状態)と、第3及び第4のコイル13,14の協働により環状の磁力線を発生した状態(第2状態)と、の検出値を用いて磁性体2の位置検出を行うため、すなわち、磁性体2による磁路短絡Tを好適に発生させた状態での検出値を用いて磁性体2の位置検出を行うため、電気磁気的性質に大きな方向性(非等方性)を持った磁性体2の場合にも十分に実用的な感度を得ることが可能となる。
According to the embodiment as described above, the state in which the annular
また、第1〜第4のコイル11〜14の近傍に配されて、磁力線の作用で基準誘導電流を生じる基準誘導電流発生コイル19a〜19dを更に備え、演算部20は、基準誘導電流の計測値を用いて補正した値として、磁性体2の位置を演算するので、温度変化や電気的外乱のような周囲環境によらない安定的な検出が可能となる。
In addition, reference induction current generating coils 19a to 19d that are arranged in the vicinity of the first to
更に、第1状態時における検出値と、第2状態時における検出値と、を平均化して、磁性体2の位置を演算するので、挿入量が変化せず各コイルとの距離のみ変化するような外乱がある場合や、挿入間隔Sにおける被検出物の動作面が変化する(図2における上下方向に変化する)場合にも好適な検出が可能となる。 Further, the detection value in the first state and the detection value in the second state are averaged to calculate the position of the magnetic body 2, so that the insertion amount does not change and only the distance to each coil changes. Detection is also possible when there is a strong disturbance or when the motion surface of the object to be detected at the insertion interval S changes (changes in the vertical direction in FIG. 2).
なお、上記の実施形態では、誘導電流発生手段が2つ(第1状態では第3及び第4のコイル13,14、第2状態では第1及び第2のコイル11,12)の例を説明したが、本発明はこの例に限らず、誘導電流発生手段は1つでも良い。
In the above embodiment, an example in which there are two induced current generating means (the third and
また、第1のコイル11と第2のコイル12(並びに第3のコイル13と第4のコイル14)で通電方向を逆方向に設定することにより環状の磁力線を発生する例を示したが、巻線方向を逆とすることにより環状の磁力線を発生するようにしても良い。
Moreover, although the example which generate | occur | produces a cyclic | annular magnetic field line was shown by setting an energization direction to the reverse direction with the
また、第1状態と第2状態とで磁力線発生手段と誘導電流発生手段が交替するような構成を説明したが、磁力線発生手段と誘導電流発生手段とからなるユニットを2つ備えることにより磁力線発生手段と誘導電流発生手段との機能を固定とするような以下の構成としても良い。 In addition, the configuration in which the magnetic force line generating means and the induced current generating means are switched between the first state and the second state has been described. However, by providing two units including the magnetic force line generating means and the induced current generating means, the magnetic force lines are generated. The following configuration may be used in which the functions of the means and the induced current generating means are fixed.
すなわち、第1及び第2の磁力線発生手段と、誘導電流発生手段と、を備えて構成されるユニットを2つ備えるとともに、これら2つのユニットの配置は、磁性体の挿入間隔Sを基準とした対称的配置とし、磁性体縁辺位置検出装置は、更に、一方のユニットの磁力線発生手段が生じる磁力線の作用で該一方のユニットの誘導電流発生手段が誘導電流を生じる第1状態と、他方のユニットの磁力線発生手段が生じる磁力線の作用で該他方のユニットの誘導電流発生手段が誘導電流を生じる第2状態と、に切り換える切換手段を備え、演算手段は、第1状態時における誘導電流の計測値と、第2状態時における誘導電流の計測値と、をともに用いて、挿入間隔Sに挿入された前記磁性体の位置を演算するようになっていても良い。 That is, two units configured to include the first and second magnetic field lines generating means and the induced current generating means are provided, and the arrangement of these two units is based on the insertion interval S of the magnetic material. The magnetic body edge position detecting device further includes a first state in which the induced current generating means of the one unit generates an induced current by the action of the magnetic force lines generated by the magnetic force generating means of one unit, and the other unit. Switching means for switching to the second state in which the induced current generating means of the other unit generates an induced current by the action of the magnetic lines of force generated by the magnetic field generating means, and the computing means is a measured value of the induced current in the first state And the measured value of the induced current in the second state may be used together to calculate the position of the magnetic body inserted in the insertion interval S.
2 磁性体
11 第1のコイル(第1状態の場合における第1の磁力線発生手段、第2状態の場合における誘導電流発生手段及び第1の誘導電流発生手段、第1のコイル)
12 第2のコイル(第1状態の場合における第2の磁力線発生手段、第2状態の場合における誘導電流発生手段及び第2の誘導電流発生手段、第2のコイル)
13 第3のコイル(第1状態の場合における誘導電流発生手段及び第1の誘導電流発生手段、第2状態の場合における第1の磁力線発生手段、第3のコイル)
14 第4のコイル(第1状態の場合における誘導電流発生手段及び第2の誘導電流発生手段、第2状態の場合における第2の磁力線発生手段、第4のコイル)
18 環状の磁力線
19a、19b、19c、19d 基準誘導電流発生コイル(基準誘導電流発生手段)
190 基板
20 演算部(演算手段)
15 交流発生器(切換手段)
42 切換回路(切換手段)
2
12 Second coil (second magnetic field generating means in the first state, induced current generating means and second induced current generating means in the second state, second coil)
13 Third coil (inductive current generating means and first induced current generating means in the first state, first magnetic force line generating means in the second state, third coil)
14 Fourth coil (inductive current generating means and second induced current generating means in case of first state, second magnetic force line generating means in case of second state, fourth coil)
18 annular
190 Substrate 20 Calculation unit (calculation means)
15 AC generator (switching means)
42 switching circuit (switching means)
Claims (13)
双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる第1及び第2の磁力線発生手段と、
前記第1及び第2の磁力線発生手段に対し前記磁性体の挿入間隔を隔てて対向配置され、前記磁力線の作用で誘導電流を生じる誘導電流発生手段と、
を備え、
前記誘導電流に基づき、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることを特徴とする磁性体縁辺位置検出装置。 In the magnetic body edge position detecting device for detecting the edge position of the magnetic body,
First and second magnetic field lines generating means for cooperatively generating annular magnetic field lines passing through both;
Inductive current generating means that is disposed opposite to the first and second magnetic force line generating means with an insertion interval of the magnetic material and generates an induced current by the action of the magnetic force lines,
With
An edge position detection device for a magnetic material, wherein the edge position of the magnetic material inserted at the insertion interval is obtained based on the induced current.
前記第1の誘導電流発生手段は前記第1の磁力線発生手段と対向配置されている一方で、
前記第2の誘導電流発生手段は前記第2の磁力線発生手段と対向配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁性体縁辺位置検出装置。 On the same side as the first and second magnetic field lines generating means, the first and second induced current generating means are provided,
While the first induced current generating means is disposed opposite to the first magnetic field line generating means,
The magnetic body edge position detecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second induced current generating means is disposed opposite to the second magnetic force line generating means.
前記第1の誘導電流発生手段と前記第2の誘導電流発生手段とでコイルの巻線方向又は通電方向を相互に逆向きに設定したことを特徴とする請求項4に記載の磁性体縁辺位置検出装置。 The induced current generating means comprises a coil,
The magnetic body edge position according to claim 4, wherein the winding direction or the energizing direction of the coil is set to be opposite to each other in the first induced current generating means and the second induced current generating means. Detection device.
前記基準誘導電流を用いて補正した値として、前記磁性体の縁辺位置を求めることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の磁性体縁辺位置検出装置。 A reference induced current generating means that is disposed in the vicinity of the first and second magnetic force lines generating means and generates a reference induced current by the action of the magnetic lines of force;
The magnetic body edge position detecting device according to any one of claims 1 to 6, wherein an edge position of the magnetic body is obtained as a value corrected using the reference induced current.
これら2つのユニットの配置は、前記挿入間隔を基準とした対称的配置とし、
当該磁性体縁辺位置検出装置は、更に、
一方のユニットの磁力線発生手段が生じる磁力線の作用で該一方のユニットの誘導電流発生手段が誘導電流を生じる第1状態と、他方のユニットの磁力線発生手段が生じる磁力線の作用で該他方のユニットの誘導電流発生手段が誘導電流を生じる第2状態と、に切り換える切換手段を備え、
前記第1状態時における誘導電流と、前記第2状態時における誘導電流と、をともに用いて、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の磁性体縁辺位置検出装置。 While having two units configured to include the first and second magnetic field lines generating means and the induced current generating means,
The arrangement of these two units is symmetrical with respect to the insertion interval,
The magnetic body edge position detection device further includes:
The first state in which the induced current generating means of the one unit generates an induced current by the action of the magnetic line of force generated by the magnetic field lines of one unit, and the action of the magnetic force line of the other unit by the action of the magnetic force lines generated by the magnetic line of the other unit A switching means for switching to a second state in which the induced current generating means generates an induced current;
11. The edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval is obtained using both the induced current in the first state and the induced current in the second state. The magnetic body edge position detection apparatus as described in any one of these.
第1及び第2のコイルと、
前記第1及び第2のコイルに対し前記磁性体の挿入間隔を隔てて対向配置された第3及び第4のコイルと、
前記第1及び第2のコイルが双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で前記第3及び第4のコイルが誘導電流を生じる第1状態と、前記第3及び第4のコイルが双方を経由する環状の磁力線を協働で生じる一方で、該磁力線の作用で前記第1及び第2のコイルが誘導電流を生じる第2状態と、に切り換える切換手段と、
を備え、
前記第1状態時における誘導電流と、前記第2状態時における誘導電流と、をともに用いて、前記挿入間隔に挿入された前記磁性体の縁辺位置を求めることを特徴とする磁性体縁辺位置検出装置。 In the magnetic body edge position detecting device for detecting the position of the magnetic body,
First and second coils;
Third and fourth coils disposed opposite to the first and second coils with an insertion interval of the magnetic material therebetween;
A first state in which the first and second coils cooperatively generate an annular magnetic field line passing through both, while the third and fourth coils generate an induced current by the action of the magnetic field line; And a switching means for switching to a second state in which the first and second coils generate an induced current by the action of the magnetic lines of force, while the fourth coil and the fourth coil cooperatively generate an annular magnetic line of force through both.
With
Magnetic body edge position detection characterized in that the edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval is obtained using both the induced current in the first state and the induced current in the second state. apparatus.
13. The edge position of the magnetic body inserted at the insertion interval is obtained based on a change in the induced current caused by a magnetic flux short circuit caused by the magnetic body. 13. Magnetic body edge position detection device.
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