JP2013038037A - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードスイッチに対し被検知磁石ユニット以外の磁石が近づけられた場合に、リードスイッチの作動を抑制し、誤作動や不正操作を防止する。
【解決手段】リードスイッチ３の軸線方向に沿って二重管に形成され、前記リードスイッチの周りを覆う磁気遮蔽管１６を備え、前記磁気遮蔽管は、前記リードスイッチの軸方向長さよりも長く形成された内管７と、前記内管の軸方向長さよりも短く形成され、前記リードスイッチの接点に対応する位置において所定の間隔を空けて２本に分割された外管８Ａ，８Ｂとを有し、被検知磁石ユニット９は、磁極性が互いに異なる一対の被検知磁石９ａ、９ｂを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば産業機械において、人物を危険から守るために設けられた防護柵・扉、或いは防災・防犯のための窓や扉等の開閉を確実に検知する磁気検出装置に関する。

従来、産業機械などにおいては、作業中の安全を確保するために防護柵や扉、窓などが設けられ、更に、それらの開閉を検知するための検出装置（センサ）を備えている。
前記検出装置としては、特許文献１に記載されているような磁気近接スイッチが知られている。特許文献１に開示の磁気近接スイッチ２００は、図１４に示すように、ケーシング２０１内に設けられたリードスイッチ２０３と、前記ケーシング２０１の外側に設けられた操作部２０２と、操作部２０２内に組み込まれた被検知磁石２０４とを備えている。
前記リードスイッチ２０３は、ガラス管２０３ａ内にリードの接点２０５が不活性ガスと共に密封され、外部雰囲気の影響が排除されている。

この構成において、操作部２０２が移動し、被検知磁石２０４がケーシング２０１内のリードスイッチ２０３に接近すると、２本のリードの接点２０５の一方がＮ極、他方がＳ極に磁化し、互いに引き付け合って閉じる状態となる。
一方、操作部２０２が移動し、被検知磁石２０４がリードスイッチ２０３から離隔されると（磁界が無くなると）、接点２０５のバネ性が磁力よりも強くなり、接点２０５が開く状態となる。

特開２００５−２５９６１２号公報

しかしながら、図１４に示す磁気近接スイッチ２００の構成にあっては、被検知磁石２０４以外のより強力な磁力が近づけられると、誤動作により接点２０５が開閉する虞があった。また、悪意をもって強力な磁力が近づけられて接点２０５が開閉され、不正操作がなされる虞もあった。尚、前記誤動作などを引き起こす強力な磁力を有するものとしては、例えば数万ガウス以上のネオジム磁石が挙げられる。
また、図１４に示すような構成におけるリードスイッチは、その接点容量が小さく、例えば１０ｍＡ〜２Ａ程度である。そのため、開閉許容電流を超える電流での接点の溶着が発生する虞があり、その場合、産業機械の例えば防護扉が開になっても、閉信号を出力したままとなり、機械動作が停止しない等の誤動作が発生するという課題があった。

本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、リードスイッチの開閉を被検知磁石により制御する磁気検出装置において、被検知磁石以外の外部磁力からの影響を受けることなく、誤動作の発生、及び不正操作を防止することができる磁気検出装置を提供することを目的とする。更には、開閉許容電流を超える電流による接点溶着の発生を防止することのできる磁気検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る磁気検出装置は、共通接点と、前記共通接点と開閉可能な開接点及び閉接点を有するリードスイッチと、前記リードスイッチに対し進退移動可能に設けられた被検知磁石ユニットとを具備し、前記被検知磁石ユニットの進退移動により前記リードスイッチを作動させ、磁気を検出する磁気検出装置であって、前記リードスイッチの軸方向に沿って二重管に形成され、前記リードスイッチの周りを覆う磁気遮蔽管を備え、前記磁気遮蔽管は、前記リードスイッチの軸方向長さよりも長く形成された内管と、前記内管の軸方向長さよりも短く形成され、前記リードスイッチの接点の磁極に対応する位置において所定の間隔を空けて軸方向に２つに分割された外管とを有し、前記被検知磁石ユニットは、磁極性が互いに異なる一対の被検知磁石を有し、前記一対の被検知磁石の一方が、前記リードスイッチの一端に対し所定距離内に接近され、且つ、前記一対の被検知磁石の他方が、前記リードスイッチの他端に対し所定距離内に接近されることにより、前記リードスイッチの共通接点と開接点とがそれぞれ相反する極性に磁化され、開から閉となると共に、共通接点と閉接点とが閉から開となることに特徴を有する。

尚、前記リードスイッチは、前記共通接点と前記開接点と前記閉接点とを所定の雰囲気ガスと共に密封する管状容器を有し、前記管状容器の一端から前記共通接点が引き込まれ、前記管状容器の他端から前記開接点及び閉接点がそれぞれ引き込まれていることが望ましい。
また、前記リードスイッチの共通接点は、バネ性を有することにより前記閉接点側に付勢され、前記被検知磁石ユニットが、前記リードスイッチから所定距離以上を離間されることにより、前記共通接点は、そのバネ性により開接点に対し閉から開となると共に、閉接点に対し開から閉となることが望ましい。
また、前記共通接点に直列接続されたヒューズを備えることが望ましい。

このように構成することにより、前記リードスイッチに対し被検知磁石ユニット以外の磁石が近づけられた場合において、前記二重の磁気遮蔽管によりリードスイッチの作動を抑制することができ、誤作動や不正操作を防止することができる。
また、共通接点にヒューズを直列接続し、所定の電流値以上が流れるとヒューズが切断されるように構成することにより、過電流などによる接点溶着を防止することができる。

本発明によれば、リードスイッチの開閉を被検知磁石により制御する磁気検出装置において、被検知磁石以外の外部磁力からの影響を受けることなく、誤動作の発生、及び不正操作を防止することができる。更には、前記共通接点にヒューズを直列接続することにより開閉許容電流を超える電流による接点溶着の発生を防止することができる。

図１は、本発明に係る磁気検出装置の実施の形態の斜視図である。 図２は、図１の磁気検出装置の内部構成を示す断面図である。 図３は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチを作動させる磁力の領域を表す検知曲線を示す断面図である。 図４は、磁気遮蔽管が無い状態において、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し被検知磁石ユニットを近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図５は、磁気遮蔽管が無い状態において、外部から磁石がリードスイッチに近づけられた場合の誤動作を説明するための断面図である。 図６は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し被検知磁石ユニットを近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図７は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し外部磁石を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図８は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し外部磁石を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図９は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し外部磁石を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図１０は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し外部磁石を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図１１は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し外部磁石を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図１２は、図１の磁気検出装置が備えるリードスイッチに対し外部磁石を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。 図１３は、図１の磁気検出装置の変形例を示す断面図である。 図１４は、従来の磁気検出装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る磁気検出装置の実施の形態について図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る磁気検出装置の実施の形態の斜視図であり、図２は、図１の磁気検出装置をｙ軸方向から見た断面図である。
図１に示すように、この磁気検出装置１００は、操作部２と、これに組み込まれた被検知磁石ユニット９（図２参照）の接近を検知する検知部１とを備える。
即ち、検知部１に対し、操作部２がＸ，Ｙ，Ｚ方向のいずれかに沿って移動して接近すると、検知部１において磁気が検知されるようになっている。

図２に示すように、検知部１にはリードスイッチ３が設けられている。リードスイッチ３は、閉接点４、開接点５、及び共通接点６を有し、それらが管状容器であるガラス管１５の中に所定の雰囲気ガス（例えば不活性ガス）と共に密封されている。
より具体的には、図示するようにガラス管１５の一端から前記共通接点６が管内に引き込まれ、他端から前記共通接点６と開閉可能な前記閉接点４及び開接点５がそれぞれ管内に引き込まれている。前記閉接点４と開接点５は、共通接点６を挟んで対向配置され、操作部２（被検知磁石ユニット９）の接近により共通接点６が開接点５と閉になるように作動する構成となっている。また、操作部２（被検知磁石ユニット９）が離れ、磁力の影響を受けない状態では、共通接点６は、そのバネ性により、閉接点４に接するように付勢されている。
このように、操作部２（被検知磁石ユニット９）の接近・離隔により、共通接点６が開接点５と閉接点４とのいずれかと常に閉状態とすることで、リードスイッチ３の不具合の有無を検出が容易となっている。

また、リードスイッチ３の外周面を覆うように、磁力を遮蔽するための二重管状の磁気遮蔽管１６が設けられ、その一端から前記共通接点６に接続された配線端子６ａが引き出され、他端から前記閉接点４及び開接点５にそれぞれ接続された配線端子４ａ，５ａが引き出されている。
前記磁気遮蔽管１６は、リードスイッチ３（管状容器１５）の軸方向長さよりも長く形成されて管状容器１５の外周面を覆う内管７と、内管７の外周面を覆うように形成され、所定の間隙を空けて２本に分割された外管８Ａ、８Ｂとを有している。
前記２本の外管８Ａ、８Ｂは、それぞれ同じ長さであり、それらが連なった状態での全長は、前記リードスイッチ３の軸方向の長さに略一致している。また、前記２本の外管８Ａ，８Ｂの間に形成された間隙の位置は、リードスイッチ３の閉接点４、開接点５、及び共通接点６の先端（即ち接点の磁極位置）に合わせて配置されている。
尚、磁気遮蔽管１６は、例えばフェライトコア等のような、もしくは同等な性質の磁性材料により形成されている。

続いて、この磁気検出装置１００が具備するリードスイッチ３の基本動作について説明する。尚、閉接点４と開接点５とは互いに逆の動作をするものであるため、以下、開接点５の動作を主体に説明する。
図３は、リードスイッチ３を作動させる磁力の領域を表す検知曲線１０ａ、１０ｂを示している。即ち、例えば被検知磁石９ａが接近し、検知曲線１０ａ、１０ｂで囲まれる正常検知領域１３ａ、１３ｂ内に入ると、開接点５と共通接点６とが開から閉となる（閉接点４と共通接点６とが閉から開になる）。
また、被検知磁石９ａが正常検知領域１３ａから外側に出て、さらに解放曲線１２ａ、２ｂの外側に出ると、開接点５と共通接点６とが閉から開となる（閉接点４と共通接点６とが開から閉になる）ように構成されている。

図４は、前記リードスイッチ３に対し操作部２が有する被検知磁石ユニット９を近接させた場合の動作を説明するための断面図である。
即ち、操作部２が有する被検知磁石ユニット９は、前記のように被検知磁石９ａ、９ｂと、それらを接続する磁気間接続材９ｃとからなり、この構成により磁気がより強力なものとなされている。

この被検知磁石ユニット９が、リードスイッチ３に近づけられた場合、図４に示すように被検知磁石９ａ（Ｓ極）、９ｂがそれぞれ正常検知領域１３ａ、１３ｂに進入すると、共通接点６の配線端子６ａはＮ極に磁化され、開接点５の配線端子５ａはＳ極に磁化される。これにより、共通接点６の先端６ｂはＳ極となり、開接点５の先端５ｂはＮ極となる。即ち、共通接点６の先端６ｂと開接点５の先端５ｂとが引き付け合い、開から閉となる。
一方、被検知磁石ユニット９がリードスイッチ３から離れ、被検知磁石９ａ、９ｂがそれぞれ解放曲線１２ａ、１２ｂの外側に出ると、磁力の影響が低下し、共通接点６の先端６ｂは、その弾性により開接点５の先端５ｂと開になり、閉接点６の先端６ｂと閉じる。

尚、図４に示すように内管７、及び外管８Ａ、８Ｂからなる磁気遮蔽管１６が無い状態では、図５に示すように、外部から磁石２０がリードスイッチ３に近づけられた場合、リードスイッチ３は作動してしまう。即ち、誤作動あるいは不正操作により作動する虞があるため、本発明に係る磁気検出装置にあっては、前記した磁気遮蔽管１６（内管７、及び外管８Ａ、８Ｂ）を具備している。

続いて、図６を用いて、本発明の実施形態に係る磁気検出装置１００の動作について説明する。
図６に示すように被検知磁石ユニット９がリードスイッチ３に接近すると、被検知磁石９ａのＳ極が内管７の一端７ａ、外管８Ａの一端８Ａａ、及び共通接点６の配線端子６ａに近づく。このため、それら一端側はＮ極に磁化され、他端側、即ち内管７の他端７ｂ、外管８Ａの他端８Ａｂ、及び共通接点６の先端６ｂはＳ極となる。

一方、被検知磁石９ｂは、そのＮ極が内管７の他端７ｂ、外管８Ｂの一端８Ｂａ、及び開接点５の配線端子５ａに近づくため、それらはＳ極に磁化される。このため、内管７の一端７ａは、前記被検知磁石９ａによるＮ極磁化の効果と合わせて強いＮ極となる。また、外管８Ｂの他端８Ｂｂ（リードスイッチ３の中央側）、及び開接点５の先端側５ｂはＮ極となる。
これにより、Ｓ極となった共通接点６の先端６ｂと、Ｎ極となった開接点５の先端側５ｂとが引き付け合い、開から閉となる。
また、被検知磁石９がリードスイッチ３から離されると、磁力が低下し、共通接点６の先端６ｂは、その弾性力により開接点５の先端側５ｂから離れて開となり、閉接点４と閉となる。

次に、この磁気検出装置１００において、リードスイッチ３に被検知磁石ユニット９以外の磁石（磁力）が接近された場合の動作について説明する。
図７に示すように、リードスイッチ３の中央部に被検知磁石９ではない磁石２０（Ｓ極）が近づいた場合、外管８Ａ，８Ｂの端部８Ａｂ、８ＢｂがＮ極に磁化する。また、それらと反対側の端部８Ａａ，８ＡｂはＳ極となる。
ここで、外管８Ａ，８Ｂの間の隙間から磁石２０の磁気が入り込むが、前記端部８Ａｂ、８ＢｂのＮ極の磁気と、磁石２０のＳ極の磁気とが相反することで磁力が低下し、内管７によって前記隙間から入り込んだ磁気は遮蔽される。
また、磁石２０のＳ極がリードスイッチ３の中央に近づくことによって、リードスイッチ３の両端側（共通接点６の配線端子６ａ、開接点５の配線端子５ａ）はＮ極となる。
即ち、共通接点６の先端６ｂと開接点５の先端５ｂとは、共にＳ極となり、リードスイッチ３は作動しない（共通接点６の先端６ｂと開接点５の先端５ｂとは閉にならない）。

また、図７に示す状態から、図８に示すように磁石２０（Ｓ極）が外管８Ｂの上方に移動された場合、外管８Ｂにおいて磁石２０に最も近い部位（図７において上部）がＮ極となり、その反対側の部位（図８において下部）がＳ極となる。
また、磁石２０のＳ極に近い内管７の端部７ｂがＮ極に磁化し、その反対側の端部７ａはＳ極となる。
また、開接点５の配線端子５ａは、Ｎ極に磁化した内管７の端部７ｂよりも磁力の大きい磁石２０のＳ極の影響によりＮ極に磁化するが、内管７の磁力遮蔽により、その磁力は弱いものとなる。
また、共通接点６の配線端子６ａは、内管７の端部７ａ（Ｓ極）の影響により、弱いＮ極となる。
即ち、開接点５の先端５ｂと共通接点６の先端６ｂとは、共に弱いＳ極となり、リードスイッチ３は作動しない。

さらに、図８に示す状態から、図９に示すように磁石２０（Ｓ極）が外管８Ｂの斜め上方に移動された場合、開接点５の配線端子５ａはＮ極に磁化され、先端５ｂはＳ極となる。
また、共通接点６の配線端子６ａは、内管７の磁力遮断により、弱いＮ極に磁化され、先端６ｂは弱いＳ極となる。
即ち、この場合も、開接点５の先端側５ｂと、共通接点６の先端６ｂとは、共にＳ極となり、リードスイッチ３は作動することがない。

また、図１０に示すように磁石２０がリードスイッチ３の中央付近において、そのＮ極が外管８Ａ側に向けられ、Ｓ極が外管８Ｂ側に向けられた場合、外管８Ａの端部８ＡｂがＳ極に磁化し、反対側の端部８ＡａがＮ極となる。また、外管８Ｂの端部８ＢｂがＮ極に磁化し、反対側の端部８ＢａがＳ極となる。
また、磁石２０のＮ極側が向けられた内管７の端部７ａはＳ極に磁化し、磁石２０のＳ極側が向けられた内管７の端部７ｂはＮ極に磁化する。
また、リードスイッチ３の共通接点６の配線端子６ａは、Ｓ極に磁化された内管７の端部７ａによりＮ極に磁化される。一方、リードスイッチ３の開接点５の配線端子５ａは、Ｎ極に磁化された内管７の端部７ｂによりＳ極に磁化される。

ここで、図示するようにＳ極に磁化された内管７の端部７ａの磁力は、相反するＮ極に磁化された外管８Ａの端部８Ａａの磁力によって弱められる。このため、内管７の端部７ａの磁力によりＮ極に磁化された共通接点６の配線端子６ａの磁力は、非常に弱いものとなる。
また、Ｎ極に磁化された内管７の端部７ｂの磁力は、相反するＳ極に磁化された外管８Ｂの端部８Ｂａの磁力によって弱められる。このため、内管７の端部７ｂの磁力によりＳ極に磁化された開接点５の配線端子５ａの磁力は、非常に弱いものとなる。
したがって、Ｓ極となる共通接点６の先端部６ｂと、Ｎ極となる開接点５の先端部５ｂの磁力は非常に小さいものとなり、リードスイッチ３は作動しない。

また、図１１に示すように、図１０の状態から磁石２０が側方（例えば外管８Ｂの上方）へ移動した場合、磁石２０のＳ極により、外管８Ｂの端部８Ｂａ及び内管７の端部７ｂがＮ極に磁化される。また、開接点５の配線端子５ａは、内管７により磁力の弱いＮ極に磁化される。
一方、磁石２０のＮ極により外管８Ａの端部８ＡｂはＳ極に磁化され、その反対側の端部８ＡａはＮ極となる。また、外管８Ｂの端部８Ｂｂは、反対側の端部８ＢａがＮ極に磁化されている影響、及び磁石２０のＮ極の影響によりＳ極に磁化される。

また、内管７の端部７ａは、反対側の端部７ｂがＮ極に磁化されているためＳ極となり、さらに磁石２０のＮ極によりＳ極に磁化される。しかしながら、Ｓ極に磁化された内管７の端部７ａの磁力は、相反する磁極であるＮ極に磁化された外管８Ａの端部８Ａａの磁力によって弱められる。このため、内管７の端部７ａの磁力によりＮ極に磁化される共通接点６の配線端子６ａの磁力は、非常に弱いものとなる。
したがって、共通接点６の先端部６ｂと開接点５の先端部５ｂの磁力は共に非常に小さいＳ極となり、リードスイッチ３は作動しない。

また、図１２に示すように、図１１の状態から磁石２０が外管８Ｂの斜め上方に移動すると、磁石２０のＮ極により外管８Ｂの端部８ＢａはＳ極に磁化され、その反対側の端部８ＢｂはＮ極となる。
また、内管７の端部７ｂ及び開接点５の配線端子５ａは、磁石２０のＳ極によりＮ極に磁化され、その反対側端部７ａ及び先端５ｂはＳ極となる。
また、共通接点６の配線端子６ａは、Ｓ極に磁化された内管７の端部７ａの磁力によりＮ極に磁化されるが、その磁力は相反するＮ極に磁化された外管８Ａの端部８Ａａの磁力によって低下する。このため、共通接点６の先端部６ｂは磁力が非常に弱いＳ極となる。
このように、共通接点６の先端部６ｂと開接点５の先端部５ｂの磁力は共に非常に小さいＳ極となり、リードスイッチ３は作動しない。

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、内管７及び外管８Ａ，８Ｂからなる磁気遮蔽管に囲まれたリードスイッチ３に対し、被検知磁石ユニット９の構成以外の磁石が近づけられた場合には、リードスイッチ３の作動が抑制される。
即ち、被検知磁石ユニット９以外の外部磁力からの影響を受けることが無く、誤作動や不正操作を防止することができる。
尚、図１３に示すように、共通接点６にヒューズ２５を直列接続し、所定の電流値以上が流れるとヒューズ２５が切断されるように構成することにより、過電流などによる接点溶着を防止することができる。
また、前記実施の形態にあっては、リードスイッチ３は、閉接点４、開接点５、及び共通接点６が管状容器であるガラス管１５の中に所定の雰囲気ガスと共に密封されてなるものとしたが、その形態に限定されるものではない。即ち、閉接点４、開接点５、及び共通接点６を備えていればよく、それらが前記ガラス管１５などの管状容器に収容されない構成であってもよい。

１ 検知部
２ 操作部
３ リードスイッチ
４ 閉接点
５ 開接点
６ 共通接点
７ 内管
８Ａ 外管
８Ｂ 外管
９ 被検知磁石ユニット
９ａ 被検知磁石
９ｂ 被検知磁石
１０ａ 検知曲線
１０ｂ 検知曲線
１２ａ 解放曲線
１２ｂ 解放曲線
１３ａ 正常検知領域
１３ｂ 正常検知領域
１５ ガラス管（管状容器）
１６ 磁気遮蔽管
１００ 磁気検出装置

Claims (4)

1. 共通接点と、前記共通接点と開閉可能な開接点及び閉接点を有するリードスイッチと、前記リードスイッチに対し進退移動可能に設けられた被検知磁石ユニットとを具備し、前記被検知磁石ユニットの進退移動により前記リードスイッチを作動させ、磁気を検出する磁気検出装置であって、
   前記リードスイッチの軸方向に沿って二重管に形成され、前記リードスイッチの周りを覆う磁気遮蔽管を備え、
   前記磁気遮蔽管は、
   前記リードスイッチの軸方向長さよりも長く形成された内管と、
   前記内管の軸方向長さよりも短く形成され、前記リードスイッチの接点の磁極に対応する位置において所定の間隔を空けて軸方向に２つに分割された外管とを有し、
   前記被検知磁石ユニットは、磁極性が互いに異なる一対の被検知磁石を有し、
   前記一対の被検知磁石の一方が、前記リードスイッチの一端に対し所定距離内に接近され、且つ、前記一対の被検知磁石の他方が、前記リードスイッチの他端に対し所定距離内に接近されることにより、前記リードスイッチの共通接点と開接点とがそれぞれ相反する極性に磁化され、開から閉となると共に、共通接点と閉接点とが閉から開となることを特徴とする磁気検出装置。
2. 前記リードスイッチは、
   前記共通接点と前記開接点と前記閉接点とを所定の雰囲気ガスと共に密封する管状容器を有し、
   前記管状容器の一端から前記共通接点が引き込まれ、前記管状容器の他端から前記開接点及び閉接点がそれぞれ引き込まれていることを特徴とする請求項１に記載された磁気検出装置。
3. 前記リードスイッチの共通接点は、バネ性を有することにより前記閉接点側に付勢され、
   前記被検知磁石ユニットが、前記リードスイッチから所定距離以上を離間されることにより、前記共通接点は、そのバネ性により開接点に対し閉から開となると共に、閉接点に対し開から閉となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された磁気検出装置。
4. 前記共通接点に直列接続されたヒューズを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された磁気検出装置。

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