JP2017045682A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】従来構成に対し、検出感度の調整を行う箇所でのシール性の低下を防ぐ。【解決手段】少なくとも一部が非金属部材１０８から成る筐体１０１と、筐体１０１内に設けられた検出用コイル１０４と、筐体１０１内に設けられ、検出用コイル１０４での発振状態に影響を与える回路に接続され、非金属部材１０８に対向配置された感度調整用コイル１０９と、非金属部材１０８の外壁に設けられた嵌合部１１１と、金属又はフェライトから成り、嵌合部１１１に挿入されて感度調整用コイル１０９との距離を調整可能な可動部（金属部材１１０）とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、切削油又は水等がかかる工作機械等に用いられる近接センサに関するものである。

従来から、検出物体が近づいたことを非接触で検出する近接センサが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された近接センサでは、検出用コイルにより高周波磁界（交流磁界）を発振している。この高周波磁界に金属の検出物体が近づくと、電磁誘導によって当該検出物体に渦電流が流れる。そして、この渦電流によって検出用コイルのインピーダンスが変化又は発振が停止することで、当該検出物体が近づいたことを検出することができる。

特開２０１１−１４３０２号公報

上記のような近接センサでは、回転式のボリウムを用いて検出感度（検出可能距離）の調整を行っている。しかしながら、この回転式のボリウム部分は、シール性が低いため、耐油性又は耐水性の必要な環境では使用できない。
そこで、センサ部と回路基板を有するアンプ部とを分離したアンプ分離型の近接センサを用い、当該アンプ部に回転式のボリウムを設けたものが知られている。これにより、センサ部を耐油性又は耐水性の必要な環境で使用することができる。

しかしながら、アンプ部に回転ボリウムを設けた構成では、アンプ部のシール性が低くなるため、このアンプ部を耐油性又は耐水性の必要な環境に設置できないという課題がある。

また、上記のようなアンプ分離型の近接センサでは、コストが高くなるという課題がある。また、センサ部とアンプ部をそれぞれ設置する手間が増え、センサ部とアンプ部とを中継するコードの配線処理を行う必要もあるため、設置の作業性が悪いという課題がある。また、センサ部とアンプ部とが別の領域に設置されるため、検出感度の調整がし難いという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対し、検出感度の調整を行う箇所でのシール性の低下を防ぐことができる近接センサを提供することを目的としている。

この発明に係る近接センサは、少なくとも一部が非金属部材から成る筐体と、筐体内に設けられた検出用コイルと、筐体内に設けられ、検出用コイルでの発振状態に影響を与える回路に接続され、非金属部材に対向配置された感度調整用コイルと、非金属部材の外壁に設けられた嵌合部と、金属又はフェライトから成り、嵌合部に挿入されて感度調整用コイルとの距離を調整可能な可動部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対し、検出感度の調整を行う箇所でのシール性の低下を防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係る近接センサの構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの感度調整用コイルの接続箇所の一例を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの感度調整用コイルの別の接続箇所の一例を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの感度調整用コイルの別の接続箇所の一例を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの別の構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの別の構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの別の構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る近接センサの別の構成例を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る近接センサ１の構成例を示す断面図である。
図１に示す近接センサ１では、センサ部と、回路基板１０２を有するアンプ部とが一体に構成されたアンプ一体型のものを示している。また、図１に示す近接センサ１では、筐体１０１の外周部分にネジ部１０３が形成された埋込み取付け型のものを示している。

この回路基板１０２には検出用コイル１０４が接続されており、この検出用コイル１０４は近接センサ１の検出面１０５に対向配置されている。検出用コイル１０４は、高周波磁界（交流磁界）を発振するものである。なお図１の例では、検出用コイル１０４にコア１０６が取付けられ、検出用コイル１０４により発振された高周波磁界の磁束の増大及び方向付けを行っている。

そして、検出面１０５付近に発生した高周波磁界に金属の検出物体が近づくと、電磁誘導によって当該検出物体に渦電流が流れる。そして、この渦電流によって検出用コイル１０４のインピーダンスが変化又は発振が停止することで、当該検出物体が近づいたことを検出することができる。なお、近接センサ１による検出物体の検出原理は従来構成と同様であり、その構成及び動作の詳細については省略する。
また図１において符号１０７はリード線である。

また、本発明の近接センサ１には、近接センサ１の検出感度（検出可能距離）を調整する機構（以下、感度調整機構と称す）が設けられている。この感度調整機構は、非金属部材１０８、感度調整用コイル１０９及び金属部材（可動部）１１０を有している。

非金属部材１０８は、少なくとも筐体１０１の一部分を構成するものである。図１に示す近接センサ１では、筐体１０１の大部分は金属で構成され、検出面１０５とは反対側である後端側が非金属部材１０８で構成されている。この筐体１０１において、非金属部材１０８で構成される箇所と金属で構成される箇所との間には、隙間は生じていない。非金属部材１０８としては、例えば樹脂部材が挙げられる。
また、非金属部材１０８には、外壁に、嵌合部１１１が設けられている。この嵌合部１１１は、金属部材１１０を、感度調整用コイル１０９との距離を変化自在に挿入させるためのものである。図１の例では、嵌合部１１１にはネジが切られている。

感度調整用コイル１０９は、筐体１０１内に設けられ、検出用コイル１０４での発振状態に影響を与える回路基板１０２上の回路に接続され、非金属部材１０８に対向配置されたものである。感度調整用コイル１０９は、交流磁界を発振するものである。そして、感度調整用コイル１０９のインピーダンスを変化させることで、検出用コイル１０４の発振状態を変化させ、近接センサ１の検出感度を調整することができる。なお、感度調整用コイル１０９の撚り数、巻き数及び径等の設計パラメータは、必要となるインピーダンス変化量に応じて適宜設定される。

金属部材１１０は、非金属部材１０８の嵌合部１１１に挿入されて感度調整用コイル１０９との距離を調整可能なものである。この金属部材１１０は、感度調整用コイル１０９により発振される交流磁界に対して影響を与える部材、例えば鉄等から構成される。なお図１の例では、金属部材１１０として、嵌合部１１１に切られたネジに螺合する金属ネジを用いた場合を示している。
また図１の例では、金属部材１１０に、当該金属部材１１０を嵌合部１１１側に付勢するための緩み止め用バネ１１２が取付けられている。

上記のように構成された感度調整機構において、非金属部材１０８付近に発生した交流磁界に金属部材１１０が近づくと、電磁誘導によって当該金属部材１１０に渦電流が流れる。そして、この渦電流によって感度調整用コイル１０９のインピーダンスが変化する。そして、このインピーダンスの変化によって、検出用コイル１０４での発振状態を変化させ、検出感度の調整を行う。なお、金属部材１１０は筐体１０１内には貫通しないため、従来構成のようなシール性の低下は生じない。

次に、感度調整用コイル１０９の回路基板１０２上の接続箇所について説明する。
図２は、検出用コイル１０４を有する共振回路１１３に、感度調整用コイル１０９を接続した場合を示している。この図２に示すように、共振回路１１３は、検出用コイル１０４とコンデンサ１１４が並列接続されることで構成される。この共振回路１１３に高周波の交流電流が流れることで、検出用コイル１０４に高周波磁界が発生する。そして、図２では、この共振回路１１３において、感度調整用コイル１０９を検出用コイル１０４に直列に接続している。これにより、感度調整用コイル１０９のインピーダンスを金属部材１１０で変化させることで、近接センサ１の検出感度を調整することができる。

また図２の例では、共振回路１１３において、感度調整用コイル１０９を検出用コイル１０４に直列に接続した場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、共振回路１１３において、感度調整用コイル１０９を検出用コイル１０４に並列に接続してもよく、同様の効果を得ることができる。

また図２の例では、共振回路１１３の内部に感度調整用コイル１０９を接続する場合について示したが、これに限るものではなく、共振回路１１３の外部に感度調整用コイル１０９を接続してもよい。以下に具体例を示す。

図３は、増幅器１１５に感度調整用コイル１０９が組み込まれた場合を示している。増幅器１１５は、共振回路１１３に帰還電流を供給することで、当該共振回路１１３での発振を維持するものである。そして、本発明では、この増幅器１１５でのゲインを変化させて帰還電流を変化させるように感度調整用コイル１０９を接続する。これにより、感度調整用コイル１０９のインピーダンスを金属部材１１０で変化させることで、増幅器１１５のゲインを変化させて帰還電流を変化させることができ、その結果、近接センサ１の検出感度を調整することができる。

また、図４は、周波数発生回路１１６に感度調整用コイル１０９が組み込まれた場合を示している。近接センサ１では、共振回路１１３にて自励で発振するタイプのものと、周波数発生回路１１６を用いて他励で発振するタイプのものとが存在する。そして、他励タイプの場合には、一定の周波数の信号を発生して共振器に供給する周波数発生回路１１６が、共振回路１１３に接続されている。そこで、本発明では、この周波数発生回路１１６で発生される信号の周波数を変化させるように感度調整用コイル１０９を接続する。これにより、感度調整用コイル１０９のインピーダンスを金属部材１１０で変化させることで、周波数発生回路１１６で発生する信号の周波数を変化させることができ、その結果、近接センサ１の検出感度を調整することができる。

また図１の例では、感度調整用コイル１０９をそのまま配置した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば図５に示すように、検出用コイル１０４と同様に、感度調整用コイル１０９にコア１１７を取付けてもよい。これにより、感度調整用コイル１０９により発振される交流磁界の磁束の増大及び方向付けを行うことができる。

また、金属部材１１０の形状は図１に示すような形状に限るものではなく、非金属部材１０８を介して感度調整用コイル１０９のインピーダンスを調整可能な形状であればよい。例えば図６では、筐体１０１の内壁にネジを切り、金属部材１１０として、リード線１０７を囲み、当該ネジと螺合可能な大きな金属ネジを設けた場合を示している。また、金属部材１１０として、金属ネジではなく、感度調整用コイル１０９との間の距離を可変とするスライド部材を用いてもよい。

また図１の例では、金属部材１１０を非金属部材１０８を挟んで感度調整用コイル１０９に対向配置する場合を示したが、これに限るものではなく、非金属部材１０８を介して感度調整用コイル１０９のインピーダンスを調整可能な配置であればよい。例えば図７では、感度調整用コイル１０９を非金属部材１０８で保持し、嵌合部１１１を感度調整用コイル１０９の内側部分にまで形成し、金属部材１１０を感度調整用コイル１０９の内側にまで挿入可能とした場合を示している。

また図１に示す例では、埋込み取付け型の近接センサ１を用いた場合を示したが、これに限るものではなく、その他の近接センサ１にも同様に本発明を適用可能である。例えば図８では、角型の近接センサ１に本発明の構成を適用した場合を示している。なお図８に示す角型の近接センサ１では、筐体１０１全体が非金属部材１０８で構成されている。

以上のように、この実施の形態１によれば、少なくとも一部が非金属部材１０８から成る筐体１０１と、筐体１０１内に設けられた検出用コイル１０４と、筐体１０１内に設けられ、検出用コイル１０４での発振状態に影響を与える回路に接続され、非金属部材１０８に対向配置された感度調整用コイル１０９と、非金属部材１０８の外壁に設けられた嵌合部１１１と、嵌合部１１１に挿入されて感度調整用コイル１０９との距離を調整可能な金属部材１１０とを備えたので、従来構成に対し、検出感度の調整を行う箇所でのシール性の低下を防ぐことができる。

また、アンプ一体型の近接センサ１を用いることで、アンプ分離型に対してコストを抑えることができる。また、アンプ分離型に対して設置の作業性を改善することができる。また、アンプ分離型に対して検出感度の調整が容易となる。

なお上記では、アンプ一体型の近接センサ１を用いた場合を示したが、これに限るものではなく、アンプ分離型の近接センサ１にも同様に本発明を適用可能である。この場合、アンプ部も耐油性又は耐水性の必要な環境に設置することができる。

また上記では、非金属部材１０８の嵌合部１１１に挿入されて感度調整用コイル１０９との距離を調整可能な可動部として、金属部材１１０を用いた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、可動部としてフェライトを用いてもよい。

また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 近接センサ
１０１ 筐体
１０２ 回路基板
１０３ ネジ部
１０４ 検出用コイル
１０５ 検出面
１０６ コア
１０７ リード線
１０８ 非金属部材
１０９ 感度調整用コイル
１１０ 金属部材
１１１ 嵌合部
１１２ 緩み止め用バネ
１１３ 共振回路
１１４ コンデンサ
１１５ 増幅器
１１６ 周波数発生回路
１１７ コア

Claims (4)

1. 少なくとも一部が非金属部材から成る筐体と、
   前記筐体内に設けられた検出用コイルと、
   前記筐体内に設けられ、前記検出用コイルでの発振状態に影響を与える回路に接続され、前記非金属部材に対向配置された感度調整用コイルと、
   前記非金属部材の外壁に設けられた嵌合部と、
   金属又はフェライトから成り、前記嵌合部に挿入されて前記感度調整用コイルとの距離を調整可能な可動部と
   を備えた近接スイッチ。
2. 前記検出用コイルを有する共振回路を備え、
   前記感度調整用コイルは、前記共振回路において、前記検出用コイルに直列又は並列に接続された
   ことを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。
3. 前記検出用コイルを有する共振回路と、
   前記共振回路に帰還電流を供給する増幅器とを備え、
   前記感度調整用コイルは、前記増幅器に組み込まれた
   ことを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。
4. 前記検出用コイルを有する共振回路と、
   一定の周波数の信号を発生して前記共振回路に供給する周波数発生回路とを備え、
   前記感度調整用コイルは、前記周波数発生回路に組み込まれた
   ことを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。

Images