JP2018189533A - 近接センサおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の近接センサでは、センサの金属取付板(取付金具)への嵌め込み可能性を改善するために、15μΩ・cmよりも低い電気抵抗率と40μmよりも小さい厚さとを有する金属層(被覆)によって、センサコイルのコアを半径方向に囲んでいる([要約]参照)。
好ましくは、受信回路は、各検出コイルによる電圧または電流を、時分割方式によって互いに異なるタイミングで検出する。
[実施の形態1]
本実施の形態では、磁界を利用して金属製の検出体の有無または位置を検知する近接センサ(誘導式近接センサ)のうち、パルス励磁式の近接センサについて説明する。
図1は、近接センサ1の斜視図である。図1を参照して、近接センサ1は、本体部5と、本体部5に接続されたリード線6と、ナット7,8と、ナット7とナット8との間に配置された座金9とを備える。なお、本体部5は、本例の場合には円柱状をしているが、これに限定されるものではない。
(b1.時系列データの生成)
図9は、コイル11の両端に発生する電圧の波形を示した図である。図9を参照して、期間T1(時刻ta〜tbの間)は励磁期間である。この励磁期間の後、コイル11の両端には誘起電圧(過渡信号)が発生する。近接センサ1では、誘起電圧が発生する期間の少なくとも一部の期間T2(時刻tc〜tdの間)を、受信期間としている。受信回路42は、受信期間(期間T2)内の電圧信号に対して、A/D変換を行う。
図12は、制御部50の機能的構成を説明するための機能ブロック図である。図12を参照して、制御部50は、時系列データ取得部51と、前処理演算部52と、補償演算部53と、後処理演算部54とを備える。
補償演算部53は、積算データXa,Xbと時定数データYbとを用いた補償演算を行う。補償演算部53は、検出体700の接近により得られる信号から取付金具800の影響を差し引いた信号量を得る。つまり、補償演算部53は、検出体700に起因する成分(第2の成分,検出体700の影響に応じた信号)から、取付金具800に起因する成分(第1の成分,取付金具800の影響に応じた信号)を差し引く。本実施の形態では、積算データXaが検出体700に起因する成分であり、積算データXbおよび時定数データYbが取付金具800に起因する成分に該当する。このような補償演算を行う理由と補償演算の詳細とについて、以下、説明する。
上記の演算式(1)は、図14に基づいて説明する決め方に基づいて、近似曲面の生成を2次の関数の曲面で行った場合の式である。近似曲面の関数形状はこの形である必要はなく、必要に応じて、より高次の形または指数の形等を用いるのがよい。
再び、図12を参照して、後処理演算部54は、検出体700の有無を判定する場合、補償演算部53から取得した信号量Zを用いて、2値化判別処理を実行する。後処理演算部54は、出力部60に対して、検出体700の有無を表した信号を出力する。
検出したくない方向に取り付けられる金属(取付金具800)の影響を低減しつつ、検出したい方向に近接した金属(検出体700)に対してのみ、近接センサ1は反応する。つまり、近接センサ1の検出感度を敏感な状態に設定しても取付金具800の影響を受けずに検出ができるようになる。それゆえ、近接センサ1の検出距離を長くすることが可能となる。
近接センサ1で得たいS/N(signal/noise)比に合わせて、受信信号に平均化処理をかける必要がある場合がある。この場合は、励磁および受信を複数回行ったデータを用い、受信回路42による受信データの受信段階、前処理演算の段階、および補償演算の段階のうちのいずれかの段階で平均化処理を行えばよい。
図15は、近接センサ1において実行される一部の処理の流れを表したフロー図である。図15を参照して、ステップS1において、制御部50からの制御命令に基づき、励磁回路411は、励磁電流をコイル11,12に一定時間供給し、その後、励磁電流の供給を遮断する。ステップS2において、制御部50は、コイル11,12によって得られる時系列データD11を受信回路42から取得する。
(1)近接センサ1は、取付金具800によって支持部材900に取り付けられた状態で、磁界を利用して金属製の検出体の有無または位置を検知する。近接センサ1は、磁界を発生させるための複数のコイル11,12と、各コイル11,12に電流を供給する送信回路41と、電流の供給によってコイル11,12の両端に生じる電圧または前記検出コイルに流れる電流を、コイル11,12毎に検出する受信回路42と、受信回路42によって検出された結果を用いて検出体700の有無または位置を検知する制御部50と、制御部によって検知された結果を出力する出力部60とを備える。
(1)図16は、検出部30と送信回路41との具体的な他の構成例を表した図である。図16を参照して、送信回路41は、励磁回路411,411Aを備える。励磁回路411は、コイル11に接続されており、コイル12には接続されていない。励磁回路411Aは、コイル12に接続されている。
(6)図21は、近接センサ1Dの断面図である。図21を参照して、近接センサ1Dは、コイル11,12の代わりに、同じ直径のコイル11Dとコイル12Dとを有する。近接センサ1Dは、フィライトコア15の代わりに、フィライトコア15Dを有する。
(8)図23は、近接センサ1Fの断面図である。図23を参照して、近接センサ1Fは、フィライトコア15Fを有する。近接センサ1Fは、フィライトコアの形状が、近接センサ1E(図22)とは異なる。フィライトコア15Fは、フィライトコア15Eとは異なり、コイル11Dの外周部を覆っている。このような構成であっても、取付金具800の影響を低減することが可能となる。
[実施の形態2]
本実施の形態では、磁界を利用して金属製の検出体の有無または位置を検知する近接センサ(誘導式近接センサ)のうち、発振方式の近接センサについて説明する。
[実施の形態3]
本実施の形態では、時系列データD11(図11参照)の他の利用方法について説明する。詳しくは、近接センサ1の制御部に、近接センサ1の生産時の性能を調整するための機能を持たせる構成について説明する。なお、この構成は、実施の形態2の近接センサ2にも適用できる。
(1)図16は、検出部30と送信回路41Aとの具体的な他の構成例を表した図である。図16を参照して、送信回路41Aは、励磁回路411,411Aを備える。励磁回路411は、コイル11に接続されており、コイル12には接続されていない。励磁回路411Aは、コイル12に接続されている。
Claims (8)
- 取付金具によって支持部材に取り付けられた状態で、磁界を利用して金属製の検出体の有無または位置を検知する近接センサであって、
前記磁界を発生させるための複数の検出コイルと、
各前記検出コイルに電流を供給する送信回路と、
前記電流の供給によって前記検出コイルの両端に生じる電圧または前記検出コイルに流れる電流を、前記検出コイル毎に検出する受信回路と、
前記受信回路によって検出された結果を用いて前記検出体の有無または位置を検知する制御部と、
前記制御部によって検知された結果を出力する出力部とを備え、
前記制御部は、
前記受信回路によって検出された結果から、前記取付金具に起因する第1の成分と、前記検出体に起因する第2の成分とを抽出し、
前記第1の成分を用いて前記第2の成分を補償し、
前記補償後の第2の成分に基づき、前記検出体の有無または位置を検知する、近接センサ。 - 前記制御部は、前記第2の成分から前記第1の成分を差し引くことによって、前記第2の成分を補償する、請求項1に記載の近接センサ。
- 前記受信回路は、前記電圧または前記電流を前記検出コイル毎に個別に検出する、請求項1または2に記載の近接センサ。
- 前記受信回路は、各前記検出コイルによる前記電圧または前記電流を、時分割方式によって互いに異なるタイミングで検出する、請求項3に記載の近接センサ。
- 前記受信回路は、各前記検出コイルに対応した複数の処理系統を有し、
各前記処理系統は、前記処理系統に対応する前記検出コイルによる前記電圧または前記電流を取得する、請求項3に記載の近接センサ。 - 前記送信回路は、各前記検出コイルにパルス状の励磁電流を周期的に供給するための励磁回路であり、
前記複数の検出コイルとして、第1の検出コイルと、第2の検出コイルとを含み、
前記第2の成分は、前記第1の検出コイルの両端に生じる過渡電流の積算値であり、
前記第1の成分は、前記第2の検出コイルの両端に生じる過渡電流の積算値と、前記第2の検出コイルの両端に生じる過渡電流の時定数情報とに基づく値である、請求項1から5のいずれか1項に記載の近接センサ。 - 前記第1の検出コイルと、前記第2の検出コイルとは、環状コイルであって、
前記第1の検出コイルは、前記第2の検出コイルの内側領域に設置されている、請求項6に記載の近接センサ。 - 磁界を利用して金属製の検出体の有無または位置を検知する近接センサにおいて実行される方法であって、
前記磁界を発生させるための複数の検出コイルに電流を供給するステップと、
前記電流の供給によって前記検出コイルの両端に生じる電圧または前記検出コイルに流れる電流を、前記検出コイル毎に検出するステップと、
前記検出するステップによって検出された結果を用いて前記検出体の有無または位置を検知するステップと、
前記検知するステップによって検知された結果を出力するステップとを備え、
前記検出体の有無または位置を検知するステップは、
前記検出するステップによって検出された結果から、前記近接センサを支持部材に取り付けるための取付金具に起因する第1の成分と、前記検出体に起因する第2の成分とを抽出するステップと、
前記第1の成分を用いて前記第2の成分を補償するステップと、
前記補償後の第2の成分に基づき、前記検出体の有無または位置を検知するステップとを含む、方法。
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