JP2681040B2 - 非金属・金属部材探知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、外側部材の表面から非金属性内側部材及び
金属性内側部材の存在を確認することができる非金属・
金属部材探知器に関する。 （従来の技術） 壁面を形成する非金属性外側部材（例えばベニヤ板、
石膏ボード、アクリル板、木材、サイディング等）に釘
を打ち込んで額の取付け、あるいはステーブルを打ち込
んでの配線作業等を安全に行うには、外側部材の表面か
らは見えない、外側部材を固定するための釘を打ち込む
非金属性内側部材（例えば等間隔位置の垂木等）の位置
を外側部材の表面から検出するとともに、この非金属性
内側部材の位置に金属性内側部材（例えば電気、ガス水
道の配管あるいは鉄筋、釘、鉄パイプ等）がないことを
確認する必要がある。 非金属性外側部材の上から非金属性内側部材の位置を
コンデンサ電極を用いての静電容量の変化で検出する非
金属探知器があるが、この非金属探知器では金属性内側
部材の有無を検出することができないので、非金属性内
側部材の途中に金属性内側部材がある場合には電気ドリ
ル等を用いて孔を開けた時に金属性内側部材を損傷させ
ることになる。 そのため、釘の打ち込みあるいはドリル作業に際して
は、非金属探知器を用いて非金属性内側部材の位置を検
出し、非金属性内側部材の位置をマーキングした後、金
属探知器を用いて金属性内側部材の有無とその位置を検
出している。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、非金属探知器を用いての非金属性内側
部材の位置検出後に金属探知器を用いての金属性内側部
材の位置検出を行うのは極めて煩雑であり、また現実の
作業においては金属性内側部材に当たること少ないこと
もあって、金属性内側の位置検出を行うことなく非金属
性内側部材の位置検出のみで作業を進める場合がほとん
どであり、金属性内側部材を損傷させてから金属性内側
部材の存在を知ることになる。 本願発明は、非金属性内側部材及び金属性内側部材の
探知作業を容易かつ効率よく行うことができる非金属・
金属部材探知器を提供することを目的とする。 （問題を解決するための手段） 本願発明は、非金属性部材に感応するコンデンサ電極
の静電容量に応じた信号を出力する非金属性部材検出手
段と、金属性部材に感応する電磁コイルのインダクタン
スに応じた信号を出力する金属性部材検出手段と、少な
くとも３個以上の表示器が一列に配列された表示器列を
有する非金属性部材検出表示手段と、金属性部材検出表
示手段と、前記非金属性部材検出手段の出力信号と少な
くとも２以上の異なる基準値との比較結果に基づき、前
記コンデンサ電極が非金属性部材に接近するにしたがっ
て前記表示器列の両側から中央方向に向けて順次点灯す
るように前記表示器を点滅制御し、前記金属性部材検出
手段の出力信号と基準値との比較結果に基づいて前記金
属性部材検出表示手段を点滅制御する制御手段とにより
非金属・金属部材探知器を構成した。 （作用） 上記本願発明の非金属・金属部材探知器は、コンデン
サ電極と非金属性部材とが接近すると、非金属性部材検
出表示手段の表示器列の両側の表示器が点灯して移動方
向に非金属性部材が位置することが表示される。さら
に、同じ方向に移動させると点灯する表示器が表示器列
の中央方向に移動してゆき、コンデンサ電極が非金属性
部材のほぼ直上に位置する時点で中央の表示器が点灯す
る。 そして、非金属部材検出位置に金属性部材が存在する
と、金属性部材検出表示手段が点灯する。 以上のように、非金属性部材検出表示手段の表示器の
点灯により非金属性部材の探知方向が誘導されるので、
非金属性部材の探知が著しく容易になる。また、金属性
部材の存在も検出することができるので、非金属性部材
及び金属性部材の探知作業を効率よく行うことができ
る。 （実施例） 次に、本発明の第１実施例の構成を第１図〜第５図に
よって説明する。 第１図は本発明の第１実施例の非金属・金属探知器の
正面図であり、第２図は開蓋状態の正面図であり、第３
図は開蓋状態の破断側面図である。 プラスチック成形の上下ケースを組合せて形成される
ほぼ長方形をした立体ケース１内の図示上部には、絶縁
材製センサ基板２に薄い面状金属被膜をコーティングし
たコンデンサ電極の非金属性部材検出センサ３と、前記
絶縁材製センサ基板２の周囲に導電線をコイル状に巻き
付けた電磁コイルの金属性部材検出センサ４とが取付け
られ、かつ、本体ケース１の図示上部幅中央位置には探
知位置を示す矢印５が形成されている。 この本体ケース１内には電源用電池６が交換可能に取
付けられている他、ほぼ長方形の配線基板７が取付けら
れている。 配線基板７上には、押しボタン型式の電源スイッチを
兼ねた非金属検知スイッチSW1と、同じく電源スイッチ
を兼ねた金属検知スイッチSW2と、「Ｈ」及び「Ｌ」の
感度切換スイッチSW3と、発光ダイオードの電源入り確
認用電源ランプLP1（発光ダイオードを含む。以下、各
ランプについても同様である。）と、金属検知ランプLP
2と、探知方向の横一列に配列された非金属検知ランプL
P3〜LP9とが取付けられている。 そして、本体ケース１表面の図示上部には、前記各ラ
ンプの表示窓が形成されている。 なお、各ランプの点灯状態において、電源ランプLP1
は緑、金属検知ランプLP2は赤、非金属検知ランプLP3〜
LP9は両側から緑、橙、黄、赤の各色が表示される。 第４図は、第１実施例の非金属・金属探知器の電気回
路図である。 非金属検知スイッチSW1が押圧操作されると、非金属
電源回路９と電源用電池６とが接続され、３端子レギュ
レータIC1から非金属探知回路８に安定化電源が供給さ
れるとともに、電源供給状態を表示する電源ランプLP1
が点灯する。 非金属電源回路９には、静電容量検出回路12と、フィ
ルタ付増幅回路14と、で電圧比較回路15と、フリップ・
フロップ回路16と、適正電圧自動設定回路17と、ブザー
回路19とが接続されている。 静電容量検出回路12は、一対の単安定マルチバイブレ
ータMV1、MV2と、ノア回路NOR1と、非金属性部材に感応
して静電容量が変化する非金属性部材検出センサ３等か
ら構成されている。そして、２個のノア回路NOR2、NOR3
等で形成されたクロックパルス発生回路10からの出力に
よってトリガされるとともに、、両単安定マルチバイブ
レータMV1、MV2に接続された非金属性部材検出センサ３
を含むCR時定数回路11の各単安定マルチバイブレータMV
1、MV2別時定数の違いによって非金属性部材検出センサ
３の静電容量に対応した幅の出力を発生する。 フィルタ付増幅回路14は、トランジスタTR1と、オペ
アンプAMP1及びAMP2と、「Ｈ」及び「Ｌ」の感度切換ス
イッチSW3等により構成されており、静電容量検出回路1
2からのパルスを低域通過フィルタ13に通した後増幅し
て静電容量比例電圧を出力する。 電圧比較回路15は、緑、橙、黄、赤の金属検知ランプ
LP3〜LP9と、電圧比較用コンパレータCM1〜CM4等により
構成されている。そして、フィルタ付増幅回路14からの
静電容量比例電圧を非金属性部材検出センサ３によって
検出される静電容量に対応して予め設定した基準電圧と
各電圧比較用コンパレータCM1〜CM4比較し、各電圧比較
用コンパレータCM1〜CM4の出力によって非金属性部材検
出センサ３が非金属性部材に接近した程度に応じて両側
から中央に向かって順次非金属検知ランプLP3〜LP9を点
灯させ、非金属性部材検出センサ３が非金属性部材のほ
ぼ直上に位置した状態において中央の非金属検知ランプ
LP9のみを点灯させる。 フリップ・フロップ回路16は、電源投入時に一時的に
出力を反転させるノア回路NOR4の出力と、電圧比較用コ
ンパレータCM2の出力とをセット・リセット入力とする
２つのノア回路NOR5及びNOR6により構成されている。 適正電圧自動設定回路17は、ノア回路４から電源投入
時出力が出力されるとリセットされてノア回路NOR7を介
して入力されるクロックパルス発生回路10からのクロッ
クパルスのカウントを開始し、フリップ・フロップ回路
16の出力反転によってクロックパルスのカウントを停止
してそのカウント値を保持するリップルカウンタCU1等
により構成されている。これにより、リップルカウンタ
CU1のカウント値、すなわち、ラダー抵抗RA−１を介し
て非金属性部材検出センサ３のコンデンサ電極に印加さ
れる電圧が、電源投入時に非金属性外側部材厚み等の探
知状況に適した値に自動設定される。 ブザー回路19は、電圧比較用コンパレータCM4の出力
によってスイッチングされるトランジスタTR2と、トラ
ンジスタTR2のスイッチングに応じて作動するオペアン
プAMP3等からなる発振器OS1と、ブザーBZ1等により構成
されている。 また、金属検知スイッチSW2が押圧操作されると、金
属電源回路21と電源用電池６とが接続され、３端子レギ
ュレータIC2から金属探知回路20に安定化電源が供給さ
れるるとともに、電源供給状態を表示する電源ランプLP
1が点灯する。 金属電源回路21には、電磁コイルの金属性部材検出セ
ンサ４及びトランジスタTR3〜TR5からなる発振回路22
と、発光ダイオードの金属検知ランプLP2及びトランジ
スタTR6、TR7からなる金属検出表示回路23等が接続され
ている。そして、金属性部材検出センサ４に金属性部材
が接近すると、発振回路22の発振強度が弱まってトラン
ジスタTR5がOFFし、金属検知ランプLP2が点灯する。 なお、図中、抵抗Ｒ、可変抵抗VR、コンデンサＣ及び
ダイオードＤは、それぞれ前記各電気回路を形成する回
路素子であって、同一回路素子にはそれぞれ同一回路素
子符号の後に一連番号を付し、かつ、各電気回路と回路
素子については適宜符号のみにて略称する。 次に、第１実施例の作用について説明する。 上記のように構成された非金属・金属部材検知器24の
裏面、すなわち、矢印５を上に向けてコンデンサ電極の
非金属性部材検出センサ３と電磁コイルの金属性部材検
出センサ４とを第５図に実線で示すように、非金属性内
側部材25と金属性内側部材26が位置しない非金属性外側
部材27表面に平らに当てた状態で非金属検知スイッチSW
1をONにする。 非金属検知スイッチSW1がONされると、NOR4出力が一
時的に「Ｈ」になってカウンタCU1がリセットされると
ともに、クロックパルス発生回路10からのクロックパル
スのカウントが開始され、適正電圧自動設定回路17から
クロックパルスのカウント数に応じた電圧が非金属性部
材検出センサ３のコンデンサ電極に印加される。 これにより、NOR1から出力されるパルスの幅が順次増
大し、フィルタ付増幅回路14から出力される静電容量比
例電圧も増大していく。 そして、静電容量比例電圧が予め設定した基準電圧、
この場合電圧比較用コンパレータCM2の基準電圧以上に
なると、コンパレータCM2の出力によってフリップ・フ
ロップ回路16の出力が反転してカウンタCU1へのクロッ
クパルス入力がなくなり、非金属性部材検出センサ３に
対する印加電圧はフロップ・フロップ回路16が反転した
時点のカウント値に対応する電圧値に設定される。 以上のような自動電圧設定を行った後、非金属検知ス
イッチSW1をONにした状態で非金属・金属部材探知器24
を第５図のST1位置から非金属性内側部材25が位置するS
T2位置方向に移動させると、移動途上において非金属性
部材検出センサ３の静電容量が増大し、電圧比較用コン
パレータCM3の圧力が「Ｌ」となって、非金属検知ラン
プLP7及びLP8が黄に点灯する。 そして、非金属性部材検出センサ３が非金属性内側部
材25のほぼ直上位置、すなわち、矢印５が非金属性内側
部材25の縁部に対応するST2位置に到達すると、電圧比
較用コンパレータ４の出力が「Ｌ」となって非金属検知
ランプLP3のみが赤に点灯するとともに、ブザーBZ1が鳴
動する。 これにより、非金属性内側部材、例えばベニヤ板製壁
面内に隠れた垂木等の位置を容易にかつ確実に検出する
ことができる。 次に、この非金属性内側部材25の位置検出状態におい
て、金属検知スイッチSW2をONにする。 この場合、電磁コイルの金属性部材検出センサ４が金
属性内側部材26に接近していないため、発振回路22の発
振強度が強く、トランジスタTR5がONで金属検知ランプL
P2は点灯しない。 さらに、金属検知スイッチSW2をONにした状態で非金
属・金属部材探知器24を第５図のST2位置から金属性内
側部材26が位置するST3位置方向に移動させると、金属
性部材検出センサ４に金属性内側部材26が接近するの
で、発振回路22の発振強度が弱まってトランジスタTR5
がOFFするとともに、金属検知ランプLP2が点灯する。 なお、探知場所近辺に電力線が配線されている場合、
非金属性外側部材の厚みが厚い場合等には、感度切換ス
イッチSW3を「Ｌ」側に切り換えてフィルタ付増幅回路1
4の増幅度を低くする。これによって、周囲の電気的環
境等に影響されることなく安定した探知精度を得ること
ができる。 次に、本発明の第２実施例の構成を第６図、第７図に
よって説明する。 第６図は第３実施例の正面図であり、第７図はその電
気回路図である。 第１実施例と異なる点は、第１番目に、電源スイッチ
を兼ねた金属検知スイッチSW2を省き、非金属検知スイ
ッチSW1に金属検知スイッチSW2の機能を持たせた金属・
非金属検知スイッチSW1Aとしたことである。 そして、金属・非金属検知スイッチSW1AをONすること
によって非探知回路８と金属探知回路20を同時に動作さ
せ、非金属性内側部材と金属性内側部材の双方を同時に
検知することができるようにし、これによって探知作業
を一層容易にするとともに、作業能率を上げることがで
きる。 第２番目に、第１実施例における感度切換スイッチSW
3を省いて、アナログスイッチAS1を設ける、そして、金
属・非金属検知スイッチSW1AをONしたときの適正電圧設
定回路17によるカウンタCU1のカウント値が非金属性外
側部材27の厚みが厚い場合のカウント値であるとき、ト
ランジスタTR8と抵抗R39〜R41からなるスイッチング回
路30を介してアナログスイッチAS1をONしてフィルタ付
増幅回路14の増幅度を変更する。これにより、フィルタ
付増幅回路14の増幅度が非金属性外側部材27の厚み程度
及び周囲の電気的環境等によって自動的に設定され、探
知結果に再現性を持たせることができるとともに、作業
者によって探知結果が変化することがなく、探知結果の
信頼性を大幅に向上させることができる。 第３番目に、第１実施例におけるブザーBZ1用発振器O
S1に発振周波数変換用或いは音量変換用アナログスイッ
チAS2〜AS4或いはAS2′〜AS4′を接続し、各アナログス
イッチAS2〜AS4或いはAS2′〜AS4′を介して発振周波数
変換用コンデンサC15〜C17の接続を切り換えて探知程度
によってブザーBZ1音を低周波から高周波に切り換える
か、或いは音量変換用抵抗R42〜R44の接続を切り換えて
探知程度によってブザーBZ1音を小さい音から大きい音
に切り換えるようにする。これにより、探知作業が一層
容易になるとともに、探知漏れ等の作業ミスをも確実に
防止することができる。 第４番目に、浮遊静電容量では適正電圧設定回路17に
よる適正電圧自動設定時にカウンタCU1から出力される
ことはないカウンタCU1の上位出力端子４本を入力とす
るナンド回路NAND1の出力及び適正電圧自動設定時のフ
リップ・フロップ回路16の出力とを入力とするナンド回
路NAND2からの出力によって再設定ランプLP10を点灯さ
せるようにする。再設定ランプLP10が点灯した場合に
は、非金属・金属部材探知器24Aの裏面を非金属性外側
部材27の表面に平らに当てた状態で再度金属・非金属検
知スイッチSW1AをONにする。これにより、非金属・金属
部材探知器24Aの裏面を非金属性外側部材27の表面に平
らに当てずに浮かした状態で金属・非金属検知スイッチ
SW1AをONにした状態での不確実な探知作業の開始を防止
することができる。 第５番目に、金属性部材検出センサ４が金属性部材に
接近したときに金属検知ランプLP2を点灯させる発振回
路22の感度設定用抵抗にポジスタPTH1を接続し、発振回
路22の温度特性を安定させて暖・寒冷地での探知特性を
一定にしてある。 次に、本発明の第３実施例の構成を第８図、第９図に
よって説明する。 第８図は第３実施例の正面図であり、第９図はその電
気回路図である。 第３図実施例では、本体ケース1Aに非金属検知ランプ
LP3〜LP9、LP3A〜LP8Aを十文字状に取付けるとともに、
探知方向によって異なる矢印5A、5Bを形成する。 また、本体ケース1A内に２個の非金属性部材検出セン
サ3A、3Bを図示上部に上下に分離して取付け、さらに、
各非金属性部材検出センサ3A、3B別に第１及び第２実施
例の静電容量検出回路12、フィルタ付増幅回路14A、14
B、電圧比較回路15A、15Bを設ける。 そして、探知方向が第８図の上下、左右いずれかで異
なるウインドコンパレータWCM1からの出力による一方の
アナログスイッチAS5或いはAS6のONによって探知方向に
対応した一方の電圧比較回路15A或いは15Bを作動させ、
探知時に探知方向に対応した上下、左右いずれか一方の
非金属検知ランプLP3〜LP9或いはLP3〜LP8A、LP9が点灯
するようにした他は構成、作用、効果とも前記各実施例
とほぼ同様である。 なお、電源投入の初期において、例えば前記第１及び
第２実施例のNOR4とフリップ・フロップ回路16等からな
る初期設定完了信号発生回路31からの「Ｈ」出力により
オア回路OR1、OR2のそれぞれを介して両電圧比較回路15
A、15Bが作動する。そして、初期設定が完了して初期設
定完了信号発生回路31から「Ｌ」出力が発生した後は、
ウインドコンパレータWCM1からの出力とインバータINT1
を介しての出力とのそれぞれによって探知方向に対応し
た一方の電圧比較回路15A或いは15Bが作動する。 次に、本発明の第４実施例を第10図により説明する。 第10図は、第４実施例の電気回路図である。 第３実施例と同様に、本体ケース1Aに非金属検知ラン
プLP3〜LP9、LP3A〜LP8Aを十文字状に取付けるととも
に、探知方向によって異なる矢印5A、5Bを形成してあ
る。 第３実施例と異なる点は、各電圧比較用コンパレータ
CM1〜CM4によって十文字状の上下、左右の非金属検知ラ
ンプLP3〜LP9、LP3A〜LP8A、LP9が同時に点滅制御され
ることにより、探知方向に従って本体ケース1Aの向きを
換えなくてもいいようした点である。 次に、本発明の第５実施例を第11図、第12図により説
明する。 第11図は第３実施例の正面図であり、第12図は側面図
である。 第５実施例は、非金属性外側部材27の表面に当接する
本体ケース1Bの裏面を球面状に突出させｗセンサ部32を
形成するとともに、非金属性部材検出センサ3Cも該球面
に沿って形成する。そして、本体ケース1Bの中心矢印5C
位置が非金属性内側部材25の縁に位置したときに中央の
非金属検知ランプLP9Bが点灯するようにする。これによ
り、より一層位置検出精度を高めることができる。 （発明の効果） 以上のように、本願発明を用いれば、非金属性部材の
探知方向が非金属性部材検出表示手段の表示器列の表示
器の点灯により誘導されるので、非金属性部材の探知が
著しく容易になる。 これにより、例えば、ベニヤ板製壁面内に隠れた垂木
の位置を容易かつ確実に検出することができる。 また、前記非金属性部材検出位置において電気、ガ
ス、水道の配管或いは鉄筋、釘等の金属性部材が存在す
ると、金属性部材検出表示手段が点灯するので、非金属
性部材と金属性部材の一方または双方の存在、不存在を
非金属・金属探知器の位置を変えずにそのまま行うこと
ができる。 これにより、例えば建築物の壁への釘打ち込み、電気
ドリル等による壁の孔開け作業において壁内の配管等を
損傷させるおそれがなく、建築物の内・外装作業を安全
かつ的確に進めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例の正面図、第２図はその開
蓋状態の正面図、第３図はその破断側面図、第４図はそ
の電気回路図、第５図はその使用状態を示す斜視図、第
６図は本発明の第２実施例の正面図、第７図はその電気
回路図、第８図は本発明の第３実施例の正面図、第９図
はその電気回路図、第10図は本発明の第４実施例の要部
電気回路図、第11図は本発明の第５実施例の正面図、第
12図はその側面図である。 ３……非金属性部材検出センサ ４……金属性部材検出センサ LP2……金属検知ランプ LP3〜LP9A……非金属検知ランプ 10……クロックパルス発生回路 12……静電容量検出回路 15……電圧比較回路 17……適正電圧自動設定回路

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．非金属性部材に感応するコンデンサ電極の静電容量
   に応じた信号を出力する非金属性部材検出手段と、金属
   性部材に感応する電磁コイルのインダクタンスに応じた
   信号を出力する金属性部材検出手段と、少なくとも３個
   以上の表示器が一列に配列された表示器列を有する非金
   属性部材検出表示手段と、金属性部材検出表示手段と、
   前記非金属性部材検出手段の出力信号と少なくとも２以
   上の異なる基準値との比較結果に基づき、前記コンデン
   サ電極が非金属性部材に接近するにしたがって前記表示
   器列の両側から中央方向に向けて順次点灯するように前
   記表示器を点滅制御し、前記金属性部材検出手段の出力
   信号と基準値との比較結果に基づいて前記金属性部材検
   出表示手段を点滅制御する制御手段とを備えたことを特
   徴とする非金属・金属部材探知器。 ２．非金属性部材検出警報手段を備え、前記制御手段
   は、前記非金属性部材検出手段の出力信号と前記基準値
   との比較結果に基づいて前記非金属性部材検出警報手段
   を駆動制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の非金属・金属部材探知器。