JP3399087B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は金属または磁性体からな
る被検出体の存在を非接触で検出する検出装置に関し、
特に、構成を簡易的としながらその検出精度を著しく向
上させる検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の検出装置の検出部とし
て、被検出体である金属体の導電性を利用して発振回路
の回路定数を変化させ、その近接を検出するものが知ら
れている。図６に示すように、数十ｋＨｚの高周波発振
回路中の発振コイルＬから出た磁界中に被検出体Ｋが入
ると、被検出体Ｋ内に渦電流が流れる。この渦電流の発
生は、電流損失を生じ、高周波発振回路の発振エネルギ
を消費することになるから、通常その発振は停止し、こ
の発振状況から被検出体Ｋの存在を検出するのである。 【０００３】また、被検出体が磁性体である場合にも、
発振コイルＬの磁界中に被検出体Ｋが入ると、発振コイ
ルＬの鎖交磁束Φが変化することで発振コイルＬの自己
インダクタンス値が変化して高周波発振条件が崩れ、発
振が停止するため、同様に被検出体Ｋの存在を検出する
ことができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した検出装置の検出部では、磁束の片側を利用してい
るに過ぎないから、検出装置の効率が低いという問題が
あった。また、その検出精度を高めるためようとする
と、被検出体Ｋの通路の傍らに比較的寸法の大きな発振
コイルＬを設ける必要があることから、装置全体をコン
パクトに設計することができないといった問題があっ
た。 【０００５】即ち、被検出体の検出精度を高めるために
は、検出位置に配置されたコイルＬの発生する磁束密度
を高め、被検出体による磁束変化を大きくする必要があ
る。しかし、コイルＬの発生する磁束密度を高めるため
には、コイルＬに通電する電流あるいはコイルＬの巻数
を増やすしか方策がない。このうちコイル通電電流を増
加させる方法は、大型の大電流源を必要とする上に、場
合によっては電流源冷却用の装置が別途必要となり、か
つコイルＬの抵抗成分によるジュール損失が通電する電
流増加分の二乗に比例して大きくなるため、装置の占有
体積及び消費電力の面から得策ではない。一方、コイル
Ｌの巻数を単に増やす方法は、コイルＬの占有体積が増
加し、その分だけコイルＬが検出位置から遠ざかるため
に検出位置に対するコイルの漏磁束が多くなり、上述し
た方法と同様に検出効率が低下する。 【０００６】本発明の検出装置は、こうした問題を解決
し、消費電力を抑さえつつ高効率かつ高精度に被検出体
を検出することを目的としてなされ、次の構成を採っ
た。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の検出装置は、検
出位置に延出して配置されたコイルのインダクタンス成
分を用いて発振する発振回路の発振状況の相違により、
前記検出位置における金属または磁性体からなる被検出
体の存在・非存在を検出する検出装置であって、フレキ
シブルプリント基板の両辺に、金属箔による回路パター
ンを渦巻き状に形成し複数ターンのコイルとして前記コ
イルを形成し、該フレキシブルプリント基板を前記発振
回路が形成されたプリント基板に固定し、該フレキシブ
ルプリント基板を、前記検出位置を囲んで対向する２つ
のアームの内部の連続する溝部に収納すると共に、該フ
レキシブルプリント基板の両辺に設けられた複数ターン
のコイルの磁束形成方向が、前記検出位置を貫通する同
一方向となるよう前記発振回路と該コイルとを接続して
なることを要旨とする。 【０００８】ここで、複数ターンのコイルの磁束形成方
向を、検出位置を貫通する同一方向とするには、フレキ
シブルプリント基板の両辺に設けられたコイルを全体と
して一つのコイルとして扱う場合には、両辺のコイルの
巻回方向を逆としたり、両辺のコイルの接続部でコイル
の開始端と終端とを入れ替え、即ち、全体として８の字
状のコイル形状としてコイルを構成するといった手法も
可能である。両辺のコイルを別コイルとして扱う場合に
は、コイルの巻回方向と電流の流れる方向を選択して、
磁束の形成方向を所望の方向とすれば良い。フレキシブ
ルプリント基板上のコイルを複数ターンとするには、上
述したように、回路パターンを渦巻き状にすればよい
が、フレキシブルプリント基板の片面にコイルパターン
を形成しても良いし、両面に形成してバイアホールによ
り両面のコイルパターンを接続して、ターン数を更に増
加してもよい。 【０００９】 【作用】以上のように構成される本発明の検出装置で
は、フレキシブルプリント基板の両辺に金属箔による渦
巻き状の回路パターンにより形成された複数ターンのコ
イルは、フレキシブルプリント基板を、検出位置を囲ん
で対向する２つのアームの内部の連続する溝部に収納す
ることで、検出位置を挟み込む位置に配設され、発振回
路が形成されたプリント基板に接続されたこのコイル
は、フレキシブルプリント基板の両辺における発生磁束
が検出位置を同一方向に貫く。即ち、それぞれのコイル
は、検出位置に対する互いの漏れ磁束を減少させる作用
を奏し、発生磁束の大部分が検出位置を横切るようにな
って検出位置での磁束密度を高める。しかも、フレキシ
ブルプリント基板に設けられた各コイルは複数ターンな
ので、検出位置を同一方向に貫く磁束の密度は、一層高
められる。 【００１０】従って、磁性体もしくは金属または磁性体
からなる被検出体が検出位置の近傍に存在しない場合、
極めて多くの磁束が検出位置を貫き、このコイルのイン
ダクタンス成分を用いて発振する発振回路は、所定の条
件を満足して発振する。一方、金属または磁性体からな
る被検出体が検出位置に近接し、各コイルの作りだす磁
界中にあるとき、その被検出体はコイルの作りだす高磁
束密度の磁束を乱して大きな自己インダクタンス値の変
化あるいは渦電流損失を招来し、発振回路の発振条件を
崩すことで発振が停止する。 【００１１】 【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の検出装置の好適な実施例
について説明する。図１は被検出体をパチンコ玉とした
実施例としてのパチンコ玉検出装置１の分解斜視図、図
２はそのパチンコ玉検出装置１の組立状態の斜視図、図
３はフレキシブルプリント基板４０上に形成されたコイ
ルの模式図、図４はコイルが形成する磁束の状態を示す
模式図、図５はそのパチンコ玉検出装置１の回路図であ
る。 【００１２】本実施例では、パチンコ玉検出装置１は、
入賞口へ落入したセーフ玉やパチンコ台での払い出し玉
等の検出に用いられ、パチンコ玉が通過する合成樹脂製
のパイプである通路１５に、取り付けて用いられる。ま
た、このパチンコ玉検出装置１は、その出力信号を利用
して各種処理を行なう周知の制御回路７０の入力ポート
ＩＰに接続されている（図５参照）。 【００１３】図１に示すように、パチンコ玉検出装置１
は、上蓋１１と下箱１２とを備え、その内部に回路基板
１３を収納するよう上蓋１１と下箱１２を組み合わせた
とき、全体として、Ｕ字形の腕部を備えた形状となる。
実施例では、パチンコ玉検出装置１は、この腕部が、パ
チンコ玉Ｐやコインが通過するパイプなどの通路１５を
挟み込むように取付けられる。もとより、この腕部自体
がパチンコ玉Ｐやコイルが通過する通路の一部を形成す
るよう、例えば入賞口の直下に取り付けても良い。この
腕部を構成するため、上蓋１１には略Ｌ字形の１対のＬ
字片２１，２２が、一方、下箱１２にはＬ字片２１，２
２と係合する１対のアーム３１，３２が、各々設けられ
ている。アーム３１，３２は、その内部にフレキシブル
プリント基板４０を収納する溝部１６，１８が形成され
ている。アーム３１，３２の先端には、突出片４１，４
２が設けられており、上蓋１１を上方から下箱１２に取
付けるとき、Ｌ字片２１，２２の折れ曲がった先端部２
１ａ，２２ａがこの突出片４１，４２の傾斜部を乗り越
え、図示しない凹部に、この突出片４１，４２が嵌まり
込む。 【００１４】一方、上蓋１１の本体部側面には、略Ｔ字
形の１対のＴ字片２３，２４が設けられており、下箱１
２の対応する位置には、Ｔ字片２３，２４と係合する１
対の凹部３３，３４が設けられている。この凹部３３，
３４には、係止片３５，３６が設けられており、上蓋１
１を上方から下箱１２に組み付けるとき、Ｔ字片２３，
２４は、自身の弾性で係止片３５，３６を乗り越え、凹
部３３，３４にぴったりと嵌合する。Ｌ字片２１，２２
およびＴ字片２３，２４の各片が係合することにより、
上蓋１１と下箱１２とはワンタッチで組み合わされて、
２つの腕部を備えた箱体を形成する。 【００１５】上蓋１１と下箱１２とが組み立てられたと
き、回路基板１３は、この内部に収納された状態となる
が、回路基板１３の一端に半田付けされたフレキシブル
プリント基板４０は、その屈曲性を利用して、下箱１２
のアーム３１，３２の溝部１６，１８に沿って、その内
部に収納された状態となる。このフレキシブルプリント
基板４０には、回路パターンにより分割コイル４６，４
８が形成されている。この分割コイル４６，４８は、図
３に示すように、フレキシブルプリント基板４０の両端
に各々形成されており、実施例では、両端部においてそ
の両面に、渦巻き状に略２．５ターンずつコイルが形成
されている。両面のコイルは中心部に設けられたバイア
ホール（部品の取付けられていないスルーホール）ＶＨ
により接続されており、両面のコイルの卷回方向は、片
側から透視したとき同一方向とされている。また、コイ
ル４６の一端は、フレキシブルプリント基板４０を横断
して反対側のコイル４８に接続されており、このコイル
４８も同様に、両面に略２．５ターンずつの渦巻き状の
コイルを備え、その卷回方向は、コイル４６と同一とさ
れている。両コイル４６，４８は、直列に接続されてい
ることになるから、各５ターンの分割コイル４６，４８
からなる全１０ターンのコイルを、回路上では、単一の
コイルＬ１として扱うことにする。 【００１６】即ち、電気的には単一のコイルＬ１は各５
ターンのコイル４６，４８に分割され、このコイル４
６，４８が検出位置を挟み込むように位置する。分割コ
イル４６，４８が発生する磁束Φの状態を、図３中の白
抜き矢印方向から描いた説明図が図４である。図示する
ように、通路１５に対して各分割コイル４６，４８に流
れる電流ｉが同一方向となるため、各分割コイル４６，
４８の発生磁束Φは同一方向となり、通路１５の内部に
は各分割コイル４６，４８の合成磁界（図中の２点鎖
線）が形成される。なお、仮に実施例の分割コイル４６
あるいは分割コイル４８が単独で存在する場合を考えて
みると、分割コイル４６，４８が数ターンであって発生
する磁束密度が低いこともあり、図中の点線で示すよう
に、各分割コイル４６あるいは分割コイル４８により発
生する磁束Ψの大部分は、通路１５を横切らない。分割
コイル４６あるいは分割コイル４８から発生する磁束Ψ
は、大部分、それ自身と鎖交するに過ぎない。 【００１７】本実施例では、２つの分割コイル４６及び
４８が互いに作用し合うことにより、その合成磁束Φは
通路１５を直角に、かつ、均一に横切る。換言するなら
ば、２つの分割コイル４６，４８の合成磁界は、通路１
５の所定範囲においてその密度が均一化し、しかも、こ
の通路１５における被検出体であるパチンコ玉Ｐの通過
方向に対して直角方向の磁束となる。 【００１８】この様に構成・配置されるコイルＬ１は、
直接回路基板１３の端に半田付けされており、図５の回
路図に示す検出回路６０に接続される。検出回路６０
は、コイルＬ１やトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２等の電子
部品から構成され、その発振／非発振状態を判断する制
御回路７０と接続端子Ｔ１，Ｔ２を介して接続されてい
る。ここで、接続端子Ｔ１は１２ボルトの電源端子であ
り、接続端子Ｔ２は回路のグランドレベルを兼ねる検出
端子で制御回路７０側においては抵抗器ＲＤを介して接
地される。この検出回路６０には、発振回路ＣＯと、発
振回路ＣＯの発振状態に基づいてオン・オフするスイッ
チング回路ＳＷとが設けられている。 【００１９】スイッチング回路ＳＷには、電源端子Ｔ１
から１２ボルトの電圧が加えられているが、検出端子Ｔ
２が抵抗器ＲＤ（本実施例では抵抗値６８０Ω）により
接地されていることから、スイッチング回路ＳＷの電源
電圧（端子Ｔ１−Ｔ２間電圧）は、スイッチング回路Ｓ
ＷのトランジスタＴｒ２のオン・オフ状態により変化す
る。一方、発振回路ＣＯには、電源端子Ｔ１と検出端子
Ｔ２との間に介装された抵抗器Ｒ１（本実施例では抵抗
値２７ＫΩ）とツェナーダイオードＤ１とにより安定化
されたツェナー電圧Ｖｚ（本実施例では約５．５ボル
ト）が供給される。 【００２０】発振回路ＣＯは、特性が同一の２つのトラ
ンジスタを同一チップ内に形成した双トランジスタＴｒ
１を備え、この双トランジスタＴｒ１の一方のエミッタ
とグランドラインとの間に介装されたコンデンサＣ２，
Ｃ１およびコイルＬ１と、双トランジスタＴｒ１の他方
のエミッタおよびコンデンサＣ２−Ｃ１の接続点とグラ
ンドラインとの間に介装された抵抗器Ｒ３とにより、コ
ルピッツ型の高周波発振回路として構成されている。な
お、双トランジスタＴｒ１のベースは、抵抗器Ｒ２を介
して電源ラインに接続されている。この発振回路ＣＯの
発振周波数は、コイルＬ１のインダクタンスとコンデン
サＣ１，Ｃ２の容量とで決まり、本実施例ではおよそ３
００ＫＨｚとなっている。 【００２１】双トランジスタＴｒ１のコレクタの一方は
使用されていないが、他方はスイッチング回路ＳＷのト
ランジスタＴｒ２のベース端子に接続されている。トラ
ンジスタＴｒ２のベース端子には、グランドラインとの
間にコンデンサＣ３が接続されている。エミッタ端子に
は、抵抗器Ｒ５（本実施例では２２０Ω）が接続されて
いる。また、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子は、電
源ラインに接続されている。発振回路ＣＯが発振してい
る状態では、双トランジスタＴｒ１は約３００ＫＨｚで
オン・オフを繰り返しており、双トランジスタＴｒ１が
オンのときには、そのコレクタ電流はスイッチング回路
ＳＷのトランジスタＴｒ２のベースから流れ込んでトラ
ンジスタＴｒ２をターンオンする。一方、発振回路ＣＯ
の発振により双トランジスタＴｒ１が僅かの時間オフと
なる間は、トランジスタＴｒ２のベース電流はコンデン
サＣ３の放充電により継続され、トランジスタＴｒ２は
オン状態に保たれる。 【００２２】発振回路ＣＯが発振している状態で検出回
路６０のコイルＬ１の間、即ち分割コイル４６，４８の
間を金属製の被検出体であるパチンコ玉Ｐが通過する
と、各分割コイル４６，４８の合成磁界中をパチンコ玉
Ｐが通り抜けることになり、パチンコ玉Ｐ内には渦電流
が流れて電流損失を生じる。パチンコ玉Ｐは通常金属製
であるが、金属以外の材料で作られ表面にメッキがして
ある場合でも、メッキなどの薄膜では断面積が小さいこ
とからかなり大きな渦電流損失となる。渦電流の発生は
発振回路ＣＯの発振エネルギを消費することになるか
ら、その高周波発振は著しく減衰しほぼ停止する。 【００２３】パチンコ玉ＰがコイルＬ１の間を通過せず
コイルＬ１に接近していない状態、即ち、発振回路ＣＯ
が発振している状態では、トランジスタＴｒ２はオン状
態となっており、一方、発振回路ＣＯの発振がほぼ停止
状態となると、スイッチング回路ＳＷのトランジスタＴ
ｒ２はターンオフする。抵抗器Ｒ５は抵抗器Ｒ１より抵
抗値が小さいから（本実施例では２２０Ω：２７Ｋ
Ω）、トランジスタＴｒ２がオン状態となると、電源端
子Ｔ１からトランジスタＴｒ２，抵抗器Ｒ５を介してツ
ェナーダイオードＤ１に流れる電流は、抵抗器Ｒ１を介
して流れる電流より増大する（本実施例ではおよそ約１
３０倍となる）。この電流は最終的には、検出端子Ｔ２
に接続された抵抗器ＲＤを介して接地側に流れ込むか
ら、抵抗器ＲＤの両端電圧、即ち制御回路７０の入力ポ
ートＩＰの電圧は、トランジスタＴｒ２がオフ状態で約
０．２ボルト、オン状態で約４．９ボルトとなる。従っ
て、制御回路７０は入力ポートＩＰの状態を監視するこ
とで、コイルＬ１を用いた検出回路６０がパチンコ玉Ｐ
を検出している状態（ロウレベル）、検出していない状
態（ハイレベル）を容易に知ることができる。 【００２４】以上のごとく構成される本実施例の検出装
置によれば、次の効果が得られる。２つの分割コイル４
６，４８は互いに作用し合うことで、通路１５を横切る
合成磁界を作りだす。このため、コイルＬ１に流れる電
流ｉにより作りだされる磁束Φの大部分がパチンコ玉Ｐ
と鎖交することとなり、僅かな電力でパチンコ玉Ｐを検
出することが可能となる。コイルが、通路１５に対して
一方の側にのみ存在する場合には、磁束密度は低く、磁
束の大部分は通路１５を横切ることがない。これに対し
て、実施例の構成では、自らのコイルとのみ鎖交する磁
束（図４中の点線で示す磁束）Ψを減少させて、検出に
有効な磁束を格段に増加している。即ち、金属製のパチ
ンコ玉Ｐに発生する渦電流は、磁束密度に正比例して大
きくなるため、コイルＬ１の発生する大部分の磁束がパ
チンコ玉Ｐの通過位置を横切る本実施例の検出装置によ
れば、僅かな電流ｉでパチンコ玉Ｐに大きな渦電流を発
生させることが可能となり、検出効率の大幅な改善が達
成される。 【００２５】また、本実施例の検出装置によれば、各分
割コイル４６，４８による合成磁束は、通路１５を均一
かつ直角方向に横切る。従って、パチンコ玉Ｐがこの通
路１５を通過する際に、通路１５の中央あるいは左右何
れかの側壁に片寄って通過しても、この部分の合成磁束
は通路１５に均一かつ直角方向であるためパチンコ玉Ｐ
に発生する渦電流の大きさは略一定となり、検出回路６
０に与える影響も一定となる。即ち、本実施例の検出装
置は、パチンコ玉Ｐが検出範囲にどの様な状態で存在し
ても、検出精度を略一定に保ち、確実にその存在を検出
することができる。換言するならば、本実施例の検出装
置は、総ての検出範囲にわたって検出感度が高感度で略
均一となり、検出精度が飛躍的に向上する。 【００２６】更に、本実施例の検出装置は、フレキシブ
ルプリント基板４０に渦巻き状の導電パターンによっ
て、片側５ターンのコイル４６，４８を形成しているの
で、分割コイル４６，４８の製造が極めて簡単である。
両側の分割コイル４６，４８を接続する配線も必要な
く、発振回路ＣＯとの接続も容易である。アーム３１，
３２の溝部１６，１８への収納も、フレキシブルプリン
ト基板４０の屈曲性を利用しているだけであり、特別な
型による形成や特殊な屈曲処理などは一切不要である。
結果的に、通路１５への取り付け容易な形状を、簡易に
実現している。 【００２７】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。例えば、分割コイ
ル４６，４８のターン数は複数であればいくつでも差し
支えないし、片面にのみ渦巻き状のコイルを形成するも
のとしても良い。更に、フレキシブルプリント基板４０
と回路基板１３との接続は、フレキシブルプリント基板
４０の中心で行なう必要はなく、分割コイル４６，４８
が設けられたいずれかの端部によって行なっても良い。
また、電線を介して両者を接続するものとしても差し支
えない。パチンコ玉検出装置１の形状として、本実施例
では全体として「Ｕ」字形としたが、通路形状に合わせ
た貫通孔を有し、その両側にコイルを配した構成として
も差し支えない。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように本発明の検出装置で
は、フレキシブルプリント基板の両辺に、金属箔による
回路パターンを渦巻き状に形成し複数ターンのコイルを
形成しているので、検出位置を貫く磁束密度の向上を図
ることができ、金属または磁性体からなる被検出体の存
在を非接触で確実に検出することができる。しかも、そ
の検出に要する電力を抑さえつつ、検出精度の向上を図
ると共に、装置全体をコンパクトに構成することができ
る。また、フレキシブルプリント基板の両辺のコイルを
接続する必要なく、発振回路が形成されたプリント基板
との接続も容易である。更に、フレキシブルプリント基
板はその屈曲性を利用してアームの溝部への収納するだ
けすませることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例であるパチンコ玉検出装置１の
分解斜視図である。 【図２】実施例であるパチンコ玉検出装置１の通路への
配置状態を示す斜視図である。 【図３】フレキシブルプリント基板４０上の分割コイル
４６，４８の構成を模式的に示す説明図である。 【図４】コイルＬ１の発生磁界の様子を示す説明図であ
る。 【図５】検出回路６０の電気回路図である。 【図６】渦電流を用いた従来の被検出体検出の様子を示
す説明図である。 【符号の説明】 １…パチンコ玉検出装置 １１…上蓋 １２…下箱 １３…回路基板 １５…通路 １６，１８…溝部 ２１，２２…Ｌ字片 ２１ａ，２２ａ…先端部 ２３，２４…Ｔ字片 ３１，３２…アーム ３３，３４…凹部 ３５，３６…係止片 ４０…フレキシブルプリント基板 ４１，４２…突出片 ４６，４８…分割コイル ６０…検出回路 ７０…制御回路 Ｃ１…コンデンサ Ｃ２…コンデンサ Ｃ３…コンデンサ ＣＯ…発振回路 Ｄ１…ツェナーダイオード ＩＰ…入力ポート Ｌ１…コイル Ｐ…パチンコ玉 Ｒ１…抵抗器 Ｒ２…抵抗器 Ｒ３…抵抗器 Ｒ５…抵抗器 ＲＤ…抵抗器 ＳＷ…スイッチング回路 Ｔ１…電源端子 Ｔ２…検出端子 Ｔｒ１…双トランジスタ Ｔｒ２…トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 3/10 A63F 7/02 304 G01B 7/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】検出位置に延出して配置されたコイルのイ
   ンダクタンス成分を用いて発振する発振回路の発振状況
   の相違により、前記検出位置における金属または磁性体
   からなる被検出体の存在・非存在を検出する検出装置で
   あって、フ レキシブルプリント基板の両辺に、金属箔による回路
   パターンを渦巻き状に形成し複数ターンのコイルとして
   前記コイルを形成し、 該フレキシブルプリント基板を前記発振回路が形成され
   たプリント基板に固定し、 該フレキシブルプリント基板を、前記検出位置を囲んで
   対向する２つのアームの内部の連続する溝部に収納 する
   と共に、該フレキシブルプリント基板の両辺に設けられ
   た複数ターンのコイルの磁束形成方向が、前記検出位置
   を貫通する同一方向となるよう前記発振回路と該コイル
   とを接続してなる検出装置。