JP4220790B2 - Magnetic detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁性体の検出器に関し、特に鉄板近接型シリンダスイッチおよび鉄板近接型磁気近接スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
磁性体検出用の近接スイッチとしては、近接スイッチに内蔵した磁石の磁界に対して磁気検出素子を動作限界外となるように、動作調整用の磁石や磁性体を設けたり、複数の磁石で磁気検出素子を磁気的な動作限界外に置き、検出体の接近時に動作点を越える磁界が加わるような方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による磁性体検出用の近接スイッチとして、例えば鉄板近接型シリンダスイッチにおいて、被検出磁性体(シリンダ内部のピストン部分の鉄板)をシリンダのチューブ外側に装着して検出しようとする時、大型のシリンダではシリンダのチューブの肉圧の影響でスイッチと検出体の間隔は5〜10mmとなることが多い。
【0004】
この為、スイッチの主要部品である磁気検出素子に、図6に示したように、例えばリードスイッチ2001を使用する際には、比較的感動値が低い(高感度)リードスイッチを使用し、更に大きな磁力を有するマグネット2002との組み合わせで使用される。
【0005】
この際、マグネット2002側を被検出磁性体に近い状態で組み込んだ場合には、リードスイッチ2001が常にON状態となってしまうなど、検出性能を確保することができない。この為、被検出磁性体に対するスイッチ200の各部品構成は、被検出磁性体に近い側から、すなわち、検出面であるB−B面に近い側から、リードスイッチ2001、動作点調整用磁性体2003、マグネット2002の順で、ケース2004内に収容し、モールド樹脂2005により封止するのが一般的であった。すなわち、外部磁界の影響を少なくし、且つ、前記各部品の位置を保持するため、磁気的な通路を形成する鉄製のケース2004により、検出面側から、前記リードスイッチ2001、動作点調整用磁性体2003及びマグネット2002の順で包み込んで設けていた。
【0006】
これらの構成における課題は3つある。1つ目は、磁気検出素子のリードスイッチが殆ど表面に近いところに配置される為、強度面で不安があることである。表面側がシリンダへの取付時にシリンダのチューブに最も近い位置となる為、上記したように性能上から表面側に磁気検出素子を配置する必要がある構造においては、該磁気検出素子を保護する保護材(モールド樹脂)の厚さは薄くならざるを得ない。
【0007】
2つ目は、従来使用されている鉄板近接型シリンダスイッチは、磁気検出素子であるリードスイッチに対し、磁気源としてのマグネットが対称配置になっていない。この為、中間検出には無理があり、殆どエンド検出に用途が限定される。
【0008】
3つ目は、使用温度範囲によっては、主としてマグネットの温度係数の影響でスイッチの機能を満足しない場合がある。
【0009】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、磁気検出素子がリードスイッチのような脆性材料であるガラスを使用したものであっても、強度的に不安のない位置に磁気検出素子を配置し、シリンダのストロークエンドのみでなく、中間点の検出を行う場合にも支障なく検出でき、マグネットの温度係数を主要因とする低温側および高温側の動作特性変動を回避できるシリンダスイッチ等として用いることができる磁性体検出器を提供する事を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の本発明では、磁気検出素子と、
常態において前記磁気検出素子を磁気的に動作限界外に調整し、検出対象となる被検出磁性体の接近時に動作点を超える磁界を付与するためのマグネットとを備え、
前記磁気検出素子とマグネットとが、被検出磁性体に対峙する検出面に近い側から、マグネット、磁気検出素子の順でケース内に収容されると共に、該マグネットと磁気検出素子との間に、マグネットから供給される磁力を減衰させる磁気通路部材を介在させたことを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項2記載の本発明では、請求項1記載の磁性体検出器において、前記磁気通路部材が、前記磁気検出素子と前記マグネットとの少なくとも対向面間に介在されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項3記載の本発明では、請求項1記載の磁性体検出器において、前記マグネットは、その磁極軸方向が、被検出磁性体の最接近時に、被検出磁性体の動作方向と略平行になるように配置されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項4記載の本発明では、請求項1記載の磁性体検出器において、前記マグネットは、その磁極軸方向が、被検出磁性体の最接近時に、被検出磁性体の動作方向に対し、略直交する方向となるように配置されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項5記載の本発明では、請求項1記載の磁性体検出器において、前記マグネットが2個1組から構成され、前記磁気検出素子が、該2個のマグネットの中心から、前記磁気通路部材を介して磁気的に略等距離に配置されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項6記載の本発明では、請求項5記載の磁性体検出器において、さらに、2個1組の補助マグネットを、前記磁気検出素子に対してそれぞれ磁気的に略等距離で、かつ、この2個の補助マグネットの中心間を結ぶ仮想線が、前記2個のマグネットの中心間を結んだ仮想線に対して平行となる位置関係でケース内に収容したことを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項7記載の本発明では、請求項6記載の磁性体検出器において、前記2個1組のマグネットを構成する各マグネットとして互いに温度係数の等しいものが選択され、前記2個1組の補助マグネットを構成する各マグネットとして互いに温度係数の等しいものが選択される一方、
前記2個1組のマグネットと前記2個1組の補助マグネットとの間では、温度係数が異なり、
前記磁気検出素子の設置点における前記2個1組のマグネットと前記2個1組の補助マグネットとの間の磁束密度比が、両者間の温度係数比の逆数となり、
前記磁気検出素子の設置点における前記2個1組のマグネットと前記2個1組の補助マグネットとの間の磁力線が互いに反発方向となる関係で設けられていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項8記載の本発明では、請求項5〜7のいずれか1に記載の磁性体検出器において、前記磁気通路部材が、前記磁気検出素子と前記2個1組のマグネットとの少なくとも対向面間に介在されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項9記載の本発明では、請求項6又は7記載の磁性体検出器において、前記2個1組のマグネット及び前記2個1組の補助マグネットは、それぞれ、その磁極軸方向が、被検出磁性体の最接近時に、被検出磁性体の動作方向と略平行になるように配置されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項10記載の本発明では、請求項6又は7記載の磁性体検出器において、前記2個1組のマグネット及び前記2個1組の補助マグネットは、それぞれ、その磁極軸方向が、被検出磁性体の最接近時に、被検出磁性体の動作方向に対し、略直交する方向となるように配置されていることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
請求項11記載の本発明では、請求項1〜10のいずれか1に記載の磁性体検出器において、前記磁気通路部材が、2mm以下の厚さを有する軟質磁性材料からなることを特徴とする磁性体検出器を提供する。
【0011】
(作用)
本発明によれば、マグネットと磁気検出素子との間に、マグネットから供給される磁力を減衰させる磁気通路部材を介在させた構造であるため、磁気検出素子を、検出面(表面)に対し、マグネットよりも離れた位置に配置できる。これにより、シリンダ等の取り付け対象部位に取り付けた際に、取り付け時の締付トルク等による外力の影響を回避でき、強度面の不安がない。
【0012】
また、2個1組のマグネットを、磁気検出素子に対して磁気的に略等距離で配置した構成とすることにより、マグネット2個の略中心を結んだ線上及びマグネット2個の略中心を結んだ線と平行な方向に移動する被検出磁性体に対して、移動方向に関わりなく動作幅(ON幅)がほぼ一定であるため、往復動作上も支障を生じない。従って、 鉄板近接型シリンダスイッチとして用いた場合には、ストロークエンドの検出のみならず、ピストンが往復動作するストロークの中間点における検出も可能である。
【0013】
更に、2個1組のマグネットのほかに、2個1組の補助マグネットを用い、両者の温度係数を異ならせ、両者の磁力が反発方向となる様に配置すると、温度特性の改善が図れ、特に磁気検出素子の設置点における2個1組のマグネットと2個1組の補助マグネットとの間の磁束密度比を温度係数比の逆数に選定すると、使用したマグネットの温度係数は相殺され、他の要因(例えば磁気検出素子が無視できない温度依存性がある等)がない限り、理論的に温度依存性を持たない理想的な磁性体検出器を提供できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁性体検出器について、図面に示した実施形態に基づきさらに詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態にかかる磁性体検出器である鉄板近接型シリンダスイッチの構造例を示す略図である。(a)は平面図であり、(b)は正面透視図である。但し、磁気的動作に直接影響しない部品は、一部を除き、省略して示している。
【0015】
図1において、磁気検出素子1001(ここではリードスイッチ形状で示してあるが、他の例えばホール素子、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子、等でも良い)は、磁気通路部材1004の下方に位置し、磁気通路部材1004の上方には、磁気検出素子1001から磁気的に略等距離に、2個1組のマグネット(以下、「主マグネット」という)1002と1003がX軸と平行に配置してある。なお、図1においては、主マグネット1002,1003はY座標0のX軸上にあるが、Y座標は0でなくても良い。また、本実施形態においては、図1に示したように、主マグネット1002,1003の磁極軸方向は、被検出磁性体の最接近時に、被検出磁性体の動作方向と略直交する方向となるように設定されている。この点、後述の補助マグネット1005,1006も同様である。なお、各マグネットの磁極軸方向の設定は、磁性体検出器の用途によって、被検出磁性体の最接近時に、被検出磁性体の動作方向と略平行な方向とすることも可能である(図5参照)。
ここで、主マグネット1002,1003は、磁気検出素子1001を、常態において磁気的に動作限界外に調整し、検出対象となる被検出磁性体の接近時に動作点を超える磁界を付与するためのものである。
【0016】
一方、磁気検出素子1001の下方には、磁気検出素子1001から磁気的に略等距離に2個1組の補助マグネット1005と1006が配置されている。また、補助マグネット1005,1006は、両者の中心間を結ぶ仮想線が、上記した2個の主マグネット1002,1003の中心間を結ぶ仮想線に対して平行となる位置関係で、すなわち、図1(b)に示したX軸に平行に配置している。但し、上記と同様にY座標は0でなくても良い。また、補助マグネット1005,1006は、磁気通路部材1004の下面に密着させて配置してもよい。
【0017】
上記各部品は、ケース1007(主として鉄製)に収納され、モールド樹脂1008で封止されている。また、シリンダへの取り付けは検出面であるA−A面がシリンダチューブに適当なガスケット等を介して、対向するようになされる。
【0018】
被検出磁性体であるシリンダのピストンが離れている時は、図2に示すように主マグネット1002,1003の磁力線は大部分が磁気通路部材1004とケース1007を通っており、一部分が磁気通路部材1004から漏れて、磁気検出素子1001に作用している。
【0019】
また、同様に補助マグネット1005,1006の磁力線は大部分がケース1007を通過し、一部分が磁気検出素子1001に主マグネット1002,1003が作る磁力線と反発する方向に作用している。
【0020】
ここで、磁気通路部材1004の必要性を記述すると、一般的に、被検出体がマグネットでなく磁性体である場合、検出性能を向上させる要素としては、強力な磁石を使用した方が有利となる。この為、従来の鉄板近接型シリンダスイッチ200は図6(a),(b)に示す様な大型の磁石との組み合わせで用いられている。
【0021】
従来型のシリンダスイッチ200の欠点は、上記したように磁気検出素子であるリードスイッチ2001とマグネット2002の位置関係を磁気的に対称構造とすることができない為、検出面であるB−B面の上方を移動(X→−X 又は−X→X)するシリンダのピストンに対する検出動作が対称に行えない。この為、往復動作するピストンの中間点の検出には不向きでストロークエンドの検出に使用が限られていた。これに対し、本実施形態によれば、2個の主マグネット1002,1003を、それぞれの中心から磁気検出素子1001まで磁気的に略等距離で配設しているため、検出対象であるピストンの移動方向(X→−X 又は −X→X)に関わりなく、動作幅(ON)幅を一定にすることができ、中間点の検出が可能である。
【0022】
一方、本実施形態のように、検出面(A−A面)に近い側から、主マグネット1002,1003、磁気通路部材1004、磁気検出素子1001の順で配置した配置構造では、磁気通路部材1004がないと、殆どの場合磁気検出素子1001はON状態にしかなり得ない。また、仮に主マグネット1002,1003をかなり弱くするか、補助マグネットを強くしてON直前の状態に調整できたとしても、本来の目的であるシリンダのピストンが近くにきた時の小さい磁力変化に対して磁気検出素子1001は反応しない。
【0023】
しかし、磁気通路部材1004があると、主マグネット1002,1003として、被検出磁性体であるシリンダのピストンの有無による磁力の変化を得るに必要な強さのマグネットを選定でき、磁気検出素子1001の動作範囲に都合のよいように、主マグネット1002,1003からの磁力を減衰させて、磁気検出素子1001に供給することが可能である。そして、かかる磁気通路部材1004を主マグネット1002,1003と磁気検出素子1001との間に介在させることにより、上記のように、検出面(A−A面)側に主マグネット1002,1003を配設することが可能となり、シリンダに取り付けた際における磁気検出素子1001の強度面の不安を解消することができる。
【0024】
図1においては、磁気通路部材1004は単に平板で示したが、磁気通路部材1004は、磁気検出素子1001と主マグネット1002,1003との間で、少なくとも対向面間で、両者を物理的に遮蔽するものであればよい。従って、図1に示した形状に限定されるものではなく、例えば、磁気検出素子1001側に折り曲げ、磁気検出素子1001の他の少なくとも一面や、あるいはその周囲全面を覆う構造としても効果的である。また、主マグネット1002,1003側へ折り曲げることもできる。但し、この場合は、検出面(A−A面)を覆わない範囲で、折り曲げる。
【0025】
磁気通路部材の材質としては、上記の作用に適合するように、例えばパーマロイ、電磁軟鉄、電磁ステンレス、ソフトフェライト、SPC、等の軟質磁性材料が適している。また、厚さは2mm以下が好ましが、より具体的には、ソフトフェライトの場合で2mm以下、その他の上記軟質磁性材料の場合で0.5mm以下が好ましい。
【0026】
被検出磁性体であるシリンダのピストンが、本実施形態の磁性体検出器である鉄板近接型シリンダスイッチ100に接近し、図1(a)において、A−A面より10mm上方にある場合を想定する。この場合、主マグネット1002,1003から出入する総磁束は不変であり、被検出磁性体が接近する前後で変化はないが、その通路が変化すると考えられる。すなわち、被検出磁性体であるシリンダのピストンが接近する前は、主マグネット1002,1003は、図2に示したような磁界を形成している。これに対し、被検出磁性体であるシリンダのピストン4001が直近にある場合には、図3に示したように、それ以前に主マグネット1002,1003からケース側へ漏れていた磁束の一部がシリンダのピストン及びその近くを通る事となる。
【0027】
従って、磁束の帰路としては、磁気通路部材1004は部分的に磁気飽和状態であるから、磁束が周辺に漏れ出て磁気検出素子1001を通過する量が増える、この結果として、磁気検出素子1001は動作点を越えてOFFからONとなり、シリンダのピストン4001を検出したこととなる。
【0028】
さて、ここで補助マグネット1005,1006の作用について説明する。本発明に関する補助マグネット1005,1006は公知の事実のような、単に主マグネット1002,1003による磁束を打ち消す方向の調整を行う為の磁石ではない。
【0029】
本発明における補助マグネット1005,1006を設けた意図は、温度特性の改善にあり使用温度範囲が狭い場合はあえて必要ないが、使用温度範囲が広く検出特性に対する温度の影響が無視出来ない場合に対して、極めて有効な手段を提供するものである。
【0030】
即ち、図1(a)の主マグネット1002,1003と補助マグネット1005,1006を抜き出した図4に示したように、磁気検出素子1001の設置点を想定した点Pにおける主マグネット1002,1003による磁束密度をB1、補助マグネット1005,1006による磁束密度をB2とすると、温度T(℃)におけるB1(T),B2(T)は以下のように数式で表せる(B1方向を基準とする)。
【0031】
B1(T)=B1(1+αΔT)・・・・(1)
−B2(T)=−B2(1+βΔT)・・・・(2)
なお、B2の負符号はB1に対してB2が逆方向を意味する。
上記(1),(2)式のα,βは主マグネット及び補助マグネットの温度係数とする。
【0032】
ここで、(1),(2)式から温度変化に影響する項を抜き出すと、
B1(ΔT)=B1αΔT・・・・(3)
−B2(ΔT)=−B2βΔT・・・・(4)
となる。
【0033】
従って、点Pの合成磁束密度が温度変化に影響しない為には、
B1(ΔT)−B2(ΔT)=0・・・・(5)
B1αΔT−B2βΔT=0・・・・(6)
よって
B1/B2=β/α・・・・(7)
となる関係式が成り立つ。
即ち、2個1組の主マグネット1002,1003を、温度係数が等しいマグネット同士から構成すると共に、2個1組の補助マグネット1005,1006も、温度係数が等しいマグネット同士から構成する一方で、主マグネット1002,1003の組と補助マグネット1005,1006の組間では、異なる温度係数を有するものの組み合わせとし、磁気検出素子1001の設置点の磁束密度比を温度係数比の逆数とし、マグネットの配置は、磁気検出素子1001の設置点における2組みのマグネットの磁力線が互いに反発する方向となるようにした構造とする。
【0034】
例えば、主マグネット1002,1003にコバルト系希土類磁石を使用し、補助マグネット1005,1006にフェライト磁石を使用する場合は、コバルト系希土類磁石の温度係数が−0.03%/℃、フェライト磁石の温度係数が−0.18%/℃であるから、(7)式に代入して点Pにおける主、補助両マグネットによる磁束密度比を、
B1/B2=−0.18%/℃/−0.03%/℃=6/1
の関係とする。これにより、温度に影響されない鉄板近接型シリンダスイッチを提供できる。従って、本実施形態のように、補助マグネット1005,1006を設けることが好ましい。
【0035】
図5は、本発明の第2の実施形態を示す。図5は、ノーマリークローズ型の鉄板近接型磁気近接スイッチ600の構造略図であり、磁気的動作に影響しない部材は省略してある。図5において、磁気検出素子6001(ここではリードスイッチ形状で示しているが、他のホール素子、磁気抵抗素子、又は磁気インピーダンス素子でも良い)は、L型に折り曲げた磁気通路部材6003の内側に配置され、外側のほぼ中央部には、被検出鉄板6004の動作方向と平行な磁極軸方向を有するマグネット6002が磁気通路部材6003に固定されている。
【0036】
磁気検出素子6001は被検出鉄板6004が所定間隔以下で接近した場合に動作反転(ON→OFF)するように磁気通路部材6003が選定してある。鉄板が被検出磁性体である場合の困難さは、鉄板の磁化状態が変化することであり、磁化状態の影響を回避しようとすれば、大型のもの又は小型でも強い保磁力を有する磁石が必要である。
【0037】
一方、なるべく小さな形状のスイッチにしたいと言う相反する要求に対して、従来は、試行錯誤的に磁気回路をつくり対処してきた(例えば、反発対向する磁石との組み合わせにおいて経験的な配置を採用していた)。しかし、従来方式では部品のバラツキ等により、少なくない不良が発生していた。本実施形態の鉄板近接型磁気近接スイッチ600では、一例としてL型に折り曲げた磁気通路部材6003を磁気源となるマグネット6002と磁気検出素子6001の間に配置することにより、従来の問題を解消したものである。
【0038】
即ち、磁気通路部材6003を有するため、上記実施形態で説明したように、マグネット6002としては、被検出鉄板6004に対して十分な磁力を与える小型で強い磁石を採用でき、磁気検出素子位置の磁力変化に余裕があり、部品バラツキ等による磁気的動作点の変動を吸収できる。尚、本実施例ではL型の磁気通路部材6003としたが、マグネット6002と磁気検出素子6001との少なくとも対向面間に介在される限り、上記実施形態と説明したように他の形状であっても良い。
【0039】
但し、マグネット6002として強力な磁石を使用した場合に、磁気検出素子6001に入り込む必要以上の磁力を制限するには、磁気通路部材6003が同材質で同厚の場合は面積が支配的となる為、鉄板近接型磁気近接スイッチ600をできるだけコンパクトにするには図5に示したように磁気通路部材6003を折り曲げた方が好ましい。
【0040】
【発明の効果】
本発明の磁性体検出器は、検出面に近い側から、マグネット、磁気検出素子の順でケース内に収容すると共に、両者間にマグネットから供給される磁力を減衰させる磁気通路部材を介在させている。従って、磁気検出素子を保護する保護材(モールド樹脂)をより厚く確保することができ、取り付け対象部位に取り付けた際における磁気検出素子の強度面の不安を解消することができる。
また、マグネットを2個1組として用い、それぞれ磁気検出素子に対して磁気的に略等距離で配置する構成とすることにより、鉄板近接型シリンダスイッチとして使用した場合に、被検出磁性体であるピストンの移動方向に関わりなく、動作幅(ON幅)がほぼ一定であるため、シリンダのストロークエンドだけでなく、ストロークの中間点においても、被検出磁性体を検出することが可能である。また、磁気検出素子を動作させるためのマグネット(主マグネット)のほかに、補助マグネットを配設し、これらに使用する磁石の温度係数を考慮した組み合わせにより、必要となれば理論的に温度依存性のない磁性体検出器を提供できる。
更に、本発明の磁性体検出器によれば、ノーマリークローズ型のスイッチとして用いた場合には、磁気通路部材をマグネットと磁気検出素子との間に介在させたことにより、被検出磁性体である鉄板等の磁化状態が変化することによる検出特性への悪影響に対して支障がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁性体検出器を構成する第1の実施形態にかかる鉄板近接型シリンダスイッチの構造を示す略図であり、(a)は平面図を、(b)は正面透視図をそれぞれ示す。
【図2】第1の実施形態にかかる鉄板近接型シリンダスイッチの被検出磁性体がない場合の磁力線の分布図である。
【図3】第1の実施形態にかかる鉄板近接型シリンダスイッチの被検出磁性体が直近にある場合の磁力線の分布図である。
【図4】第1の実施形態にかかる鉄板近接型シリンダスイッチの磁石配置を抜き出した、温度動作を説明する図である。
【図5】本発明の磁性体検出器を構成する第2の実施形態にかかるノーマリークローズ型の鉄板近接型磁気近接スイッチの構造略図であり、(a)は平面図を、(b)は正面図をそれぞれ示す。
【図6】従来の鉄板近接型シリンダスイッチの構造を示す略図であり、(a)は平面図を、(b)は正面透視図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
100 鉄板近接型シリンダスイッチ
1001 磁気検出素子
1002 主マグネット
1003 主マグネット
1004 磁気通路部材
1005 補助マグネット
1006 補助マグネット
1007 ケース
1008 モールド樹脂
4001 被検出磁性体
600 鉄板近接型磁気近接スイッチ
6001 磁気検出素子
6002 マグネット
6003 磁気通路部材
6004 被検出鉄板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic detector, and more particularly to an iron plate proximity type cylinder switch and an iron plate proximity type magnetic proximity switch.
[0002]
[Prior art]
As a proximity switch for detecting a magnetic material, an operation adjusting magnet or a magnetic material is provided so that the magnetic detection element is outside the operation limit with respect to the magnetic field of the magnet built in the proximity switch, or a plurality of magnets are used for magnetism. A method is known in which a detection element is placed outside the magnetic operating limit and a magnetic field exceeding the operating point is applied when the detection body approaches.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a proximity switch for detecting magnetic material according to the prior art, for example, in an iron plate proximity type cylinder switch, when a detected magnetic material (iron plate of the piston part inside the cylinder) is mounted on the outside of the cylinder tube, In this cylinder, the distance between the switch and the detection body is often 5 to 10 mm due to the influence of the wall pressure of the tube of the cylinder.
[0004]
For this reason, as shown in FIG. 6, for example, when using a
[0005]
At this time, when the
[0006]
There are three problems in these configurations. First, since the reed switch of the magnetic detection element is arranged almost near the surface, there is anxiety in terms of strength. Since the surface side is closest to the tube of the cylinder when mounted on the cylinder, the protective material that protects the magnetic detection element in the structure where the magnetic detection element needs to be arranged on the surface side from the viewpoint of performance as described above. The thickness of (mold resin) must be thin.
[0007]
Secondly, in the conventionally used iron plate proximity type cylinder switch, the magnet as the magnetic source is not symmetrically arranged with respect to the reed switch which is a magnetic detection element. For this reason, intermediate detection is impossible, and its use is almost limited to end detection.
[0008]
Third, depending on the operating temperature range, the function of the switch may not be satisfied mainly due to the temperature coefficient of the magnet.
[0009]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and even if the magnetic detection element uses a glass that is a brittle material such as a reed switch, the magnetic detection element is placed at a position where there is no fear of strength. As a cylinder switch, etc. that can be detected without hindrance when detecting not only the stroke end of the cylinder but also the middle point, and avoiding fluctuations in the operating characteristics of the low temperature side and high temperature side due to the temperature coefficient of the magnet An object of the present invention is to provide a magnetic substance detector that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the present invention according to claim 1, a magnetic detection element;
A magnet for magnetically adjusting the magnetic detection element outside the operating limit in a normal state and applying a magnetic field exceeding the operating point when approaching a detected magnetic body to be detected;
The magnetism detection element and the magnet are accommodated in the case in the order of the magnet and the magnetism detection element from the side close to the detection surface facing the magnetic substance to be detected, and between the magnet and the magnetism detection element, There is provided a magnetic substance detector characterized in that a magnetic path member for attenuating magnetic force supplied from a magnet is interposed.
According to a second aspect of the present invention, in the magnetic substance detector according to the first aspect, the magnetic path member is interposed between at least opposing surfaces of the magnetic detection element and the magnet. A body detector is provided.
According to a third aspect of the present invention, in the magnetic substance detector according to the first aspect, the magnet has a magnetic pole axis direction substantially parallel to the operation direction of the detected magnetic body when the detected magnetic body is closest. Provided is a magnetic detector characterized by being arranged as follows.
According to a fourth aspect of the present invention, in the magnetic substance detector according to the first aspect, the magnet has a magnetic pole axis direction substantially equal to an operating direction of the detected magnetic body when the detected magnetic body is closest. Provided is a magnetic detector, which is arranged so as to be in an orthogonal direction.
According to a fifth aspect of the present invention, in the magnetic detector according to the first aspect, the magnets are composed of a set of two magnets, and the magnetic detection element is arranged from the center of the two magnets to the magnetic path member. There is provided a magnetic substance detector, which is magnetically arranged at substantially the same distance via the.
According to a sixth aspect of the present invention, in the magnetic substance detector according to the fifth aspect, two sets of auxiliary magnets are magnetically substantially equidistant from the magnetic detection element, and A magnetic material detector characterized in that an imaginary line connecting the centers of two auxiliary magnets is accommodated in a case in a positional relationship parallel to the imaginary line connecting the centers of the two magnets. I will provide a.
According to a seventh aspect of the present invention, in the magnetic substance detector according to the sixth aspect, magnets having the same temperature coefficient are selected as the magnets constituting the two sets of magnets, and the two sets of auxiliary devices are selected. While the magnets constituting the magnet are selected to have the same temperature coefficient,
The temperature coefficient differs between the two sets of magnets and the two sets of auxiliary magnets,
The magnetic flux density ratio between the two sets of magnets and the two sets of auxiliary magnets at the installation point of the magnetic detection element is the reciprocal of the temperature coefficient ratio between them,
A magnetic material detector, wherein magnetic lines of force between the set of two magnets and the set of auxiliary magnets in the installation point of the magnetic detection element are provided in a repulsive direction. I will provide a.
In this invention of Claim 8, in the magnetic body detector of any one of Claims 5-7, the said magnetic path member is an at least opposing surface of the said magnetic detection element and the said 2 sets of magnets. Provided is a magnetic substance detector which is interposed between them.
According to a ninth aspect of the present invention, in the magnetic detector according to the sixth or seventh aspect, each of the two magnets and the two auxiliary magnets has a magnetic pole axis direction to be detected. Provided is a magnetic substance detector, which is arranged so as to be substantially parallel to an operation direction of a magnetic substance to be detected when the magnetic substance is closest.
According to a tenth aspect of the present invention, in the magnetic detector according to the sixth or seventh aspect, each of the two magnets and the two auxiliary magnets has a magnetic pole axis direction to be detected. Provided is a magnetic substance detector which is arranged so as to be in a direction substantially perpendicular to the operation direction of a magnetic substance to be detected when the magnetic substance is closest.
According to the eleventh aspect of the present invention, in the magnetic detector according to any one of the first to tenth aspects, the magnetic path member is made of a soft magnetic material having a thickness of 2 mm or less. A magnetic material detector is provided.
[0011]
(Function)
According to the present invention, since the magnetic path member that attenuates the magnetic force supplied from the magnet is interposed between the magnet and the magnetic detection element, the magnetic detection element is arranged with respect to the detection surface (surface). It can be placed at a position away from the magnet. Thereby, when it attaches to attachment object parts, such as a cylinder, the influence of the external force by the tightening torque etc. at the time of attachment can be avoided, and there is no fear of an intensity | strength aspect.
[0012]
In addition, by arranging a set of two magnets magnetically at approximately the same distance from the magnetic detection element, the two magnets are connected to each other on the line connecting the approximate centers of the two magnets. Since the operation width (ON width) of the magnetic substance to be detected that moves in the direction parallel to the ellipse is almost constant regardless of the movement direction, there is no problem in the reciprocal operation. Therefore, when it is used as an iron plate proximity type cylinder switch, it is possible to detect not only the stroke end but also the midpoint of the stroke in which the piston reciprocates.
[0013]
Furthermore, in addition to a set of two magnets, a set of two auxiliary magnets are used so that the temperature coefficients of both are different and the magnetic forces of both are in the direction of repulsion, the temperature characteristics can be improved. In particular, if the magnetic flux density ratio between a set of two magnets and a set of two auxiliary magnets at the installation point of the magnetic sensing element is selected as the reciprocal of the temperature coefficient ratio, the temperature coefficient of the magnet used will be offset, As long as there is no such factor (for example, there is a temperature dependency that cannot be ignored by the magnetic detection element), an ideal magnetic detector having no theoretical temperature dependency can be provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the magnetic detector of the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a structural example of an iron plate proximity type cylinder switch which is a magnetic substance detector according to a first embodiment of the present invention. (A) is a top view, (b) is a front perspective view. However, parts that do not directly affect the magnetic operation are omitted except for some parts.
[0015]
In FIG. 1, the magnetic detection element 1001 (shown here in the form of a reed switch, but may be another Hall element, magnetoresistive element, magnetoimpedance element, etc.) is located below the
Here, the
[0016]
On the other hand, a set of two
[0017]
Each of the above components is housed in a case 1007 (mainly made of iron) and sealed with a
[0018]
When the piston of the cylinder, which is the magnetic body to be detected, is separated, most of the lines of magnetic force of the
[0019]
Similarly, most of the magnetic lines of force of the
[0020]
Here, the necessity of the
[0021]
The disadvantage of the
[0022]
On the other hand, in the arrangement structure in which the
[0023]
However, if the
[0024]
In FIG. 1, the
[0025]
As a material of the magnetic path member, a soft magnetic material such as permalloy, electromagnetic soft iron, electromagnetic stainless steel, soft ferrite, SPC, or the like is suitable so as to meet the above-described action. The thickness is preferably 2 mm or less, more specifically, 2 mm or less in the case of soft ferrite, and 0.5 mm or less in the case of the other soft magnetic materials.
[0026]
It is assumed that the piston of the cylinder, which is the magnetic body to be detected, approaches the iron plate
[0027]
Therefore, as the return path of the magnetic flux, since the
[0028]
Now, the operation of the
[0029]
The purpose of providing the
[0030]
That is, as shown in FIG. 4 in which the
[0031]
B 1 (T) = B 1 (1 + αΔT) (1)
−B 2 (T) = − B 2 (1 + βΔT) (2)
The negative sign of B 2 is B 2 means the opposite direction to the B 1.
In the above equations (1) and (2), α and β are the temperature coefficients of the main magnet and the auxiliary magnet.
[0032]
Here, if terms that affect the temperature change are extracted from Equations (1) and (2),
B 1 (ΔT) = B 1 αΔT (3)
−B 2 (ΔT) = − B 2 βΔT (4)
It becomes.
[0033]
Therefore, in order for the resultant magnetic flux density at point P not to affect the temperature change,
B 1 (ΔT) −B 2 (ΔT) = 0 (5)
B 1 αΔT-B 2 βΔT = 0 (6)
Therefore, B 1 / B 2 = β / α (7)
The following relational expression holds.
That is, two sets of
[0034]
For example, when a cobalt rare earth magnet is used for the
B 1 / B 2 = −0.18% / ° C./−0.03%/° C. = 6/1
The relationship. Thereby, the iron plate proximity type cylinder switch which is not influenced by temperature can be provided. Therefore, it is preferable to provide
[0035]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic structural diagram of a normally close type iron plate proximity
[0036]
The
[0037]
On the other hand, in response to the conflicting demand to make the switch as small a shape as possible, conventionally, a magnetic circuit has been created by trial and error (for example, an empirical arrangement is employed in combination with a repulsive opposing magnet). ) However, in the conventional method, there are not a few defects due to component variations and the like. In the iron plate proximity type
[0038]
That is, since the
[0039]
However, when a strong magnet is used as the
[0040]
【The invention's effect】
The magnetic substance detector of the present invention is accommodated in the case in the order of the magnet and the magnetic detection element from the side close to the detection surface, and a magnetic path member that attenuates the magnetic force supplied from the magnet is interposed therebetween. Yes. Accordingly, a thicker protective material (mold resin) for protecting the magnetic detection element can be secured, and the anxiety regarding the strength of the magnetic detection element when attached to the attachment target site can be eliminated.
In addition, by using two magnets as a set and arranging them magnetically at substantially equal distances from the magnetic detection elements, it is a magnetic material to be detected when used as an iron plate proximity type cylinder switch. Regardless of the moving direction of the piston, the operation width (ON width) is substantially constant, so that the detected magnetic body can be detected not only at the stroke end of the cylinder but also at the midpoint of the stroke. In addition to the magnet (main magnet) for operating the magnetic sensing element, an auxiliary magnet is provided, and a combination that takes into account the temperature coefficient of the magnet used for these, theoretically temperature dependence if necessary. It is possible to provide a magnetic material detector that does not have any.
Furthermore, according to the magnetic substance detector of the present invention, when used as a normally closed type switch, the magnetic path member is interposed between the magnet and the magnetic detection element, thereby There is no problem with respect to the adverse effect on the detection characteristics due to the change in the magnetization state of a certain iron plate or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of an iron plate proximity cylinder switch according to a first embodiment constituting a magnetic detector of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a front perspective view. Each is shown.
FIG. 2 is a distribution diagram of magnetic lines of force when there is no detected magnetic body of the iron plate proximity type cylinder switch according to the first embodiment.
FIG. 3 is a distribution diagram of lines of magnetic force when the detected magnetic body of the iron plate proximity cylinder switch according to the first embodiment is in the immediate vicinity.
FIG. 4 is a diagram for explaining a temperature operation in which a magnet arrangement of the iron plate proximity type cylinder switch according to the first embodiment is extracted.
FIGS. 5A and 5B are schematic structural views of a normally closed type iron plate proximity magnetic proximity switch according to a second embodiment constituting the magnetic detector of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a plan view; Front views are shown respectively.
6A and 6B are schematic views showing the structure of a conventional iron plate proximity cylinder switch, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a front perspective view.
[Explanation of symbols]
100 Iron Plate Proximity
Claims (11)
常態において前記磁気検出素子を磁気的に動作限界外に調整し、検出対象となる被検出磁性体の接近時に動作点を超える磁界を付与するためのマグネットとを備え、
前記磁気検出素子とマグネットとが、被検出磁性体に対峙する検出面に近い側から、マグネット、磁気検出素子の順でケース内に収容されると共に、該マグネットと磁気検出素子との間に、マグネットから供給される磁力を減衰させる磁気通路部材を介在させたことを特徴とする磁性体検出器。A magnetic sensing element;
A magnet for magnetically adjusting the magnetic detection element outside the operating limit in a normal state and applying a magnetic field exceeding the operating point when approaching a detected magnetic body to be detected;
The magnetism detection element and the magnet are accommodated in the case in the order of the magnet and the magnetism detection element from the side close to the detection surface facing the magnetic substance to be detected, and between the magnet and the magnetism detection element, A magnetic material detector comprising a magnetic path member for attenuating magnetic force supplied from a magnet.
前記2個1組のマグネットと前記2個1組の補助マグネットとの間では、温度係数が異なり、
前記磁気検出素子の設置点における前記2個1組のマグネットと前記2個1組の補助マグネットとの間の磁束密度比が、両者間の温度係数比の逆数となり、
前記磁気検出素子の設置点における前記2個1組のマグネットと前記2個1組の補助マグネットとの間の磁力線が互いに反発方向となる関係で設けられていることを特徴とする磁性体検出器。7. The magnetic detector according to claim 6, wherein magnets having the same temperature coefficient are selected as the magnets constituting the two sets of magnets, and the magnets constituting the two sets of auxiliary magnets are heated to each other. While equal coefficients are selected,
The temperature coefficient differs between the two sets of magnets and the two sets of auxiliary magnets,
The magnetic flux density ratio between the two sets of magnets and the two sets of auxiliary magnets at the installation point of the magnetic detection element is the reciprocal of the temperature coefficient ratio between them,
A magnetic material detector, wherein magnetic lines of force between the set of two magnets and the set of auxiliary magnets in the installation point of the magnetic detection element are provided in a repulsive direction. .
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