JPH04280116A - 近接スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコイルの断線による異常
検知機能を有する高周波発振型の近接スイッチに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来高周波発振型の近接スイッチは例え
ば図４（ａ）にその断面図を示すように、円筒形のケー
ス１の一端を検出面１ａとしており、検出面内側にフェ
ライトコア２が取付けられる。フェライトコア２の環状
溝内にコイル３が取付けられる。そしてこのコイル３を
含む共振回路の共振周波数で発振する発振回路と、その
発振レベルの低下を検知する検知回路部から成る電子回
路がプリント基板４上に実装されて構成されている。図
５は発振回路１１及びその出力を検波・積分する検波・
積分回路１２の構成を示す回路図である。本図に示すよ
うにコイル３とコンデンサＣ１には電源より定電流源１
３，ダイオードＤ１を介して電源が供給され、トランジ
スタＱ１により電圧／電流変換される。この電流値はカ
レントミラー回路１４を介して共振回路に正帰還され発
振が継続する。検波・積分回路１２ではこのダイオード
Ｄ１のアノード端電圧をエミッタフォロワ型トランジス
タＱ２で受け、電流に変換してカレントミラー回路１５
を介してトランジスタＱ２のコレクタ電流に相当する電
流を抵抗Ｒ３に与え、電圧値に変換して平滑し振幅に対
応した直流レベルの信号Ｖｉを得ている。この電圧Ｖｉ
を比較器１６によって閾値Ｖｒｅｆ　と比較することに
よって物体検知信号を出力している。さて積分された電
圧Ｖｉと物体までの距離Ｌとの関係は例えば図６の曲線
Ａに示すものであり、閾値Ｖｒｅｆ　以下となれば検出
物体５を検出することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来の高周波
発振型近接スイッチは、工場の組立搬送ライン等におい
て金属体の到来を検出するために用いられることが多い
。そのため検出物体５の可動領域と検出ヘッドのクリア
ランスが充分確保されていなかったり、検出物体５の領
域がぶれる場合には、検出物体５がケースの検出面に接
近して接触する恐れがある。又アルミ切削機に取付けら
れている場合には、切削されたアルミの切粉が近接スイ
ッチの検出面上に堆積していき、検出物体５の通過毎に
切粉が検出面にこすりつけられる。従って図４（ｂ）に
示すようにケースの一部が欠落してコイル３が断線する
ことがある。

【０００４】さてコイル３は図３（ｂ）に示すように被
覆された複数の素線、例えば７本の素線が撚り合わせら
れた線材をコイルスプールに数１０回巻き付けて構成さ
れている。そしてこの撚り合わせられた線材が物体の衝
突により完全に断線した場合には、図６の破線Ｂに示す
ように物体までの距離とは無関係に一定の積分電圧が得
られる。又コイル２の素線のうち１本又は２本が断線し
た場合にはコイルのＱが低下するため、検出距離に対す
る積分電圧Ｖｉは図６の破線Ｃ１又はＣ２で示すように
変化する。従って正常な検出距離Ｌ０がＬ１に変化し、
更には常に出力がオン状態となって誤動作することとな
る。従来の近接スイッチでは閾値Ｖｒｅｆより高いレベ
ルに閾値Ｖｒｅｆ２を持つ他の比較器により完全な断線
を検出することはできるが、このような部分断線状態を
検出することができなかった。

【０００５】本発明はこのような従来の高周波発振型近
接スイッチの問題点に鑑みてなされたものであって、撚
り線の１本が断線した場合にも異常状態を識別できるよ
うにすることを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は複数の被覆され
たコイル素線を撚り合わせて構成されるコイルと、コイ
ルを含む共振回路と、共振回路の共振周波数で発振する
発振回路と、を具備し、発振回路の出力レベルの変化に
基づいて物体を検出する高周波発振型近接スイッチであ
って、コイルの少なくとも１本のコイル素線を用いてそ
の断線を電圧変化とする監視回路と、監視回路の出力レ
ベルの変化に基づいて断線を検出する異常検出回路と、
を具備することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、複数
のコイル素線から成るコイルの少なくとも１本のコイル
素線を断線の監視回路の一部として用いてその断線を検
出している。そしてこのコイル素線の断線を異常検出回
路２２によって検出する。このコイル素線が断線すれば
発振回路の一部に用いられる他の素線も断線している可
能性が高いため、そのときの出力状態にかかわらず断線
検知信号を出力するようにしている。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例による高周波発振型
近接スイッチの構成を示すブロック図、図２はその主要
部の詳細な構成を示す回路図である。これらの図におい
て前述した従来例と同一部分は同一符号を付して詳細な
説明を省略する。本実施例においても発振回路１１にコ
イル２０が接続され、更にその発振出力を検波・積分す
る検波・積分回路１２が接続される。そしてその出力を
所定の閾値Ｖｒｅｆ　で弁別する比較器が接続されるこ
とも前述した従来例と同様である。比較器１６は信号処
理回路１７内に含まれており、比較器１６が所定周期連
続して出力を与える場合に物体検知信号を出力回路１８
に与える。出力回路１８は近接スイッチの外部に検知信
号を出力するものである。

【０００９】さて本実施例では検出コイル２０の一端に
監視回路２１が接続される。監視回路２１はコイルの断
線の検知のために用いられる回路であって、その監視回
路の出力電圧が異常検出回路２２によって検出される。 異常検出回路２２によってコイルの異常が検出されたと
きには、出力回路２３より外部に異常検出信号が出力さ
れる。

【００１０】次に本実施例で用いる検出コイルの構成に
ついて説明する。検出コイル２０は図３（ａ）に拡大図
、図３（ｂ）にコイル線材の拡大断面図を示すように、
コイルのコイル線材は複数の素線、例えば７本のコイル
素線２４ａ〜２４ｇが互いに撚り合わされて構成されて
いる。コイル素線は２４ａ〜２４ｇ夫々被覆された細い
銅線であり、これが撚り合わせられてコイルスプール２
５に数１０回巻回されてコイル２０が構成される。 さて本実施例ではこのコイル２０のうちコイル素線の１
本分、例えばコイル素線２４ａを断線検出用とし、他の
コイル素線２４ｂ〜２４ｇの端部を集めて発振回路１１
に接続している。図２のコイルは詳細には図３（ｃ）に
示すように、コイル２０の１本のコイル素線２４ａと他
のコイル素線２４ｂ〜２４ｇとを区別して用いている。

【００１１】さてコイル素線２４ａの一端は他のコイル
素線と共に接地され、図２に示すように他端は抵抗Ｒ４
を介して電源に接続されており、抵抗Ｒ４との共通接続
点が異常検出回路２２に接続される。異常検出回路２２
の比較器２６はこの共通接続端に入力端子が接続され、
他方の入力端に電圧源２７より一定の基準電圧Ｖ２が供
給される。比較器２６はこの電圧を基準値としてコイル
素線の端子電圧を判別するものである。この比較器２６
の出力は診断用の出力回路２３よりそのまま外部に出力
してもよく、又その出力によって信号処理回路１７の出
力を禁止するように構成することもできる。

【００１２】次に本実施例の動作について説明する。こ
の高周波発振型近接スイッチに電源を供給すると、コイ
ル素線２４ａに直流電流が流れる。この直流抵抗をＲ０
とすると、その端子電圧Ｖ１は抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ４との
抵抗分圧によって定まる電圧Ｖｃｃ・Ｒ０／（Ｒ４＋Ｒ
０）となる。このときにはＶ１＜Ｖ２となるように閾値
Ｖ２が定められている。この場合には比較器２６はＨレ
ベルとなり正常と診断される。従って信号処理回路１７
より物体の有無に応じた物体検知信号が出力される。

【００１３】さて図４（ｂ）に示すようにケースの先端
に検出物体５等が衝突してコイル２０の一部が断線した
場合には、コイル２０がコイルスプール２５に多数回巻
回されているため断線検出用のコイル素線２４ａも同時
に断線する可能性が高い。断線した場合にはコイル素線
の接続点の電圧Ｖ１は電源電圧Ｖｃｃとほとんど等しい
レベルＶ１´となる。従って比較器２６はＬレベルの出
力を出し断線状態が検出される。このように一部素線の
断線を含めて高い確率で断線を検出することができる。 断線の検知時には信号処理回路１７より得られる物体検
知信号を禁止してもよく、又これと並列して異常検出信
号を出力することもできる。こうすれば一部のコイル素
線が断線し、コイルのＱが低下して物体と検波・積分回
路１２の出力特性が図６の破線Ｃ１又はＣ２のように変
化した場合にも、異常検出を確実に知ることができる。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、撚り線によって構成されるコイルの一部の素線を断
線検出用として用いているため、断線検出専用の線をコ
イルの周辺に付設する必要がなく、コイルの製造過程で
同時に断線検出用の線を接続することができる。そして
この素線はコイルと一体にコイルスプールに巻回されて
いるため、コイル素線の断線状態を高い確率で検出する
ことが可能となる。又コイルが完全に断線していない場
合の異常を認識することができるため、物体の検出距離
の信頼性を向上させることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による高周波発振型近接スイ
ッチのブロック図である。

【図２】本実施例による発振回路と検波・積分回路及び
監視回路と異常検出回路の構成を示す回路図である。

【図３】（ａ）はコイルの拡大図、（ｂ）はコイル線の
拡大断面図、（ｃ）はコイルの接続状態を拡大して示す
図である。

【図４】（ａ）は一般的な高周波発振型近接スイッチの
断面図であり、（ｂ）はその先端に金属体が衝突して破
損した状態を示す断面図である。

【図５】従来の高周波発振型近接スイッチの発振回路と
検波・積分回路の一例を示す回路図である。

【図６】高周波発振型近接スイッチの積分出力と物体ま
での距離の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　ケース ２　　フェライトコア ３，２０　　コイル １１　　発振回路 １２　　検波・積分回路 １４，１５　　カレントミラー回路 １６，２６　　比較器 １７　　信号処理回路 １８，２３　　出力回路 ２１　　監視回路 ２２　　異常検出回路 ２４ａ〜２４ｇ　　コイル素線 ２７　　電圧源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の被覆されたコイル素線を撚り合
   わせて構成されるコイルと、前記コイルを含む共振回路
   と、前記共振回路の共振周波数で発振する発振回路と、
   を具備し、前記発振回路の出力レベルの変化に基づいて
   物体を検出する高周波発振型近接スイッチにおいて、前
   記コイルの少なくとも１本のコイル素線を用いてその断
   線を電圧変化とする監視回路と、前記監視回路の出力レ
   ベルの変化に基づいて断線を検出する異常検出回路と、
   を具備することを特徴とする高周波発振型近接スイッチ
   。