JPH04359103A - 検出装置 - 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、検出部への被検出体の
近接もしくは接触を、非接触で検出する検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、非接触で被検出体の検出を行なう
検出装置は、被検出体の存在による光量（反射光もしく
は透過光の光量）の変化を用いて検出するものや、被検
出体による静電容量の変化を用いたものなどが知られて
いる。こうした検出装置では、検出感度の調整は、光量
や静電容量等を一旦電気的な信号に変換し、この電気信
号の大きさを比較する比較値を可変したり、電気信号の
増幅度を可変することで行なわれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出感
度を電気信号に対する比較値や増幅度の調整により可変
しようとすると、回路基板上の抵抗器等を取り替えたり
、基板上の可変抵抗器を調整するといった手間を要する
という問題があった。特に、回路基板を筐体内に収納し
た後、検出感度の調整を行なわざる得ない場合には、感
度調整は極めて困難になってしまう。更に、被検出体の
検出を行なう各種装置に検出装置を取り付けた状態で感
度調整を行なおうとすると、回路基板上の可変抵抗器の
調整などはできないことが多いから、調整用の機器を外
付けせねばならないといった問題を招致する。

【０００４】本発明の検出装置は、こうした問題を解決
して、非接触で行なう検出感度等の調整を容易にするこ
とを目的としてなされ、次の構成を採った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の検出装置は、検
出部への被検出体の近接もしくは接触を、、非接触で検
出する検出装置であって、筐体内に収納された回路基板
上に、検出部を構成する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と、該発振回路の発振状況に応
じてオン・オフされるスイッチング回路とを設け、電気
良導体である導体部材を、前記コイルとは別体に該コイ
ルの磁束通過範囲に、該磁束によって生起される渦電流
による前記発振回路の電流損失を調整可能に設けたこと
、を要旨とする。

【０００６】なお、コイルの磁束通過範囲における導体
部材の相対位置および／または存在量を変更する部材調
整機構を設け、導体部材による電流損失の調整をおこな
う構成とすることができる。このとき、その部材調整機
構は、導体部材の相対位置および／または存在量の変更
を筐体の外部から可能な位置に設けることが望ましい。

【０００７】

【作用】以上のように構成された本発明の検出装置では
、電気良導体である導体部材により発振回路の電流損失
を調整する。コイルの磁束範囲に被検出体、例えば金属
製または金属被膜を有する物体が近づくと、渦電流損失
により発振回路の発振状況は変化する。また、発振回路
の一部から取り出した導体に人体が近づいて発振エネル
ギの一部が失われると、発振回路の発振状況は同様に変
化する。この結果、スイッチング回路のオン・オフが切
り替わり、被検出体の検出がなされる。

【０００８】なお、導体部材による電流損失の調整は、
導体部材を、コイルの磁束通過範囲における相対位置お
よび／または存在量を変更することにより、行なうこと
ができる。また、その相対位置および／または存在量の
変更を筐体の外部から行なうものとすれば、その調整は
極めて容易である。

【０００９】

【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は実施例としての検出装置１の
構造を示す断面図、図２は検出装置１の回路図である。 本実施例では、検出装置１は、検出装置１の出力信号を
利用して各種処理を行なう周知のマイクロプロッセシン
グユニット（以下、ＭＰＵと呼ぶ）２の入力ポートＰＢ
１に接続されている。

【００１０】図１に示すように、検出装置１は、断面「
Ｌ」の字形の筐体１１を備え、この内部に回路基板１３
を備える。この回路基板１３の一端は、筐体１１の外に
飛び出しており、接続端子１５として用いられている。 回路基板１３には、図２に示したコイルＬ１やトランジ
スタＴｒ１，Ｔｒ２等の電子部品が組み立てられている
。図１に示すように、コイルＬ１は、「Ｌ」の字形の筐
体１１の突出した収納部２１に収納される。

【００１１】筐体１１のコイルＬ１背面位置には、下穴
３１が設けられている。筐体１１は合成樹脂製なので、
この下穴３１に六角穴付き止めネジの形状をした調整ネ
ジ４１をねじ込むと、下穴３１の内周面にはネジ溝があ
る程度形成される。従って、調整ネジ４１はこのネジ溝
に螺合し、下穴３１内の位置が調整自在となる。調整ネ
ジ４１は、電気良導体である鉄製である。調整ネジ４１
は、頭部の六角穴に専用レンチを入れて回転することで
、コイルＬ１の軸方向に沿った位置（以下、前後方向位
置と呼ぶ）を調整することできる。この調整ネジ４１を
用いた調整については、後述する。

【００１２】検出装置１は、図２に示すように、１２ボ
ルトが供給される電源端子Ｔ１と、検出端子Ｔ２とを有
する。この検出端子Ｔ２は、回路のグランドレベルを兼
ねており、ＭＰＵ２側で抵抗器ＲＤを介して接地されて
いる。検出装置１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Ｓ
Ｗとから構成されている。

【００１３】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
電圧は、スイッチング回路ＳＷ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。

【００１４】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の両エミッタとグ
ランドラインとの間に介装された抵抗器Ｒ３，コンデン
サＣ１，Ｃ２およびコイルＬ１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３００ＫＨｚと
なっている。

【００１５】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。この
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が接続されており、エミッタ端
子には抵抗器Ｒ４（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Ｃ
Ｏ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Ｃ５の充放電により継続され、トランジスタＴｒ２
はオン状態に保たれる。

【００１６】発振回路ＣＯが発振している状態で、コイ
ルＬ１に金属製の被検出体、例えばパチンコ玉Ｐが接近
すると、図１に例示したように、コイルＬ１の磁束Ｂが
パチンコ玉Ｐを通り抜けることになり、パチンコ玉Ｐ内
には渦電流Ｉ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、パチンコ玉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。

【００１７】パチンコ玉ＰがコイルＬ１に接近していな
い状態では、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Ｔｒ２はターン
オフする。抵抗器Ｒ４は抵抗器Ｒ１より抵抗値が小さい
から（本実施例では２２０Ω：２７ＫΩ）、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Ｒ４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１３０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ＭＰＵ２の入力ポートＰＢ１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、ＭＰＵ２は入力ポ
ートＰＢ１の状態を監視することで、検出装置１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。

【００１８】次に、この検出装置１の感度や発振条件の
調整について説明する。図３に示すように、本実施例の
検出装置１の調整を行なう場合には、検出装置１の出力
をオシロスコープ５１に接続するか、直接信号のデュー
ティ比を検出する検出器に接続する。ここでは理解の便
を図るため、オシロスコープ５１に接続したものとして
説明する。検査装置は、オシロスコープ５１と、アーム
５３に取り付けられモータ５５により回転する４個のパ
チンコ玉ｐ１ないしｐ４とからなり、実施例の検出装置
１は、回転するパチンコ玉ｐ１ないしｐ４に所定の離間
距離をもって対向する位置に、図示しない治具等を用い
て設置される。

【００１９】モータ５５が回転すると、パチンコ玉ｐ１
ないしｐ４は、繰り返し、検出装置１に近づき最近点を
通って遠ざかる。パチンコ玉ｐ１ないしｐ４の動きに伴
って、検出装置１はオン・オフを繰り返し、オシロスコ
ープ５１上で観察されるその出力信号は、図４に示すよ
うに、１周期Ｓ２においてオフ時間（信号はハイレベル
となっている時間）Ｓ１の矩形波となる。この信号のデ
ューティ比Ｓは、Ｓ＝Ｓ１／Ｓ２となり、検出装置１の
検出感度を反映したものとなっている。

【００２０】検出装置１は、回路を構成する部品の誤差
の累積等に起因して、検出感度に相当の機差を有する。 発振回路ＣＯをとってみても、コイルＬ１、コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２は民生品であれば、５ないし１０パーセント
の許容誤差を有する。従って、これらの誤差が累積する
と、発振回路ＣＯの発振強度や周波数も相当に変化する
。そこで、調整ネジ４１を回転して、その前後方向位置
を調整し、コイルＬ１が形成する磁束Ｂに対する相対的
な位置を変更し、検出装置１のデューティ比Ｓが所定の
範囲に入るようその調整を行なう。なお、モータ５５の
回転数を一定に制御すれば、デューティ比Ｓをいちいち
計算する必要はなく、オフ時間Ｓ１を所定幅に調整すれ
ば良い。

【００２１】鉄製の調整ネジ４１は、前述したように電
気的な良導体であり、磁束Ｂがこの調整ネジ４１を貫通
すれば渦電流Ｉが流れ、電流損失を生じることは、パチ
ンコ玉Ｐの場合と同一である。従って、調整ネジ４１の
前後方向位置を調整ネジ４１がコイルＬ１に近づく方向
に調整してゆくと、調整ネジ４１の内部を貫通する磁束
密度は高くなり、渦電流による損失は増加する。従って
、検出装置１の発振回路ＣＯの発振は止まり易くなり、
検出感度は高くなって、デューティ比Ｓは大きくなる。 一方、調整ネジ４１をコイルＬ１から遠ざかる方向に調
整してゆくと、調整ネジ４１の内部を貫通する磁束密度
は低下し、調整ネジ４１による電流損失は低減するから
、検出感度は低くなってデューティ比Ｓは小さくなる。

【００２２】以上説明したように、本実施例の検出装置
１によれば、パチンコ玉Ｐのような金属製もしくは金属
被膜を有する被検出体を非接触で確実に検出することが
でき、しかもその検出感度の調整を容易に行なうことが
できる。特に、検出感度を、電気回路の電圧や抵抗値，
あるいは増幅度などを変えて調整するのではなく、筐体
１１に設けた調整ネジ４１の位置を変更することにより
調整するので、調整は筐体１１の外部から極めて容易に
行なうことができる。従って、回路基板１３の筐体１１
への組み付け後に調整することも容易であり、例えば検
出装置１を実際の使用場所に組み付けた後に調整するこ
ともできる。

【００２３】なお、本実施例では、感度調整用の部材と
して六角穴付き止めネジを用いたので、ネジを筐体１１
の内部に完全に収納した状態で使用することができ、調
整後の不慮の位置変更等が生じにくいという利点がある
。また、調整ネジ４１を検出部の背面に設けたので、機
器に取り付けた状態での調整が行ない易いという利点も
得られた。もっとも、調整ネジ４１は、コイルＬ１の生
成する磁束の範囲に位置すれば良く、図５に示すように
、筐体１１のコイルＬ１側部に設けても差し支えない。

【００２４】また、図５に示した調整ネジ４１に替えて
、図６に示すように、スライドツマミ４５に連結された
立方体形状の導体部材４６を筺体１１のコイルＬ１側部
に設け、スライドツマミ４５を図中、上下方向にスライ
ドすることで、導体部材４６が案内溝４７に沿ってコイ
ルＬ１の軸方向に移動するように構成してもよい。

【００２５】上述してきたいくつかの実施例では、調整
ネジ４１の位置を変更することで調整を行なったが、図
７に示すように、導体部材の存在量を変更することで調
整を行なうものとしてもよい。図７に示した構成では、
電気良導体である鉄やアルミニウム，あるいは銅等の小
片Ｈ１を挿入・固定可能な溝を筐体１１のコイルＬ１側
部に４箇所設け、ここに所定数の小片Ｈ１を差し込んで
調整を行なっている。この例では、感度調整は段階的に
行なうことになり、製品製造時の調整としては、ネジ等
の位置を調整する構成より簡易である。なお、小片Ｈ１
の挿入量を調整すれば、調整部材の位置による調整と併
用することも可能である。

【００２６】更に、以上説明した実施例では、次の回路
上の利点が存在する。トランジスタＴｒ２がオン状態と
なってツェナーダイオードＤ１に流れる電流が上昇する
と、ツェナーダイオードＤ１の特性によってはツェナー
電圧Ｖｚはある程度上昇する。従って、発振回路ＣＯの
双トランジスタＴｒ１のベース電位が上昇し、発振回路
ＣＯの発振条件は強化される。一方、双トランジスタＴ
ｒ１がオフ状態となればツェナー電圧Ｖｚは低下するか
ら、発振条件は悪くなり、発振は停止し易くなる。即ち
、本実施例の回路では、ツェナーダイオードのツェナー
電圧の特性が悪い場合（電流が増大したときのツェナー
電圧がある程度以上高くなるものの場合）、発振回路Ｃ
Ｏの発振条件に正帰還をかけ、コイルＬ１にパチンコ玉
が近づき遠ざかる場合のスイッチング回路ＳＷのスイッ
チング特性を改善している。なお、ツェナー特性の優れ
たツェナーダイオードＤ１を用いる場合には、図８に示
すように、トランジスタＴｒ２のコレクタを抵抗器Ｒ５
を介してグランドラインに接続すると共に、抵抗器Ｒ６
を介して双トランジスタＴｒ１のベースに帰還させるこ
とで、同様の効果を得ることができる。

【００２７】なお、図８に示した検出装置１０１は、検
出用のコイルＬ１にもう一つのコイルＬ２を並列に接続
している。この検出装置１０１は、図９に示すように、
「コ」の字形の筐体１１１に、第１実施例と同様の回路
基板１１３を収納したものであり、この回路基板１１３
上に実装されたコイルＬ１，Ｌ２は、「コ」の字形の筐
体１１１の突出した収納部１２１，１２２に各々収納さ
れる。収納部１２１，１２２の中心間距離、即ちコイル
Ｌ１，Ｌ２の中心間距離は、被検出体であるパチンコ玉
Ｐの直径の丁度１．５倍の距離とされている。

【００２８】この検出装置１０１では、隣合ったパチン
コ玉Ｐが連なった状態で移動している場合、これを連続
したレベル信号として検出することができる。検出装置
１のコイルＬ１，Ｌ２は、図９に示したように、その中
心間距離ＤＬは、パチンコ玉Ｐの直径の１．５倍となっ
ている。従って、コイルＬ１の中心（磁束密度最大）に
パチンコ玉Ｐの中心が位置しているとき、コイルＬ２の
中心は、隣り合ったパチンコ玉の接触点にほぼ対応した
位置となる。換言すれば、コイルＬ１の中心がパチンコ
玉の中心からはずれるに従って、コイルＬ２の中心にパ
チンコ玉の中心が近づいてくることになる。従って、パ
チンコ玉が隣同士接した状態となっていれば、パチンコ
玉全体が移動していても、コイルＬ１，Ｌ２の磁束のい
ずれかにより渦電流損失を生じ、発振回路ＣＯの発振は
常時ほぼ停止状態となり、スイッチング回路ＳＷのトラ
ンジスタＴｒ２はオフ状態となって、ＭＰＵ２の入力ポ
ートＰＢ１はロウレベルとなる。

【００２９】なお、本実施例の検出装置１０１では、コ
イルＬ１の背面側には、第１実施例と同様、感度調整用
の導体部材である第１調整ネジ１４１が設けられており
、コイルＬ２の背面側には、感度調整用の第２調整ネジ
１４２が設けられている。第１および第２調整ネジ１４
１，１４２を調整すると、第１実施例と同様、各コイル
Ｌ１，Ｌ２における渦電流損失が変化し、検出装置１０
１の検出感度が調整される。

【００３０】以上説明したように、本実施例の検出装置
１０１では、パチンコ玉が互いに接する程度の距離を保
って移動する場合、コイルＬ１とコイルＬ２との中心間
距離がパチンコ玉の直径の約１．５倍となっているので
、これを検出して連続した信号を出力することができる
。しかも、コイルＬ１，Ｌ２おける渦電流損失の大きさ
をきめ細かく調整できるので、単に検出感度の調整に留
まらず、例えば隣接するパチンコ玉がどの程度離れてい
る場合に出力信号をオン・オフするか等の設定も調整す
ることができる。

【００３１】また、本実施例の構成では、筐体や回路基
板はそのままにして、コイルＬ２を実装するか否かによ
り、隣合った状態で移動するパチンコ玉等の被検出物を
連続した信号で検出する検出装置とするか、パチンコ玉
一個一個をオン・オフ信号で検出する検出装置とするか
を、ほぼ同一の構成で実現することができ、構成部品の
共通化を図ることができる。

【００３２】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、導体部材と
して銅，アルミニウム，鉄以外の例えば銅合金などの電
気良導体を用いた構成、導体部材を回転軸に対して異形
形状としてその回転角度によって渦電流損失やコイルの
インダクタンスへの影響が変化する構成、更にこの場合
に導体部材の頭部をツマミ形状として指等で直接調整可
能とした構成、導体部材をコイルの被検出体側に設けた
構成、あるいはコイルを複数個設ける場合にコイルＬ１
とＬ２との間隔を被検出体の直径の１．５倍以外の距離
、例えば１．３倍など整数倍以外の距離とした構成など
、種々な実施の態様が可能である。

【００３３】本発明はコイルの形成する磁束が金属物内
で渦電流を生じて発振回路の発振エネルギを消費するこ
とに着目してなされたものであり、同様の原理を利用し
て金属もしくは金属被膜を有する被検出体の近接もしく
は接触を検出することは容易である。渦電流損失を生じ
る物であれば、被検出体は、パチンコ玉以外に、例えば
メタル、硬貨、部品、物流品など、いかなるものであっ
ても差し支えない。一方、渦電流損失以外の損失により
発振状況が変わることを利用して被検出体の検出を行な
うことも考えられる。例えば、発振回路の一部から（例
えば図２、点ａから）直接、あるいはコンデンサ等を介
してリード線を引き出し、ここに金属プレートを接続し
てタッチスイッチとして用いることもできる。金属プレ
ートに人体が近接もしくは接触すると、人体のインピー
ダンスにより高周波発振回路から発振エネルギが失われ
、発振状況は変化するのである。この場合でも、調整部
材による渦電流損失を利用してタッチスイッチの検出感
度を調整することが可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の検出装置で
は、被検出体を非接触で検出することができ、しかも、
検出感度の調整を、回路基板上の電気部品の交換や可変
抵抗器の調整等によるものではなく、導体部材により直
接生じる渦電流損失の増減に従うものであるため、検出
感度の調整が極めて容易であるという優れた効果を奏す
る。従って、回路基板の筐体への組み付け後に検出感度
を調整することも容易であり、例えば検出装置を実際の
使用場所に組み付けた後に調整することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての検出装置１の構成図
である。

【図２】実施例としての検出装置１の回路図である。

【図３】実施例の検出装置１において感度調整を実際に
行なう場合の構成を示す説明図である。

【図４】感度調整における検出装置１の出力信号の様子
を示す説明図である。

【図５】導体部材の他の配置を示す断面図である。

【図６】同じく他の構成例を示す断面図である。

【図７】同じく他の構成例を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図９】同じくその構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　検出装置 ２　　ＭＰＵ １１　　筐体 １３　　回路基板 ２１　　収納部 ４１　　調整ネジ ＣＯ　　発振回路 ＳＷ　　スイッチング回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　検出部への被検出体の近接もしくは接
   触を、非接触で検出する検出装置であって、筐体内に収
   納された回路基板上に、検出部を構成するコイルのイン
   ダクタンス成分を用いて発振する発振回路と、該発振回
   路の発振状況に応じてオン・オフされるスイッチング回
   路とを設け、電気良導体である導体部材を、前記コイル
   とは別体に該コイルの磁束通過範囲に、該磁束によって
   生起される渦電流による前記発振回路の電流損失を調整
   可能に設けた検出装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の検出装置であって、コ
   イルの磁束通過範囲における導体部材の相対位置および
   ／または存在量を変更する部材調整機構を設けた検出装
   置。
3. 【請求項３】　　請求項２記載の検出装置であって、部
   材調整機構は、導体部材の相対位置および／または存在
   量の変更が筐体の外部から可能な位置に設けられた検出
   装置。