JPH0729466A - 近接スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 近接スイッチにおいて樹脂製でなく金属製の
ケースを用いて近接スイッチを構成し、堅牢な構造とす
ること。 【構成】 非磁性金属体をケース１として用いる。この
ケース１内には検知面側に検出コイル３，その背後に励
振コイル２及び検出コイル４を設ける。励振コイル２を
低周波で駆動し、物体が接近していないときの誘起電圧
を互いに打ち消す方向に検出コイル３，４を直列接続す
る。そしてその電圧差を差動増幅回路によって検出し
て、磁性体金属の接近に基づく差動増幅出力の増加によ
り磁性体金属を検出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁性金属体を検出する堅
牢な構造の近接スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波発振型近接スイッチでは、
ケースの前面に発振コイルを配置し、発振コイルを含む
発振回路によって一定周波数で発振させ、発振コイルに
金属製の物体が近接した場合の発振レベルの低下に基づ
いて物体の有無を判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の近接スイッチで
は、ケースをプラスチック等の非金属ケースとしてい
る。このため近接物体である金属体がケースに衝突した
り、亀裂が入り又は摩耗して水や油等が浸入する可能性
がある。このような状態下では近接スイッチに誤動作が
起こり易く、又破壊してしまうという問題があった。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、金属ケースを用いて堅牢な構造
とし、しかも物体を検出できるようにすることを技術的
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は非磁性体金属に
よるケースと、励振コイルと、１０〜１００Hzの周波数
で発振し、励振コイルを駆動する発振回路と、励振コイ
ルを中心として対象な位置であって、その一方がケース
の検知面側、他方がケース内に配置され、差動接続され
た一対の検出コイルと、一対の検出コイルに得られる誘
起電圧の差を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力を所
定の閾値で比較するコンパレータと、を有し、磁性金属
の接近による誘起電圧の差に基づいて磁性体金属の接近
を検出することを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、発振
回路の発振周波数を１０〜１００Hzと低い周波数に設定
している。非磁性金属体のコイルに与える影響は小さい
が、磁性金属体では大きい。従ってケースを非磁性金属
ケースとし、一対の検出コイルを用いた差動増幅回路に
よって非磁性体金属の接近が検出できることとなる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例による近接スイッチ
の構成を示す断面図である。本図においてケース１はス
テンレス又はアルミニウム等の非磁性金属から成るケー
スである。このケース１内には図示のように励振コイル
２及び一対の検出コイル３，４が取付けられる。このう
ち検出コイル３はケース１の前面に取付けられており、
他方の検出コイル４は励振コイル２を挟んだケース１内
に取付けられ、励振コイル２を中心として検出コイル
３，４が互いに対称な位置に取付けられる。そして励振
コイル２はプリント基板５上の後述する発振回路に接続
されている。又検出コイル３及び４は励振コイル２によ
って誘起される電圧を互いに打ち消す方向に直列に差動
接続され、プリント基板５に接続される。

【０００８】図２はこれらのコイルを含む本実施例によ
る近接スイッチの構成を示す回路図である。本図におい
て励振コイル２には低周波の発振回路６が接続され、励
振コイル２が駆動される。この発振回路６の発振周波数
は後述するように１０〜１００Hzの範囲内の低い周波数
の発振回路とする。さて検出コイル３及び４はこの励振
コイル２からの誘起電圧によって等しい電圧が誘起され
たときにその電圧を互いに打ち消すような方向に接続さ
れており、その両端は差動増幅回路７の一対の入力端に
接続される。差動増幅回路７はその電圧の差を増幅する
ものであって、その出力はコンパレータ８の一方の入力
端に接続される。コンパレータ８の他方の入力端には電
源電圧Ｖccを分圧する可変抵抗器ＶＲの中点が接続され
ている。可変抵抗器ＶＲは図１に示すようにプリント基
板５のケース１裏面側に取付けられ、ケース１の開口よ
り感度調整が可能なように構成されている。さてコンパ
レータ８の出力は信号処理回路９に与えられる。信号処
理回路９はコンパレータ８からの出力が連続して閾値を
越えている場合に物体検知信号を出力するものである。

【０００９】次に本実施例の動作について説明する。動
作時にはまず発振回路６によって低周波で励振コイル２
を駆動する。物体が近接していない状態では検出コイル
３，４に夫々電圧が誘起されるが、その電圧レベルが等
しいためその差は０レベルとなり、差動増幅回路７から
は出力は得られない。従ってコンパレータ８の閾値レベ
ル以下となっている。さて検出コイル３側に磁性金属、
例えば鉄等のワーク１０が接近すると、磁性金属に対す
る損失は非磁性金属に対する損失と異なり大きいため、
検出コイル３の損失が低下する。図３は励磁電流の位
相、即ち励磁磁束の位相を基準として各周波数の差動コ
イルの出力電圧を測定し、渦電流磁束の大きさと位相を
求めたものである。本図において曲線Ａは図１に示すよ
うに、近接スイッチの近傍に鉄等の磁性体金属１０が接
近した場合に発振回路６の発振周波数を高周波から低周
波まで変化させた場合の差動接続された検出コイル３，
４の出力電圧と位相を正規化して示している。又曲線Ｂ
は非磁性体金属、例えばアルミニウムが接近した場合の
同様のグラフである。本図において振幅の大きさは周波
数を十分高くしたときの値を１として表現している。本
図に示されるように周波数が１００Hz以下となれば、非
磁性体金属の出力レベルは正規化された状態で０．３以
下となって低いレベルの差動出力しか得られない。これ
に対して磁性体金属の接近時には１００Hz以下となって
も高いレベルの差動出力が得られている。このためコン
パレータ７によって設定される閾値レベルを越えれば、
磁性体金属の接近が検出できることとなる。

【００１０】図４は非磁性体の金属ケース１の厚さを
０．４mmとし、検出コイル３とケース１との間が４mmの
ときに、磁性金属が距離２０mmの位置に接近した場合に
発振回路６の発振周波数に対する差動増幅回路７の出力
電圧を示している。このように発振周波数が１０〜１０
０Hzのときに、差動増幅回路７より大きな出力電圧が得
られることとなる。

【００１１】尚１００Hz以下の低い周波数では通常の高
周波発振型近接スイッチのように発振の停止，開始や振
幅レベルの低下によって磁性体金属の接近を検出するこ
とは難しい。これは低周波ではコイルの巻数やコンデン
サの容量を極めて大きくする必要があり、近接スイッチ
としては実現することが困難だからである。このため低
周波の発振回路によって励振コイル２を励磁するように
すれば、低周波を用いて磁性体金属のみを検出すること
ができる。

【００１２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、近接スイッチを非磁性金属体のケース内に収納し、
磁性体金属の接近が検出できる。このためワークの接触
等によっても破損しにくく、堅牢な近接スイッチが実現
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による近接スイッチの構成を
示す断面図である。

【図２】本実施例による近接スイッチの構成を示す回路
図である。

【図３】本実施例による近接スイッチの差動接続された
コイルの出力と位相を正規化して示すグラフである。

【図４】本発明の一実施例の近接スイッチに磁性体金属
が接近したときに発振周波数に対する差動増幅回路の出
力電圧の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ケース ２ 励振コイル ３，４ 検出コイル ５ プリント基板 ６ 発振回路 ７ 差動増幅回路 ８ コンパレータ ９ 信号処理回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体金属によるケースと、 励振コイルと、 １０〜１００Hzの周波数で発振し、前記励振コイルを駆
   動する発振回路と、 前記励振コイルを中心として対象な位置であって、その
   一方が前記ケースの検知面側、他方がケース内に配置さ
   れ、差動接続された一対の検出コイルと、 前記一対の検出コイルに得られる誘起電圧の差を増幅す
   る増幅回路と、 前記増幅回路の出力を所定の閾値で比較するコンパレー
   タと、を有し、磁性金属の接近による誘起電圧の差に基
   づいて磁性体金属の接近を検出することを特徴とする近
   接スイッチ。