JPH10188751A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を削減でき、量産性の良い小型の近
接センサを得る。 【解決手段】 鋼球センサ１は、磁気感応部品２と、Ｎ
ＰＮ型の増幅用トランジスタ３と、抵抗４，５と、部品
２〜５を搭載するための回路基板６と、非磁性保護ケー
ス７にて構成されている。磁気感応部品２は、一つの磁
気抵抗素子２１とこの磁気抵抗素子２１にバイアス磁場
を印加する磁石２２を有している。磁気感応部品２やト
ランジスタ３等を搭載した回路基板６は、非磁性保護ケ
ース７の部品収容部１１に収納され、磁気感応部品２の
磁気抵抗素子２１が設けられている検知面２ａが、検出
穴１０の軸方向に対して略垂直になるように配置されて
いる。回路基板６はゴム等の弾性材にて非磁性保護ケー
ス７に固定される。検知面２ａと非磁性保護ケース７と
の間には寸法ｄのギャップが確保されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接センサ、特
に、産業機械用磁性体位置検出センサや鋼球検出センサ
等として用いられる近接センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の近接センサとしては、特開平４−
８９０７８号公報記載の近接センサが知られている。こ
の近接センサは、発振回路を利用するものであり、増幅
用のトランジスタと発振コイルとコンデンサと抵抗等を
有している。この発振回路は、鋼球が発振コイルから離
れているときは、発振動作をする。一方、鋼球が発振コ
イルに接近すると、発振コイルの磁力線が鋼球内部に電
磁誘導による渦電流を生じさせる。このため、発振コイ
ルの抵抗分が大きくなって、発振回路の発振が停止し、
これにより鋼球の通過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】従来の近接センサにあ
っては、発振回路を利用するものであるため、発振コイ
ルの発振持続に必要な部品を省略することができず、近
接センサの小型化には限界があった。そこで、本発明の
目的は、部品点数を削減でき、量産性の良い小型の近接
センサを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る近接センサは、（ａ）磁気抵抗素子と
この磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する磁石とから
なる磁気感応部と、（ｂ）前記磁気感応部からの出力信
号を増幅するための信号増幅部と、（ｃ）前記磁気感応
部と前記信号増幅部を収容するための非磁性保護ケース
と、（ｄ）前記磁気感応部と前記信号増幅部に電気的に
接続された入出力端子及びグランド端子と、を備えたこ
とを特徴とする。そして、前記磁気感応部と前記非磁性
保護ケースの間には、ギャップを設けるのが好ましい。

【０００５】

【作用】以上の構成により、被検出体が磁気抵抗素子に
接近すると、バイアス磁界が磁気抵抗素子に集中して磁
気抵抗素子の抵抗値が高くなり、近接センサの出力電圧
が高くなる。従って、この近接センサの出力電圧の変化
により、被検出体の通過が検出される。

【０００６】また、磁気感応部と非磁性保護ケースの間
にギャップを設けることにより、被検出体が非磁性保護
ケースに衝突して機械的衝撃を与えても、この衝撃が磁
気感応部に伝わらないので、磁気抵抗素子に圧電ノイズ
が発生しない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る近接センサの
実施形態について添付図面を参照して説明する。各実施
形態において同一部品及び同一部分には同じ符号を付し
た。 ［第１実施形態、図１〜図５］第１実施形態は鋼球セン
サを例にして説明する。図１及び図２に示すように、鋼
球センサ１は、磁気感応部品２と、ＮＰＮ型の増幅用ト
ランジスタ３と、抵抗４，５と、部品２〜５を搭載する
ための回路基板６と、非磁性保護ケース７にて構成され
ている。

【０００８】磁気感応部品２は、一つの磁気抵抗素子２
１とこの磁気抵抗素子２１にバイアス磁場を印加する磁
石２２を一体化して有している。磁気抵抗素子２１は、
磁界が強くなるにつれて抵抗値が大きくなる。また、機
械的衝撃力が加わると、圧電ノイズが発生するという性
質を有している。非磁性保護ケース７には、鋼球３０の
通過が可能な径を有する検出穴１０が設けられている。
この検出穴１０の磁気感応部品２側には、切欠き１０ａ
が形成されている。鋼球３０が検出穴１０を通過する
際、感応部品２側の縁部に直接衝突すると、大きな機械
的衝撃力が磁気感応部品２に伝達され、磁気抵抗素子２
１に圧電ノイズが発生して誤反応するおそれがあり、切
欠き１０ａはこれを防止するために形成されたものであ
る。この切欠き１０ａによって、鋼球３０は非磁性保護
ケース７の磁気感応部品２の近傍部分には当たらず、大
きな機械的衝撃力が磁気抵抗素子２１に伝わりにくくな
る。

【０００９】磁気感応部品２やトランジスタ３等を搭載
した回路基板６は、非磁性保護ケース７の部品収容部１
１に収納され、磁気感応部品２の磁気抵抗素子２１が設
けられている検知面２ａが、検出穴１０の軸方向に対し
て略垂直になるように配置されている。回路基板６はゴ
ム等の弾性材（図示せず）にて非磁性保護ケース７に固
定される。検知面２ａと非磁性保護ケース７との間には
寸法ｄのギャップが確保されている。第１実施形態で
は、ｄ＝０．５ｍｍに設定した。鋼球３０が非磁性保護
ケース７の検出穴１０を通過する際に、非磁性保護ケー
ス７に衝突して機械的衝撃を与えても、この衝撃が磁気
感応部品２（より正確には磁気抵抗素子２１）に伝わら
ないようにして、磁気抵抗素子２１に圧電ノイズが発生
しないようにしている。

【００１０】図３は、鋼球センサ１の電気回路図であ
る。磁気感応部品２に直列に抵抗４が接続されると共
に、増幅用トランジスタ３にも直列に抵抗５が接続され
ている。磁気感応部品２と抵抗４の中継線は、トランジ
スタ３のベースに接続されている。この回路は、抵抗
４，５の一端が入出力端子１５に接続され、磁気感応部
品２の一端とトランジスタ３のエミッタとグランド端子
１６が接地されている、２線式出力結線回路となってい
る。

【００１１】次に、以上の構成からなる鋼球センサ１の
作用効果について説明する。予め、入出力端子１５に、
センサ電源によって直流電圧Ｖｃを印加し、磁気感応部
品２に直列に接続された抵抗４に直流電流を流してお
く。鋼球３０が検出穴１０を通過していない状態のと
き、磁石２２によるバイアス磁場は磁気抵抗素子２１へ
集中しておらず、磁気抵抗素子２１の抵抗値は低い。従
って、トランジスタ３のベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEは
小さく、図４に示すようにトランジスタ３は遮断領域で
あるため、トランジスタ３はＯＦＦ状態のままであり、
鋼球センサ１の出力電圧Ｖｏは上昇している。

【００１２】次に、鋼球３０が検出穴１０を通過してい
る状態のとき、磁石２２によるバイアス磁場は磁気抵抗
素子２１へ集中するので、磁気抵抗素子２１の抵抗値は
高くなる。従って、トランジスタ３のベース・エミッタ
間電圧Ｖ_BEは大きくなり、図４に示すようにトランジス
タ３は能動領域に到達するため、トランジスタ３はＯＮ
状態となる。これにより、トランジスタ３に直列に接続
された抵抗５に電流Ｉｃが流れ、鋼球センサ１の出力電
圧Ｖｏは下降する。

【００１３】鋼球３０が検出穴１０を通過して離反する
と、磁石２２によるバイアス磁場は磁気抵抗素子２１へ
の集中がなくなり、磁気抵抗素子２１の抵抗値は元の低
い値となる。従って、トランジスタ３のベース・エミッ
タ間電圧Ｖ_BEは小さくなり、トランジスタ３はＯＦＦ状
態となり、鋼球センサ１の出力電圧Ｖｏは上昇する。こ
うして、図５に示すような鋼球センサ１のパルス状の出
力電圧波形が得られ、この出力電圧波形のパルス数をカ
ウントすることによって、無接触で鋼球３０の通過数を
検出することができる。

【００１４】以上の構成の鋼球センサ１は、磁気抵抗素
子２１と磁石２２を有した磁気感応部品２を備えている
ので、従来の発振回路を利用したものと比較して、部品
点数を削減することができ、量産性の良い小型で安価な
ものとなる。

【００１５】［第２実施形態、図６及び図７］第２実施
形態は、磁性体位置検出センサを例にして説明する。図
６に示すように、磁性体位置検出センサ３１は、磁気感
応部品２と、増幅用トランジスタ３と、抵抗４，５と、
部品２〜５を搭載するための回路基板６と、非磁性保護
ケース３２にて構成されている。

【００１６】非磁性保護ケース３２は筒状をしており、
一端の開口部３３から磁気感応部品２等を搭載した回路
基板６が非磁性保護ケース３２内に収容される。回路基
板６は弾性材（図示せず）にて非磁性保護ケース３２に
固定される。入出力端子１５及びグランド端子１６は非
磁性保護ケース３２の他端に設けた穴３４から導出され
る。

【００１７】この非磁性保護ケース３２は、油圧シリン
ダ４０のケース４３の外壁に取り付けられる。このと
き、磁気感応部品２の検知面２ａが油圧シリンダ４０の
軸方向に対して略平行になるように配置される。そし
て、検知面２ａとケース４３との間には寸法ｄのギャッ
プが確保されている。第２実施形態では、ｄ＝０．５ｍ
ｍに設定した。仮に、検知面２ａとケース４３が接触し
た状態であると、ロッド４１が図６の右方に移動してケ
ース４３の右端部の内壁面に衝突すると、このとき生じ
る機械的衝撃がケース４３を伝わって、磁気抵抗素子２
１に圧電ノイズを発生させて誤反応を招くおそれがある
からである。油圧シリンダ４０のロッド４１の頭部には
磁性体４２が設けられている。この磁性体４２を残して
ロッド４１及びケース４３は非磁性体からなる。図７
は、磁性体位置検出センサ３１の電気回路図である。

【００１８】次に、以上の構成からなる磁性体位置検出
センサ３１の作用効果について説明する。予め、入出力
端子１５に、センサ電源によって直流電圧Ｖｃを印加
し、磁気感応部品２に直列に接続された抵抗４に直流電
流を流しておく。磁性体４２が磁性体位置検出センサ３
１から離れている状態のとき、磁石２２によるバイアス
磁場は磁気抵抗素子２１へ集中しておらず、磁気抵抗素
子２１の抵抗値は低い。従って、トランジスタ３のベー
ス・エミッタ間電圧Ｖ_BEは小さく、前記第１実施形態の
図４に示すように遮断領域であるため、トランジスタ３
はＯＦＦ状態のままであり、磁性体位置検出センサ３１
の出力電圧Ｖｏは上昇している。

【００１９】次に、磁性体４２が磁性体位置検出センサ
３１に近づいた状態のとき、磁石２２によるバイアス磁
場は磁気抵抗素子２１へ集中するので、磁気抵抗素子２
１の抵抗値は高くなる。従って、トランジスタ３のベー
ス・エミッタ間電圧Ｖ_BEは大きくなり、図４に示すよう
に能動領域に到達するため、トランジスタ３はＯＮ状態
となる。これにより、トランジスタ３に直列に接続され
た抵抗５に電流Ｉｃが流れ、磁性体位置検出センサ３１
の出力電圧Ｖｏは下降する。

【００２０】こうして、磁性体位置検出センサ３１の出
力電圧の変化を測定することによって、無接触で磁性体
４２の位置を検出することができる。以上の構成の磁性
体位置検出センサ３１は、磁気抵抗素子２１と磁石２２
を有した磁気感応部品２を備えているので、従来の発振
回路を利用したものと比較して、部品点数を削減するこ
とができ、量産性の良い小型で安価な磁性体位置検出セ
ンサが得られる。

【００２１】［他の実施形態］なお、本発明に係る近接
センサは前記実施形態に限定するものではなく、その要
旨の範囲内で種々に変更することができる。前記実施形
態では、磁気感応部品を非磁性保護ケースから離隔して
配置したが、非磁性体保護ケースへの機械的衝撃が殆ど
生じない場合や、機械的衝撃が弱い場合には磁気感応部
品を非磁性保護ケースに直接に接触した状態で配置して
もよい。

【００２２】また、トランジスタにはＮＰＮ型を用いた
が、ＰＮＰ型を用いてもよいし、磁気感応部に用いる磁
気抵抗素子は半導体磁気抵抗素子や強磁性薄膜等を用い
て構成してもよいことは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、磁気感応部に磁気抵抗素子を用いたので、従来
の発振回路を利用した近接センサと比較して、部品点数
を削減することができ、量産性の良い小型で安価な近接
センサを得ることができる。また、磁気感応部と非磁性
ケースの間にギャップを設けることにより、非磁性保護
ケースへの機械的衝撃が、磁気抵抗素子には伝わらない
ので、近接センサの誤検出を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る近接センサの第１実施形態を示す
平面図。

【図２】図１に示した近接センサの一部切欠き正面図。

【図３】図１に示した近接センサの電気回路図。

【図４】増幅用トランジスタの電流−電圧特性を示すグ
ラフ。

【図５】図１に示した近接センサの出力波形を示すグラ
フ。

【図６】本発明に係る近接センサの第２実施形態を示す
一部切欠き平面図。

【図７】図６に示した近接センサの電気回路図。

【符号の説明】

１…鋼球センサ ２…磁気感応部品 ３…増幅用トランジスタ ４，５…抵抗 ６…回路基板 ７…非磁性保護ケース １５…入出力端子 １６…グランド端子 ２１…磁気抵抗素子 ２２…磁石 ３１…磁性体位置検出センサ ３２…非磁性保護ケース ｄ…ギャップ寸法

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗素子とこの磁気抵抗素子にバイ
   アス磁場を印加する磁石とからなる磁気感応部と、 前記磁気感応部からの出力信号を増幅するための信号増
   幅部と、 前記磁気感応部と前記信号増幅部を収容するための非磁
   性保護ケースと、 前記磁気感応部と前記信号増幅部に電気的に接続された
   入出力端子及びグランド端子と、 を備えたことを特徴とする近接センサ。
2. 【請求項２】 前記磁気感応部と前記非磁性保護ケース
   の間にギャップが設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の近接センサ。