JPH11183195A

JPH11183195A - 磁性金属センサ及び磁性金属検出方法

Info

Publication number: JPH11183195A
Application number: JP35370497A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nekado; 康夫根門; Masaaki Kusumi; 雅昭久須美
Original assignee: Sony Precision Technology Inc
Current assignee: Sony Manufacturing Systems Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-07-09
Anticipated expiration: 2017-12-22
Also published as: JP3626341B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度、高速かつ確実に、微小な磁性金属片
を検出する磁性金属センサ等を提供する。【解決手段】磁性金属センサ２は、略Ｕ字型の開磁路
を構成するコア２２に、その極性が同一のコイル２３，
２４が巻回されている。コイル２３，２４には、磁石２
５により、その感磁方向に対して一様な磁界が与えられ
る。磁性金属センサ２は、複数の金属片が間隔λで並列
に配置された被検出部に対してＵ字型のコア２２の開口
部が対向するように設けられ、これら複数の金属片が並
列に配置された方向に相対移動する。また、コイル２
２，２３の移動方向における間隔ｇ′が、間隔λに対し
て、ｇ′＝（ｎ＋１／２）λとなるように設けられ
る。そのため、磁性金属センサ２では、コイル２３，２
４の互いの検出信号の差分値が、金属片による応答が無
いときの検出信号を閾値として、正負に振れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性金属片の有無
を検出する磁性金属センサ及びこの磁性金属センサを用
いた磁性金属検出方法に関し、特に、複数の磁性金属片
が所定の間隔で並列に配置された被検出部から、この磁
性金属片を検出する磁性金属センサ及び磁性金属検出方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁性金属の存在の有無を検出
する磁性金属センサとして、渦電流方式のセンサが知ら
れている。

【０００３】このような磁性金属センサは、例えば、ギ
ヤの歯数を検出してギヤの回転速度や回転角度を制御す
る工作機械等のシステムや、布や化学繊維等の編み機な
どで繊維を編み込む為に用いられる櫛状の編み棒の棒数
を検出して編み棒の移動位置を制御するシステム等に用
いることが求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、渦電流方式
の磁性金属センサでは、このセンサを構成するコイルよ
りも磁性金属片が小さくなると急激に検出出力が低下す
るため、微小な金属片を検出することが困難であった。

【０００５】また、上述した渦電流方式の磁性金属セン
サでは、応答速度が遅いため、高速に動作する磁性金属
片を検出することが困難であった。

【０００６】以上の理由から従来の磁性金属センサを上
述した工作機械等のシステム等に適用することが困難で
あった。

【０００７】本発明は、このような実情を鑑みてなされ
たものであり、高精度、高速かつ確実に、微小な磁性金
属片を検出する磁性金属センサ及び磁性金属検出方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る磁性金属センサでは、複数の磁性金
属片が所定の間隔λで並列に配置された被検出部に対し
て、この複数の磁性金属片が並列に配置された方向に相
対移動して、上記磁性金属片を検出する磁性金属センサ
であって、感磁方向の磁界変化に応答する感磁部を有す
る一対の磁電変換手段と、上記一対の磁電変換手段の感
磁部に対して、感磁方向の磁界を与える磁界発生手段と
を備え、上記一対の磁電変換手段には、感磁部が、上記
感磁方向が上記一対の磁電変換部に設けられた上記磁性
金属片が並列に配置された方向に対して垂直であって、
互いの極性が同一となるように設けられ、かつ、互いの
感磁部の移動方向における間隔ｇ′が、上記所定の間隔
λに対して、ｇ′＝（ｎ＋１／２）λ ：ｎは０以上の整数となるように設けられることを特徴とする。

【０００９】この磁性金属センサでは、上記被検出部に
対して相対移動することによって、並列に配置された各
磁性金属片の影響による磁界変化に、上記感磁部が順次
応答していく。この際、一方の磁電変換手段の感磁部
が、１の磁性金属片の影響により応答したときに、他方
の磁電変換手段の感磁部では、いずれの磁性金属片の影
響によっても応答しない。

【００１０】そのため、上記磁性金属センサでは、上記
一対の磁電変換手段の互いの検出信号の差分の値が、い
ずれの感磁部にも磁性金属片による応答が無いときの検
出信号の差分の値を中心として、正負に振れる。

【００１１】また、本発明に係る磁性金属検出方法は、
所定間隔で並列に配置された複数の磁性金属片を検出す
る磁性金属検出方法であって、感磁方向の磁界変化に応
答する感磁素子を有する一対の磁電変換部と、上記一対
の磁電変換部の感磁素子に対して感磁方向の磁界を与え
る磁界発生部とを備える磁性金属検出センサの上記感磁
素子を、上記磁性金属片が並列に配置された方向に対し
て感磁方向が垂直であって、互いの極性が同一となるよ
うに配設し、かつ、移動方向における互いの間隔ｇ′
が、上記所定の間隔λに対して、ｇ′＝（ｎ＋１／２）λ ：ｎは０以上の整数となるように配設し、上記磁性金属センサを、この複数
の磁性金属片が並列に配置された方向に相対移動し、上
記一対の磁性金属センサの検出信号を検出し、上記一対
の磁性金属センサから検出された各検出信号を比較し
て、上記複数の磁性金属片を検出することを特徴とす
る。

【００１２】この磁性金属検出方法では、上記磁性金属
センサが、並列に配置された複数の磁性金属片に対して
相対移動することによって、各磁性金属片の影響による
磁界変化に、上記感磁素子が順次応答していく。

【００１３】この際、一方の磁電変換部の感磁素子が、
１の磁性金属片の影響により応答したときに、他方の磁
電変換部の感磁素子では、いずれの磁性金属片の影響に
よっても応答しない。

【００１４】そのため、上記磁性金属センサを相対移動
させた場合に、上記一対の磁電変換部の互いの検出信号
の差分の値は、いずれの感磁素子にも磁性金属片による
応答が無いときの検出信号の差分の値を中心として、正
負に振れる。

【００１５】従って、この磁性金属検出方法では、上記
磁性金属センサの一対の磁電変換部の両者の検出信号を
比較して、所定の間隔λで並列に配置された複数の磁性
金属片を検出する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態として、本発明
を適用した金属片カウンタについて、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１７】図１に、実施の形態の金属片カウンタの斜
視図を示す。

【００１８】実施の形態の金属片カウンタは、被検出体
１と、センサ固定台３上に固定された磁性金属センサ２
とから構成される。

【００１９】被検出体１は、所定間隔λで並列に配置さ
れた複数の金属片１１を有している。これら複数の金属
片１１は、鉄、コバルト等の磁性金属からなり、例え
ば、直方体の形状となっている。これら複数の金属片１
１は、それぞれの長手方向の一端部が指示部１２に取り
付けられており、全体として被検出体１を構成してい
る。

【００２０】金属片１１の寸法は、図２（ａ）の平面
図、及び、この図２（ａ）においてＡ方向から見た図２
（ｂ）の側面図に示すように、例えば、長手方向の長さ
ｌ₁，幅ｗ₁，高さｈ₁が、それぞれ５．０ｍｍ，０．５
ｍｍ，２．０ｍｍとなっている。また、金属片１１の並
列配置の間隔λは、１．０ｍｍとなっている。なお、こ
の金属片１１の図２（ａ）に示すＡ方向から見た側面、
すなわち、金属片１１の長手方向の指示部１２が取り付
けられていない他端部の側面を、以下検出面１１ａと呼
ぶ。

【００２１】また、被検出体１の指示部１２の側面に
は、駆動軸１３が取り付けられている。この駆動軸１３
は、図示しない駆動機構に接続されている。この駆動機
構は、例えば、制御回路等の制御に基づき、金属片１１
が並列に配置された方向であるａ₁方向及びａ₂方向に、
被検出体１を平行移動させる。

【００２２】図３に、磁性金属センサ２の構造を示す。

【００２３】磁性金属センサ２は、略Ｕ字状の開磁路型
のコア２２にコイル２３及びコイル２４が巻かれた感磁
部２１と、この感磁部２１に磁界を与える磁石２５とを
備えている。

【００２４】感磁部２１のコア２２は、図４（ａ）に示
すように、略直方体の垂直部２２ａ、２２ｂが、所定の
ギャップ幅ｇをもって長手方向が平行となるよう配置さ
れている。この垂直部２２ａ，２２ｂは、その長手方向
の一端部が接続部２２ｃに接続され、全体として略Ｕ字
状のコア２２が一体成形されている。このコア２２は、
例えば、ＮｉＦｅ組成のパーマロイ等やＦｅ，Ｃｏ，Ｓ
ｉ，Ｂ等で構成されたアモルファス材料等の軟磁性を示
す材料からなる。

【００２５】このコア２２の各部位の寸法は、例えば、
垂直部２２ａ，２２ｂの長手方向の長さｌ₂，幅ｗ₂，高
さｈ₂が、それぞれ３．５ｍｍ，０．５ｍｍ，０．０５
ｍｍとなっている。また、この垂直部２２ａ，２２ｂと
の間のギャップ幅ｇが１．０ｍｍとなっており、コア２
２全体の寸法は、長手方向の長さｌ₃，幅ｗ₃，厚さｈ₂
が、それぞれ５．０ｍｍ，２．０ｍｍ，０．０５ｍｍと
なっている。

【００２６】このような形状のコア２２には、図４
（ｂ）に示すように、それぞれ筒状のボビン２９ａ，２
９ｂの外周をガイドにして、垂直部２２ａ及び垂直部２
２ｂに対してコイル２３，２４が巻かれている。これら
コイル２３，２４は、その中心軸が上記垂直部２２ａ，
２２ｂの長手方向に平行となるように巻かれている。こ
のようなコイル２３，２４は、例えば、直径０．０５ｍ
ｍの銅線が、それぞれ５０回ずつ巻かれて構成される。

【００２７】以上のような感磁部２１は、コア２２の垂
直部２２ａ，ｂの長手方向（図４で示すｘ方向）へ平行
に入射する外部磁界に対する感度が非常に高くなってい
る。また、感磁部２１は、このｘ方向に平行入射する外
部磁界に対してインピーダンス変化が生じ、その変化率
が非常に大きくなっている。なお、このコア２２の垂直
部２２ａ，ｂの長手方向すなわち図４で示すｘ方向を、
以下この感磁部２１の感磁方向として説明を行う。

【００２８】また、感磁部２１のコイル２３，２４は、
高周波のパルス電流で励磁される。ここで、コイル２
３，２４の巻き線方向と励磁する高周波パルス電流の電
流方向との関係は、その極性が同一である関係にある。
つまり、コイル２３に発生する磁界Ｈ１とコイル２４に
発生する磁界Ｈ１′とが、同一の方向となるような関係
にある。例えば、コイル２３とコイル２４との巻き線方
向が同一である場合はそれぞれに同相の高周波パルス電
流が励磁され、また、コイル２３とコイル２４との巻き
線方向が逆である場合はそれぞれに逆相の高周波パルス
電流が励磁される関係となっている。

【００２９】このようなコイル２３，２４は、端子台２
６において信号線３１，３２，３３と接続され、この信
号線３１，３２，３３を介して例えばこの磁性金属セン
サ２の外部に設けられた駆動検出回路と接続される。こ
れらコイル２３，２４は、この駆動検出回路から励磁電
流が供給され、この駆動検出回路により出力が検出され
る。

【００３０】図５にこの駆動検出回路の回路図を示す。

【００３１】駆動検出回路３０は、発振回路３４と、発
振回路３４からのパルス信号に基づきコイル２３，２４
の駆動電流をスイッチングするスイッチング回路３５
と、コイル２３，２４の出力電圧を検出して平滑化する
平滑回路３６と、コイル２３，２４のスレッショルドレ
ベルを決定する基準電圧回路３７と、平滑化されたコイ
ル２３，２４の出力とスレッショルドレベルを比較する
比較回路３８とを備えている。

【００３２】感磁部２１のコイル２３，２４は、この図
５に示すように直列接続されている。この直列接続され
たコイル２３，２４の一端から電源電圧Ｖｃｃが印加さ
れ、他端がスイッチング回路３５を介して接地されてい
る。また、このコイル２３，２４の中点Ｍの電圧が検出
出力として取り出される。

【００３３】発振回路３４は、例えば、周波数１ＭＨ
ｚ，デューティ比１：１０のパルス信号を発生する。ス
イッチング回路３５は、このパルス信号に基づき、直列
接続されたコイル２３，２４に流れる電流をスイッチン
グする。このことにより、これらコイル２３，２４は、
高周波パルス電流で励磁される。

【００３４】平滑回路３６は、直列接続されたコイル２
３，２４の中点Ｍの電圧を検出して平滑化する。基準電
圧回路３７は、例えば、電源電圧を所定の値の抵抗で分
圧して、基準電圧を発生する。この基準電圧は、比較回
路３８に対して、コイル２３，２４の出力のスレッショ
ルドレベルとして与えられる。

【００３５】ここで、この基準電圧の値は、磁性金属セ
ンサ２に対して何等磁界や金属が近接していない状態に
おける直列接続されたコイル２３，２４の中点Ｍの電圧
である。例えば、コイル２３，２４の与えられた磁界に
対する変化率や磁界が与えられていないときの抵抗値が
同一であれば、この基準電圧は、電源電圧Ｖｃｃの１／
２となる。

【００３６】比較回路３８は、平滑回路３６から供給さ
れる平滑化されたコイル２３，２４の中点Ｍの電圧と、
基準電圧回路３７から供給されるスレッショルドレベル
の基準電圧とを比較して２値化し、その２値化した信号
を例えば図示しない制御回路等に供給する。

【００３７】この図示しない制御回路等が、この比較回
路３８により２値化した信号のパルス数をカウントする
ことにより上記金属片１１の検出数を求めることがで
き、この検出数から磁性金属センサ２と被検出体１との
相対移動位置を検出することができる。

【００３８】以上のように駆動検出回路３０は、コイル
２３，２４に高周波のパルス電流を励磁し、また、コイ
ル２３，２４の出力を検出することができる。

【００３９】また、磁石２５は、上記感磁部２１に対し
て感磁方向に平行で一様な磁界を与えるように、位置決
め部２５ａにより感磁部２１と所定間隔を保って位置決
めされて固定される。この磁石２５は、感磁部２１の接
続部２２ｃに対向する位置に設けられ、感磁部２１に対
してコア２２の接続部２２ｃ側から感磁方向に平行な磁
界を与える。例えば、この磁石２５は、１×１×２ｍｍ
の直方体のフェライト磁石からなり、１×２ｍｍの面が
上記感磁部２１の接続部２２ｃに対向するように配置さ
れる。この場合、磁石２５は、この１×２ｍｍの面に垂
直となるように、例えば、表面磁束密度が約６００Ｇで
着磁される。

【００４０】また、感磁部２１と磁石２５との間の距離
ｌ_xは、この磁石２５の強さと、この感磁部２１の磁界
に対するインピーダンス特性に応じて定められる。具体
的には、コイル２３，２４のいずれかのコイルに対して
磁石２５による磁界を与え、出力の最大値（すなわち、
この磁石２５から与えられた磁界により飽和状態となっ
た場合の出力）及び出力の最小値（すなわち、この磁石
２５からの磁界が及んでいない場合の出力）を検出す
る。そして、これら検出した値の中間の値となるような
位置を求め、このときの感磁部２１と磁石２５との間の
距離をｌ_xとして定める。例えば、上述した感磁部２１
及び磁石２５の場合では、距離ｌ_xを２ｍｍと定めるこ
とができる。

【００４１】なお、この磁石２５は、フェライト磁石に
限られず、例えば、Ｓｍ系やＺｎＭｎ系の永久磁石、又
は、電磁石等を用いても良い。また、磁石２５に電磁石
を用いた場合には、電流量により発生する磁界を制御す
ることができるので、上記距離ｌ_xの調整をこの電流量
に依存させることもできる。

【００４２】以上のような磁石２５は、感磁部２１に対
して感磁方向のバイアス磁界を与えることができ、この
ため、外部磁界に対してインピーダンスの変化が直線的
であり、かつ、インピーダンス変化が急峻な特性を示す
範囲で、この感磁部２１を使用することができる。

【００４３】そして、このような略Ｕ字状の開磁路型の
コア２２にコイル２３及びコイル２４が巻かれた感磁部
２１と、この感磁部２１に感磁方向の磁界を与える磁石
２５等は、例えば、その保護のため、エポキシ樹脂が封
入された状態でアルミケース２７に収容され、全体とし
て磁性金属センサ２を構成する。

【００４４】以上説明したように磁性金属センサ２で
は、開磁路を形成したコア２２を備える感磁部２１を有
し、この感磁部２１に対して磁石２５により感磁方向の
磁界が与えられている。また、この感磁部２１のコア２
２には、並列に配置され、極性が同一のコイル２３及び
コイル２４が設けられている。従って、この磁性金属セ
ンサ２では、感磁部２１に備えられるコア２２に巻かれ
たコイル２３，２４のいずれか一方に磁性金属が接近す
ると、磁石２５により与えられている磁界が乱れて変化
する。そのため、この磁性金属センサ２では、この磁界
の変化に応じて生じるインピーダンスの変化を検出回路
により検出することにより、磁性金属が近接したかどう
かを検出することができる。

【００４５】つぎに、上記被検出体１と上記磁性金属セ
ンサ２との配置の関係について説明する。

【００４６】被検出体１が上述したように図示しない駆
動機構により図１中に示したａ₁，ａ₂方向、すなわち、
金属片１１が並列に配置された方向に平行移動するのに
対し、磁性金属センサ２は、センサ固定台３上に固定さ
れて設置される。また、この磁性金属センサ２は、被検
出体１が金属片１１が並列に配置された方向に対して平
行移動した場合おいて、各金属片１１の検出面１１ａ
に、上記感磁部２１のＵ字状のコア２２の開口部が対向
するように設置される。すなわち、この磁性金属センサ
２は、感磁部２１の感磁方向（図４に示すｘ方向）が金
属片１１の長手方向に一致し、上記被検出体１の移動方
向ａ₁，ａ₂に垂直となるように配置される。

【００４７】また、この磁性金属センサ２は、図６に示
すように、被検出体１の移動方向ａ₁，ａ₂におけるコア
２２の垂直部２２ａ及び垂直部２２ｂの幅ｇ′が、金属
片１１が並列に配置された間隔λに対して、（ｎ＋１／
２）λとなるように、所定の角度をもって配置される
（但し、ｎは、０以上の整数。）。すなわち、この磁性
金属センサ２は、コア２２の垂直部２２ａが、１の金属
片１１の検出面１１ａに対向するときに、他方の垂直部
２２ｂがいずれの検出面１１ａとも対向しない位置とな
るように、角度を設定してセンサ固定台３上に配置され
る。

【００４８】例えば、上述したような寸法のコア２２及
び金属片１１であれば、この垂直部２２ａと垂直部２２
ｂとを結ぶ直線と、被検出体１の移動方向ａ₁，ａ₂との
角度θを、以下のように定めることができる。

【００４９】 θ＝ｃｏｓ^-1（（λ／２）／（ｗ₂＋ｇ））＝ｃｏｓ^-1（０．５／１．５）＝７０．５゜以上のように被検出体１と磁性金属センサ２との配置関
係を定めることによって、この被検出体１がａ₁，ａ₂方
向に平行移動した場合、磁性金属センサ２の検出出力が
以下の状態を繰り返すこととなる。すなわち、磁性金属
センサ２の検出出力は、垂直部２２ａが１の金属片１１
の影響により応答して垂直部２２ｂがいずれの金属片１
１の影響によっても応答しない状態と、垂直部２２ｂが
１の金属片１１の影響により応答して垂直部２２ａがい
ずれの金属片１１の影響によっても応答しない状態とを
交互に繰り返すこととなる。

【００５０】従って、この交互に繰り返される検出出力
をカウントすることによって、被検出体１の移動位置を
検出することができる。

【００５１】つぎに、磁性金属センサ２の金属片１１の
検出動作について説明する。

【００５２】まず、１つの金属片１１を、この磁性金属
センサ２のコイル２３からコイル２４にかけて通過させ
た場合の検出出力について図７を用いて説明する。な
お、この図７は、横軸に、１つのみで構成される金属片
１１のコイル２３，２４に対する位置を表し、縦軸に、
図５に示す駆動検出回路３０において検出したコイル２
３とコイル２４を直列接続した場合の中点Ｍの電圧を表
している。また、縦軸のスレッショルドレベルは、上述
したようにこの磁性金属センサ２に何等磁界や金属を近
づけていない場合の中点Ｍの電圧を表している。

【００５３】金属片１１がコイル２３及びコイル２４の
いずれにも接近していない位置Ｐ₁にある場合には、コ
イル２３及びコイル２４を通る磁束の磁気回路の磁気抵
抗は変化せず、磁石２５から与えられる磁束の本数に変
化は生じていない。従って、コイル２３及びコイル２４
のいずれのインピーダンスも変化しないので、中点Ｍの
電位は、スレッショルドレベルにある。

【００５４】続いて、金属片１１がコイル２３に接近し
ていくと、金属片１１の透磁率が空気の透磁率よりも大
きいことから、このコイル２３を通る磁束の磁気回路の
磁気抵抗が小さくなっていき、磁石２５から与えられる
磁束の本数が増加する。それに対し、コイル２４は金属
片１１に応答しないため、コイル２４を通る磁束の磁気
回路の磁気抵抗はコイル２３側の磁束が増加する分だけ
減少する。そのため、コイル２３のインピーダンスが小
さくなっていき、それに対して、コイル２４のインピー
ダンスは大きくなっていく。従って、金属片１１がコイ
ル２３に接近するにつれて、中点Ｍの電位は、スレッシ
ョルドレベルから順次高くなっていく。そして、金属片
１１がコイル２３に最も接近した位置Ｐ₂となる場合
に、中点Ｍの電位が最も高くなる。

【００５５】続いて、金属片１１がコイル２３に最も接
近した位置Ｐ₂からコイル２４に接近していくと、コイ
ル２３から金属片１１が離れていくため、コイル２３を
通る磁束の磁気回路の磁気抵抗が大きくなっていき、磁
石２５から与えられる磁束の本数が減少していく。それ
に対して、コイル２４に金属片１１が接近するため、コ
イル２４を通る磁束の磁気回路の磁気抵抗は小さくなっ
ていく。そのため、コイル２３のインピーダンスが大き
くなっていき、同時に、コイル２４のインピーダンスが
小さくなっていく。従って、金属片１１がコイル２３か
らコイル２４に接近するにつれて、中点Ｍの電位は順次
低くなっていく。そして、金属片１１がコイル２３とコ
イル２４の中間位置Ｐ₃に来ると中点Ｍの電位はスレッ
ショルドレベルとなり、金属片１１がコイル２４に最も
接近した位置Ｐ₄となると中点Ｍの電位が最も低くな
る。

【００５６】続いて、金属片１１がコイル２４に最も接
近した位置Ｐ₄から、コイル２３及びコイル２４のいず
れにも接近していない位置Ｐ₅に移動すると、コイル２
３及びコイル２４を通る磁束の磁気回路の磁気抵抗がい
ずれも金属片１１に応答しなくなる。従って、コイル２
３及びコイル２４のいずれのインピーダンスも変化しな
いので、中点Ｍの電位が、スレッショルドレベルとな
る。

【００５７】以上のように、磁性金属センサ２では、金
属片１１がコイル２３からコイル２４にかけて通過する
と、中点Ｍの電位が、金属片１１が接近していないとき
の電位をスレッショルドレベルとして、プラスマイナス
に振れる。従って、この磁性金属センサ２では、このス
レッショルドレベルを中心に検出出力を比較することに
よって、金属片１１の位置を容易かつ確実に検出するこ
とができる。

【００５８】つぎに、コイル２３とコイル２４の間隔を
λ／２にした磁性金属センサ２を、間隔λで並列に配置
された複数の金属片１１に対して相対的に移動させた場
合の検出出力について図８を用いて説明する。なお、こ
の図８は、横軸に、複数の金属片１１に対する磁性金属
センサ２の位置を表し、縦軸に、図５に示す駆動検出回
路３０においてコイル２３とコイル２４を直列接続した
場合の中点Ｍの電圧を表している。また、縦軸のスレッ
ショルドレベルは、上述したようにこの磁性金属センサ
２に何等磁界や金属を近づけていない場合の中点Ｍの電
圧を表している。

【００５９】この磁性金属センサ２では、コイル２３に
１つの金属片１１が最も接近した位置にあるときには、
コイル２４にはいずれの金属片１１も接近していない。
そのため、コイル２３が金属片１１に応答している状態
において、コイル２４が金属片１１に応答していない。
従って、検出出力となる中点Ｍの電位は、スレッショル
ドレベルよりも大きくなっている。

【００６０】また、この磁性金属センサ２では、コイル
２４に１つの金属片１１が最も接近した位置にあるとき
には、コイル２３にはいずれの金属片１１も接近してい
ない。そのため、コイル２４が金属片１１に応答してい
る状態において、コイル２３が金属片１１に応答してい
ない。従って、検出出力となる中点Ｍの電位は、スレッ
ショルドレベルよりも小さくなる。

【００６１】従って、この磁性金属センサ２では、間隔
λで並列に配置された複数の金属片１１に対して相対的
に移動させた場合、スレッショルドレベルを中心に上下
に振れる信号を検出出力として得ることができる。

【００６２】なお、図９に、一例として、上述した寸法
の磁性金属センサ２と金属片１１を適用した場合の、磁
性金属センサ２と金属片１１の相対移動位置に対する直
列接続したコイル２３とコイル２４の中点Ｍの電位の関
係を表した図を示す。

【００６３】以上のように、磁性金属センサ２では、間
隔λで並列に配置された複数の金属片１１に対して相対
的に移動させた場合における検出出力を、金属片１１が
コイル２３，２４のいずれにも接近していない位置の中
点Ｍの電位をスレッショルドレベルとして比較すること
により、１の金属片１１の数を容易かつ確実に検出する
ことができる。

【００６４】従って、本発明の実施の形態の金属片カウ
ンタでは、この磁性金属センサ２の検出出力に基づき金
属片１１の数をカウントすることによって、磁性金属セ
ンサ２と被検出体１の相対位置を求めることができる。

【００６５】また、更に別の磁性金属センサを上記磁性
金属センサ２と（ｍ±１／４）λの距離をもって相対移
動方向にずらして配置することで、上記図８に示した信
号が９０゜の位相差を有する２相の信号として得ること
ができる（ｍは整数）。従って、この２相の信号に基づ
き相対的な移動量を出力する信号をつくることができる
ので、このように配置された磁性金属センサを用いて位
置検出装置を構成することが可能となる。

【００６６】つぎに、磁性金属センサ２に磁気インピー
ダンス効果素子を適用した場合について説明する。

【００６７】これまで本発明の実施の形態の金属片カウ
ンタを説明するにあたり、略Ｕ字型のコア２２の垂直部
２２ａ，２２ｂにコイル２３，２４を巻いた感磁部２１
を備える磁性金属センサ２を適用した場合を示したが、
この金属片カウンタでは、例えば、特開平６−２８１７
１２号公報で提案されているようないわゆる磁気インピ
ーダンス効果（ＭＩ）素子４１，４２を感磁部２１に適
用することも可能である。

【００６８】このＭＩ素子４１，４２は、材質がＦｅ、
Ｓｉ、Ｃｏ、Ｂ等で構成されたアモルファス合金からな
る。このＭＩ素子は、図１０に示すように、略ワイヤ形
状となっている。このＭＩ素子４１，４２は、長手方向
に対して高周波通電すると、この長手方向に入射する外
部磁界に対してインピーダンス変化が生じる。

【００６９】このＭＩ素子４１，４２を磁性金属センサ
２に適用した場合の配置関係を図１１に示す。

【００７０】このＭＩ素子４１，４２は、所定のギャッ
プ幅ｇをもって長手方向が平行となるよう配置され、そ
の配置位置が上述した垂直部２２ａ，２２ｂに対応する
位置となっている。また、このＭＩ素子４１，４２は、
磁石２５により長手方向に平行な磁界が与えられ、この
方向に入射する外部磁界に対する感度が非常に高くなっ
ている。また、このＭＩ素子４１，４２は、この方向の
外部磁界に対してインピーダンス変化が生じ、その変化
率が非常に大きくなっている。

【００７１】また、ＭＩ素子４１，４２は、高周波のパ
ルス電流で励磁される。ここで、ＭＩ素子４１，４２
は、感磁方向が同一となるような同相の高周波パルス電
流で励磁され、その極性が同一となっている。

【００７２】このようなＭＩ素子４１，４２は、信号線
を介してこの磁性金属センサ２の外部に設けられた駆動
検出回路と接続される。これらＭＩ素子４１，４２は、
この駆動検出回路から励磁電流が供給され、この駆動検
出回路により出力が検出される。

【００７３】図１２にこのＭＩ素子４１，４２の駆動検
出回路の回路図を示す。

【００７４】駆動検出回路４０は、発振回路３４と、発
振回路３４からのパルス信号に基づきＭＩ素子の駆動電
流をスイッチングするスイッチング回路３５と、ＭＩ素
子４１の出力電圧を検出して平滑化する平滑回路３６ａ
と、ＭＩ素子４２の出力電圧を検出して平滑化する平滑
回路３６ｂと、平滑化されたＭＩ素子４１，４２の出力
どうしを比較する比較回路３８とを備えている。

【００７５】ＭＩ素子４１，４２は、それぞれ並列的に
接続されて励磁されている。

【００７６】ＭＩ素子４１は、一端が抵抗Ｒ₁を介して
電源電圧Ｖｃｃが供給され、他端がスイッチング回路３
５を介して接地されている。また、ＭＩ素子４２は、一
端が上記抵抗Ｒ₁と同一の抵抗値の抵抗Ｒ₂を介して電源
電圧Ｖｃｃが供給され、他端がスイッチング回路３５を
介して接地されている。このＭＲ素子４１，４２は、そ
れぞれ抵抗Ｒ₁，Ｒ₂との接続点から検出出力が取り出さ
れる。

【００７７】発振回路３４は、例えば、周波数１ＭＨ
ｚ，デューティ比１：１０のパルス信号を発生する。ス
イッチング回路３５は、このパルス信号に基づき、並列
接続されたＭＩ素子４１，４２に流れる電流をスイッチ
ングする。このことにより、これらＭＩ素子４１，４２
は、高周波パルス電流で励磁される。

【００７８】平滑回路３６ａは、ＭＩ素子４１と抵抗Ｒ
₁との接続点の電圧を検出して平滑化する。平滑回路３
６ｂは、ＭＩ素子４２と抵抗Ｒ₂との接続点の電圧を検
出して平滑化する。

【００７９】比較回路３８は、平滑回路３６ａにより平
滑化されたＭＩ素子４１の出力電圧と、平滑回路３６ｂ
により平滑化されたＭＩ素子４２の出力電圧とを比較し
て２値化し、その２値化した信号を例えば図示しない制
御回路等に供給する。

【００８０】この図示しない制御回路等が、この比較回
路３８により２値化した信号のパルス数をカウントする
ことにより上記金属片１１の検出数を求めることがで
き、この検出数から磁性金属センサ２と被検出体１との
相対移動位置を検出することができる。

【００８１】従って、この駆動検出回路４０は、ＭＩ素
子４１，４２に高周波のパルス電流を励磁し、また、Ｍ
Ｉ素子４１とＭＩ素子４２との出力を検出することがで
きる。

【００８２】このことから、ＭＩ素子４１，４２を適用
した磁性金属センサ２では、ＭＩ素子４１，４２のいず
れか一方に金属片１１が接近すると、磁石２５により与
えられている磁界が変化する。このとき、他方のＭＩ素
子４１，４２には金属片１１が接近せず、磁石２５から
与えられる磁界は一方のＭＩ素子と差動的に変化する。
そのため、この磁性金属センサ２に何等磁界や金属が接
近していないときの２つのＭＩ素子４１とＭＩ素子４２
との出力電圧をスレッショルドレベルとした場合、複数
の金属片１１を通過するにつれ、このスレッショルドレ
ベルを上下する差動電圧を得ることができる。従って、
この磁性金属センサ２では、この磁界の変化に応じて生
じたインピーダンスの変化を、２つのＭＩ素子４１，４
２との間で比較することにより、この磁性金属センサ２
と被検出体１との相対移動を容易かつ確実に検出するこ
とができる。

【００８３】以上のような磁性金属センサ２では、ＭＩ
素子を用いるため、コストが安くまた特性が良くことが
できる。

【００８４】なお、以上実施の形態を説明するにあたり
被検出体１が平行移動すると説明したが、本発明では、
被検出体１とセンサ２との間で相対移動すればよいの
で、磁性金属センサ２側が平行移動しても良い。また、
被検出体を円形状に構成し、回転数や角度を測定するよ
うにしても良い。

【００８５】また、実施の形態で示した磁性金属センサ
２の駆動検出回路３０，４０の回路構成は、一例であ
り、本発明ではその回路構成が限定されるものではな
い。

【００８６】また、本発明は、以上の実施の形態に限ら
ず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々な構
成を取り得ることは勿論である。

【００８７】

【発明の効果】本発明に係る磁性金属センサでは、一対
の磁電変換手段の両者の検出信号を比較して、所定の間
隔λで並列に配置された複数の磁性金属片を検出するこ
とにより、高精度、高速かつ確実に、微小な磁性金属片
を検出することができる。

【００８８】本発明に係る磁性金属検出方法では、磁性
金属センサの一対の磁電変換部の両者の検出信号を比較
して、所定の間隔λで並列に配置された複数の磁性金属
片を検出することにより、高精度、高速かつ確実に、微
小な磁性金属片を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の金属片カウンタの斜視図
である。

【図２】上記金属片カウンタの被検出体の要部の平面
図、及び、この被検出体の金属片の側面図である。

【図３】上記金属片カウンタの磁性金属センサの部分断
面図である。

【図４】上記磁性金属センサに設けられた感磁部及びこ
の感磁部のコアを示す図である。

【図５】上記磁性金属センサの駆動検出回路を示す回路
図である。

【図６】上記被検出体と上記磁性金属センサの配置関係
を示す図である。

【図７】上記磁性金属センサの検出動作を説明する図で
ある。

【図８】上記磁性金属センサの検出動作を説明する図で
ある。

【図９】上記磁性金属センサと被検出体の相対移動位置
に対する駆動検出回路の出力電圧を表す図である。

【図１０】ＭＩ素子を説明する図である。

【図１１】上記ＭＩ素子を適用した場合の本発明の実施
の形態の金属片カウンタの磁性金属センサの配置関係を
説明する図である。

【図１２】上記ＭＩ素子を適用した金属片カウンタの磁
性金属センサの駆動検出回路の回路図である。

【符号の説明】

１被検出体、２磁性金属センサ、３センサ固定
台、１１金属片、１１ａ検出面、１２指示部、２
１感磁部、２２コア、２２ａ，２２ｂ垂直部、２
２ｃ接続部、２３，２４コイル、２５磁石、３
０，４０駆動検出回路、３４発振回路、３５スイ
ッチング回路、３６，３６ａ，３６ｂ平滑回路、３７
基準電圧回路、３８比較回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁性金属片が所定の間隔λで並列
に配置された被検出部に対して、この複数の磁性金属片
が並列に配置された方向に相対移動して、上記磁性金属
片を検出する磁性金属センサにおいて、感磁方向の磁界変化に応答する感磁部を有する一対の磁
電変換手段と、上記一対の磁電変換手段の感磁部に対して、感磁方向の
磁界を与える磁界発生手段とを備え、上記一対の磁電変換手段には、感磁部が、上記感磁方向
が上記一対の磁電変換部に設けられた上記磁性金属片が
並列に配置された方向に対して垂直であって、互いの極
性が同一となるように設けられ、かつ、互いの感磁部の
移動方向における間隔ｇ′が、上記所定の間隔λに対し
て、ｇ′＝（ｎ＋１／２）λ ：ｎは０以上の整数となるように設けられることを特徴とする磁性金属セン
サ。
【請求項２】所定間隔で並列に配置された複数の磁性
金属片を検出する磁性金属検出方法において、感磁方向の磁界変化に応答する感磁素子を有する一対の
磁電変換部と、上記一対の磁電変換部の感磁素子に対し
て感磁方向の磁界を与える磁界発生部とを備える磁性金
属検出センサの上記感磁素子を、上記磁性金属片が並列
に配置された方向に対して感磁方向が垂直であって、互
いの極性が同一となるように配設し、かつ、移動方向に
おける互いの間隔ｇ′が、上記所定の間隔λに対して、ｇ′＝（ｎ＋１／２）λ ：ｎは０以上の整数となるように配設し、上記磁性金属センサを、この複数の磁性金属片が並列に
配置された方向に相対移動し、上記一対の磁性金属センサの検出信号を検出し、上記一対の磁性金属センサから検出された各検出信号を
比較して、上記複数の磁性金属片を検出することを特徴
とする磁性金属検出方法。