KR19980087190A - 자성금속센서 및 자성금속 검출방법 - Google Patents

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사노 가꾸오
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Abstract

본 발명은, 응답속도가 빠르고, 미소금속편의 검출이 가능하며, 금속편으로부터의 거리를 길게 하는 것이 가능한 금속센서를 제공한다.
자성금속센서(2)는, 대략 U자형의 개자로를 구성하는 코어(22)에, 그 극성이 동일한 코일(23, 24)이 두루 감겨져 있다. 코일(23, 24)에는 자석(25)에 의해, 그 감자방향에 대하여 똑같은 자계가 부여된다. 이 자성금속센서(2)는, 자성금속이 코어(22)의 개자로부분에 근접함으로써, 코어(22)와 공기와로 형성되어 있던 자기회로의 자기저항이 변화한다. 이것에 의해 한쌍의 코일(23, 24)의 임피던스가 변화한다. 그리고 이 자성금속센서(2)에서는, 이 한쌍의 코일(23, 24)의 임피던스의 변화에 의거하여, 자성금 속의 존재의 유무나 그 변위를 검출한다.

Description

자성금속센서 및 자성금속 검출방법
본 발명은, 자성금속편을 검출하는 자성금속센서 및 자성금속센서를 이용한 자성금속 검출방법에 괸한 것이다. 예를 들면, 자성금속편의 유무나 그 변위를 검출하는 자성금속센서 및 복수의 자성금속편이 소정의 간격으로 병렬로 배치된 피검출부에서 각 자성금속편을 검출하는 자성금속센서 및 자성금속 검출방법에 괸한 것이다.
종래부터, 자성금속의 존재의 유무나 그 변위를 검출하는 자성금속센서로서, 과전류방식의 센서가 알려져있다.
이와같은 자성금속센서는, 예를 들면 기어의 치수를 검출하여 기어의 회전속도나 회전각도를 제어하는 공작기계 등의 시스템이나, 천이나 화학섬유 등의 편직기 등으로 섬유를 편직하기 위해 이용되는 빗형의 편직봉의 봉수를 검출하여 편직봉의 이동위치를 제어하는 시스템 등에 이용하는 것이 구하여지고 있다.
또, 이와같은 자성금속센서는, 예를 들면 로봇 등의 암이 소정위치에 접근하였는지 어떤지를 판단하여 그 암의 위치를 제어하는 시스템이나, 피공작물에 부착되는 나사의 헐거움이나 죄임의 잊음 등을 검출하여 작업공정의 체크를 행하는 시스템에 이용하는 것이 구하여지고 있다.
그런데, 이와같은 과전류방식의 자성금속센서는, 일반적으로 응답속도가 늦다. 그 때문에, 이 과전류방식의 자성금속센서에서는, 고속으로 이동하는 금속편의 검출이나 복수로 늘어선 금속편의 검출을 하는 것이 곤란하였다.
또, 이 과전류방식의 자성금속센서는, 이 센서를 구성하는 코일보다도 검출하는 금속편이 작아지면 급격히 출력레벨이 저하한다. 그 때문에, 이 과전류방식의 자성금속센서에서는, 미소한 금속편을 검출하는 것이 곤란하였다.
또, 이 과전류방식의 자성금속센서는, 전자유도에 의해 금속편에 과전류를 흘리지 않으면 아니 되기 때문에, 코일에서 금속편에 주는 자계의 강도를 충분히 크게 하지 않으면 아니된다. 그 때문에, 이 과전류방식의 자성금속센서는, 코일과 금속편과의 거리를 길게 하는 것이 곤란하였다.
또한, 이 과전류방식의 자성금속센서는, 이상의 이유에서 상술한 공작기계 등의 시스템이나 이동위치를 제어하는 시스템에 적용하는 것이 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 응답속도가 빠르고, 미소금속편의 검출이 가능하며, 금속편으로부터의 거리를 길게 하는 것이 가능한 자성금속센서를 제공하는데 있다.
또, 본 발명의 목적은, 소정의 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 자성금속편을 검출하는 자성금속센서이며, 응답속도가 빠르고, 미소금속편의 검출이 가능하며, 금속편으로부터의 거리를 길게 하는 것이 가능한 자성금속센서를 제공하는데 있다.
또, 본 발명의 목적은, 병렬로 배치된 자성금속편의 검출 및 근접한 자성금속편의 검출을 행하는 자성금속센서를 제공한다.
또, 본 발명의 목적은, 소정의 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 자성금속편을 검출하는 자성금속 검출방법이며, 응답속도가 빠르고, 미소금속편의 검출이 가능하며, 금속편으로부터의 거리를 길게 하는 것이 가능한 자성금속 검출방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 관계되는 자성금속센서는, 소정의 주파수의 전류에 의해 여자되어 소정의 방향의 자계를 발생하는 한쌍의 코일과, 상기 한쌍의 코일중 한편의 코일이 감겨진 제 1부재와, 상기 한쌍의 코일중 타편의 코일이 감겨진 제 2부재와, 상기 한쌍의 코일이 발생하는 자계의 방향으로 평행한 방향의 상기 제 1부재와, 상기 제 2부재와의 일단부와를 접속하는 제 3부재로 형성되어, 전체로서 개자로를 구성하는 고투자율 재료로 되는 코어와, 상기 코어에 대하여, 상기 한쌍의 코일이 발생하는 자계의 방향과 평행한 방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과, 자성금속이 상기 코어의 개자로부분에 근접함으로써, 변화하는 자계를 상기 한쌍의 코일에서 검출하는 검출수단과를 갖추는 것을 특징으로 한다.
이 자성금속센서에서는, 자성금속이 코어의 개자로부분에 근접함으로써, 코어와 공기로 형성되어 있던 자기회로의 자기저항이 변화하고, 한쌍의 코일의 임피던스가 변화한다. 그리고 이 자성금속센서에서는, 이 한쌍의 코일의 임피던스의 변화에 의거하여, 자성금속의 존재의 유무나 그 변위를 검출한다.
본 발명에 관계되는 자성금속센서는, 소정의 주파수의 전류가 공급되는 한쌍의 자기임피던스 효과(MI)소자와, 상기 한쌍의 MI소자에 대하여, 공급된 전류의 방향과 평행한 방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과, 자성금속이 상기 한쌍의 MI소자에 근접함으로써 변화하는 자계를 상기 한쌍의 MI소자에서 검출하는 검출수단과를 갖추는 것을 특징으로 한다.
이 자성금속센서에서는, 자성금속이 상기 한쌍의 MI소자에 근접함으로써, 이 MI소자와 공기로 형성되어 있던 자기회로의 자기저항이 변화하고, 한쌍의 MI소자의 임피던스가 변화한다. 그리고 이 자성금속센서에서는, 이 한쌍의 MI소자의 임피던스의 변화에 의거하여, 자성금속의 존재의 유무나 그 변위를 검출한다.
본 발명에 관계되는 자성금속센서는, 복수의 자성금속편이 소정의 간격(λ)으로 병렬로 배치된 피검출부에 대하여, 이 복수의 자성금속편이 병렬로 배치된 방향으로 상대 이동하여, 상기 자성금속편을 검출하는 자성금속센서이며, 감자방향의 자계변화에 응답하는 감자부를 가지는 한쌍의 자전변환수단과, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부에 대하여 감자방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과를 갖추고, 상기 한쌍의 자전변환수단에는, 상기 자성금속편이 병렬로 배치된 방향에 대하여 감자방향이 수직이고, 서로의 극성이 동일하게 되도록 상기 감자부가 설치되고, 또한 이동방향에 있어서의 서로의 간격(g′)이 상기 소정의 간격(λ)에 대하여,
g′= (n + 1/2) λ : n은 0 이상의 정수가 되도록 상기 감자부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 자성금속센서에서는, 상기 피검출부에 대하여 상대 이동함으로써, 병렬로 배치된 각 자성금속편에 상기 감자부가 순차 응답한다. 이때 한편의 자전변환수단의 감자부가 어느 하나의 자성금속편에 응답하였을 때에, 타편의 자전변환수단의 감자부가 어느 자성금속편과도 응답하지 않는다. 그 때문에, 이 자성금속센서에서는, 상기 한쌍의 자전변환수단의 서로의 검출신호의 차분의 값이, 양자의 감자부가 응답하고 있지 않을 때의 검출신호의 차분의 값을 중심으로서, 정부에 흔들린다. 그리고 이 자성금속센서에서는, 이 한쌍의 자전변환수단의 서로의 검출신호의 차분의 값에 의거하여, 상기 피검출부와의 상대 이동위치를 검출한다.
본 발명에 관계되는 자성금속센서는, 감자방향의 자계변화에 응답하는 감자부를 가지는 한쌍의 자전변환수단과, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부에 대하여, 감자방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부의 어느 한편의 감자방향의 극성을 전환하는 전환수단과를 갖추는 것을 특징으로 한다.
이 자성금속센서에서는, 상기 전환수단의 전환에 따라서 복수의 자성금속편이 소정의 간격으로 배치된 피검출부에 대하여 상대 이동하여 이 자성금속편의 수 등을 검출하고, 또 자성금속편에 대하여 근접하고 있는지 어떤지를 검출한다.
본 발명에 관계되는 자성금속 검출방법은, 소정간격으로 병렬로 배치된 복수의 자성금속편을 검출하는 자성금속 검출방법이며, 감자방향의 자계변화에 응답하는 감자소자를 가지는 한쌍의 자전변환부와, 상기 한쌍의 자전변환부의 감자소자에 대하여 감자방향의 자계를 부여하는 자계발생부와를 갖추는 자성금속센서의 상기 감자소자를, 상기 자성금속편이 병렬로 배치된 방향에 대하여 감자방향이 수직으로서 서로의 극성이 동일하게 되도록 설치하고, 또한 이동방향에 있어서의 서로의 간격(g′)이, 상기 소정의 간격(λ)에 대하여,
g′= (n + 1/2) λ : n은 0 이상의 정수가 되도록 설치하고, 상기 자성금속센서를 이 복수의 자성금속편이 병렬로 배치된 방향으로 상대 이동하고, 상기 한쌍의 자성금속센서의 검출신호를 검출하고, 상기 한쌍의 자성금속센서에서 검출된 각 검출신호를 비교하여, 상기 복수의 자성금속편을 검출하는 것을 특징으로 한다.
이 자성금속 검출방법에서는, 상기 자성금속센서가 병렬로 배치된 복수의 자성금속편에 대하여 상대 이동함으로써, 병렬로 배치된 각 자성금속편에 상기 감자소자가 순차 응답한다. 이때, 한편의 자전변환부의 감자소자가 어느 하나의 자성금속편에 응답하였을 때에, 타편의 자전변환부의 감자소자가 어느 자성금속편에도 응답하지 않는다. 그 때문에 이 자성금속 검출방법에서는, 상기 자성금속센서를 이동시켰을 경우에, 상기 한쌍의 자전변환부의 서로의 검출신호의 차분의 값은, 양자의 감자소자가 응답하고 있지 않을 때의 검출신호의 차분의 값을 중심으로서 정부에 흔들린다. 그리고, 이 자성금속 검출방법에서는, 이 한쌍의 자전변환부의 서로의 검출신호의 차분의 값에 의거하여, 소정의 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 자성금속편을 검출한다.
도 1은 제 1실시형태의 자성금속센서를 적용한 금속편카운터의 사시도이다.
도 2는 상기 금속편카운터의 피검출체의 요부의 평면도이다.
도 3은 상기 금속편카운터의 피검출체의 금속편의 측면도이다.
도 4는 상기 금속편카운터의 자성금속센서의 부분 단면도이다.
도 5는 상기 자성금속센서에 설치된 감자부의 코어의 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 상기 코어에 코일이 감겨진 상태의 감자부를 나타내는 도면이다.
도 7은 상기 자성금속센서의 구동검출회로를 나타내는 회로도이다.
도 8은 상기 피검출체와 상기 자성금속센서의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 상기 자성금속센서에 금속편이 근접하고 있지 않은 경우에 있어서 형성되는 자기회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 상기 자성금속센서에 금속편이 근접하고 있는 경우에 있어서 형성되는 자기회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 상기 자성금속센서에 금속편이 근접하고 있지 않은 경우에 있어서의 각 코일의 임피던스를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 상기 자성금속센서에 금속편이 근접하고 있는 경우에 있어서의 각 코일의 임피던스를 설명하기 위한 도면이다.
도 13(a)는 구동검출회로의 출력신호의 전압레벨을 나타내는 도면이다.
도 13(b)는 구동검출회로의 출력신호를 소정의 임계레벨로 2치화한 신호의 전압레벨을 나타내는 도면이다.
도 14는 제 2실시형태의 자성금속센서를 적용한 금속편카운터의 사시도이다.
도 15는 상기 금속편카운터의 자성금속센서의 부분 단면도이다.
도 16은 상기 자성금속센서의 구동검출회로를 나타내는 회로도이다.
도 17은 상기 자성금속센서와 피검출체와의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 상기 자성금속센서를 금속편카운터에 이용한 경우에 있어서, 상기 자성금속센서에 의한 하나의 금속편의 검출동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 상기 자성금속센서를 금속편카운터에 이용한 경우에 있어서, 상기 자성금속센서에 의한 복수의 금속편의 검출동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 피검출체와 상기 자성금속센서와의 상대 이동위치에 대한 구동검출회로의 출력전압레벨을 나타내는 도면이다.
도 21은 상기 자성금속센서를 근접센서로서 이용한 경우에 있어서, 상기 자성금속선에 의한 금속편의 검출동작을 설명하는 도면이다.
도 22는 MI소자를 설명하는 도면이다.
도 23은 상기 MI소자를 적용한 경우의 제 2실시형태의 자성금속센서의 배치관계를 설명하는 도면이다.
도 24는 상기 MI소자를 적용한 자성금속센서의 구동검출회로의 회로도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 피검출체 2,40. 자성금속센서
11,51. 금속편 11a. 피검출면
12. 지시부 21. 감자부
22. 코어 23,24. 코일
25. 자석 26. 단자대
27. 알루미늄케이스 30,41,63. 구동검출회로
31,32,33. 신호선 34. 발진회로
35. 스위칭회로 37. 차동증폭회로
38. 제어회로 43. 비교회로
61,62. 자기임피던스소자 M. 중점
R1,R2,R3,R4. 저항 Vth. 임계레벨
H1, H1′. 자계 S1,S1′,S2,S2′. 스위치
이하, 본 발명을 적용한 2개의 실시형태(제 1실시형태, 제 2실시형태)의 자성금속센서에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명을 적용한 제 1실시형태의 자성금속센서에 대하여 설명한다.
도 1에, 본 발명의 제 1실시의 자성금속센서를 적용한 금속편카운터의 사시도를 나타낸다. 이 금속편카운터는, 복수의 자성금속편이 소정간격으로 병렬로 배치된 피검출체의 이동위치를 검출하는 것이다.
금속편카운터는, 이 도1에 나타내는 바와같이 피검출체(1)와, 센서고정대(3)상에 고정된 자성금속센서(2)로 구성된다.
피검출체(1)는, 소정간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)을 가지고 있다. 이들 복수의 금속편(11)은 철 등의 자성금속으로 되고, 예를 들면 직육면체의 형태로 되어 있다. 이들 복수의 금속편(11)은, 각각의 긴쪽방향의 일단부가 지시부(12)에 부착되어 있고, 전체로서 픽검출체(1)를 구성하고 있다.
금속편(11)의 치수는, 도 2의 평면도 및 이 도 2에 있어서 A방향에서 본 도 3의 측면도에 나타내는 바와같이, 예를 들면 긴쪽방향의 길이(11), 폭(w1), 높이(h1)가 각각 5.0mm, 0.5mm, 2.0mm로 되어 있다. 또 금속편(11)의 병렬배치의 간격(λ)은, 1.0mm로 되어 있다. 또한 이 금속편(11)의 도 2에 나타내는 A방향에서 본 측면, 즉 금속편(11)의 긴쪽방향의 지시부(12)가 부착되어 있지 않은 타단부의 측면을, 이하 피검출면(11a)라고 부른다.
또, 피검출체(1)의 지시부(12)의 측면에는, 구동축(13)이 부착되어 있다. 이 구동축(13)은 구동기구에 접속되어 있다. 이 구동기구는 제어회로의 제어에 의거하여, 금속편(11)이 병렬로 배치된 방향인 a1방향 및 a2방향으로, 피검출체(1)를 평행이동시킨다.
도 4에, 자성금속센서(2)의 구조를 나타낸다.
자성금속센서(2)는, 대략 U자형의 개자로형의 코어(22)에 코일(23) 및 코일(24)이 감겨진 감자부(21)와, 이 감자부(21)에 자계를 부여하는 자석(25)을 갖추고 있다.
감자부(21)의 코어(22)는, 고투자율재료로 되고, 도 5에 나타내는 바와같이 대략 직육면체의 수직부(22a, 22b)가, 소정의 기어폭(g)을 가지고 긴쪽방향이 평행이 되도록 배치되어 있다. 이 수직부(22a, 22b)는 그 긴쪽방향의 일단부가 접속부(22c)에 접속되고, 전체로서 대략 U자형의 코어(22)가 일체로 성형되어 있다. 이 코어(22)는, 예를 들면 NiFe조성의 퍼멀로이 등이나 Fe, Co, Si, B 등으로 구성된 어모르퍼스재료 등의 연자성을 나타내는 재료로 된다.
이 코어(22)의 각 부위의 치수는, 예를 들면 수직부(22a, 22b)의 긴쪽방향의 길이(12), 폭(w2), 높이(h2)가 각각 3.5mm, 0.5mm, 0.05mm로 되어 있다. 또, 이 수직부(22a, 22b)와의 사이의 갭폭(g)이 1.0mm로 되어 있고, 코어(22) 전체의 치수는 긴쪽방향의 길이(13), 폭(w3), 높이(h2)가 각각 5.0mm, 2.0mm, 0.05mm로 되어 있다.
이와같은 형태의 코어(22)에는, 도 6에 바와같이 각각 통형의 보빈(29a, 29b)의 외주를 가이드로 하여, 수직부(22a) 및 수직부(22b)에 대하여 코일(23, 24)이 감겨져있다. 이들 코일(23, 24)은, 그 중심축이 상기 수직부(22a, 22b)의 긴쪽방향으로 평행이 되도록 감겨져있다. 이와같은 코일(23, 24)은, 예를 들면 직경 0.05mm의 동선이 각각 50회씩 감겨져서 구성된다.
이상과 같은 감자부(21)는, 코어(22)의 수직부(22a, 22b)의 긴쪽방향(도 5에서 표시하는 x방향)에 평행으로 입사하는 외부자계에 대한 감도가 상당히 높아져있다. 또 감자부(21)는 이 x방향으로 평행입사하는 외부자계에 대하여 임피던스변화가 생겨, 그 변화율이 상당히 크게 되어 있다. 또한, 이 코어(22)의 수직부(22a, 22b)의 긴쪽방향, 즉 도 5에서 표시하는 x방향을, 이하 이 감자부(21)의 감자방향으로서 설명을 행한다.
또, 감자부(21)의 코일(23, 24)은, 고주파의 펄스전류로 여자된다. 여기서 코일(23, 24)의 감는 선방향과 여자하는 고주파펄스전류의 전류방향과의 관계는, 서로의 코일(23, 24)이 발생하는 자계의 극성이 역이 되는 관계에 있다. 즉, 이 관계는 코일(23)에 발생하는 자계(H1)와 코일(24)에 발생하는 자계(H1)가, 역의 방향이 되는 관계에 있다. 예를 들면, 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 동일한 경우는, 이 코일(23)과 코일(24)은, 서로 역상의 고주파펄스전류에 의해 여자되고, 또 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 역인 경우는, 코일(23)과 코일(24)은 서로 동상의 고주파펄스전류에 의해 여자되는 관계로 되어 있다.
이와같은 코일(23, 24)은, 단자대(26)에 있어서 신호선(31, 32, 33)과 접속되어, 이 신호선(31, 32, 33)을 거쳐서 예를 들면 이 자성금속센서(2)의 외부에 설치된 구동검출회로와 접속된다. 이들 코일(23, 24)은, 이 구동검출회로에서 여자전류가 공급되고, 이 구동검출회로에 의해 출력이 검출된다.
도 7에 이 구동검출회로의 회로도를 나타낸다.
구동검출회로(30)는 발진회로(34)와, 발진회로(34)로부터의 펄스신호에 의거하여 코일(23, 24)의 구동전류를 스위칭하는 스위칭회로(35)와, 코일(23)의 출력전압을 검출하여 평활화하는 평활회로(36a)와, 코일(24)의 출력전압을 검출하여 평활화하는 평활회로(36b)와, 평활화된 코일(23, 24)의 출력전압의 차분을 증폭하는 차동증폭회로(37)와를 갖추고 있다.
감자로(21)의 코일(23, 24)은, 도 7에 나타내는 바와같이 병렬접속되어 있다. 코일(23)은 일단이 저항(R1)을 거쳐서 전원전압(Vcc)이 공급되고, 타단이 스위칭회로(35)를 거쳐서 접지되어 있다. 또 코일(24)은, 일단이 상기 저항(R1)과 동일의 저항치의 저항(R2)을 거쳐서 전원전압(Vcc)이 공급되고, 타단이 스위칭회로(35)를 거쳐서 접지되어 있다. 이 코일(23, 24)은, 각각 저항(R1,R2)과의 접속점에서 검출출력이 꺼내진다.
발진회로(34)는, 예를 들면 주파수 1MHz, 듀티비 1:10의 펄스신호를 발생한다. 스위칭회로(35)는 이 펄스신호에 의거하여, 병렬접속된 코일(23, 24)에 흐르는 전류를 스위칭한다. 이것에 의해 이들 코일(23, 24)은 고주파펄스전류로 여자된다.
평활회로(36a)는, 코일(23)과 저항(R1)과의 접속점의 전압을 검출하여 평활화한다. 평활회로(36b)는, 코일(24)과 저항(R2)과의 접속점의 전압을 검출하여 평활화한다.
차동증폭회로(37)는, 평활회로(36a)에 의해 평활화된 코일(23)의 출력전압과, 평활회로(36b)에 의해 평활화된 코일(24)의 출력전압과의 차동전압을 검출하여, 이 차동전압을 증폭한 신호를 생성하고, 이 신호를 제어회로(38)에 공급한다.
이 제어회로(38)는, 이 차동증폭회로(37)에서 공급되는 신호를 검출하여, 이 신호를 소정의 임계레벨로 2치화함으로써, 상기 금속편(11)의 검출수를 구할 수 있다. 따라서, 이 제어회로(38)는 검출수를 카운트함으로써, 자성금속센서(2)와 피검출체(1)와의 상대 이동위치를 검출할 수 있다. 또, 이 제어회로(38)는 이 차동증폭회로(37)에서 공급되는 신호의 레벨을 검출함으로써, 상기 금속편(11)과 자성금속센서(2)와의 거리를 검출할 수 있다.
이상과 같이 구동검출회로(30)는, 코일(23, 24)에 고주파의 펄스전류를 여자할 수 있다. 이 구동검출회로(30)는, 코일(23)에 발생하는 자계(H1)와 코일(24)에 발생하는 자계(H1′)와가 역상이 되도록 코일(23)과 코일(24)과를 여자한다. 또, 이 구동검출회로(30)는, 코일(23, 24)의 출력전압의 차동출력을 검출할 수 있다.
또 자석(25)은, 상기 감자부(21)에 대하여 감자방향에 평행으로 똑 같은 자계를 부여하도록, 위치결정부(25a)에 의해 감자부(21)와 소정간격을 유지하여 위치결정되어서 고정된다. 이 자석(25)은, 감자부(21)의 접속부(22c)에 대향하는 위치에 설치되고, 감자부(21)에 대하여 코어(22)의 접속부(22c)에서 감자방향으로 평행한 자계를 부여한다. 예를 들면, 이 자석(25)은 1×1×2mm의 직육면체의 페라이트자석으로 이루고, 1×2mm의 면이 상기 감자부(21)의 접속부(22c)에 대향하도록 배치된다. 이 경우, 자석(25)은 이 1×2mm의 면에 수직이 되도록, 예를 들면 표면자속밀도가 약 600G로 착자된다. 또한 이 자석(25)의 착자방향은, 상기 감자부(21)에 대하여 감자방향에 평행으로 똑 같은 자계를 부여하도록 하면, N극측 혹은 S극측의 어느 것을 코어(22)의 접속부(22c)에 대향시켜도 좋다.
또한, 감자부(21)와 자석(25)과의 사이의 거리(1x)는, 이 자석(25)의 강도와 이 감자부(21)의 자계에 대한 임피던스특성에 따라서 정하여진다. 구체적으로는, 코일(23, 24)의 양자에 대하여 자석(25)에 의한 자계를 부여하고, 코일(23)과 코일(24)의 차동출력의 최대치(예를 들면, 자석(25)이 코어(22)의 접속부(22c)에 가장 근접한 위치에서의 차동출력) 및 코일(23)과 코일(24)의 출력의 최소치(예를 들면, 자석(25)이 코어(22)의 접속부(22c)에서 무한히 멀게된 경우의 차동출력)를 검출한다. 그리고 차동출력이 이들 검출한 값의 중간의 값이 되는 위치를 구하고, 이때의 감자부(21)와 자석(25)과의 사이의 거리를 (1x)로하여 정한다. 예를 들면, 상술한 감자부(21) 및 자석(25)의 경우에서는, 거리(1x)를 2mm로 정할 수 있다.
또한, 이 자석(25)은 페라이트자석에 한하지 않고, 예를 들면 Sm계나 ZnMn계의 영구자석 또는 전자석 등을 이용하여도 좋다. 또 자석(25)에 전자석을 이용한 경우에는, 전류량에 의해 발생하는 자계를 제어할 수 있으므로, 상기 거리(1x)의 조정을 이 전류량에 의존시킬 수도 있다.
이상과 같은 자석(25)은, 감자부(21)에 대하여 감자방향의 바이어스자계를 부여할 수 있고, 이 때문에 외부자계에 대하여 임피던스의 변화가 직선적이며, 또한 임피던스의 변화가 급준한 특성을 나타내는 범위에서, 이 감자부(21)를 사용할 수 있다.
그리고, 이와같은 대략 U자형의 개자로형의 코어(22)에 코일(23) 및 코일(24)이 감겨진 감자부(21)와, 이 감자부(21)에 감자방향의 자계를 부여하는 자석(25) 등은, 예를 들면 그 보호를 위해 에폭시수지가 봉입된 상태에서 알루미늄케이스(27)에 수용되어, 전체로서 자성금속센서(2)를 구성한다.
이상 설명한 바와같이 자성금속센서(2)는, 개자로를 형성한 코어(22)를 갖추는 감자부(21)를 가지며, 이 감자부(21)에 대하여 자석(25)에 의해 감자방향의 자계가 부여되어 있다. 또 이 감자부(21)의 코어(22)에는, 평행으로 배치되어 여자됨으로써 발생하는 자계의 극성이 다른 코일(23) 및 코일(24)이 설치되어 있다. 따라서 이 자성금속센서(2)에서는, 코어(22)에 감겨진 코일(23, 24)의 양자에 자성금속이 접근하면, 자석(25)에서 발생하고 있는 자계가 흐트러져서 변화한다. 이때 자성금속센서(2)에서는, 코일(23)과 코일(24)과가 그 극성이 역상이 되도록 여자되어 있기 때문에, 이 코일(23)과 코일(24)과의 임피던스의 차가 접근한 자성금속과의 거리에 따라서 변화한다. 그 때문에 이 자성금속센서(2)에서는, 코일(23)과 코일(24)과의 차동전압을 검출함으로써, 상기 금속편(11)과의 거리를 검출할 수 있다.
다음에, 상기 피검출체(1)와 상기 자성금속센서(2)와의 배치의 관계에 대하여 설명한다.
피검출체(1)가 상술한 바와같이 구동기구에 의해 도 1중에 나타낸 a1, a2방향, 즉 금속편(11)이 병렬로 배치된 방향으로 평행이동하는데 대하여, 자성금속센서(2)는 센서고정대(3)상에 고정되어서 설치된다. 또, 이 자성금속센서(2)는, 피검출체(1)가 금속편(11)이 병렬로 배치된 방향에 대하여 평행이동한 경우에 있어서, 각 금속편(11)의 피검출면(11a)에 상기 감자부(21)의 U자형의 코어(22)의 개구부가 대향하도록 설치된다. 즉, 이 자성금속센서(2)는 감자부(21)의 감자방향(도 5에 나타내는 x방향)이 금속편(11)의 긴쪽방향에 일치하고, 상기 피검출체(1)의 이동방향(a1, a2)에 수직이 되도록 배치된다.
또, 이 자성금속센서(2)는 도 8에 나타내는 바와같이, 감자부(21)의 수직부(22a)와 수직부(22b)와를 연결하는 직선(L)이, 피검출체(1)의 이동방향(a1, a2)에 수직이 되도록 배치된다.
이상과 같이 피검출체(1)와 자성금속센서(2)와의 배치관계를 정함으로써, 이 피검출체(1)가 a1, a2방향으로 평행이동한 경우, 자성금속센서(2)의 검출출력이 이하의 상태를 반복하게 된다. 즉, 자성금속센서(2)는, U자형의 코어(22)의 개구부가 어느 하나의 금속편(11)의 피검출면(11a)에 대향하는 상태와, 이 U자형의 코어(22)의 개구부가 어느 하나의 금속편(11)의 피검출면(11a)과도 대향하고 있지 않은 상태와를 교대로 반복한다. 이 때문에, 자성금속센서(2)의 검출출력은, 코일(23)과 코일(24)과의 차동전압이 소정의 임계전압을 중심으로 증감을 반복하게 된다.
따라서, 자성금속센서(2)에서는, 피검출체(1)와의 상대이동에 따라서 교대로 증감을 반복하는 코일(23)과 코일(24)의 차동전압을 소정의 임계전압으로 2치화하고, 이 2치화한 결과를 카운트함으로써, 피검출체(1)의 이동위치를 검출할 수 있다.
다음에, 자성금속센서(2)의 금속편(11)의 검출동작에 대하여 설명한다.
먼저, 하나의 금속편(11)을 이 자성금속센서(2)의 코일(23)에서 코일(24)에 걸쳐서 통과시킨 경우의, 자성금속센서(2)의 검출출력에 대하여 도 9∼도 12를 이용하여 설명한다.
자성금속센서(2)가 금속편(11)에 근접하고 있지 않은 상태, 즉 U자형의 코어(22)의 개구부가 금속편(11)의 피검출면(11a)에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서는, 자석(25)에서 부여되는 자계에 의해 생기는 자속은, 도 9에 나타내는 바와같이 코어(22)와 그 주위의 공기로 되는 자기회로를 통과한다. 이때 공기의 투자율이 작은데서 이 자기회로 전체의 자기저항이 커진다. 이 경우의 자기회로를 통과하는 자속량을 ø1로 한다.
이 상태에 대하여, 자성금속센서(2)가 금속편(11)에 근접하고 있는 상태, 즉 U자형의 코어(22)의 개구부가 금속편(11)의 피검출면(11a)에 대향하고 있는 상태에 있어서는, 자석(25)에서 부여되는 자계에 의해 생기는 자속은, 도 10에 나타내는 바와같이 코어(22)와 그 주위의 공기와 금속편(11)으로 되는 자기회로를 통과한다. 이때 금속편(11)이 자성금속으로 되어 투자율이 큰데서 이 자기회로 전체의 자기저항이 작아진다. 이 경우의 자기회로를 통과하는 자속량을 ø2로 한다. 이 자속량을 ø2로 한다. 따라서 이 자속량(ø2)은, 상기 자속량(ø1)보다 많아진다.
여기서 코일(23)과 코일(24)과는, 서로 극성이 다른 자계를 발생하도록 고주파펄스전류로 여자되어 있다. 그리고 이 코일(23)과 코일(24)과를 통과하는 자속은, 이 고주파펄스전류에 의해 여자됨으로써 발생하는 자속과, 자석(25)에서 발생하는 자속과가 가산된 것이 된다. 그 때문에 코일(23)을 통과하는 자속량과 코일(24)을 통과하는 자속량과는 상위하고, 이들 코일(23)과 코일(24)의 임피던스도 상위한다.
따라서 도 10에 나타내는 바와같이, 자성금속센서(2)가 금속편(11)에 근접하고 있지 않은 상태에 있어서, 코일(23)의 임피던스와 코일(24)의 임피던스의 값에 차가 생기고 있다. 예를 들면, 코일(23)의 임피던스가 코일(24)의 임피던스보다도 크게 되어 있다. 그리고 이 상태에서 자성금속센서(2)가 금속편(11)에 근접하면, 자석(25)에서 부여되는 자계의 방향과 동일방향의 자계를 발생하는 코일을 통과하는 자속은 증가하고, 자석(25)에서 부여되는 자계의 방향과 역의 방향의 자계를 발생하는 코일을 통과하는 자속은 감소한다. 그 결과, 예를 들면 코일(23)의 임피던스가 증가하고, 이 코일(24)의 임피던스가 감소한다. 따라서 자성금속센서(2)가 금속편(11)에 근접한 상태에어서는, 도 12에 나타내는 바와같이, 코일(23)의 임피던스와 이 코일(24)의 임피던스와의 값의 차는, 자성금속센서(2)가 금속편(11)에 근접하고 있지 않은 상태에 있어서의 코일(23)의 임피던스와 코일(24)의 임피던스와의 값의 차보다도 커진다. 예를 들면 코일(23)의 임피던스가 코일(24)의 임피던스보다도 더욱 크게 되어 있다.
이상과 같이, 자성금속센서(2)에서는 금속편(11)과의 거리에 따라서, 코일(23)과 코일(24)의 임피던스가 변화한다. 따라서 자성금속센서(2)에서는, 코일(23)과 코일(24)과의 전위차를 검출함으로써, 금속편(11)과의 거리를 검출할 수 있다.
다음에, 자성금속센서(2)를 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)에 대하여 상대적으로 이동시킨 경우의 검출출력에 대하여, 도 13a 및 도 13b를 이용하여 설명한다. 이 도 13a 및 도 13b는, 각각 횡축에 복수의 금속편(11)에 대한 자성금속센서(2)의 상대 이동거리를 나타내고 있다. 도 13a는 구동검출회로(30)의 출력신호의 전압레벨을 나타내고, 도 13b는 구동검출회로(30)의 출력신호를 소정의 임계레벨로 2치화한 신호의 전압레벨을 나타낸다.
자성금속센서(2)를 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)에 대하여 상대적으로 이동시킨 경우, 코일(23)과 코일(24)과의 차동전압출력은, 도 13a에 나타내는 바와같이 상대 이동거리 1mm를 주기로서 공간적으로 전압레벨이 변동한다. 예를 들면, 이 차동전압출력은, 자성금속센서(2)와 하나의 금속편(11)이 대향한 위치에서, 피크(p1∼p5)레벨이 된다.
또, 코일(23)과 코일(24)과의 차동전압출력을, 도 13b에 나타내는 바와같이, 소정의 임계레벨(Vth)로 2치화함으로써, 온/오프신호를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 자성금속센서(2)에서는 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)에 대하여 상대적으로 이동시키고, 코일(23)과 코일(24)과의 차동전압을 2치화하고, 이 2치화한 결과를 카운트함으로써, 피검출체(1)의 이동위치를 검출할 수 있다.
또, 이 자성금속센서(2)에서는, 자석(25)이 발생하는 자계에 의한 자속량의 변화에 의거하여, 금속편(11)과의 거리나 유무를 검출하므로 응답속도가 빠르다. 그 때문에 이 자성금속센서(2)에서는, 고속으로 이동하는 금속편의 검출이나, 복수로 늘어선 금속편의 검출을 할 수 있다.
또, 자성금속센서(2)에서는, 검출하는 금속편(11)의 크기나 형태에 의거하여, 감자부(21)의 코어(22)의 크기나 형태를 정할 수 있기 때문에, 출력레벨을 저하시키지 않고 미소한 금속편(11)이나 얇은 금속편(11)을 검출할 수 있다.
또, 자성금속센서(2)에서는, 금속편(11)과의 거리에 따라서 자석(25)이 발생하는 자계를 정하면 좋으므로, 금속편(11)과의 거리를 길게 할 수 있다.
또, 본 발명의 실시형태의 금속편카운터에서는, 또한 별도의 자성금속센서를 상기 자성금속센서(2)와 (m±1/4)(λ)의 거리를 가지고 상대 이동방향으로 엇갈려서 배치하는 것으로, 상기 도 13b에 나타낸 신호가 90°의 위상차를 가지는 2상의 신호로서 얻을 수 있다(m은 정수). 따라서 이 2상의 신호에 의거해서, 상대적인 이동량을 출력하는 신호를 만들 수 있으므로, 이와같이 배치된 자성금속센서(2)를 이용하여 위치검출장치를 구성하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 본 발명을 적용한 제 2실시형태의 자성금속센서에 대하여 설명한다. 또한 상술한 제 1실시형태의 설명에서 이용한 구성요소와 동일 구성요소에 대해서는, 도면중에 동일부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 제 2실시형태의 자성금속센서를, 자성금속편이 소정간격으로 병렬로 배치된 피검출체의 이동위치를 검출하는 금속편카운터에 적용한 경우에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 14에 금속편카운터의 사시도를 나타낸다.
이 금속편카운터는, 피검출체(1)와 센서고정대(3)상에 고정된 자성금속센서(40)로 구성된다.
도 15에 자성금속센서(40)의 구조를 나타낸다.
자성금속센서(40)는, 대략 U자형의 개자로형의 코어(22)에 코일(23) 및 코일(24)이 감겨진 감자부(21)와, 이 감자부(21)에 자계를 부여하는 자석(25)과를 갖추고 있다.
감자부(21)는, 코어(22)의 수직부(22a, 22b)의 긴쪽방향으로 평향하게 입사하는 외부자계에 대한 감도가 상단히 높아지고 있다. 또 감자부(21)는, 감자방향으로 평행입사하는 외부자계에 대하여 임피던스변화가 생기고, 그 변화율이 상당히 커져 있다.
또, 감자부(21)의 코일(23, 24)은, 고주파의 펄스전류로 여자된다. 여기서 이 자성금속센서(40)를 금속편카운터에 적용하는 경우에는, 코일(23, 24)의 감는 선방향과 여자하는 고주파 펄스전류의 전류방향과의 관계는, 그 극성이 동일한 관계에 있다. 즉, 코일(23)에 발생하는 자계(H1)와 코일(24)에 발생하는 자계(H1′)와가 동일한 방향이 되는 관계에 있다. 예를 들면, 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 동일한 경우에는, 코일(23)과 코일(24)은 서로 동상의 고주파 펄스전류에 의해 여자되고, 또 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 역인 경우에는, 서로 역상의 고주파 펄스전류에 의해 여자되는 관계로 되어 있다.
또한, 이 자성금속센서(40)를 근접센서로서 이용하는 경우에는, 코일(23, 24)의 감는 선방향과 여자하는 고주파 펄스전류의 전류방향과의 관계는, 그 극성이 역이되는 관계에 있다. 즉, 코일(23)에 발생하는 자계(H1)와 코일(24)에 발생하는 자계(H1′)와가 역의 방향이 되는 관계에 있다. 예를 들면, 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 동일한 경우에는, 코일(23)과 코일(24)은 서로 역의 고주파 펄스전류에 의해 여자되고, 또 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 역인 경우에는, 코일(23)과 코일(24)은 서로 역상의 고주파 펄스전류에 의해 여자되는 관계로 되어 있다.
따라서, 이 감자부(21)의 한편의 코일(24)은, 이 자성금속센서(40)를 근접센서로서 적용한 경우에 그 극성이 역이되도록 하기 위해, 후술하는 구동검출회로에 전환스위치가 설치되어 있다. 또한 이 자성금속센서(40)를 근접센서로서 이용한 경우에 대한 상세한 설명은 후술한다.
이와같은 코일(23, 24)은, 단자대(26)에 있어서 신호선(31, 32, 33)과 접속되고, 이 신호선(31, 32, 33)을 통해서 예를 들면 이 자성금속센서(40)의 외부에 설치된 구동검출회로와 접속된다. 이들 코일(23, 24)은 이 구동검출회로에서 여자전류가 공급되고, 이 구동검출회로에 의해 출력이 검출된다.
도 16에 이 구동검출회로의 회로도를 나타낸다.
구동검출회로(41)는, 발진회로(34)와 발진회로(34)로부터의 펄스신호에 의거하여, 코일(23, 24)의 여자전류를 스위칭하는 스위칭회로(35)와, 코일(23, 24)의 출력전압을 검출하여 평활화하는 평활회로(36)와, 코일(23, 24)의 임계레벨을 결정하는 기준전압회로(42)와, 평활화된 코일(23, 24)의 출력과 임계레벨을 비교하는 비교회로(43)와를 갖추고 있다.
또, 구동검출회로(41)는 코일(24)에 흘려지는 여자전류의 방향을 전환하여, 이 코일(24)의 극성을 반전시키는 스위치(S1, S1′), 스위치(S2, S2′)를 갖추고 있다.
감자부(21)의 코일(23)은, 그 일단에서 전원전압(Vcc)이 인가되고, 타단이 중점(M)에 접속되어 있다.
감자부(21)의 코일(24)의 일단은, 스위치(S1)를 거쳐서 상기 중점(M)에 접속되는 동시에, 스위치(S2)를 거쳐서 스위칭회로(35)에 접속된다. 또, 감자부(21)의 코일(24)의 타단은, 스위치(S1′)를 거쳐서 스위칭회로(35)에 접속되는 동시에, 스위치(S2′)를 거쳐서 상기 중점(M)에 접속된다.
이와같은 스위치(S1, S1′), 스위치(S2, S2′)는, 각각 연동하여 온/오프동작을 하고, 코일(24)의 여자전류의 방향을 전환한다.
여기서, 이 자성금속센서(40)를 금속편카운터에 적용한 경우에는, 예를 들면 스위치(S1, S1′)가 온되고, 또한 스위치(S2, S2′)가 오프되어서, 이 코일(23)과 코일(24)이 직렬접속된다. 이 때에는, 코일(23)과 코일(24)과의 극성이 동일하게 된다.
또한, 이 자성금속센서(40)의 상세를 후술하는 근접센서로서 적용한 경우에는, 예를 들면 스위치(S1, S1′)가 오프되고, 또한 스위치(S2, S2′)가 온되어서, 이 코일(23)과 코일(24)이 직렬접속된다. 이 때에는, 코일(23)과 코일(24)과의 극성이 반대가 된다.
발진회로(34)는, 예를 들면 주파수(1MHz), 듀티비 1:10의 펄스신호를 발생한다. 스위칭회로(35)는 이 펄스신호에 의거하여, 직렬접속된 코일(23, 24)에 흐르는 전류를 스위칭한다. 이것에 의해 이들 코일(23, 24)은, 고주파펄스전류로 여자된다.
평활회로(36)는, 직렬접속된 코일(23, 24)의 중점(M)의 전압을 검출하여 평활화한다. 기준전압회로(42)는, 전원전압을 소정의 값의 저항으로 분압하여 기준전압을 발생한다. 이 기준전압은 비교회로(43)에 대하여, 코일(23, 24)의 출력의 임계레벨로서 부여된다.
여기서, 이 기준전압의 값은, 예를 들면 자성금속센서(40)에 대하여 하등 자계나 금속이 근접하고 있지 않은 상태에 있어서의 직렬접속된 코일(23, 24)의 중점(M)의 전압이 설정된다. 구체적으로는 코일(23, 24)의 부여된 자계에 대한 변화율이나 자계가 부여되어 있지 않을 때의 저항치가 동일하면, 이 기준전압은 전원전압(Vcc)의 1/2로 설정된다.
비교회로(43)는, 평활회로(36)에서 공급되는 평활화된 코일(23, 24)의 중점(M)의 전압과, 기준전압회로(42)에서 공급되는 임계레벨의 기준전압과를 비교하여 2치화하고, 그 2치화한 신호를 제어회로(38)에 공급한다.
이 제어회로(38)가, 이 비교회로(43)에 의해 2치화한 신호의 펄스수를 카운트함으로써, 상기 금속편(11)의 검출수를 구할 수 있고, 이 검출수에서 자성금속센서(40)와 피검출체(1)와의 상대이동위치를 검출할 수 있다.
이상과 같이 구동검출회로(41)는, 코일(23, 24)에 고주파의 펄스전류를 여자하고, 또 코일(23, 24)의 출력을 검출할 수 있다.
또 자석(25)은, 상기 감자부(21)에 대하여 감자방향에 평행으로 똑같은 자계를 부여하도록, 위치결정부(25a)에 의해 감자부(21)와 소정간격을 유지하고 위치결정되어서 고정된다. 이 자석(25)은, 감자부(21)의 접속부(22c)에 대향하는 위치에 설치되고, 감자부(21)에 대하여 코어(22)의 접속부(22c)측에서 감자방향으로 평행한 자계를 부여한다. 예를 들면, 이 자석(25)은 1×1×2mm의 직육면체의 페라이트자석으로 이루고, 1×2mm의 면이 상기 감자부(21)의 접속부(22c)에 대향하도록 배치된다. 이 경우, 자석(25)은 1×2mm의 면에 수직이 되도록, 예를 들면 표면자속밀도가 약 600G로 착자된다.
또, 감자부(21)와 자석(25)과의 사이의 거리(1x)는 이 자석(25)의 강도와, 이 감자부(21)의 자계에 대한 임피던스특성에 따라서 정하여진다. 구체적으로는, 코일(23, 24)의 어느 코일에 대하여 자석(25)에 의한 자계를 부여하고, 출력의 최대치(즉, 이 자석(25)에서 부여된 자계에 의해 포화상태로 된 경우의 출력) 및 출력의 최소치(즉, 이 자석(25)으로부터의 자계가 미치지 않은 경우의 출력)을 검출한다. 그리고, 이들 검출한 값의 중간의 값이 되는 위치를 구하고, 이 때의 감자부(21)와 자석(25)과의 사이의 거리를 1x로 하여 정한다. 예를 들면, 상술한 감자부(21) 및 자석(25)의 경우에서는, 거리(1x)를 2mm로 하여 정할 수 있다.
이상과 같은 자석(25)은, 감자부(21)에 대하여 감자방향의 바이어스자계를 부여할 수 있고, 이 때문에 외부자계에 대하여 임피던스의 변화가 직선적이며, 또한 임피던스의 변화가 급준한 특성을 나타내는 범위에서 이 감자부(21)를 사용할 수 있다.
그리고, 이와같은 대략 U자형의 개자로형의 코어(22)에 코일(23) 및 코일(24)이 감겨진 감자부(21)와, 이 감자부(21)에 감자방향의 자계를 부여하는 자석(25) 등은, 예를 들면 그 보호를 위해, 에폭시수지가 봉입된 상태에서 알루미케이스(27)에 수용되고, 전체로서 자성금속센서(40)를 구성한다.
이상 설명한 바와같이 자성금속센서(40)에서는, 개자로를 형성한 코어(22)를 갖추는 감자부(21)를 가지며, 이 감자부(21)에 대하여 자석(25)에 의해 감자방향의 자계가 부여되어 있다. 또, 이 감자부(21)의 코어(22)에는 병렬로 배치되고, 극성이 동일한 코일(23) 및 코일(24)이 설치되어 있다. 따라서 이 자성금속센서(40)에서는, 감자부(21)에 갖춰지는 코어(22)에 감겨진 코일(23, 24)의 어느 한편에 자성금속이 접근하면, 자석(25)에 의해 부여되고 있는 자계가 변화한다. 그 때문에 이 자성금속센서(40)에서는, 이 자계의 변화에 따라서 생기는 임피던스의 변화를 검출회로에 의해 검출함으로써, 자성금속이 근접하였는지 어떤지를 검출할 수 있다.
다음에, 상기 피검출체(1)와 상기 자성금속센서(40)와의 배치의 관계에 대하여 설명한다.
피검출체(1)가, 상술한 바와같이 구동기구에 의해 도 14중에 나타낸 a1, a2방향, 즉 금속편(11)이 병렬로 배치된 방향으로 평행이동하는데 대하여, 자성금속센서(40)는 센서고정대(3)상에 고정되어서 설치된다. 또, 이 자성금속센서(40)는, 피검출체(1)가 금속편(11)이 병렬로 배치된 방향에 대하여 평행 이동한 경우에 있어서, 각 금속편(11)의 피검출면(11a)에, 상기 감자부(21)의 U자형의 코어(22)의 개구부가 대향하도록 설치된다. 즉, 이 자성금속센서(40)는 감자부(21)의 감자방향이 금속편(11)의 긴쪽방향에 일치하고, 상기 피검출체(1)의 이동방향(a1, a2)에 수직이 되도록 배치된다.
또,이 자성금속센서(40)는 도 17에 나타내는 바와같이, 피검출체(1)의 이동방향(a1, a2)에 있어서의 코어(22)의 수직부(22a) 및 수직부(22b)의 폭(g′)이, 금속편(11)이 병렬로 배치된 간격(λ)에 대하여 (n+1/2)(λ)이 되고록, 소정의 각도를 가지고 배치된다(단, n은 0이상의 정수). 즉, 이 자성금속센서(40)는, 코어(22)의 수직부(22a)가, 1의 금속편(11)의 피검출면(11a)에 대향할 때에, 타편의 수직부(22b)가 어느 피검출면(11a)과도 대향하지 않는 위치가 되도록, 각도를 설정하여 센서고정대(3)상에 배치된다.
예를 들면, 상술한 바와같은 치수의 코어(22) 및 금속편(11)이라면, 이 수직부(22a)와 수직부(22b)와를 연결하는 직선과, 피검출체(1)의 이동방향(a1, a2)과의 각도(θ)를 이하와 같이 정할 수 있다.
θ=cos-1( (λ/2) / (w2+g) )
=cos-1( 0.5 / 1.5)
=70.5°
이상과 같이 피검출체(1)와 자성금속센서(40)와의 배치관계를 정함으로써, 이 피검출체(1)가 a1, a2방향으로 평행이동한 경우, 자성금속센서(40)의 검출출력이 이하의 상태를 반복하게 된다. 즉, 자성금속센서(40)의 검출출력은, 수직부(22a)가 1의 금속편(11)의 영향에 의해 응답하여 수직부(22b)가 어느 금속편(11)의 영향에 의해서도 응답하지 않는 상태와, 수직부(22b)가 1의 금속편(11)의 영향에 의해 응답하여 수직부(22a)가 어느 금속편(11)의 영향에 의해서도 응답하지 않는 상태와를 교대로 반복되게 된다.
따라서, 이 교대로 반복되는 검출출력을 카운트함으로써, 피검출체(1)의 이동위치를 검출할 수 있다.
다음에, 자성금속센서(40)의 금속편(11)의 검출동작에 대하여 설명한다.
먼저, 하나의 금속편(11)을 이 자성금속센서(40)의 코일(23)에서 코일(24)에 걸쳐서 통과시킨 경우의 검출출력에 대하여 도 18을 이용하여 설명한다. 또한 이 도 18은, 횡축에 하나만으로 구성되는 금속편(11)의 코일(23, 24)에 대한 위치를 나타내고, 종축에 도 16에 나타내는 구동검출회로(41)에 있어서 검출한 코일(23)과 코일(24)을 직렬접속한 경우의 중점(M)의 전압을 나타내고 있다. 또, 종축의 임계레벨은, 상술한 바와같이 이 자성금속센서(40)에 하등 자계나 금속을 접근하고 있지 않은 경우의 중점(M)의 전압을 나타내고 있다.
금속편(11)이 코일(23) 및 코일(24)의 어느 것에도 접근하고 있지 않은 위치(P1)에 있는 경우에는, 코일(23) 및 코일(24)을 통과하는 자속의 자기회로의 자기저항은 변화하지 않고, 자석(25)에서 부여되는 자속의 개수에 변화는 생기지 않는다. 따라서 코일(23) 및 코일(24)의 어느 임피던스도 변화하지 않으므로, 중점(M)의 전위는 임계레벨에 있다.
계속하여, 금속편(11)이 코일(23)에 접근하여 가면, 금속편(11)의 투자율이 공기의 투자율보다도 큰데서, 이 코일(23)을 통과하는 자속의 자기회로의 자기저항이 작아져 가고, 자석(25)에서 부여되는 자속의 개수가 증가한다. 그것에 대하여, 코일(24)은 금속편(11)에 응답하지 않기 때문에, 코일(24)을 통과하는 자속은 코일(23)측의 자속이 증가하는 분만큼 감소한다. 그 때문에 코일(23)의 임피던스는 커져 간다. 따라서, 금속편(11)이 코일(23)에 접근하는데 따라서, 중점(M)의 전위는 임계레벨에서 순차 높아져간다. 그리고 금속편(11)이 코일(23)에 가장 접근한 위치(P2)가 되는 경우에, 중점(M)의 전위가 가장 높아진다.
계속하여, 금속편(11)이 코일(23)에 가장 접근한 위치(P2)에서 코일(24)에 접근하여 가면, 코일(23)에서 금속편(11)이 떨어져 가기 때문에, 코일(23)을 통과하는 자속의 자기회로의 자기저항이 커져 가고, 자석(25)에서 부여되는 자속의 개수가 감소하여 간다. 그것에 대하여, 코일(24)에 금속편(11)이 접근하기 때문에, 코일(24)을 통과하는 자속의 자기회로의 자기저항은 작아져 간다. 그 때문에 코일(23)의 임피던스가 크게되어 가고, 동시에 코일(24)의 임피던스가 작게되어 간다. 따라서, 금속편(11)이 코일(23)에서 코일(24)에 접근하는데 따라서, 중점(M)의 전위는 순차 낮아져 간다. 그리고, 금속편(11)이 코일(23)과 코일(24)의 중간위치(P3)에 오면, 중점(M)의 전위는 임계레벨이 되고, 금속편(11)이 코일(24)에 가장 접근한 위치(P4)가 되면, 중점(M)의 전위가 가장 낮아진다.
계속하여, 금속편(11)이 코일(24)에 가장 접근한 위치(P4)에서, 코일(23) 및 코일(24)의 어느 것에도 접근하고 있지 않은 위치(P5)에 이동하면, 코일(23) 및 코일(24)을 통과하는 자속의 자기회로의 자기저항이 어느 것이나 금속편(11)에 응답하지 않게 된다. 따라서 코일(23) 및 코일(24)의 어느 것의 임피던스도 변화하지 않으므로, 중점(M)의 전위가 임계레벨이 된다.
이상과 같이, 자성금속센서(40)에서는, 금속편(11)이 코일(23)에서 코일(24)에 걸쳐서 통과하면, 중점(M)의 전위가 금속편(11)이 접근하고 있지 않을 때의 전위를 임계레벨로서, 플러서 마이너스에 흔들린다. 따라서, 이 자성금속센서(40)에서는, 이 임계레벨을 중심으로 검출출력을 비교함으로써, 금속편(11)의 위치를 용이하고 또한 확실히 검출할 수 있다.
다음에, 코일(23)과 코일(24)의 간격을 λ/2로 한 자성금속센서(40)를 간격(λ/2)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)에 대하여 상대적으로 이동시켰을 경우의 검출출력에 대하여 도 19를 이용하여 설명한다. 또한, 이 도 19는 횡축에 복수의 금속편(11)에 대한 자성금속센서(40)의 위치를 나타내고, 횡축에 도 16에 나타내는 구동검출회로(41)에 있어서, 코일(23)과 코일(24)을 직렬접속한 경우의 중점(M)의 전압을 나타내고 있다. 또 종축의 임계레벨은, 상술한 바와같이 이 자성금속센서(40)에 하등 자계나 금속을 접근시키고 있지 않은 경우의 중점(M)의 전압을 나타내고 있다.
이 자성금속센서(40)에서는, 코일(23)에 하나의 금속편(11)이 가장 접근한 위치에 있을 때에는, 코일(24)에는 어느 금속편(11)도 접근하고 있지 않다. 그 때문에, 코일(23)이 금속편(11)에 응답하고 있는 상태에 있어서, 코일(24)이 금속편(11)에 응답하고 있지 않다. 따라서 검출출력이 되는 중점(M)의 전위는, 임계레벨보다도 커져 있다.
또, 이 자성금속센서(40)에서는, 코일(23)에 하나의 금속편(11)이 가장 접근한 위치에 있을 때에는, 코일(23)에는 어느 금속편(11)도 접근하고 있지 않다. 그 때문에, 코일(24)이 금속편(11)에 응답하고 있는 상태에 있어서, 코일(23)이 금속편(11)에 응답하고 있지 않다. 따라서 검출출력이 되는 중점(M)의 전위는, 임계레벨보다도 작아진다.
따라서, 이 자성금속센서(40)에서는, 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)에 대하여 상대적으로 이동시켰을 경우, 임계레벨을 중심으로 상하로 흔들리는 신호를 검출출력으로서 얻을 수 있다.
또한, 도 20에 일예로서, 상술한 치수의 자성금속센서(40)와 금속편(11)을 적용한 경우의 자성금속센서(40)와 금속편(11)의 상대이동위치에 대한 직렬접속한 코일(23)과 코일(24)의 중점(M)의 전위의 관계를 나타낸 도면을 나타낸다.
이상과 같이, 자성금속센서(40)에서는, 간격(λ)으로 병렬로 배치된 복수의 금속편(11)에 대하여 상대적으로 이동시켰을 경우에 있어서의 검출출력을, 금속편(11)이 코일(23, 24)에 어느 것에도 접근하고 있지 않은 위치의 중점(M)의 전위를 임계레벨로서 비교함으로써, 1의 금속편(11)의 수를 용이하고 또한 확실히 검출할 수 있다.
또한, 이 자성금속센서(40)를 금속편카운터에 적용한 경우, 피검출체(1)가 평행이동한다고 설명하였으나, 본 발명에서는 피검출체(1)와 센서(2)와의 사이에서 상대이동하면 좋으므로, 자성금속센서(40)측이 평행이동하여도 좋다.
또, 다시 별도의 자성금속센서(40)를 상기 자성금속센서(40)와(m±1/4)(λ)의 거리를 가지고 상대이동방향에 엇갈려서 배치하는 것으로서, 상기 도 19에 나타낸 신호가 90°의 위상차를 가지는 2상의 신호로서 얻을 수 있다(m은 정수). 따라서, 이 2상의 신호에 의거하여 상대적인 이동량을 출력하는 신호를 만들 수 있으므로, 이와 같이 배치된 자성금속센서를 이용하여 위치검출장치를 구성하는 것이 가능하게 된다.
또, 피검출체를 원형형태로 구성하고, 회전수나 각도를 측정하게도 할 수 있다.
또, 구동검출회로를 도 7에 나타내는 회로도와 같이 배치하는 동시에, 동방향으로 여자되도록 각 코일(23, 24)를 권선함으로써, 각 코일(23, 24)의 전위를 소정의 슬라이스레벨로 2치화하여, 금속편을 카운트할 수도 있다.
다음에, 상술한 자성금속센서(40)를 근접센서로서 적용한 경우에 대하여 설명한다.
이 자성금속센서(40)를 근접센서로서 적용한 경우에는. 예를 들면 로보트 등의 암이 소정위치에 근접하였는지 어떤지를 판단하고, 그 암의 위치를 제어하는 시스템이나, 피공작물에 부착되는 나사의 헐거움이나 죄임의 잊음 등을 검출하여 작업공정의 체크를 행하는 시스템에 이용하는 것이 가능하다.
이와같은 자성금속센서(40)를 금속의 근접센서로서 이용하는 경우에는, 코일(23, 24)의 극성이 서로 역방향이 되도록하여 그 차동출력을 검출함으로써, 그 감도를 높게할 수 있다.
즉, 이 자성금속센서(40)를 근접센서로서 이용하는 경우에는. 상술한 도 16에 나타내는 구동검출회로(41)의 각 스위치를, 예를 들면 스위치(S1, S1′)를 오프로 하고, 스위치(S2, S2′)를 온으로서, 코일(24)에 흘리는 여자전류의 방향을 반전시킨다. 이것에 의해 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 동일한 경우는 서로 역방향의 고주파 펄스전류에 의해 여자되고, 코일(23)과 코일(24)과의 감는 선방향이 역인 경우는 동방향의 고주파 펄스전류로 여자된다.
그리고, 이와같이 여자한 코일(23, 24)사이의 차분치를 검출함으로써, 상기 자성금속센서(40)의 금속을 고감도한 근접센서로서 이용할 수 있다.
이와같이 근접센서로서 이용한 경우의 자성금속센서(40)의 검출동작에 대하여, 도 21을 이용하여 설명한다.
이 도 21에는, 하나의 금속편(51)을 이 자성금속센서(40)의 코일(23)에서 코일(24)에 걸쳐서 통과시킨 경우의 검출출력을 나타내고 있다. 또한 도 21은, 횡축에 하나만으로 구성되는 금속편의 코일(23, 24)에 대한 위치를 나타내고, 종축에 코일(23)과 코일(24)의 차동전압을 나타내고 있다.
금속편(51)이 이 자성금속센서(40)의 감자부(21)에 접근하고 있지 않는 경우에는, 코일(23)과 코일(24)과의 전압차는 생기지 않고, 출력은 0으로 되어 있다. 그리고, 이 감자부(21)에 금속편(51)이 접근하면, 코일(23)과 코일(24)의 극성이 역으로 되어 있기 때문에, 코일(23)과 코일(24)의 어느 한편의 임피던스가 높아지고, 타편의 임피던스가 낮아진다. 따라서 그 차동전압은 상승한다.
그리고, 금속편(51)이 코일(23) 및 코일(24)의 양자에 대향하는 위치에 왔을 때에, 그 차동전압이 최대레벨이 된다.
따라서, 이 자성금속센서(40)에서는, 소정의 레벨의 임계레벨을 설정하고, 검출한 차동전압을 이 설정한 임계레벨로 2치화함으로써, 금속편(51)이 접근하였는지 어떤지를 판단할 수 있다.
이상과 같이, 자성금속센서(40)에서는 스위치(S1, S1′), 스위치(S2, S2′)에 의해 코일(24)의 극성을 전환함으로써, 금속편카운터(11)로서 적용할 수 있는 동시에, 근접한 자성금속편의 검출을 행할 수 있다. 그 때문에 이 양자의 기능을 가지는 자성금속센서(40)를 안가로 제공할 수 있다.
또한 상술한 구동검출센서(41)에서는, 비교회로(43)가 기준전압회로(42)에 의해 발생되는 임계레벨의 전압과, 코일(23, 24)의 중점(M)의 전압과를 비교하고, 그 값을 2치화하고 있다. 따라서 이 자성금속센서(40)를 금속편카운터에 적용하는 경우와 근접센서로서 이용하는 경우와로 임계레벨이 변화할 때에는, 이 기준전압회로(42)의 저항(R3, R4)의 비율의 변경은, 예를 들면 트리머 등을 이용하여 설정하는 것이 가능하다.
또, 이 저항비율을 변경할 수 없는 경우에는, 비교회로(43)를 차동증폭기에 치환하고, 차동전압을 직접 시스템제어기 등에 공급하고, 이 시스템제어기로 A/D변환을 하여 데이터를 수집함으로써, 이 자성금속센서(40)를 금속편카운터나 근접센서의 양자에 적용할 수 있다.
다음에, 자성금속센서(40)의 감자부(21)에 자기임피던스 효과소자를 적용한 경우에 대하여 설명한다.
여기까지, 대략 U자형의 코어(22)의 수직부(22a, 22b)에 코일(23, 24)을 감은 감자부(21)를 갖추는 자성금속센서(40)에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 관계되는 자성금속센서에서는, 예를 들면 일본 특개평6-281712호 공보로 제안되어 있는 바와같은 소위 자기임피던스효과(MI)소자(61, 62)를 감자부(21)에 적용하는 것이 가능하다.
이 MI소자(61, 62)는, 재질이 Fe, Si, Co, B 등으로 구성된 아모르퍼스합금으로 이룬다. 이 MI소자(61, 62)는, 도 22에 나타내는 바와같이 대략 와이어형태로 되어 있다. 이 MI소자(61, 62)는, 긴쪽방향(감자방향)에 대하여 고주파통전하면, 이 긴쪽방향으로 입사하는 외부자계에 대하여 임피던스변화가 생긴다.
이 MI소자(61, 62)를 갖춘 자성금속센서(40)를, 금속편카운터에 적용한 경우의 배치관계를 도 23에 나타낸다.
이 MI소자(61, 62)는, 소정의 갭폭(g)을 가지고 긴쪽방향이 평행이 되도록 배치되고, 그 배치위치가 상술한 수직부(22a, 22b)에 대응하는 위치로 되어 있다. 또, 이 MI소자(61, 62)는 자석(25)에 의해 긴쪽방향으로 평행한 자계가 부여되고, 이 방향으로 입사하는 외부자계에 대한 감도가 상당히 높아져 있다. 또 이 MI소자(61, 62)는 이 방향의 외부자계에 대하여 임피던스변화가 생겨, 그 변화율이 상당히 커져 있다.
또, 이 MI소자(61, 62)는 고주파의 펄스전류로 여자된다. 여기서 MI소자(61, 62)는, 이 자성금속센서(40)가 금속편카운터에 적용되는 경우에는, 감자방향이 동일하게 되도록 동상의 고주파 펄스전류로 여자되고, 그 극성이 동일하게 되어 있다.
또한, 이 MI소자(61, 62)를 적용한 자성금속센서(40)를 근접센서로서 이용하는 경우에는, 상술한 코일(23, 24)을 코어(22)에 두루감은 경우와 동일하게, 그 극성이 역이 되는 관계로 한다. 이 전환은, 후술하는 구동검출회로에 설치된 스위치에 의해 행해진다.
이와같은 MI소자(61, 62)는, 신호선을 통해서 이 자성금속센서(40)의 외부에 설치된 구동검출회로와 접속된다. 이들 MI소자(61, 62)는 이 구동검출회로에서 여자전류가 공급되고, 이 구동검출회로에 의해 출력이 검출된다.
도 24에, 이 MI소자(61, 62)의 구동검출회로의 회로도를 나타낸다.
구동검출회로(63)는 발진회로(34)와, 발진회로(34)로부터의 펄스신호에 의거하여 MI소자(61, 62)의 여자전류를 스위칭하는 스위칭회로(35)와, MI소자(61, 62)의 출력전압을 검출하여 평활화하는 평활회로(36a)와, MI소자(62)의 출력전압을 검출하여 평활화하는 평활회로(36b)와, 평활화된 MI소자(61, 62)의 출력끼리를 비교하는 비교회로(43)와를 갖추고 있다.
또, 이 구동검출회로(63)는 MI소자(61)의 여자전류의 방향을 전환하는 스위치(S3), 스위치(S4)와를 갖추고 있다.
MI소자(62)는, 일단이 상기 저항(R6)을 거쳐서 전원전압(Vcc)이 공급되고, 타단이 스위칭회로(35)를 통해서 접지되어 있다.
MI소자(61)는, 일단이 상기 저항(R6)과 동일한 저항치의 저항(R5)에 접속되고, 타단이 스위치(S3)와 접속되어 있다. 이 스위치(S3)는 단자(a)측으로 전환되면, 이 MI소자(61)의 타단을 스위칭회로(35)에 접속하고 단자(b)측으로 전환되면, MI소자(61)의 타단을 전원에 접속한다.
또 저항(R5)은 일단이 상기 MI소자(61)와 접속되고, 타단이 스위치(S4)와 접속되어 있다. 이 스위치(S4)는 단자(a)측으로 전환되면, 이 저항(R5)의 타단을 전원(Vcc)에 접속하고, 단자(b)측으로 전환되면, 이 저항(R5)의 타단을 스위칭회로(35)에 접속한다.
이와같은 스위치(S3), 스위치(S4)는, 서로 연동하여 단자(a)측 또는 단자(b)측으로 전환된다.
즉, 자성금속센서(40)가 금속편카운터에 적용되고, 금속편(11)이 병렬로 배치된 피검출체(1)의 이동위치의 검출을 행하는 경우에는, 스위치(S3), 스위치(S4)가 함께 단자(a)측으로 전환되고, MI소자(61)와 MI소자(62)와의 극성이 동일하게 되고, 또 저항(R1)과 MI소자(61), 저항(R2)과 MI소자(62)의 접속이 전원(Vcc)과 스위칭회로(35)와의 사이에서 병렬한 관계가 된다.
또, 자성금속센서(40)가 근접한 자성금속편의 검출을 행하는 경우에는, 스위치(S3), 스위치(S4)가 함께 단자(b)측으로 전환되고, MI소자(61)와 MI소자(62)와의 극성이 반대로 되고, 또 저항(R1)과 MI소자(61), 저항(R2)과 MI소자(62)의 접속이 전원(Vcc)과 스위칭회로(35)와의 사이에서 역이 되는 브리지회로가 구성된다.
평활회로(36a)는, MI소자(61)와 저항(R5)과의 접속점의 전압을 검출하여 평활화한다. 평활회로(36b)는, MI소자(62)와 저항(R6)과의 접속점의 전압을 검출하여 평활화한다.
비교회로(43)는, 평활회로(36a)에 의해 평활화된 MI소자(61)의 출력전압과, 평활회로(36b)에 의해 평활화된 MI소자(62)의 출력전압과를 비교하고, 그 차동전압을 제어회로(38)에 공급한다.
그리고, 이 자성금속센서(40)가 금속편카운터에 적용되어 있던 경우에는, 이 제어회로(38)가 이 비교회로(43)로부터의 차동전압을 소정의 임계레벨로 2치화하여, 그 펄스수를 카운트함으로써 상기 금속편(11)의 검출수를 구할 수 있고, 이 검출수에서 자성금속센서(40)와 피검출체(1)와의 상대이동위치를 검출할 수 있다.
또, 이 자성금속센서(40)가 근접센서에 적용되어 있던 경우에는, 이 제어회로(38)가 이 비교회로(43)로부터의 차동전압을 검출하여 그 차동전압을 소정의 임계레벨과 비교함으로써, 자성금속편(51)이 근접하였는지 아닌지 검출할 수 있다.
이상과 같은 자성금속센서(40)에서는, 스위치(S3), 스위치(S4)에 의해 MI소자(61)의 극성을 전환함으로써, 금속편카운터(11)로서 적용할 수 있는 동시에, 근접한 자성금속편의 검출을 행할 수 있다. 그 때문에 이 양자의 기능을 가지는 자성금속센서(40)를 염가로 제공할 수 있다. 또, 이 자성금속센서(40)에서는, MI소자를 이용할 수 있기 때문에 코스트를 싸게 또 특성을 양호히 할 수 있다.
또, 이상 자성금속센서(40)의 감자부(21)에 자기임피던스 효과소자를 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 상술한 제 1실시형태의 자성금속센서(40)에 이 자기임피던스 효과소자를 이용하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 상술한 도 7에 나타내는 구동검출회로(30)에 바꿔서, 도 24에 나타내는 구동검출회로(63)의 스위치(S3)와 스위치(S4)와를 함께, 단자(b)측으로 전환한 회로를 이용하면 좋다.
또, 코일이나 MI소자에 공급하는 여자전류는, 직사각형 파형의 신호에 한하지 않고, 예를 들면 정현파형의 신호에 직류성분을 가한 것같은 파형 등이라도 좋다.

Claims (10)

  1. 소정의 주파수의 전류에 의해 여자되고, 소정의 방향의 자계를 발생하는 한쌍의 코일과, 상기 한쌍의 코일중의 한편의 코일이 감겨진 제 1부재와, 상기 한쌍의 코일중의 타편의 코일이 감겨진 제 2부재와, 상기 한쌍의 코일이 발생하는 자계의 방향으로 평행한 방향의 상기 제 1부재와, 상기 제 2부재와의 일단부와를 접속하는 제 3부재로 형성되어, 전체로서 개자로를 구성하는 고투자율 재료로 되는 코어와, 상기 코어에 대하여, 상기 한쌍의 코일이 발생하는 자계의 방향과 평행한 방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과, 자성금속이 상기 코어의 개자로부분에 근접함으로써 변화하는 자계를 상기 한쌍의 코일에서 검출하는 검출수단과를 갖추는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  2. 소정의 주파수의 전류가 공급되는 한쌍의 자기임피던스 효과(MI)소자와, 상기 한쌍의 MI소자에 대하여, 공급된 전류의 방향과 평행한 방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과, 자성금속이 상기 한쌍의 MI소자에 근접함으로써 변화하는 자계를 상기 한쌍의 MI소자에서 검출하는 검출수단과를 갖추는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  3. 복수의 자성금속편이 소정의 간격(λ)으로 병렬로 배치된 피검출부에 대하여, 이 복수의 자성금속편이 병렬로 배치된 방향으로 상대이동하여, 상기 자성금속편을 검출하는 자성금속센서에 있어서, 감자방향의 자계변화에 응답하는 감자부를 가지는 한쌍의 자전변환수단과, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부에 대하여, 감자방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과를 갖추고, 상기 한쌍의 자전변환수단에는, 상기 자성금속편이 병렬로 배치된 방향에 대하여 감자방향이 수직이고, 서로의 극성이 동일하게 되도록 상기 감자부가 설치되고, 또한 이동방향에 있어서의 서로의 간격(g′)이 상기 소정의 간격(λ)에 대하여, g′= (n + 1/2)λ : n은 0이상의 정수가 되도록 상기 감자부가 설치되는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  4. 제 3항에 있어서, 소정의 주파수의 전류에 의해 여자되고, 감자방향으로 평행한 방향의 자계를 발생하는 코일이 상기 감자부에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  5. 제 3항에 있어서, 감자방향에 평행한 방향으로 소정의 주파수의 전류가 공급되는 자기임피던스 효과소자가 상기 감자부에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  6. 감자방향의 자계변화에 응답하는 감자부를 가지는 한쌍의 자전변환수단과, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부에 대하여, 감자방향의 자계를 부여하는 자계발생수단과, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부의 어느 한편의 감자방향의 극성을 전환하는 전환수단과를 갖추는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  7. 제 6항에 있어서, 소정의 주파수의 전류에 의해 여자되고, 감자방향으로 평행한 방향의 자계를 발생하는 코일이 상기 감자부에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  8. 제 6항에 있어서, 감자방향에 평행한 방향으로 소정의 주파수의 전류가 공급되는 자기임피던스 효과소자가 상기 감자부에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부의 극성이 동일하게 된 경우에는, 복수의 자성금속편이 소정의 간격(λ)으로 병렬로 배치된 피검출부에 대하여, 이 복수의 자성금속편이 병렬로 배치된 방향으로 상대이동하여, 상기 자성금속편을 검출하는 동시에, 상기 자성금속편이 병렬로 배치된 방향에 대하여 감자방향이 수직으로 되도록 감자부가 설치되고, 또한 이동방향에 있어서의 서로의 간격(g′)이 상기 소정의 간격(λ)에 대하여, g′= (n + 1/2)λ : n은 0이상의 정수가 되도록 상기 감자부가 설치되고, 상기 한쌍의 자전변환수단의 감자부의 극성이 역으로 된 경우에는, 하나의 자성금속편의 변위를 검출하는 것을 특징으로 하는 자성금속센서.
  10. 소정간격으로 병렬로 배치된 복수의 자성금속편을 검출하는 자성금속 검출방법에 있어서, 감자방향의 자계변화에 응답하는 감자소자를 가지는 한쌍의 자전변환부와, 상기 한쌍의 자전변환부의 감자소자에 대하여 감자방향의 자계를 부여하는 자계발생부와를 갖추는 자성금속센서의 상기 감자소자를, 상기 자성금속편이 병렬로 배치된 방향에 대하여 감자방향이 수직이고, 서로의 극성이 동일하게 되도록 설치하고, 또한 이동방향에 있어서의 서로의 간격(g′)이 상기 소정의 간격(λ)에 대하여, g′= (n + 1/2)λ : n은 0이상의 정수가 되도록 설치하고, 상기 자성금속센서를 이 복수의 자성금속편이 병렬로 배치된 방향으로 상대이동하고, 상기 한쌍의 자성금속센서의 검출신호를 검출하고, 상기 한쌍의 자성금속센서에서 검출된 각 검출신호를 비교하여, 상기 복수의 자성금속편을 검출하는 것을 특징으로 하는 자성금속 검출방법.
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