JPH04312726A - 誘導式近接スイッチ - 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、接近するレリーズ装置
のトリガ磁界により操作される誘導式近接スイッチに関
する。この近接スイッチは、発振器の高周波振動回路内
に設けられたセンサコイルを備えており、該センサコイ
ルの高周波磁界内に、アモルファスメタルまたは少なく
とも実質的にアモルファスメタルから成る磁化可能な物
体が設けられており、該物体は、前記トリガ磁界によっ
て近接スイッチのスイッチング点で前記高周波振動回路
の発振阻止解除の下に磁気飽和状態へ移行されるよう構
成されている。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国実用新案登録第８５−
１７７３３号公報により、トリガ磁界が接近するとスイ
ッチングを行なうようにした、磁界に依存する誘導式の
近接スイッチが公知である。そこに記載された近接スイ
ッチの場合、振動振幅は、配属された軟磁性のヨークを
備えたフェライトのコイルコアのコア飽和度に依存する
。このコイル飽和度のヒステリシス曲線（磁界の強さＨ
に対する磁気誘導度Ｂ）はＳ字状に経過する。動作点が
このヒステリシス曲線上においてトリガ磁界強度の僅か
な領域に選定される場合、トリガ磁界が接近して飽和度
が上昇すると発振器電流が増加する。トリガ磁界強度の
大きな領域にスイッチング点が選定されていれば、発振
器電流は低下する。したがって発振器電流を相応に監視
することによってスイッチング過程がトリガされる。 このような近接スイッチの重大な欠点は、ヒステリシス
曲線上のスイッチング点が温度に依存して変動し、それ
に伴いスイッチング間隔が変化することである。さらに
、フェライトのコイル支持体と軟磁性のヨークの２つの
部分から成る構成は費用がかかる。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許第３５４４８０９号
公報により、”Ｖｉｔｒｏｖａｃ”の登録商標で知られ
るアモルファスメタル体がトリガ磁界によって飽和状態
へ移行される形式の近接スイッチが知られている。その
際、そこに記載されている基本状態では十分に発振の阻
止された振動回路が、発振阻止解除されて強く振動させ
られる。 振動回路のコイルと結合コイルとを備えた発振器の特有
な構成と関連して、この場合、小さな寸法でも大きな応
動間隔を達成することができる。さらに例えばフェライ
トのコイル支持体ではなくアモルファスメタル体を用い
たことにより、高度の耐老化性と広範囲にわたって温度
に対して影響されない飽和特性とに優れている。しかし
これとは別に、近接スイッチのその他の構成部材、例え
ば鋳込み材料やコイルワイヤは、種々異なる温度特性を
有したままである。ヒステリシス曲線上におけるスイッ
チング点のずれ、つまり温度差が著しく大きいときに近
接スイッチの応動間隔が変化することは、質的に高価な
構成部材を用いさらに電子素子を付加的に温度に対して
安定化させることによってしか回避できない。しかもた
いていの場合、完成された近接スイッチの人工的なエー
ジングを行なわなければならない。さらにこの場合、各
近接スイッチにおいて発振増幅器の増幅係数を個々に設
定調整しなければならない。このことは、製造する場合
に著しく大きい付加的な作業コストが必要であることを
意味する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、請求項１の上位概念に記載の形式の近接スイッチ
のスイッチング特性を、電子構成素子の個数を減少下の
下で温度に依存しないようにし、さらにその製造を簡単
にすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、アモルファスメタル体が用いられており、該アモル
ファスメタル体は特定の磁化方向を有しており、さらに
この特定の磁化方向においてほぼ矩形のＢＨ（磁気誘導
度Ｂ−磁界の強さＨ）ヒステリシス曲線を有しており、
さらに当該近接スイッチのスイッチング点は、前記ヒス
テリシス曲線の経過方向に応じて該ヒステリシス曲線の
両方の跳躍点のうちの一方に設定されていることにより
解決される。

【０００６】

【発明の利点】検出されるべきトリガ磁界に関連して、
上記のようにあらかじめ処理されたアモルファスメタル
体を相応に配置することにより、所定の磁界の強さから
このアモルファスメタル材が跳躍的に飽和状態へ移行す
る。この場合、飽和に必要な磁界の強さの増加は、公知
の測定機器の分解能の範囲内にあり、ヒステリシス曲線
−磁界の強さＨに対する磁気誘導度Ｂ−は矩形になる。 したがって本発明による近接スイッチにとっては、温度
の影響とは無関係に振動回路の２つの状態だけしか存在
しない。つまり飽和していないアモルファスメタル体に
より振動が抑圧されている状態と、トリガ磁界により飽
和状態へ移行されたアモルファスメタル体により振動抑
圧から解放された状態の２つしか存在しない。したがっ
てこのように互いにかなり隔たっている発振器の状態の
電子機器による評価は、スイッチング点がヒステリシス
曲線の両方の跳躍点のうちの一方に設定されていれば、
温度の変動をその都度考慮せずに行なうことができる。 これにより例えば温度に依存する抵抗のような構成素子
が節約されるほかに、個々の構成素子の種々異なる温度
特性はもはや近接スイッチのスイッチング点の位置に対
していかなる影響も与えない、という利点も生じる。例
えば従来は問題の多かった、発振器の高周波コンポーネ
ントの鋳込みは、著しく安価な鋳込み部材であっても問
題なく行なえる。

【０００７】電子構成部材の節約のほかに本発明による
近接スイッチは、必要な製造ステップの低減も利点とし
て有している。スイッチング特性は温度には依存せず、
アモルファスメタル体の飽和にだけ依存するので、近接
スイッチのそのほかの構成部材の人工的なエージングが
省略される。さらに例えば発振増幅器の個々の設定調整
ももはや不要である。何故ならば飽和状態が跳躍的に変
化するので、発振器にとっては振動の抑圧された状態か
あるいは振動抑圧の解放された状態だけしか存在しない
からである。本発明にとって有利には、３００゜Ｃ〜３
５０゜Ｃの温度において磁界内で焼き戻されたアモルフ
ァスメタル体が用いられる。この焼き戻しによって、技
術的に意味のある温度範囲を越えても、人工的にエージ
ングされたアモルファスメタル体の磁気特性は変化しな
いようになる。

【０００８】本発明によればこのアモルファスメタル体
は、２０μ〜５０μの厚さを有するシート材により構成
することができる。シート状のアモルファスメタルは、
付加符号”Ｚ　”例えば”６１５０Ｚ　”を有する登録
商標”Ｖｉｔｒｏｖａｃ”のもとで、有限会社Ｖａｃｃ
ｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ社により販売されており、これは
既に述べたようにして焼き戻しされている。２０μ〜２
５μの厚さを有するこのシート材は再加工性に優れ、著
しく弾力性に富み、かつ機械的な負荷に対して耐久性が
ある。数多くのテストにおいて、この材料は極端に弱い
磁界においても、例えばモータの漂遊磁界により生じる
磁界によっても、既に飽和状態へ移行されてしまうこと
が示されている。このような過敏性を取り除くために、
本発明によればアモルファスメタル体は、それぞれ約２
０μ〜２５μの厚さの互いに折り曲げられた２つの層に
よって構成されている。この構成によりアモルファスメ
タル体の横断面積は、飽和状態になるまでに著しく大き
な磁界の強さが必要になるまで拡大される。これをさら
に折り曲げることによって、近接スイッチの感度をいっ
そう低下させることができる。有利に用いられている材
料の別の利点は、この材料の飽和磁気誘導度が著しく高
いことである。

【０００９】さらに本発明の実施形態において、アモル
ファスメタル体を帯状体として構成することができる。 したがって磁化容易方向は帯状体の長手方向を指す。こ
の種の材料は市販されており、０．５ｍｍ〜５ｍｍまで
の幅であれば１本のロールから簡単に５ｍｍと５０ｍｍ
の間の長さに短くすることができる。この場合、長さを
長くすれば近接スイッチの応動感度が高められる。

【００１０】さらに本発明によれば、帯状体を直線的に
することができ、その際この帯状体は、有利にはコイル
の円環をその対称軸上に軸方向に貫通している。これに
より著しく敏感でありかつ温度に依存しない近接スイッ
チが得られる。さらにこれによって達成可能な応動間隔
は、直線的な帯状体の寸法例えばその長さにより決定さ
れる。この実施形態の場合、近接スイッチは例えば帯状
体の主表面に対して垂直に移動するレリーズ装置を検出
するのに適している。

【００１１】本発明によれば、この帯状体がセンサコイ
ルの巻線を囲む閉じられたリングあるいは開かれたリン
グとして形成されるように、択一的に構成することもで
きる。この種の近接スイッチは、閉じられたリングであ
ればすべての半径方向においてこのリングに関してほぼ
等しいスイッチング間隔で応動する。

【００１２】次に図面に基づき本発明を詳細に説明する
。

【００１３】

【実施例の説明】図１には、複数個のユニット即ち発振
器１、評価段２、スイッチング増幅器３およびスイッチ
ング素子４から成る誘導式近接スイッチが示されている
。実例として示された発振器１は、センサコイル６とし
て用いられる振動回路のコイルとコンデンサ７とにより
構成された振動回路５と発振器増幅器８を有する。セン
サコイル６の巻線は、開かれたリングとして形成された
帯状のアモルファスメタル体９により囲まれており、そ
の際、このリングはコイルの円環を貫通している。アモ
ルファスメタル体９およびセンサコイル６は、共通のコ
イル支持体１０によっていっしょに結合されている。

【００１４】図１に示された平面内にトリガ磁界が接近
すると、センサコイル６の領域における磁界の強さが増
加し、所定の磁界の強さＨＳ　になると（図４も参照）
、アモルファスメタル体９は跳躍的に飽和状態へ移行す
る。その際、基本状態において十分に発振を阻止されて
いた発振器１は、その発振阻止から完全に解放される。 したがって発振増幅器８をその最大増幅度の近傍で駆動
することができる。この場合、増幅器８の個々の製品に
おけるそれぞれの増幅度は、近接スイッチの応動間隔に
影響を及ぼさないので、発振器増幅器８の個別の適合調
整は不要である。さらにアモルファスメタル体９の磁気
的な特性は温度に無関係であるので、電子ユニット２、
３、４および８において、温度に対する安定性のための
付加的な構成はもはや不要である。コイル支持体１０は
簡単なプラスチック材により構成することができ、さら
に回路を安価な鋳込み材料に埋め込むこともできる。

【００１５】この近接スイッチの温度に対する安定性は
、電子的な回路構成とは無関係である。したがって例え
ば図示された振動回路５において、簡単なセンサコイル
つまり振動回路のコイル６ではなく、本来の振動回路イ
ンダクタンスのほかに付加的な帰還結合コイルが用いら
れるマイスナー回路またはハートレー回路を組み入れる
ことも可能である。

【００１６】図２にはセンサコイル１１が示されており
、このコイルの巻線１２はコイル支持体１３の上に設け
られている。アモルファスメタル体は直線の帯状体１４
として構成されており、コイルの円環をその長手方向に
貫いている。磁化容易方向は、長手方向軸に沿って配向
されている。１つの所定の応動間隔に対応づけられてい
る、相応に極性付されたトリガ磁界１５の磁界の強さＨ
Ｓ　は、帯状体１４を跳躍的に飽和状態へ移行させる。 このことは例えば、レリーズ装置１６が対称線１７上を
帯状体１４の広幅側１８へ垂直に移動するときにあては
まる。何故ならば材料の厚さが薄いために、トリガ磁界
１５が接近すると帯状体１４はほぼ等しい磁界の強さの
領域内に置かれるからである。したがって極めて精確な
スイッチングが行なわれ、同時に近接スイッチの著しく
大きな応動間隔が実現される。この場合、応動間隔の大
きさは、とりわけ帯状体１４の長さにより決定される。

【００１７】図１および図２による実施例において、２
０μ〜２５μの厚さの市販のアモルファスメタル帯状体
を用いた場合、実験によってこの種の帯状体は、既に電
気機械や電気装置により形成されることの多い、著しく
僅かな強さの磁界であっても飽和状態にされてしまう可
能性があることが判明した。このような障害に対する影
響の受け易さに対処する目的で、アモルファスメタル体
の飽和に必要な磁界の強さを引き上げることができる。 このことは、複数個の帯状体部材を互いに重ね合わせる
かあるいは１つの帯状体を折り畳むようにして、横断面
積を大きくするこにより達成できる。図３の場合、２層
のアモルファスメタル帯状体１９がセンサコイル２０の
円環を貫通している。用いられた材料の厚さは２０μ〜
２５μでありかつ機械的特性に優れているので、折り曲
げられた部分２１を著しく小さくすることができ、した
がって両方の層２２、２３をそれらの接触面全体にわた
って互いに接するように固定的に当接させることができ
る。

【００１８】用いられたアモルファスメタル体９、１４
、１９の磁気的な特性は、”磁界の強さＨに対する磁気
誘導度Ｂ”を表わす図４によるヒステリシス曲線２４に
よって示されている。例えばトリガ磁界が接近して磁界
の強さＨが増加しても、最初は磁気誘導度Ｂの著しい上
昇は認められない。飽和磁界強度ＨＳ　に到達すると、
磁気誘導度Ｂは、アモルファスメタル体が完全に磁気的
に飽和するのに十分である飽和磁気誘導度の値ＢＳ　ま
で跳躍的に変化する。磁界の強さＨが飽和磁界強度ＨＳ
　を越えてさらに増加しても、磁気誘導度Ｂはもはや顕
著には上昇しない。近接スイッチのスイッチング点を、
ヒステリシス曲線２４の跳躍点Ｓ１またはＳ２に設定す
れば、発振器１の振動回路５にとっては、”発振阻止”
か”発振阻止解除”、という明確に定められた２つの状
態だけしか存在しないことになり、このことによって温
度に依存しない一義的なスイッチング尺度が得られる。 さらに、従来用いられていた材料の飽和磁気誘導度に比
べて約２倍である著しく高い飽和磁気誘導度ＢＳ　も、
このことに寄与している。

【００１９】

【発明の効果】本発明によって誘導式近接スイッチのス
イッチング特性を、電子構成素子の個数を減少させつつ
温度に依存しないようにし、さらにその製造を簡単にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リング状のアモルファスメタル帯状体を有する
、第１の実施形態による近接スイッチの基本回路図であ
る。

【図２】直線状の単一の層のアモルファスメタル帯状体
により円環が貫かれているセンサコイルを示す図である
。

【図３】２つの層のアモルファスメタル帯状体により円
環が貫かれている、センサコイルの別の実施形態を示す
図である。

【図４】用いられたアモルファスメタル体の、磁界の強
さＨに対する磁気誘導度Ｂを表わすヒステリシス曲線を
示す図である。

【符号の説明】

１　　発振器 ２　　評価段 ３　　スイッチング増幅器 ４　　スイッチング素子 ５　　振動回路 ６　　センサコイル ７　　コンデンサ ８　　発振増幅器 ９　　アモルファスメタル体 １０　　コイル支持体 １１　　センサコイル １２　　巻線 １３　　コイル支持体 １４　　アモルファスメタル帯状体 １５　　トリガ磁界 １６　　レリーズ装置 １７　　対称線 １８　　長辺 １９　　折り曲げられたアモルファスメタル体２０　　
センサコイル ２１　　折り目 ２２　　折り曲げられた層 ２３　　折り曲げられた層 ２４　　ヒステリシス曲線 Ｂ　　磁気誘導度 ＢＳ　　　飽和磁気誘導度 Ｈ　　磁界の強さ ＨＳ　　　飽和磁界強度 Ｓ１　　跳躍点 Ｓ２　　跳躍点

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　接近するレリーズ装置のトリガ磁界に
   より操作される誘導式近接スイッチであって、発振器の
   高周波振動回路内に設けられたセンサコイルを備えてお
   り、該センサコイルの高周波磁界内に、アモルファスメ
   タルまたは少なくとも実質的にアモルファスメタルから
   成る磁化可能な物体が設けられており、該物体は近接ス
   イッチのスイッチング点において、前記トリガ磁界によ
   り前記高周波振動回路の発振阻止解除の下に磁気飽和状
   態へもたらされる形式の誘導式近接スイッチにおいて、
   アモルファスメタル体（９，１４，１９）が用いられて
   おり、該アモルファスメタル体は特定の磁化方向を有し
   ており、さらにこの特定の磁化方向においてほぼ矩形の
   ＢＨ（磁気誘導度Ｂ−磁界の強さＨ）ヒステリシス曲線
   （２４）を有しており、さらに該近接スイッチのスイッ
   チング点は、前記ヒステリシス曲線（２４）の経過方向
   に応じて該ヒステリシス曲線（２４）の両方の跳躍点（
   Ｓ１，Ｓ２）のうちの一方に設定されていることを特徴
   とする誘導式近接スイッチ。
2. 【請求項２】　　磁界中で３００゜Ｃ〜３５０゜Ｃの温
   度において調質されたアモルファスメタル体（９，１４
   ，１９）が用いられている請求項１記載の近接スイッチ
   。
3. 【請求項３】　　前記アモルファスメタル体（９，１４
   ，１９）がシート材から成る請求項１または２記載の近
   接スイッチ。
4. 【請求項４】　　前記シート材が２０μ〜５０μの厚さ
   を有する請求項３記載の近接スイッチ。
5. 【請求項５】　　前記アモルファスメタル体（１９）は
   、それぞれ約２０μ〜２５μの互いに折り畳まれた２つ
   のシート層により構成されている請求項３記載の近接ス
   イッチ。
6. 【請求項６】　　前記アモルファスメタル体（９，１４
   ，１９）が帯状体として構成されている請求項４または
   ５記載の近接スイッチ。
7. 【請求項７】　　前記帯状体（１４）が直線状である請
   求項６記載の近接スイッチ。
8. 【請求項８】　　前記帯状体（１４）は、前記センサコ
   イル（６）の巻線を囲む開かれたリング（９）または閉
   じられたリングとして構成されている請求項６記載の近
   接スイッチ。