JPH0677422B2 - 近接センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明はコイルＬとコンデンサＣの周波数変化を用いて
無接点かつ無接触状態で物体の離・近接を検出する高周
波数発振型の近接センサに関するものである。

＜従来技術と問題点＞ 高周波発振型の近接センサは検知コイルを含む発振回路
を有し、該検知コイルが発振周波数を決める一要素とな
るように回路構成されている。そして、該検知コイルに
金属等の物体が接近すると該コイルのインダクタンスが
変化し、発振周波数が変つたり発振停止したりするもの
で、この発振回路の発振状態によつて物体の接近を検知
するものである。

従つて該検知コイルは近接センサの検知端、つまり通常
は前端に設け、他端すなわち後端から電源ラインや信号
ライン等をなすケーブルを引き出すと言う構造を採るこ
とが多い。

この近接センサは機械的作業部が一切ないこと、及び光
の投授を行う場合と違つてホコリ等に強いこと等の利点
を有しているので悪環境で使用されることが多く、例え
ば自動工作機械、自動組立機械としてのロボツト、特に
該ロボツトの指先に組込まれて該指先における金属物体
の有無を確かめる為に使用されたりしており、近年その
利用範囲も拡大する傾向にある。

この様に近接センサの利用範囲が拡大すると、その利用
される機器に応じて比較的大きな近接センサから小型化
された近接センサに至るまで必要とされる。又、その要
求に応じて検知コイルを有するセンサ部と該センサ部か
ら得られた情報に基づいて物体の離・接近等を判断する
回路部とを一体的に組込んだセンサ一体型の近接センサ
から該センサ部と該回路部とを分離したセンサ分離型の
近接センサとが存在する。前者のセンサ一体型の近接セ
ンサにあつてはユニツト化がなされているため機器への
組込みが容易である反面、大型化すると言う問題があ
り、又、後者のセンサ分離型の近接センサにあつてはセ
ンサ部と検出回路部とが分離され、その間を同軸ケーブ
ル等で接続させる必要上、組込みが多少不便ではあるが
センサ部のみを機器の検知部に配置し得る為に機器側の
検知部の大きさを小さくできる利点がある。又、今日で
のロボツト化は年々小型部品を扱うようになつて来てお
り、それに伴い小型化が可能なセンサ分離型の近接セン
サが主流となつて来ている。

この種のセンサ分離型の近接センサは第３図の示すよう
に、コイルＬとコンデンサＣの共振回路を含むセンサ部
１と、発振回路４、アンプ５、整流回路６、弁別回路７
を含む回路部２と、センサ部１と回路部２を接続するケ
ーブル３とから構成されている。そして、センサ部１の
コイルＬに金属物体が到来するとコイルＬのインダクタ
ンスが変化し、又、このインダクタンスの変化により発
振回路４の発振状態が変化し、発振回路４の出力がアン
プ５で増幅され、更に整流回路６で整流されて弁別回路
７に加えられるようになつており、該弁別回路７では基
準電圧と発振回路４から加えられる電圧を比較し、その
加えられた発振回路４からの電圧が基準電圧より大であ
るか小であるかにより、金属物体の検知の有無を出力す
るようにしている。

又、センサ部１の構造としては、両端が開口された金属
製の本体ケースと、リング状に巻回された検知コイル
と、該検知コイルを巻回するコイルスプールと、該検知
コイルのリード線に接続されたケーブル等より構成さ
れ、より詳しくは第４図に示されるように検知コイルＬ
が絶縁性の合成樹脂等で形成されたコイルボビン19に巻
回されており、これが断面Ｅ字型のポツト型のフエライ
トコア８の溝部8Aに内蔵される。検知コイルＬを巻回し
たコイルボビン19を溝部8A内に収納してなるフエライト
コア13は、コイルボビン19に巻回された検知コイルＬの
リード線13,14をコイルボビン19の後側へ延出させると
共に、該コイルボビン19の前面側を有底円筒状の合成樹
脂製ケース31内に収納され、更にこの合成樹脂製ケース
31は円筒状金属本体ケース９の先端開口部に収納固定さ
れてなるものである。

しかしながら、この様にセンサ部１にＥ字型のポツト型
のフエライトコア８を使用し、該コア８内にコイルボビ
ン19を収納してなるセンサ部１にあつては、一般にフエ
ライトコア８が外力に対して弱く、又、かけ易いと言う
性質を持つている為に小型化されたＥ字型のポツト型の
フエライトコアの製作は小型化に限度があり、コイルも
直接巻けず、一度コイルボビン19に巻回した後、コイル
ボビン19と共にフエライトコア８の溝部8A内に収納する
ものであるから大型化するばかりでなくコスト的にも高
くなると言う問題点を有している。

＜発明の目的＞ 本発明は係る従来の近接センサの問題点に鑑みなされた
ものであつて、小型化が可能で、且つ、安価な近接セン
サを提供することを目的とする。

＜発明の構成と効果＞ 上記目的を達成する為、本発明に係る近接センサは、検
知用コイルを巻回したスプールを筒状本体ケース内に挿
入配置してなる近接センサであって、前記スプールが各
々断面略Ｔ字状の樹脂製スプール半体とフェライトコア
製スプール半体とよりなり、前記樹脂製スプール半体の
中央突出部に設けられた嵌合孔に対して前記フェライト
コア製スプール半体の中央突出部を嵌合して前記検知用
コイルのコイル巻回部を形成し、更に前記フェライトコ
ア製スプール半体の前記突出部とは逆側の面をセンサ検
出面外被とし、且つ前記スプールに、前記フェライトコ
ア製スプール半体が磁気的に結合するよう筒状コアを挿
入し、該筒状コアを前記筒状本体ケースに嵌合して前記
スプールを前記筒状本体ケースに挿入配置して構成して
おり、フェライトコア製スプール半体の突出部とは逆側
の面をセンサ検出面外被としているため、このセンサ検
出面外被が、近接センサの検出面を兼ねていることとな
り、検出面を構成するための余分な部品を必要とせず
に、小型で、安価な近接センサを提供できることとな
り、また、スプールが各々断面略Ｔ字状の樹脂製スプー
ル半体とフェライトコア製スプール半体とよりなり、樹
脂製スプール半体の中央突出部に設けられた嵌合孔に対
してフェライトコア製スプール半体の中央突出部を嵌合
して検知用コイルのコイル巻回部を形成したため、前記
Ｔ字状の樹脂製スプール半体とフェライトコア製スプー
ル半体とで、断面Ｅ字状コアを構成するので、複雑で小
さな形状（Ｅ状）の一体タイプのコアを作る必要がな
い。そして、極めて細い径で、磁束の漏れを抑えられる
こととなる。更に、スプールに、フェライトコア製スプ
ール半体が磁気的に結合するよう筒状コアを挿入し、該
筒状コアを筒状本体ケース内に嵌合してスプールを筒状
本体ケースに挿入配置するという構成としたために、検
知用コイルの外周に、筒状コアが存在することとなり、
磁気シールドも可能となる。

＜発明の実施例＞ 以下、本発明に係る近接センサの一実施例を第１図，第
２図を用いて詳細に説明する。尚、本実施例における近
接センサの回路構成は第３図に示した回路構成と等価で
あつて、回路構成自体には何んら変更がないので、第３
図のセンサ部１に対応する部分に付いてのみ例示する。

そこで、そのセンサ部に付いて説明すると、第１図は本
発明に係る近接センサ100の軸方向断面図で、第２図は
その分解斜視図である。

第１図，第２図に於いて、３は芯線3A,3Aを夫々絶縁材3
Bで被覆し、更に絶縁材3Cで二重に被覆してなるケーブ
ルである。109は両端が開口された円筒状本体ケース
で、該本体ケース109はその前端開口近傍内周部が中心
内周部よりも大径となつている。108は検知コイルＬが
所定数巻回されるコイルスプールで、該コイルスプール
108は軸方向縦断面が各々断面略Ｔ字状の合成樹脂製ス
プール半体108Bとフエライトコア製スプール半体108Aと
よりなる。そして、前記スプール半体108Bは一側面中央
に突出部が設けられ、この突出部には先端面より軸方向
に沿つて穿設された嵌合孔108Dが設けられている。又、
前記スプール半体108Aには一側面中央に突出部108Eが設
けられており、この突出部108Eをスプール半体108Bの嵌
合孔108Dに嵌合圧入し、スプール半体108Aと108Bとを一
体に組立てる様にしている。117はコイルスプール108の
スプール半体108Aの他側面で、例えば接着剤等で固定さ
れるケーブルホルダで、該ケーブルホルダ117の背面に
は一対の突出部117Aが設けられ、又、この突出部117Aに
は夫々軸方向に沿つて穿設された嵌合孔117aが設けられ
ている。又、前記スプール半体108Aの外周部と前記ケー
ブルホルダ117の外周部には、各々180°変位した位置に
コイルスプール108のコイル巻回部108Fに巻回されたリ
ード線113,114を後方に導出案内する為の切欠部108C,11
7Bが夫々連設して設けられている。120は本体ケース109
の前端大径内周部に嵌合配置されるフエライト材で形成
された筒状コア、115は本体ケース109内に充填凝固され
た絶縁樹脂材である。

これらの部材で構成された近接センサ100の組立ては、
先ず、スプール半体108A,108B及びケーブルホルダ117を
一体化した状態で、コイルスプール108の巻回部108Fに
検知コイルＬを所定数巻回し、その巻回された検知コイ
ルＬのリード線113,114を切欠部108C,117Bから後方へ延
出配置した状態とさせ、更に本体ケース109を貫通して
延出されたケーブル３の各芯線3A,3Aを嵌合孔117aに嵌
入位置決めさせる。この様にしてコイルスプール108に
芯線3Aを固定したケーブル３の該芯線3Aにリード線113,
114を巻付けた後、各芯線3A,3Aと各リード線113,114と
が半田固定される。次いで、コイルスプール108及びケ
ーブルホルダ117が筒状コイル120内に嵌合された状態で
本体ケース109の前端内周大径部に筒状コア120が組込ま
れ、しかる後、本体ケース109内に絶縁樹脂材115が充填
凝固されて完成される。

この様にして組立てられた近接センサ100は第３図に示
した制御回路と共用されるもので、検知コイルＬに通電
がなされているとき検知コイルＬが励磁され、この検知
コイルＬの磁束は筒状コア120及びスプール半体108Aを
流れるように構成されており、該センサ部100の先端で
あるフェライトコア製スプール半体の突出部とは逆側の
センサ検出面外被108Gに金属物体が接近すると該検知コ
イルＬのインダクタンスが変化し、このインダクタンス
の変化を制御回路で検出し物体の接近を検出する。

すなわち本発明にあつては、検知コイルＬをコイルスプ
ール108のコイル巻回部108Fに直接巻回することができ
るので小型化が可能で、又、コストダウンを図ることが
できる。

尚、本実施例にあつては芯線3A,3Aを並列的に配置した
平行ケーブル３の場合を示したが、同軸ケーブルを使用
しても良いことは勿論で、又、センサ一体型のスイツチ
に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る近接センサの断面図、第２図は第
１図に示したセンサの分解斜視図で、第３図は近接セン
サの一般的な回路構成を示す回路図、第４図は従来の近
接センサの一部を示す断面図である。 Ｌ……検知コイル、100……センサ、108……コイルスプ
ール、108A……合成樹脂製スプール半体、108B……フェ
ライトコア製スプール半体、108D……嵌合孔、108E……
中央突出部、108F……コイル巻回部、108G……センサ検
出面外被、109……本体ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検知用コイルを巻回したスプールを筒状本
   体ケース内に挿入配置してなる近接センサであって、前
   記スプールが各々断面略Ｔ字状の樹脂製スプール半体と
   フェライトコア製スプール半体とよりなり、前記樹脂製
   スプール半体の中央突出部に設けられた嵌合孔に対して
   前記フェライトコア製スプール半体の中央突出部を嵌合
   して前記検知用コイルのコイル巻回部を形成し、更に前
   記フェライトコア製スプール半体の前記突出部とは逆側
   の面をセンサ検出面外被とし、且つ前記スプールに、前
   記フェライトコア製スプール半体が磁気的に結合するよ
   う筒状コアを挿入し、該筒状コアを前記筒状本体ケース
   に嵌合して前記スプールを前記筒状本体ケースに挿入配
   置したことを特徴とする近接センサ。