JPS6338101A - 鉄検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械や産業機械において移動又は回転す
る物体の特定の位置を非接触で精密に検出するだめの鉄
検出装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、移動（又は回転）体に鉄片を埋込み、この鉄
片に対接して可飽和コイル及び磁石より成る検出ヘッド
を置き、このヘッドの検出面を鉄片が移動するとき直線
的に変化する直流電圧を得ることにより、一定区間連続
的に位置の検出ができるようＫしたものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

スケール装置の原点又は移動台の定点を非接触で且つ高
精夏で検出する装置として、従来、磁石片とこの磁石片
の生ずる磁界を検出する高、感度の磁気センサとを組合
せたものが使用されている。

この磁気センサは、可飽和コイルを用いたものである。

この従来の装置では、磁石片の位置を検出するようにな
っており磁石片を取付ける必要があるため、用途が制約
される欠点がある。

また、ほかに、ホールｙ、４子又は通気抵抗素子に永久
磁石な組合せた磁気センサと使用し、鉄片等の磁性体を
検出するものがある。しかし、この１１の己気検出器は
、感度が低（１ンサと被検出体の間隔を非常に小さくす
る必要があり、高い位註清度が得られない欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、検出面に平行な可飽和コイルと検出面に画点
の方向に磁化された永久磁石とをもつ検出ヘッドを用い
、検出面に鉄片が接近したときに可飽和コイルに加わる
磁石磁束の変化を磁気検出回路により検出するようにし
た。

〔作用〕

可飽和コイルと永久磁石の位置関係により、検出面を鉄
片が移動するとき磁気検出回路は正及び負の出力電圧を
生じる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に用いる鉄検出ヘッドの基本構造を示
す断面図である。同図に２いて、ｔｌ）は非磁性体の容
器、（２）はその検出平面、（３）は可飽和コイル、（
４）は永久磁石、（５）は中継端子を示す。容器（１）
は、例えば厚さ０．２ミｌＪの非磁性ステンレスの板を
外径１０ミリの円筒状に成形したものである。

可飽和コイル（３）は、例えば厚さ０．１ミリ、幅３ミ
リ、長さ５ミリのパーマロイ薄板に互いに逆向きの１対
の巻線を施したもの（巻数は１００回）で、検出面（２
）に平行になるよ５容器（ＩＩの底面に密着させである
。永久磁石（４）は、例えば厚さ１．６ミｌＪ、外径８
ミリの円板状のプラスチック磁石で、厚さくＺ軸）方向
に磁化し、可飽和コイル（３）の上に重ねである。

本例において、容器（１）の外側の検出面（２）で測定
した磁界の強さは１６０ガウスであった。可飽和コイル
（３）の巻線は、中継端子（５）を経てケーブルを介し
第２図の磁気検出回路に接続されろ。

第２図は、検出ヘッドと組合せて使用するブリッジ型磁
気検出回路の例を示す図である。同図において、Ｏ２０
は例えば５０ＫＨｚの高周波パルス発振器で、この場合
パルスの極性は一定でパルス幅シよ１μｓである。Ｒ３
は直列抵抗、Ｄｌ及びＤ２はダイオード″、ｒ１及びｒ
２は出力抵抗、Ｃ１，Ｃ２及びＣ３は容量、（力及び（
８）は出力端子を示す。可飽和コイル（３）は、パーマ
ロイの可飽和コア（６）と互いに逆方向の巻線Ｌｌ、Ｌ
２より成り、巻線Ｌ１　＊　Ｒ２と２抵抗Ｒ８，Ｒ８は
ブリッジの４辺を構成している。可飽和コイル（３）の
長手（Ｘ軸）方向に磁界が加わると、出力端子（７）、
　（８１に出力電圧を生ずる。上述の磁気検出回路では
、Ｘ軸方向の磁界が±５０ガウスの範囲まで出力は直線
的で±６ボルトの電圧を生じ、±１００ガウスで飽和し
て約１０ボルトの一定出力を生じる。可飽和コイル（３
）に加わる磁界がＸ軸に直角なＹ軸又はＺ軸方向の場合
、殆ど出力を生じない。

第３図は、第１図の検出ヘッドの検出面（２）に鉄片が
接近したとき磁石（４）の発する磁束の乱れを示す図で
ある。鉄片がないとき、磁束はＺ軸に対して対称であり
、可飽和コイル（３）に加わるＸ軸方向の磁界が０で、
磁気検出回路の出力はＯである。

鉄片（７）がＡの位置に接近すると、磁束が図示のよう
に右寄りに変化し、可飽和コア（６）にＸ軸方向の磁界
を生じる。鉄片（７）がＢの位置に移動すると、磁界は
左寄りになり−Ｘ方向の磁界を生じる。したがって、検
出面（２）に近辺して鉄片（７）をＸ鋤方向に移動させ
ると、磁気検出回路の出力が変化する。

第４図は、検出面に接近して鉄片を移動させる場合の位
置関係を示す説明図である。鉄片（７）は２方向の長さ
１０ミリ、Ｙ方向の幅２０ミリ、、Ｘ方向の厚さ１ミリ
の軟鉄板とし、これを検出面と一定の間隔ｄを保ってＸ
方向に移動させたとき、磁気検出回路の出力は第５図の
ようになる。

第５図の出力曲線は、鉄片（７）が中心に来たときＯ電
圧でその前後において出力はほぼ直線的に変化しており
、傾斜は５ボルト／１ミリである。

ｄ＝０．５ミリのとき出力は±６ボルトになり、ｄ＝２
ミリでも±２ボルトの出力が得らｎる。磁気検出回路の
中心のドリフトは非常に少なく１０℃の温度変化で５ｍ
Ｖ以下と安定しているので、１０℃の温度変化に対し１
μｍの精度で位置検出ができる。

第６図は、Ｘ方向に長い鉄板を検出ヘッドの検出面から
ｄの間隔を保って移動させたときの磁気検出回路の出力
曲線を示す。鉄板の寸法は、Ｘ方向の長さ３０ミリ、Ｙ
方向の４ｘＯミ＋Ｊ、２方向の一スさ１ミリである。こ
の場合は、鉄板の９３で正及び負の山を生じ、中心部で
は出力はＯになる。

よって、本発明による鉄検出装置は、鉄片の端を検出し
うるが均等に拡がる鉄板は検出できない。

上述の実施例では、小さい形状で弱い磁石を使用したが
、磁石の磁界を強くすれば磁気検出回路の出力をもつと
太き（することができる。また、磁石の寸法を大きくし
ても、間隔ｄをもつと大きくして同等の出力を得ること
ができる。

これまでの説明では被検出体を鉄片と述べてきたが、残
留磁気の少ない磁性体であれば、鉄に限らずフェライト
でも鋳物でもよい。残留磁気が大きい被検体は、位置検
出精度を下げるので好ましくない。

〔応用例〕

本発明の鉄検出装置は、位置検出の外にも、例えば多（
のねじ又はナツトが正規の位置にあるかどうかを非接触
で検出するのに利用できる。例えば、第７図のように軸
の回りに回転する装置の瑞面な等間隔に多数のねじで締
付けである場合、図示のように検出ヘッドを配置すると
、ねじが欠落したり締込み不足で出ていたりする不良の
検出が容易である。更に、検出ヘッドによる出力はねじ
の１つ１つに対応して出るので、エンコーターとして回
転体の位置検出にも応用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、次の如き大きな
効果が得られる。

１）比較的弱い磁石を使用しても、鉄片などの磁性体を
検出して太きい出力電圧を発生させることができる。

２）被検体と検出ヘッドの間隔を２ミリ以上に大きくし
ても、なお大きな出力が得られる。

３）従来の磁石片の位置を検出するものと比べて、同等
の精度と安定度が得られ、磁石片を使わず鉄片等で置き
換えられるので、磁石片の場合のように鉄粉が付着して
位置検出精度を下げることもなく、非常に有利である。

４）直線上の位置検出だけでな（、回転体におゆる多数
のねじの検査や回転体の位置検出にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検出ヘッドの基本構造を示す断面図、
第２図は検出ヘッドと組合せて用いる磁気検出回路の例
を示す図、第３図は第１図の検出ヘッドにおいて鉄片に
より磁束が変化する状態を示す説明図、第４図は検出ヘ
ッドと鉄片の位置関係を示す図、第５図は鉄片なＸ方向
に移動したときの出力曲線図、第６図はＸ方向に長い鉄
板を用いた場合の出力曲線図、第７図は本発明の応用例
を示す側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検出平面をもつ非磁性体の容器の中に上記検出平面に平
   行に可飽和コイルを置き、その上に上記検出平面に垂直
   な方向に磁化された永久磁石を設けて成る検出ヘッドと
   、 上記可飽和コイルの互いに逆方向に巻回された１対の巻
   線をブリッジの２辺とするブリッジ型磁気検出回路とを
   具え、 上記検出平面に鉄片が接近したとき正及び負の出力電圧
   を生ずることを特徴とする鉄検出装置。