JPS6358190A - 鉄検出装置 - Google Patents
鉄検出装置Info
- Publication number
- JPS6358190A JPS6358190A JP61201142A JP20114286A JPS6358190A JP S6358190 A JPS6358190 A JP S6358190A JP 61201142 A JP61201142 A JP 61201142A JP 20114286 A JP20114286 A JP 20114286A JP S6358190 A JPS6358190 A JP S6358190A
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- Japan
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- coil
- magnetic field
- magnetic
- saturable coil
- detection
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- Pending
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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。
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、鉄などの磁性物体の接近を検出する鉄検出装
置に関するものである。
置に関するものである。
本発明は、非磁性容器の中に間隔をおいて配置した２個
の永久磁石の中間に可飽和コイルを設けた検出ヘッドを
使用することにより、非接触・高感度で磁性物体の接近
を検出しうるようにしたものである。
の永久磁石の中間に可飽和コイルを設けた検出ヘッドを
使用することにより、非接触・高感度で磁性物体の接近
を検出しうるようにしたものである。
従来、磁性物体を検出しうる方法として次のようなもの
がある。
がある。
（イ）高周波の渦流損失を利用した金属検出器を用いる
もの。
もの。
仲） ホール素子又は磁気抵抗素子等の半導体センサに
永久磁石によるバイアスを加えた検出器を用いるもの。
永久磁石によるバイアスを加えた検出器を用いるもの。
（ハ）可飽和コイルと高周波発振器と検波器を組合せた
磁気センサを用いるもの。
磁気センサを用いるもの。
しかしながら、これら従来の技術には次のような欠点が
ある。
ある。
（イ）の方法は、鉄などの金属磁性体の検出に利用でき
るが、検出距離が小さく且つ距離を定量的に精密に検出
することが難しい。
るが、検出距離が小さく且つ距離を定量的に精密に検出
することが難しい。
（ロ）の方法は、検出器を小さくできるが、強いバイア
ス磁界が必要である上に検出器と磁性物体を０．１ミ！
Ｊ程度に接近させて使用するので、使用範囲が制限され
工作機械や産業機械には使いにくい。
ス磁界が必要である上に検出器と磁性物体を０．１ミ！
Ｊ程度に接近させて使用するので、使用範囲が制限され
工作機械や産業機械には使いにくい。
（ハ）の方法は、磁気センサが高感度で弱い磁界に感す
るので小さい磁石片を数ミリ以−ヒ離れて検出でき、産
業機械に多く使用されているが、磁界又は磁石の検出に
限定されておシ、鉄片のように磁束を生じない磁性物体
の検出には使用されない。
るので小さい磁石片を数ミリ以−ヒ離れて検出でき、産
業機械に多く使用されているが、磁界又は磁石の検出に
限定されておシ、鉄片のように磁束を生じない磁性物体
の検出には使用されない。
本発明は、検出平面をもつ非磁性容器の中に検出平面に
平行に可飽和コイルを置き、この可飽和コイルとほぼ同
じ平面に可飽和コイルを挾んで２個の永久磁石を設けた
検出ヘッドと、この可飽和コイルに加わる磁界の変化を
電圧の変化に変換する磁気検出回路とを設けた。
平行に可飽和コイルを置き、この可飽和コイルとほぼ同
じ平面に可飽和コイルを挾んで２個の永久磁石を設けた
検出ヘッドと、この可飽和コイルに加わる磁界の変化を
電圧の変化に変換する磁気検出回路とを設けた。
第１図は本発明に用いうる検出ヘッドの例を示す側断面
図、第２図は同検出ヘッドの上面図である。これらの図
において、（１）は金属又はプラスチックの非磁性容器
、（２）は可飽和コイル、（２１）はそのコア、Ａ及び
Ｂは断面矩形秋の磁石片、（３）は被検出磁性物体（例
えば鉄板）を示す。磁石片Ａ及びＢは、容器（１）に一
定の間隔をおいて固定され、厚さ方向に互いに逆向きに
磁化されている。すなわち、検出面側から見たとき、磁
石片Ａが例えばＮ極であれば、磁石片ＢはＳ極とする。
図、第２図は同検出ヘッドの上面図である。これらの図
において、（１）は金属又はプラスチックの非磁性容器
、（２）は可飽和コイル、（２１）はそのコア、Ａ及び
Ｂは断面矩形秋の磁石片、（３）は被検出磁性物体（例
えば鉄板）を示す。磁石片Ａ及びＢは、容器（１）に一
定の間隔をおいて固定され、厚さ方向に互いに逆向きに
磁化されている。すなわち、検出面側から見たとき、磁
石片Ａが例えばＮ極であれば、磁石片ＢはＳ極とする。
これらの磁石片Ａ、Ｂとほぼ同じ平面上でその中間に、
磁束検出用の可飽和コイル（２）を固定する。図には、
説明に便利なようにＸ、Ｙ及びＺ軸を示しである。
磁束検出用の可飽和コイル（２）を固定する。図には、
説明に便利なようにＸ、Ｙ及びＺ軸を示しである。
磁石片Ａ及びＢば、例えば幅１０ミリ、長さ１４ミリ、
厚さ２ミリのプラスチック磁石とし、例えば厚さ１ミリ
の非磁性ステンレス（ＳＯ８−３０４）の容器（１）の
中に１０ミリ間隔で貼シ付ける。可飽和コイル（２）は
、例えば長さ５ミリ、幅３ミリ、厚さ１００ミクロンの
穴のあいたパーマロイ（可飽和）コア（２，）に互いに
逆向きに２つの巻線を巻回したものである。
厚さ２ミリのプラスチック磁石とし、例えば厚さ１ミリ
の非磁性ステンレス（ＳＯ８−３０４）の容器（１）の
中に１０ミリ間隔で貼シ付ける。可飽和コイル（２）は
、例えば長さ５ミリ、幅３ミリ、厚さ１００ミクロンの
穴のあいたパーマロイ（可飽和）コア（２，）に互いに
逆向きに２つの巻線を巻回したものである。
巻回数は、例えば１００回とする。可飽和コイル（２）
を磁石片Ａ、Ｂの中間（Ｘ＝０ 、 Ｙ＝Ｏ）にコア（
２１）が両磁石片と平行になるように固定すると、可飽
和コイル（２）は、Ｘ軸方向の磁界に感応するがＹ及び
Ｚ軸方向の磁界に対しては殆ど感応しない。
を磁石片Ａ、Ｂの中間（Ｘ＝０ 、 Ｙ＝Ｏ）にコア（
２１）が両磁石片と平行になるように固定すると、可飽
和コイル（２）は、Ｘ軸方向の磁界に感応するがＹ及び
Ｚ軸方向の磁界に対しては殆ど感応しない。
そして、可飽和コイル（２）がＺ軸上のどの位置にある
かによって、磁石片Ａ、Ｂによシ可飽和コイル（２）に
加わるＸ方向磁界が変化する。可飽和コイル（２）が２
方向に磁石片Ａ、Ｂの中心にあるとき（このときをＺ＝
Ｏとする。）、可飽和コイル（２）に加わるＸ方向磁界
はＯであるが、中心からずれるとＸ方向に正又は負の磁
界が加わるようになる。
かによって、磁石片Ａ、Ｂによシ可飽和コイル（２）に
加わるＸ方向磁界が変化する。可飽和コイル（２）が２
方向に磁石片Ａ、Ｂの中心にあるとき（このときをＺ＝
Ｏとする。）、可飽和コイル（２）に加わるＸ方向磁界
はＯであるが、中心からずれるとＸ方向に正又は負の磁
界が加わるようになる。
第３図は、上記検出ヘッドに鉄板（３）が接近したとき
磁界に及ぼす影響を説明する図である。図示のように可
飽和コイル（２）をＺ＝Ｏの位置に置き、Ｚ軸上で磁石
片Ａ、ＢのみによるＸ方向の磁界を測定すると、第４図
における曲線Ｉのようになる。
磁界に及ぼす影響を説明する図である。図示のように可
飽和コイル（２）をＺ＝Ｏの位置に置き、Ｚ軸上で磁石
片Ａ、ＢのみによるＸ方向の磁界を測定すると、第４図
における曲線Ｉのようになる。
したがって、可飽和コイル（２）の位置を２軸−ヒで僅
かにずらせば、正又は負のバイアス磁界を可飽和コイル
（２）に加えることができる。次に、鉄板（３）が磁石
片の前面よｐｄの距離に置かれた場合を考える。この場
合の磁界は、鉄板（３）が磁石片に対し十分に大きいと
き、鉄板（３）の代わシに磁石片Ａ、Ｈの鏡＠Ａ’、Ｂ
’の位置にＡ、Ｂと同じ強さの磁石片があるときの磁界
と等しい。このとき、Ｚ軸上のＸ方向磁界は第４図の曲
線Ｈのようになる。すなわち曲線Ｉをほぼ２ｄだけ左側
にシフトしたものとなる。
かにずらせば、正又は負のバイアス磁界を可飽和コイル
（２）に加えることができる。次に、鉄板（３）が磁石
片の前面よｐｄの距離に置かれた場合を考える。この場
合の磁界は、鉄板（３）が磁石片に対し十分に大きいと
き、鉄板（３）の代わシに磁石片Ａ、Ｈの鏡＠Ａ’、Ｂ
’の位置にＡ、Ｂと同じ強さの磁石片があるときの磁界
と等しい。このとき、Ｚ軸上のＸ方向磁界は第４図の曲
線Ｈのようになる。すなわち曲線Ｉをほぼ２ｄだけ左側
にシフトしたものとなる。
第４図は、鉄板の接近により可飽和コイル（２）に加わ
るＸ方向磁界の変化を示す曲線図である。同図の曲線Ｉ
及び■について社、既に述べた。可飽和コイル（２）は
ほぼＺ−０の所にあるため、可飽和コイル（２）には曲
線■上の点Ｐで表わされるＸ方向磁界が加わる。よって
、距離ｄを変化させたときて可飽和コイル（２）に加わ
るＸ方向磁界が変化する秋況を表わすものである。
るＸ方向磁界の変化を示す曲線図である。同図の曲線Ｉ
及び■について社、既に述べた。可飽和コイル（２）は
ほぼＺ−０の所にあるため、可飽和コイル（２）には曲
線■上の点Ｐで表わされるＸ方向磁界が加わる。よって
、距離ｄを変化させたときて可飽和コイル（２）に加わ
るＸ方向磁界が変化する秋況を表わすものである。
第５図は、上記検出ヘッドと組合ゼで使用する磁気検出
回路の例を示す回路図である。可飽和コイル（２）は上
記検出ヘッドの可飽和コイルで、Ｌｌ及びＬ２はその巻
線を示す。ＯＳＣは高周波（例えば５０ ｋＨｚ）のパ
ルス発振器で、その出力は同一極性のパルス列（例えば
パルス幅１μＳ）である。Ｒは直列抵抗、Ｄｌ及びＤ２
はダイオード、ｒ、及びｒ２は出力抵抗、Ｃ４，Ｃ２及
びＣ３は容量である。巻線り、及びＬ２は高周波ノｅル
スによシ互いに逆方向の磁束を生じ、可飽和コイル（２
）にＸ方向磁界が加わると、コンデンサＣ３の両端の出
力端子（４） ｔ （５）に出力電圧を発生する。Ｘ方
向磁界が例えば±５０ガウスの範囲であれば、直線的に
±６ｖの出力電圧を生じ、±１００ガウスでは飽和して
±１０ Ｖの出力電圧を生じる。
回路の例を示す回路図である。可飽和コイル（２）は上
記検出ヘッドの可飽和コイルで、Ｌｌ及びＬ２はその巻
線を示す。ＯＳＣは高周波（例えば５０ ｋＨｚ）のパ
ルス発振器で、その出力は同一極性のパルス列（例えば
パルス幅１μＳ）である。Ｒは直列抵抗、Ｄｌ及びＤ２
はダイオード、ｒ、及びｒ２は出力抵抗、Ｃ４，Ｃ２及
びＣ３は容量である。巻線り、及びＬ２は高周波ノｅル
スによシ互いに逆方向の磁束を生じ、可飽和コイル（２
）にＸ方向磁界が加わると、コンデンサＣ３の両端の出
力端子（４） ｔ （５）に出力電圧を発生する。Ｘ方
向磁界が例えば±５０ガウスの範囲であれば、直線的に
±６ｖの出力電圧を生じ、±１００ガウスでは飽和して
±１０ Ｖの出力電圧を生じる。
第６図は、鉄板（３）が２方向に接近したときの磁気検
出回路の出力変化を示す特性曲線図である。
出回路の出力変化を示す特性曲線図である。
曲線Ａは、可飽和コイル（２）にバイアス磁界を加えず
、したがって検出回路出力にバイアス電圧をかけない場
合のもので、出力電圧（図では負方向電圧）は、鉄板が
ないとき０で、鉄板の接近と共に増加し間隔ｄが小さく
なるとまた減少する。可飽和コイル（２）に加わるＸ方
向磁界が大きすぎると、コア（２，）が飽和して出力は
ＩＯＶに限定される。したがって、曲線Ａでは、出力の
大きい所で飽和している。曲線Ｂは、可飽和コイルに＋
６ｖ相当のバイアス磁界を加えた場合の特性を示し、最
大出力部分の飽和が緩和され出力電圧の幅が大きくなっ
ている。すなわち、バイアス磁界をかけることによシ、
磁気検出回路の動作域を拡げることができる。上記の出
力特性の測定に使用した鉄板は、幅３０ミリ、長さ５０
ミリ、厚さ０．２ミリの軟鉄板であった。鉄板をこれよ
シ大きくしたり厚くしたりしても、検出回路出力には差
がなかった。また、測定時に検出ヘッドの検出面に漏れ
て出る磁界の強さは１８０ガウスであったが、第６図に
示す如く、比較的弱い漏れ磁界であるのに大きい間隔で
も大きな出力電圧が得られた。磁石片Ａ、Ｂの寸法及び
間隔を大きくしたり、各磁石片の強さを増したりすれば
、−層検出可能距離を犬きくできる。
、したがって検出回路出力にバイアス電圧をかけない場
合のもので、出力電圧（図では負方向電圧）は、鉄板が
ないとき０で、鉄板の接近と共に増加し間隔ｄが小さく
なるとまた減少する。可飽和コイル（２）に加わるＸ方
向磁界が大きすぎると、コア（２，）が飽和して出力は
ＩＯＶに限定される。したがって、曲線Ａでは、出力の
大きい所で飽和している。曲線Ｂは、可飽和コイルに＋
６ｖ相当のバイアス磁界を加えた場合の特性を示し、最
大出力部分の飽和が緩和され出力電圧の幅が大きくなっ
ている。すなわち、バイアス磁界をかけることによシ、
磁気検出回路の動作域を拡げることができる。上記の出
力特性の測定に使用した鉄板は、幅３０ミリ、長さ５０
ミリ、厚さ０．２ミリの軟鉄板であった。鉄板をこれよ
シ大きくしたり厚くしたりしても、検出回路出力には差
がなかった。また、測定時に検出ヘッドの検出面に漏れ
て出る磁界の強さは１８０ガウスであったが、第６図に
示す如く、比較的弱い漏れ磁界であるのに大きい間隔で
も大きな出力電圧が得られた。磁石片Ａ、Ｂの寸法及び
間隔を大きくしたり、各磁石片の強さを増したりすれば
、−層検出可能距離を犬きくできる。
これまで、本発明を検出ヘッドの検出面と鉄板の２方向
距離ｄを検出する場合について述べたが、本発明は、ｄ
を一定に保ち、検出面に平行ＫＹ軸方向に移動する鉄片
の端を検出することができる。
距離ｄを検出する場合について述べたが、本発明は、ｄ
を一定に保ち、検出面に平行ＫＹ軸方向に移動する鉄片
の端を検出することができる。
第７図に示すように、鉄板（例えば幅３０ミリ、長さ５
０ミリ、厚さ０．２ミリ）を検出ヘッドとの間隔ｄを一
定に保ちなからＹ方向に移動させた場合、第８図に示す
ような出力電圧が得られる。この図に示すように、鉄板
の端の変位に対してほぼ直線的に大きい出力を生じるの
で、端位置検出器として利用できる。
０ミリ、厚さ０．２ミリ）を検出ヘッドとの間隔ｄを一
定に保ちなからＹ方向に移動させた場合、第８図に示す
ような出力電圧が得られる。この図に示すように、鉄板
の端の変位に対してほぼ直線的に大きい出力を生じるの
で、端位置検出器として利用できる。
第９図は本発明に用いうる検出ヘッドの他の例を示す上
面図で、第１Ｏ図はこの検出ヘッドと組合せて用いるス
イッチング回路の例を示す回路図である。第９図の検出
ヘッドにおける磁石片Ａ、Ｂと可飽和コイル（２）の配
置関係は第１及び第２図の検出ヘッドと同じであるが、
可飽和コイル（２）が■字形コアに１つの巻線りを巻回
したものである点が異なる。第１０図において、Ｑｌ及
びＣ２はトランジスタ、（６）及び（７）は出力端子を
示す。鉄片が近づくと０点の電圧が変化するので、これ
を利用してトランジスタＱ１ ＋ Ｃ２にオン・オフの
スイッチング作用を行わせることができる。第６図の曲
線Ｂでは３ミリ離れた所の電圧傾斜が４ｖ／１ｍｍに達
し、これは１μｍの変位に対し４’ｍＶの変化になるの
で、非接触で高精度（繰返し精度１μｍ）のリミット・
スイッチに利用できる。
面図で、第１Ｏ図はこの検出ヘッドと組合せて用いるス
イッチング回路の例を示す回路図である。第９図の検出
ヘッドにおける磁石片Ａ、Ｂと可飽和コイル（２）の配
置関係は第１及び第２図の検出ヘッドと同じであるが、
可飽和コイル（２）が■字形コアに１つの巻線りを巻回
したものである点が異なる。第１０図において、Ｑｌ及
びＣ２はトランジスタ、（６）及び（７）は出力端子を
示す。鉄片が近づくと０点の電圧が変化するので、これ
を利用してトランジスタＱ１ ＋ Ｃ２にオン・オフの
スイッチング作用を行わせることができる。第６図の曲
線Ｂでは３ミリ離れた所の電圧傾斜が４ｖ／１ｍｍに達
し、これは１μｍの変位に対し４’ｍＶの変化になるの
で、非接触で高精度（繰返し精度１μｍ）のリミット・
スイッチに利用できる。
以上の説明では、被検出体を鉄板又は鉄片としたが、こ
れらに限らずフェライト或いは鋳鉄の構造物のような高
透磁率の物体ならば検出することができる。
れらに限らずフェライト或いは鋳鉄の構造物のような高
透磁率の物体ならば検出することができる。
本発明は、次の如き種々の顕著な効果を奏する。
（ａ）被検出体の面に垂直方向の距離を０〜１０ミリ以
上の範囲にわた９はぼ直線的に精度よく測定することが
できる。
上の範囲にわた９はぼ直線的に精度よく測定することが
できる。
（ｂ） 検出回路出力に一定電圧でオン・オフするス
イッチング回路を組合せることによす、非接触・高精度
のリミット・スイッチが得られる。
イッチング回路を組合せることによす、非接触・高精度
のリミット・スイッチが得られる。
（ｃ）鉄製ロールの面から数ミリの距離に検出ヘッドを
おくと、ロール回転時の偏心量を測定することができる
。回転体では波形が繰返し生じるのでＯオフセットが問
題にならず、出力を大きくして増幅して１μｍ以下の偏
心を測定できる。
おくと、ロール回転時の偏心量を測定することができる
。回転体では波形が繰返し生じるのでＯオフセットが問
題にならず、出力を大きくして増幅して１μｍ以下の偏
心を測定できる。
（ｄ） 磁性体の振動を測定することができる。本検
出装誼の応答速度は４ ｋＨｚ以上あり、数μｍの小振
幅から数ミリの大振幅の振動まで精度よく測定できる。
出装誼の応答速度は４ ｋＨｚ以上あり、数μｍの小振
幅から数ミリの大振幅の振動まで精度よく測定できる。
（ｅ）連続したベルト秋の鉄板の端位置を検出すること
ができる。
ができる。
第１図は本発明に用いうる検出ヘッドの例を示す側断面
図、第２図は同検出ヘッドの上面図、第３図は鉄板の接
近による磁界への影響を説明する図、第４図は鉄板の接
近によシ可飽和コイルに加わるＸ方向磁界の変化を示す
曲線図、第５図は検出ヘッドと組合せて使用する磁気検
出回路の例を示す回路図、第６図は鉄板の接近による磁
気検出回路の出力変化を示す曲線図、第７図は鉄板をＹ
方向に移動させるときの配置図、第８図は鉄板のＹ方向
変位による出力変化を示す曲線図、第９図は検出ヘッド
の他の例を示す上面図、第１０図は同検出ヘッドと組合
せて用いるスイッチング回路の例を示す回路図である。 ｃｌ、ｃ２．ｃ３） 、 （ｏｓｃ、ｒ、、Ｑｌ、Ｑ２
）・・・磁気検出回路、（３）・・・鉄板（磁性物体）
。
図、第２図は同検出ヘッドの上面図、第３図は鉄板の接
近による磁界への影響を説明する図、第４図は鉄板の接
近によシ可飽和コイルに加わるＸ方向磁界の変化を示す
曲線図、第５図は検出ヘッドと組合せて使用する磁気検
出回路の例を示す回路図、第６図は鉄板の接近による磁
気検出回路の出力変化を示す曲線図、第７図は鉄板をＹ
方向に移動させるときの配置図、第８図は鉄板のＹ方向
変位による出力変化を示す曲線図、第９図は検出ヘッド
の他の例を示す上面図、第１０図は同検出ヘッドと組合
せて用いるスイッチング回路の例を示す回路図である。 ｃｌ、ｃ２．ｃ３） 、 （ｏｓｃ、ｒ、、Ｑｌ、Ｑ２
）・・・磁気検出回路、（３）・・・鉄板（磁性物体）
。
Claims (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、この可飽和コイルとほぼ同じ
平面に上記可飽和コイルを挾んで上記検出平面に垂直な
方向に互いに逆向きに磁化された２個の永久磁石を設け
て成る検出ヘッドと、上記可飽和コイルに加わる磁界の
変化を電圧の変化に変換する磁気検出回路とを具え、 上記検出平面に磁性物体が接近したとき直線的電圧変化
を生ずることを特徴とする鉄検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61201142A JPS6358190A (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | 鉄検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61201142A JPS6358190A (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | 鉄検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6358190A true JPS6358190A (ja) | 1988-03-12 |
Family
ID=16436096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61201142A Pending JPS6358190A (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | 鉄検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6358190A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51136440A (en) * | 1975-05-22 | 1976-11-25 | Nippon Steel Corp | A detecting device of the extreme point of a coiled metal strip |
-
1986
- 1986-08-27 JP JP61201142A patent/JPS6358190A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51136440A (en) * | 1975-05-22 | 1976-11-25 | Nippon Steel Corp | A detecting device of the extreme point of a coiled metal strip |
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