JPH0252961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高周波過電流を利用し、導電性を有
する金属体のエツジの位置又はその接近を非接触
的に検出する装置に関する。

機械工業の技術の進歩は目覚ましく、ロボツト
に代表される如く機械とエレクトロニクスを結合
した自動化システムが極めて重要な位置を占める
に至つている。このような自動化システムに於い
ては、種々の検出装置が重要な機能を果すのであ
るが、特に金属体の位置検出装置は広範な用途に
必要とされるものであり、渦流式、静電容量式、
磁気式等のものが公知である。しかしながら、検
出装置の検出域を横断するように移動する金属体
のエツジの移動方向位置又はその接近を検出する
目的に使用する場合には、従来の検出装置は次の
ような問題点を有していた。

まず、渦流式のものでは検出装置の検出部（プ
ローブ）と検出対象の金属体との離隔距離を正確
に保持しない場合には少なからぬ誤差を生じる。
また、静電容量式のものでは検出部又は検出対象
金属体の表面に付着する水分・油分に影響されて
誤差が生じる。更に、磁気式のものでは検出対象
に発磁体を付加する必要が有るという制約があ
る。

本発明は、このような従来装置の問題点を解決
すべくなされたものであつて、検出部と検出対象
の離隔距離によつても検出精度が影響され難く、
またこれらへの水分・油分の付着に影響されない
ことは勿論、水・油の中でも検出可能であり、更
に検出対象に発磁体を付加する必要のない金属体
のエツジ検出装置を提供することを目的とする。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具
体的に説明する。

第１図は本発明装置のブロツク図である。１は
検知対象である金属板Ａに臨ませるべきプローブ
であつて３個の検出コイル２１，２２，２３及び
抵抗３，３，３を内蔵している。各検出コイル２
１，２２，２３は杆状のフエライトコア２１ａ，
２２ａ，２３ａそれぞれに巻線２１ｂ，２２ｂ，
２３ｂを巻回してなるものであつて、一端を接地
電位とし、他端を抵抗３，３，３を介して高周波
発振器４の出力端子に接続してある。

各検出コイル２１，２２，２３は各フエライト
コア２１ａ，２２ａ，２３ａの一端面を非磁性体
からなるプローブ１の保護板（図示せず）に臨ま
せてあり、金属板Ａの移動方向と３個の検出コイ
ル２１，２２，２３の並設方向とが一致するよう
に配設される。

発振器４は100KHz〜10MHz程度の周波数の出
力を発するものであり、前記検出コイル２１，２
２，２３の巻線２１ｂ，２２ｂ，２３ｂに高周波
電流を通流せしめる。

各検出コイル２１，２２，２３の非接地側端子
は差動増幅器５ａ，５ｂに接続されている。即ち
検出コイル２１の巻線２１ｂの端子は差動増幅器
５ａの＋入力端子に、また検出コイル２２の巻線
２２ｂの端子は差動増幅器５ａの−入力端子及び
差動増幅器５ｂの＋入力端子に、更に検出コイル
２３の巻線２３ｂの端子は差動増幅器５ｂの−入
力端子にそれぞれ接続されている。従つて差動増
幅器５ａの出力端子には検出コイル２１，２２の
端子電圧の差相当の信号が得られることになる。
一方差動増幅器５ｂの出力端子には検出コイル２
２，２３それぞれの端子電圧の差相当の信号が得
られることとなる。

差動増幅器５ａ，５ｂの出力信号はそれぞれ位
相検波回路６ａ，６ｂに与えられる。これらの位
相検波回路６ａ，６ｂには同期信号として発振器
４の出力が与えられている。

位相検波回路６ａ，６ｂは発信器４からの入力
信号に従い同一位相における差動増幅器５ａ，５
ｂ出力の成分を出力し、この出力は増幅器７ａ，
７ｂそれぞれに与えられてそれぞれ所要レベルに
まで増幅される。

増幅器７ａ，７ｂの出力は共に加算回路８及び
減算回路９に与えられる。加算回路８は増幅器７
ａ，７ｂ出力を加算して和信号PSを出力する。
減算回路９は増幅器７ａ，７ｂ出力の差を演算し
てその差信号MSを出力する。

後述するように和信号PSは金属板Ａのエツジ
がプローブ１に接近したことを検出するために利
用され、差信号MSは例えばプローブ１の中心、
即ち検出コイル２２の中心を基準とする金属板Ａ
のエツジの位置情報を有する信号として利用され
る。

次にこの回路の動作を説明する。まず金属板Ａ
がプローブ１から離れた位置にある場合には、検
出コイル２１，２２，２３の非接地側端子の電圧
は等しいので、差動増幅器５ａ，５ｂの出力信号
は零であり和信号PS及び差信号MSはいずれも零
である。次に金属板Ａが図示の如く検出コイル２
３側から検出コイル２１側へ移動して行く場合の
動作について説明する。今第２図に示す如く、金
属板Ａのエツジが検出コイル２３に対向している
状態にある場合についてみると、金属板Ａに発生
する渦電流は検出コイル２３を通流する高周波に
よるものが検出コイル２２によるものよりも大き
いので、検出コイル２３のインピーダンスが検出
コイル２２のインピーダンスより低くなり、この
結果検出コイル２３の巻線２３ｂの端子電圧が検
出コイル２２の巻線２２ｂの端子電圧よりも低く
なり、その差に相当する電圧信号が差動増幅器５
ｂ出力に得られる。

第３図は横軸に検出コイル２２の中心から金属
板Ａのエツジまでの距離ｘ（検出コイル２１側を
正）をとり、縦軸に増幅器７ａ，７ｂの出力電圧
をとつて、増幅器７ａ，７ｂの出力とｘとの関係
を示したものである。図示の如く金属板Ａが検出
コイル２３の遠方から接近するに従い増幅器７ｂ
出力は増加していき、金属板Ａのエツジが検出コ
イル２３，２２の中心を通るタイミングで極大値
をとり、検出コイル２２に接近するに従い増幅器
７ｂ出力は低下して行く。金属板Ａのエツジが検
出コイル２１側に遠ざかるに従い増幅器７ｂ出力
は零に近付いて行く。

検出コイル２２と検出コイル２１の組み合せに
ついても同じ現象が起り、増幅器７ａ出力は金属
板Ａのエツジが検出コイル２２に接近するに従い
増加していき、金属板Ａのエツジが検出コイル２
２，２１の中心を通過するタイミングで極大値を
とり、検出コイル２１から遠ざかるに従つて増幅
器７ａ出力は減少していく。

第４図は加算回路８の出力、即ち和信号PS及
び減算回路９の出力、即ち差信号MSと検出コイ
ル２２中心から金属板Ａのエツジまでの距離ｘと
の関係を示すグラフである。加算回路８は第３図
に示す増幅器７ａ，７ｂ出力を加算するものであ
るから和信号PSは図示の如く金属板Ａのエツジ
側の検出コイル２３に接近した所から緩かに上昇
し、やがて検出コイル２１を通過する所までほぼ
一様な出力を示し、金属板Ａのエツジが検出コイ
ル２１から遠ざかるに従つて緩かに低下する形態
を示す。

これに対し、差信号MSは増幅器７ａ，７ｂ両
出力の差となるので、第４図に示す如くｘ＝０の
所で極性を反転する信号となる。従つて和信号
PSはプローブ１又は３個の検出コイル２１，２
２，２３によつてカバーされる広い検出域内に金
属板Ａのエツジが接近したことを検出するための
信号として有効である。

これに対して差信号MSはその変化の状態が急
峻であるので、その信号レベルからｘの値を検出
するのに有効であり、特に正負のピーク間の範囲
でのｘの検出精度は、この範囲の距離ｘの変化分
に対する電圧変化分が大きいので高精度となる。

而して第３図において、破線で示す信号は金属
板Ａとプローブ１との距離ｄが実線で示す信号よ
りも大となつた場合の増幅器７ａ，７ｂの出力を
それぞれ示している。

第４図の破線は第３図に破線で示した増幅器７
ａ，７ｂ出力に対応する和信号PS及び差信号MS
をそれぞれ示している。この図から理解されるよ
うに差信号MSはプローブ１と金属板Ａとの距離
ｄの如何に拘らずｘ＝０の時にその電圧値が零と
なるので、金属板Ａのエツジがプローブ１又は検
出コイル２２の中心位置に達した時点の検出を距
離ｄの如何に拘らず正確に行なうことが出来る。
また和信号PSは緩かに変化する信号であるので、
この和信号PSを与えるべき後段の比較回路（図
示せず）の閾値を適宜に選択する場合は、やはり
距離ｄに影響されることなくその接近を正確に検
出することが出来る。

そして検出コイル２１，２２，２３のインピー
ダンスはプローブ１の保護板又は金属板Ａの表面
に付着した水・油等には影響されないので周囲雰
囲気に影響されることなく金属板Ａのエツジの検
出が可能であることは勿論、水中又は油中におい
ても全く同様にして金属板Ａのエツジの検出を行
うことが可能である。

そして、検出対象の金属板Ａは各検出コイル２
１，２２，２３への高周波通流によりその表面に
渦電流を生ぜしめるもの、即ち導電体であればよ
いので、特に発磁体を設ける等の必要もなく、用
途上の制約が少ない。

尚、上述の実施例では検出コイルを３個用いる
場合につき説明したが、４個以上の検出コイルを
並設することとして、差動増幅器、位相検波回
路、増幅器、加算回路、減算回路を相隣する２個
の検出コイルごとに設けるように構成してもよ
い。また各検出コイルは直線上に配列する構成に
限らず検出対象のエツジの移動域に対応させて、
たとえば円弧状に配設することとしてもよい。更
に和信号PS又は差信号MSの一方のみを必要とす
る場合は減算回路９又は加算回路８の一方を省略
できる。

以上のように本発明に係る金属体のエツジ検出
装置は、導電性を有する金属体のエツジを検出す
る装置において、前記金属体に臨ませるべく並設
された３個以上の検出コイルと各検出コイルに高
周波電流を通流せしめる発振器と、２個の検出コ
イル夫々の端子電圧の差を検出する複数の差電圧
検出回路と、差電圧検出回路出力を位相検波する
複数の位相検波回路と、２個の位相検波回路の出
力の加算回路及び／又は減算回路とを具備し、前
記加算回路及び／又は減算回路出力により金属体
のエツジを検出すべくなしたものであるから、検
出対象との距離、検出部及び検出対象の表面状
態、気中、水中、油中の別等に拘らず常に安定し
た高精度のエツジ検出が可能であり、また発磁体
を検出対象に設ける等の煩しさもない等本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示すブロツク
図、第２図はその動作説明のための模式図、第３
図は増幅器出力と距離ｘとの関係を示すグラフ、
第４図は和信号及び差信号と距離ｘとの関係を示
すグラフである。 １……プローブ、４……発信器、５ａ，５ｂ…
…差動増幅器、６ａ，６ｂ……位相検波回路、７
ａ，７ｂ……増幅器、８……加算回路、９……減
算回路、２１，２２，２３……検出コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電性を有する金属体のエツジを検出する装
   置において、前記金属体に臨ませるべく並設され
   た３個以上の検出コイルと、各検出コイルに高周
   波電流を通流せしめる発振器と、２個の検出コイ
   ル夫々の端子電圧の差を検出する複数の差電圧検
   出回路と、差電圧検出回路出力を位相検波する複
   数の位相検波回路と、２個の位相検波回路の出力
   の加算回路及び／又は減算回路とを具備し、前記
   加算回路及び／又は減算回路出力により金属体の
   エツジを検出すべくなしたことを特徴とする金属
   体のエツジ検出装置。