JP2006338905A - Proximity sensor and detection coil therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、近接センサ用検出コイル、並びにそれを使用した近接センサに関する。 The present invention relates to a detection coil for a proximity sensor and a proximity sensor using the same.
従来より、検出コイルから発生する磁力の変化に基づいて検出を行う近接センサが広く知られている。検出コイルは、円筒状のコイルボビンにコイル線を繰り返し巻きつけてなるが、コイル線を整列巻きするべく、コイルボビンの胴部にコイル線が嵌合される溝部を形成したものがある(特許文献1)。
尚、コイル線を整列巻きするのは、近接センサの検出精度を高めるためである。すなわち、ボビンに対してコイル線の巻き斑があると、検出コイルに生ずる磁界が不均一となる。これにより、部分的に磁界の弱い部分が出来てしまい、場合によっては、検出補償範囲内であっても、検出を行なうことが出来ないといった事態が生じ得る。そのため、コイル線をボビンに整列巻きすることは、近接センサの測定精度を補償する上で、極めて重要な問題といえる。
The reason why the coil wires are wound in order is to increase the detection accuracy of the proximity sensor. That is, if there are coiling spots on the bobbin, the magnetic field generated in the detection coil becomes non-uniform. As a result, a portion having a weak magnetic field is created, and in some cases, even within the detection compensation range, it may not be possible to perform detection. Therefore, it can be said that aligning and winding the coil wire around the bobbin is a very important problem in compensating the measurement accuracy of the proximity sensor.
胴部に溝が形成されていれば、コイル線が溝に沿って巻かれるから、溝が形成されていない場合に比べて、コイル線を整列させることが可能となる。
ところで、ボビンに対するコイル線の巻き付けは、予め、コイル線の始端部分を固定しておき、その状態から例えば、治具等によりボビンを回動させることで行なわれるが、通常では、コイル線の始端が固定される端子はフランジ部4の外側に設けられているため、図13に示すように、ボビン1に対するコイル線の巻き付けは、先端部を屈曲させた状態で開始される。
しかし、コイル線は直角には曲がらないから、コイル線を挿通させる切り欠き部5の周辺で、コイル線は外側に膨らんでしまう(同図に示すF寸法部分)。係る状態で、コイル線を巻きつけてゆくと、外側に膨らんだ部分に2周目のコイル線が被ってしまい、コイル線を整列巻きすることが出来ない、という問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、胴部に対するコイル線の巻き始め部分においてもコイル線を整列巻きさせることが可能な近接センサ用検出コイル並びに、それを用いた近接センサを提供することを目的とする。
If the groove is formed in the body portion, the coil wire is wound along the groove. Therefore, the coil wire can be aligned as compared with the case where the groove is not formed.
By the way, the coil wire is wound around the bobbin by fixing the coil wire starting end portion in advance and rotating the bobbin with a jig or the like from that state. Since the terminal to which is fixed is provided outside the flange portion 4, as shown in FIG. 13, winding of the coil wire around the bobbin 1 is started with the tip portion bent.
However, since the coil wire does not bend at a right angle, the coil wire bulges outward around the
The present invention has been completed based on the above circumstances, and a proximity sensor detection coil capable of aligning and winding a coil wire at a winding start portion of the coil wire with respect to a body portion, and using the same. An object of the present invention is to provide a proximity sensor.
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、磁力の変化に基づいて検出を行なう近接センサに使用される検出コイルであって、コイル線が巻回される胴部と、前記胴部の両軸端部に設けられるフランジ部と、前記フランジ部のうちいずれか一方に設けられるコイル線挿通用の切り欠き部と、からなるコイルスプールに、前記切り欠き部を挿通させつつ屈曲させて先端部を前記フランジ部の外側に引き出した状態から当該コイル線を繰り返し巻きつけてなるものにおいて、前記胴部に対するコイル線の巻回開始位置が前記切り欠き部が設けられた側の軸端部から所定距離離れて開始されるように前記コイル線を位置規制する位置規制部を備えたところに特徴を有する。 As means for achieving the above object, the invention of claim 1 is a detection coil used in a proximity sensor that performs detection based on a change in magnetic force, and a trunk portion around which a coil wire is wound; While inserting the notch portion into a coil spool comprising a flange portion provided at both shaft end portions of the trunk portion and a notch portion for inserting a coil wire provided in one of the flange portions, In the case where the coil wire is repeatedly wound from the state where the distal end portion is pulled out to the outside of the flange portion, the winding start position of the coil wire with respect to the body portion is on the side where the notch portion is provided. It is characterized in that a position restricting portion for restricting the position of the coil wire is provided so as to start at a predetermined distance from the shaft end portion.
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記胴部の外周面に前記コイル線が嵌合されるコイル溝が形成されるとともに、このコイル溝が前記胴部における前記切り欠き部が設けられた側の軸端部から所定距離離れた位置から開始されて前記位置規制部を構成しているところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a coil groove into which the coil wire is fitted is formed on the outer peripheral surface of the body portion, and the coil groove is formed in the notch in the body portion. It is characterized in that the position restricting portion is configured starting from a position separated from a shaft end portion on the side where the portion is provided by a predetermined distance.
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のものにおいて、前記コイル線は、複数のコイル素線をより合わせたより線を外被により被覆してなるところに特徴を有する。 A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the coil wire is formed by covering a stranded wire obtained by combining a plurality of coil strands with a jacket.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の近接センサ用検出コイルと、前記近接センサ用検出コイルを収容する磁性体からなるコアとを有し、前記近接センサ用検出コイルから発生する磁力の変化に基づいて検出を行うところに特徴を有する。 A fourth aspect of the present invention includes the proximity sensor detection coil according to any one of the first to third aspects and a core made of a magnetic body that houses the proximity sensor detection coil. It is characterized in that detection is performed based on a change in magnetic force generated from the detection coil.
<請求項1、請求項3並びに請求項4の発明>
請求項1の発明によれば、切り欠き部が設けられた側の軸端部から所定距離離れた位置から巻回が開始されるようにコイル線は位置規制部によって位置規制される。このように、屈曲部分の膨らみが予め見込まれているから、巻き始め部分を含むコイル線の全体を胴部に対して整列させた状態で巻くことが出来る。そして、整列巻きされた検出コイルを使用した近接センサであれば、コイルによって作られる磁界が均一になるため、センサの検出精度が高まる(請求項4の発明)。
また、コイル線が、複数のコイル素線をより合わせたより線を外被により被覆してなるものの場合には、単線に比べて曲がり難く屈曲部分の膨らみが特に大きくなる。従って、通常であれば、整列巻きが困難となるが、本発明であれば、係る場合であっても整列巻きが可能となる(請求項3の発明)。
<Invention of Claims 1, 3 and 4>
According to the first aspect of the present invention, the position of the coil wire is restricted by the position restricting portion so that winding is started from a position separated from the shaft end on the side where the notch is provided by a predetermined distance. Thus, since the bulge of the bent portion is expected in advance, the entire coil wire including the winding start portion can be wound in a state aligned with the body portion. And if it is a proximity sensor using the detection coil wound in alignment, since the magnetic field produced with a coil will become uniform, the detection accuracy of a sensor will increase (invention of Claim 4).
In addition, when the coil wire is formed by covering a stranded wire obtained by further combining a plurality of coil strands with a jacket, it is difficult to bend as compared with a single wire, and the bulge of the bent portion is particularly large. Therefore, if it is normal, aligned winding becomes difficult. However, according to the present invention, aligned winding is possible even in such a case (invention of claim 3).
<請求項2の発明>
請求項2の発明によれば、コイル溝によって位置規制部が兼用されているから、位置規制部をそれ専用に設ける必要がなく、コイルスプールの形状がシンプルになる。
<Invention of Claim 2>
According to the invention of claim 2, since the position restricting portion is also used by the coil groove, it is not necessary to provide the position restricting portion exclusively, and the shape of the coil spool is simplified.
本発明の一実施形態を図1ないし図9によって説明する。
1.近接センサの全体構成
図1は、近接センサの側断面図である。同図に示すように、近接センサは全体として長手状に構成され、ケーシング11の内部に次述する検出部Pを有する平板状の回路基板Sを収容させている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1. 1 is a side sectional view of a proximity sensor. As shown in the figure, the proximity sensor as a whole is formed in a longitudinal shape, and a flat circuit board S having a detection portion P described below is accommodated inside the
2.検出部
検出部Pは回路基板Sの長手方向の先端(図1で紙面左方向)寄りの位置にあって、樹脂材料などからなるボビン(本発明のコイルスプールに相当)40にコイル線を巻きつけた検出コイルLと、コア60とから構成される。
2. Detection unit The detection unit P is located near the longitudinal tip of the circuit board S (left side in FIG. 1), and a coil wire is wound around a bobbin 40 (corresponding to the coil spool of the present invention) made of a resin material or the like. The detection coil L is attached to the
ボビン40は、図2のように、円筒状をなす胴部41の両軸端部41A、41Bに径方向外向きに突出する円盤状のフランジ部44,45を備えてなる。両フランジ部44、45のうち、図2における下側に位置するフランジ部45の下面には、下向きに突出するように一対の座部46、47が設けられている。これら両座部46、47の中心部分には軸孔46A、47Aが形成されるとともに、外側面には断面半円状の切り欠き部46B、47Bがそれぞれ形成されている。両軸孔46A、47Aには端子ピン51、52がそれぞれ固定されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
係るボビン40に対して、コイル線55を繰り返し巻きつけることで検出コイルLが形成される。具体的には、図4に示すように、切り欠き部46Bに沿って水平に始端55Aを引き出して、同始端55Aを端子ピン51に固定した状態にセットしておき、その状態から巻きつけ治具Rを回動させる。これにより、コイル線格納部71からコイル線55が順次引き出されることで、胴部41にコイル線55が繰り返し巻かれることとなる。尚、コイル線55の他端は、他方側の切り欠き部47Bを通して胴部41側から端子ピン52側に引き出されて、端子ピン52に接続される。
The detection coil L is formed by repeatedly winding the
図5に示すように、コア60は円柱状をなすコイル受け部61と、このコイル受け部61を取り囲む外壁部62と、両部61、62を連結する底面壁64とからなる。コイル受け部61は、ボビン40の内周に嵌合可能な大きさに形成されるとともに、外壁部62はボビン40のフランジ部44、45よりやや大きく形成される。また、底面壁64における端子ピン51の対向位置には、それぞれ逃がし孔66、67が設けられている。
そのため、ボビン40の内周にコイル受け部61を宛がいつつ、ボビン40をコア60内に嵌合させると、逃がし孔66、67に挿通されて端子ピン51は底面壁64から下向きに突出されるとともに、検出コイルL全体(端子ピン51、52を除く部分)がコア60内に収容されるようになっている。
As shown in FIG. 5, the
Therefore, when the
また、検出部Pの接続相手となる回路基板Sには、端子ピン51、52の対向位置にスルーホールが設けられており、端子ピン51、52を回路基板Sに半田付けすることで、検出コイルLが回路基板Sの導電路に対して電気的に接続されるようになっている。
The circuit board S to which the detection unit P is connected is provided with a through hole at a position opposite to the
3.近接センサの電気的構成
図6に示すように、回路基板Sには発振回路10、検波回路20、比較回路30などが実装されている。発振回路10は検出コイルLと共にLC並列共振回路11を構成するものである。検波回路20は発振回路10から出力される交流電圧を整流するためのものであり、比較回路30は所定の基準電圧レベルと検波回路20から出力された電圧レベルとを比較するものである。
3. Electrical Configuration of Proximity Sensor As shown in FIG. 6, an
近接センサの検出原理について、簡単に説明すると、LC並列共振回路11に対して図示しない電源回路から直流電圧が印加されると、LC並列共振回路の検出コイルLとコンデンサCとの間に電気振動が生じる。
The detection principle of the proximity sensor will be briefly described. When a DC voltage is applied to the LC
被検出体(金属体)Wと検出コイルLとが離れている場合には、検出コイルLに生ずる磁束が被検出体Wにほとんど鎖交しない。そのため、被検出体Wには誘導電流(渦電流)が流れず、同被検出体Wでのエネルギー損失がないため、検出コイルLとコンデンサCによる電気振動は一定の振幅レベルを保った状態で持続する。
これに対して、検出コイルLが被検出体Wに接近すると、検出コイルLに渦電流が流れる。これは検出センサ1側から被検出体W側にエネルギーが引き出されたということであるから、検出センサ1側にエネルギーの損失が生じて、発振振幅のレベルが低下する。このように、発振振幅のレベルを検出することで、被検出体の有無について検出することが出来る。
When the detected body (metal body) W and the detection coil L are separated from each other, the magnetic flux generated in the detection coil L hardly interlinks with the detected body W. Therefore, no induced current (eddy current) flows through the detection target W, and there is no energy loss in the detection target W. Therefore, the electric vibration generated by the detection coil L and the capacitor C is maintained at a constant amplitude level. continue.
On the other hand, when the detection coil L approaches the detection target W, an eddy current flows through the detection coil L. This means that energy has been drawn from the detection sensor 1 side to the detection target W side, so that energy loss occurs on the detection sensor 1 side, and the level of oscillation amplitude decreases. In this way, by detecting the level of the oscillation amplitude, it is possible to detect the presence or absence of the detected object.
さて、係る近接センサでは測定精度の向上が要請されるが、それには、各素子の回路定数の安定が必要不可欠である。特に、このものは、LC並列共振回路11による電気振動を利用して検出動作を行なうから、検出コイルLのインダクタンス並びに、コンデンサのキャパシタンスの値を誤差なくする必要がある。
In such a proximity sensor, improvement in measurement accuracy is required. For this purpose, it is essential to stabilize the circuit constant of each element. In particular, since this performs a detection operation using the electric vibration generated by the LC
検出コイルLは、先にも述べたように、コイル線55をボビン40の胴部41に繰り返し巻いて形成するが、巻き方に斑があるとコイルが作る磁界に歪が生ずるから、巻き数が同じであってもインダクタンスの値が異なったものになってしまう。そこで、胴部41にコイル線55を整列巻きするべく、図7に示すように胴部41の外周面にコイル線55を嵌合させるコイル溝42が設けられている。
As described above, the detection coil L is formed by repeatedly winding the
このコイル溝42は径方向内側(図7に示す中心線Lc側)に切れ込むようなV字型をなすととももに、その溝間のピッチ(図7に示すA寸法)は、図8、図9に示すように、コイル線55を胴部41に巻きつけた際に、隣合うコイル線55の外周同士が密着するような幅寸法に設定されている。
The
また、図7に示すように、コイル溝42の上端はフランジ部44に達する位置、すなわち胴部41における上端側の軸端部41Aまで達しているのに対して、下端はフランジ部45から所定距離れた位置までしか形成されていない。換言すれば、胴部41における下側の軸端部41Bには、その全周に亘って平らな平坦部48が設けられ、この平坦部48に続いてコイル溝42が形成されている。
Further, as shown in FIG. 7, the upper end of the
コイル溝42の下端側の溝位置を上記のように設定してあるのは、切り欠き部46Bから胴部41へとコイル線55の引き込むための屈曲部分(図8に示すD部)の膨らみを見込んだものである。すなわち、コイル線55は直角には曲がらないから屈曲部分は、同図の上方にやや膨らんでしまうが、平坦部48の高さ寸法Bはコイル線55の屈曲部分の膨らみの高さ(例えば、図13に示すF寸法)とほぼ同じ高さに設定されていている。
尚、本実施形態のものは、平坦部48の高さ寸法Bをコイル線55の太さ(直径R)の約1/2に設定してある。
The groove position on the lower end side of the
In the present embodiment, the height B of the
そのため、コイル線55をコイル溝42に沿わせると、丁度、コイル線55の屈曲部分(巻き始めの部分)が無理なくコイル溝42に嵌るようになっている。そのため、巻き始めの部分を含むコイル線55全体を胴部41に対して整列させた状態で巻き付けることが出来る。
Therefore, when the
また、本実施形態のものは、平坦部48を胴部41の全周に亘って設けているが、これは、コイル線55の始端55Aを端子ピン51、52のいずれの側に固定した状態から巻きつけを行なっても、コイル線55が胴部41に整列巻きされるように配慮したものである。
Moreover, although the thing of this embodiment has provided the
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1)本実施形態では、コイル溝42を胴部41の軸端部41Bから所定距離離すことで、コイル線55の屈曲部分を見込んだが、屈曲部分を見込んだ位置からコイル線55の巻き始めが開始されるようにコイル線55を位置規制するものが設けられていればよく、例えば、図10に示すように、フランジ部45の上面に突部80を設けて、コイル線55を浮かせるようにしてもよい。
(1) In the present embodiment, the
(2)本実施形態では、コイル線55は単線であったが、これに限られるものではなく、図11に示すように、複数のコイル素線75をより合わせたより線を外被76により被覆した線であってもよい。このように、コイル素線75をより合わせたものは、単線に比べて曲がり難く屈曲部分の膨らみが特に大きくなる。従って、通常であれば、整列巻きが困難となるが、本発明であれば、係る場合であっても整列巻きが可能となる。
(2) In the present embodiment, the
(3)本実施形態では、平坦部48を胴部41の全周に亘って設けているが、必ずしも全周に設ける必要はない。すなわち、コイル線55のうちボビン40に対する巻き始めの部分が軸端から浮いた状態になればよいから、平坦部48は少なくとも、コイル線55の巻き始め部分に形成されていればよく、例えば、ボビン40に対してコイル線55を斜めに巻く場合には、図12に示すように、平坦部81をテーパ形状にしてもよい。尚、同図においては、右側下端のハッチングによって示す部分がボビン40にするコイル線55の巻き始めの位置になっている。
(3) In the present embodiment, the
(4)本実施形態では、近接センサの一例として、いわゆる角筒型のものを例示したが、これに限られるものではなく、いわゆる円筒型のものに適用してもよい。尚、角筒型とは、角筒状をなすケーシング内に、回路基板と検出コイルがL字状をなして収容されるものである(図1参照)。一方、円筒型とは、円筒状のケーシング内に、回路基板と検出コイルがケーシングの軸方向に並べて配されたものである(図示せず)。 (4) In the present embodiment, a so-called rectangular tube type is illustrated as an example of the proximity sensor, but the present invention is not limited to this, and may be applied to a so-called cylindrical type. In addition, a square tube type is a circuit board and a detection coil which are accommodated in an L shape in a rectangular tube casing (see FIG. 1). On the other hand, the cylindrical type is a cylindrical casing in which a circuit board and a detection coil are arranged in the axial direction of the casing (not shown).
10…近接センサ
40…ボビン(コイルスプール)
41…胴部
42…コイル溝
44,45…フランジ部
46A、47A…切り欠き部
55…コイル線
L…検出コイル
10 ...
41 ...
Claims (4)
コイル線が巻回される胴部と、
前記胴部の両軸端部に設けられるフランジ部と、
前記フランジ部のうちいずれか一方に設けられるコイル線挿通用の切り欠き部と、からなるコイルスプールに、前記切り欠き部を挿通させつつ屈曲させて先端部を前記フランジ部の外側に引き出した状態から当該コイル線を繰り返し巻きつけてなるものにおいて、
前記胴部に対するコイル線の巻回開始位置が前記切り欠き部が設けられた側の軸端部から所定距離離れて開始されるように前記コイル線を位置規制する位置規制部を備えたことを特徴とする近接センサ用検出コイル。 A detection coil used in a proximity sensor that performs detection based on a change in magnetic force,
A body around which a coil wire is wound;
Flange portions provided at both shaft end portions of the body portion;
A coil spool comprising a notch for inserting a coil wire provided in either one of the flanges, and a state in which the notch is bent while being inserted and the tip is pulled out of the flange In what is formed by repeatedly winding the coil wire from
A position restricting portion for restricting the position of the coil wire so that a winding start position of the coil wire with respect to the body portion is started a predetermined distance away from a shaft end portion on the side where the notch portion is provided; A detection coil for a proximity sensor.
前記近接センサ用検出コイルを収容する磁性体からなるコアとを有し、
前記近接センサ用検出コイルから発生する磁力の変化に基づいて検出を行う近接センサ。 The proximity coil detection coil according to any one of claims 1 to 3,
A core made of a magnetic body that houses the proximity sensor detection coil;
A proximity sensor that performs detection based on a change in magnetic force generated from the detection coil for the proximity sensor.
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