(57)【要約】【課題】全周方向について金属を検出できる金属検出装置を提供する。【解決手段】磁界形成用コイル１〜４は、上下対称軸及び左右対称軸について対称となるように、かつコイルの中心軸線と筐体の中心軸線が平行となるように円筒形の筐体の周面に配置される。上下対称軸及び左右対称軸と、筐体の円周との交点に、磁界形成用コイルとは垂直な向きで金属検出用コイル11〜14が配置される。図中真上方向に金属が接近すると、金属検出用コイル12,14 が同振幅の電圧を発生するが、金属検出用コイル11,13 は電圧を発生しない。右上斜め45度方向に金属が接近すると、すべての金属検出用コイルが電圧を発生するが、その振幅の大きさは金属検出用コイル11,12 が大きくて等しくなる。【選択図】図１
2008233000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の筐体の周面に沿って磁界形成用コイルと金属検出用コイルを配置してなる金属検出装置において、
前記筐体の円筒形の中心軸線に直交する平面内において、前記筐体の中心を通って前記筐体の円周を２つに分割する第１対称軸と、前記第１対称軸と直交し前記筐体の中心を通って前記筐体の円周を２つに分割する第２対称軸とを想定した場合において、
少なくとも前記第１及び第２対称軸についてそれぞれ対称となるように複数の前記磁界形成用コイルを配置し、
複数の前記磁界形成用コイルの配置が対称となるような前記筐体の中心を通る前記第１及び第２対称軸を含めた複数の対称軸と、前記筐体の円周との交点に、前記磁界形成用コイルと同数の前記金属検出用コイルを前記磁界形成用コイルと垂直に配置し、
前記磁界形成用コイルを作動させて磁界を発生させた場合に前記金属検出用コイルに発生する電圧により、前記筐体の円周の全方向に関して金属の接近を検出するように構成したことを特徴とする金属検出装置。
【請求項２】
作動させる金属検出用コイルを選択することで金属検出の指向性を制御することを特徴とする請求項１記載の金属検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルに交流電流を流すことで形成される磁界に金属が近接することで、形成された磁界が乱れる様子から金属を検出する金属検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者は、円筒形の筐体の周面に沿って磁界形成用コイルと金属検出用コイルを配置してなる金属検出装置を認識している。この金属検出装置は、筐体の円筒形の中心軸線に直交する平面内において、筐体の中心を通る水平な対称軸に関して対称となる上下の円周上の両位置に磁界発生コイルを配置し、円周と該対称軸との交点である２カ所に金属検出用コイルを配置し、上方向と下方向に存在する金属量の差によって金属を検出するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した金属検出装置によれば、左右方向に存在する金属を検出することは不可能であった。そこで、本発明は、これを改善して上下左右を問わず全周方向について金属の存在を検出することが出来る金属検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載された金属検出装置は、円筒形の筐体の周面に沿って磁界形成用コイルと金属検出用コイルを配置してなる金属検出装置において、
前記筐体の円筒形の中心軸線に直交する平面内において、前記筐体の中心を通って前記筐体の円周を２つに分割する第１対称軸と、前記第１対称軸と直交し前記筐体の中心を通って前記筐体の円周を２つに分割する第２対称軸とを想定した場合において、
少なくとも前記第１及び第２対称軸についてそれぞれ対称となるように複数の前記磁界形成用コイルを配置し、
複数の前記磁界形成用コイルの配置が対称となるような前記筐体の中心を通る前記第１及び第２対称軸を含めた複数の対称軸と、前記筐体の円周との交点に、前記磁界形成用コイルと同数の前記金属検出用コイルを前記磁界形成用コイルと垂直に配置し、
前記磁界形成用コイルを作動させて磁界を発生させた場合に前記金属検出用コイルに発生する電圧により、前記筐体の円周の全方向に関して金属の接近を検出するように構成したことを特徴としている。
【０００５】
請求項２に記載された金属検出装置は、請求項１記載の金属検出装置において、
作動させる金属検出用コイルを選択することで金属検出の指向性を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上下左右のどの方向に接近する金属の検出も可能である。更にどの方位に金属が接近しているのかを判定することもできる。
【０００７】
また、本発明によれば、作動させる検出コイルを選択することで検出の指向性を任意に切り替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態である金属検出装置のコイル配置図の一例である。円筒形の筐体の周面には、上下左右に対称に磁界形成用コイル１〜４が、筐体の円筒形の中心軸線と平行な向きに配置されている。なお、本願の図面では、筐体の中心軸線に直交する面においては磁界形成用コイルは黒丸で示す。また、筐体はＦＲＰやアルミニウム等の非磁性体であることが望ましい。
【０００９】
図１は、前記筐体の円筒形の中心軸線に直交する平面内で筐体及びコイルの配置を示したものであり、前記筐体の中心を通って前記筐体の円周を上下に２分割する第１対称軸としての上下対称軸と、この上下対称軸と直交し前記筐体の中心を通って前記筐体の円周を左右に２分割する第２対称軸としての左右対称軸を想定した場合において、磁界形成用コイル１〜４は、上下対称軸及び左右対称軸についてそれぞれ対称となるように配置されており、各磁界形成用コイル１〜４の中心軸線と筐体の円筒形の中心軸線は互いに平行である。
【００１０】
図２に示すようにすべての磁界形成用コイル１〜４は直列に結合されてコンデンサ２２に接続され、直列共振回路を構成して交流電源２１に接続されている。
【００１１】
同じ円筒の周面には、磁界形成用コイル１〜４の対称軸である上下対称軸及び左右対称軸と、前記筐体の円周との交点に、磁界形成用コイルとは垂直な向きで金属検出用コイル１１〜１４が配置されている。なお、本願の図面では、筐体の中心軸線に直交する面においては金属検出用コイルは白丸で示す。
【００１２】
図３に示すように、金属検出用コイル１１〜１４はそれぞれ独立にコンデンサ２３と接続して並列共振回路を構成し、さらにバンドパスフィルター２４を接続してノイズを除去した後、増幅回路２５で増幅し、電圧計等２６に接続して誘起電圧を監視できるように構成されている。
【００１３】
次に、本例の金属検出装置による金属の検出原理について説明する。
始めに初期状態について説明する。交流電源２１を始動し、磁界形成用コイル１〜４に交流電流を流すと、周辺に磁界が形成される。例えば上下対称軸上に配置された金属検出用コイル１２を通過する磁界は、上下対称軸の上側に配置された磁界形成用コイル２からくる磁界と、上下対称軸の下側に配置された磁界形成用コイル３からくる磁界とがキャンセルし合い、全く磁界が通過しない。つまり上下対称軸上に配置された金属検出用コイル１２及び金属検出用コイル１４に発生する電圧は０である。
【００１４】
またこの時、例えば左右対称軸上に配置された金属検出用コイル１１を通過する磁界は、左右対称軸の左側に配置された磁界形成用コイル１からくる磁界と、左右対称軸の右側に配置された磁界形成用コイル２からくる磁界とがキャンセルし合い、全く磁界が通過しない。つまり左右対称軸上に配置された金属検出用コイル１１及び金属検出用コイル１３に発生する誘起電圧も０である。
【００１５】
次に上方に金属が接近した時の状態について説明する。
上方に金属が接近すると、磁界形成用コイルが作る磁界が金属を貫くため、金属に渦電流が流れる。このため、金属が誘導磁界を発生する。この影響で、磁界形成用コイルが作る磁界に乱れが生じる。その乱れ方は、下側に位置する磁界形成用コイル３及び磁界形成用コイル４が形成する磁界よりも、上側に位置する磁界形成用コイル１及び磁界形成用コイル２が作る磁界の方が大きい。これは上側の磁界形成用コイルの方が金属により近いためである。このため左右に配置した金属検出用コイル１２及び金属検出用コイル１４を貫く磁界のバランスが乱れ、左右に配置した金属検出用コイル１２，１４に磁界が通過することになる。金属検出用コイル１２，１４に磁界が通過すれば金属検出用コイル１２，１４に電圧が発生することになり、電圧計等２６に電圧が計測されるため、金属の上方からの接近を検出することができる。
【００１６】
同じように、下方に金属が接近した時にも金属検出用コイル１２及び金属検出用コイル１４に電圧が発生する。
【００１７】
左方に金属が接近した時の状態について説明する。
この時は同じように上下に配置した金属検出用コイル１１及び金属検出用コイル１３に電圧が発生する。
【００１８】
右方に金属が接近した時の状態について説明する。
この時も同じように上下に配置した金属検出用コイル１１及び金属検出用コイル１３に電圧が発生する。
【００１９】
次にどの方向に金属が近づいたかを判別する方法について図４を用いて説明する。
ここで０度方向に金属が接近すると、金属検出用コイル１２と金属検出用コイル１４が同じような振幅の電圧を発生する。しかし金属検出用コイル１１と金属検出用コイル１３は電圧を発生しない。
【００２０】
図４に示す４５度方向に金属が接近すると、すべての金属検出用コイルが電圧を発生する。しかしその振幅の大きさは、金属検出用コイル１１と金属検出用コイル１２が大きくて等しくなる。
【００２１】
図４に示す９０度方向に金属が接近すると、金属検出用コイル１１と金属検出用コイル１３が同じような振幅の電圧を発生する。しかし金属検出用コイル１２と金属検出用コイル１４は電圧を発生しない。
【００２２】
このように反応する金属検出用コイルとその反応の大きさを比較することでどの方位に金属が接近したかを判定することができる。
【００２３】
図４において、金属検出用コイル１１と金属検出用コイル１３だけを作動させれば、左右方向にだけ指向性を持つ金属検出装置として使える。金属検出用コイル１２と金属検出用コイル１４だけを作動させれば、上下方向にだけ指向性を持つ金属検出装置として使える。すべての金属検出用コイルを作動させれば全周方向に有効な金属検出装置として使える。
【００２４】
以上説明した実施形態では、図１に示すように上下対称軸と左右対称軸の両方に対称となるように筐体の周面に沿って４つの磁界形成用コイルを配置し、両対称軸と筐体の円周との交点に磁界形成用コイルとは向きが直交するように４つの金属検出用コイルを配置した。
【００２５】
しかしながら、配置する各コイルの数はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、上下対称軸と左右対称軸の両方に対称となるだけでなく、両対称軸に対してそれぞれ４５度で交わる第３の対称軸についても対称な配置となるように合計８個の磁界形成用コイル（黒丸で示す）を配置してもよく、その場合には、３本の各対称軸が筐体の円周と交差する合計８箇所に金属検出用コイル（白丸で示す）を設ければよい。なお、磁界形成用コイルと金属検出用コイルの向きが直交することは前述した実施形態と同様である。もちろん、対称軸の本数及び各コイルの数を上述したのと同様の考え方でさらに増やすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態における方位判定機能付き金属検出装置のコイル配置図を示す。
【図２】本発明の実施の形態における磁界形成用コイルの回路図を示す。
【図３】本発明の実施の形態における金属検出用コイルの回路図を示す。
【図４】本発明の実施の形態における位置判定手法の説明図を示す。
【図５】本発明の実施の形態の他の例における金属検出装置のコイル配置図を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１〜４  磁界形成用コイル
１１〜１４  金属検出用コイル
２１    交流電源
２２，２３  コンデンサ
２４    バンドパスフィルター
２５    増幅回路
２６    電圧計等
【図１】
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【図２】
2008233000.tif 000004
【図３】
2008233000.tif 000005
【図４】
2008233000.tif 000006
【図５】
2008233000.tif 000007