特許 6965658 近接センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6965658

(24)【登録日】2021年10月25日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】近接センサ

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/95 20060101AFI20211028BHJP

   G01V 3/10 20060101ALI20211028BHJP

   H01H 36/00 20060101ALN20211028BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/95 M

   G01V3/10 A

   !H01H36/00 C

【請求項の数】3

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-183371(P2017-183371)

(22)【出願日】2017年9月25日

(65)【公開番号】特開2019-62268(P2019-62268A)

(43)【公開日】2019年4月18日

【審査請求日】2020年3月4日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 亮太

(72)【発明者】

【氏名】土田 裕之

(72)【発明者】

【氏名】宮本 和昭

(72)【発明者】

【氏名】林 裕介

(72)【発明者】

【氏名】松岡 憲司

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９３８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−５３８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−２６７６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０７７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−７７１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−９４９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−９４９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−５３８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−５３８０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ３６／００−３６／０２

Ｈ０３Ｋ１７／９４５−１７／９５５

Ｇ０１Ｖ３／１０−３／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出体の有無または距離を検出結果として出力する近接センサであって、
筐体と、
検出コイルおよびキャパシタを含む検出部と、
前記検出部を励振する発振回路と、
前記検出部に生じる信号変化を検出し、検出した信号変化を示すデジタル信号を出力するアナログ／デジタル変換回路と、
前記筐体内の温度を検出する温度検出部と、
前記近接センサに固有の特性パラメータが予め格納された記憶部と、
前記アナログ／デジタル変換回路からのデジタル信号を処理することで、前記検出体までの距離を示す信号を算出するとともに、当該算出した信号を前記記憶部に格納されている前記特性パラメータを用いて補償した上で、前記検出結果として出力する制御演算部と、
前記温度検出部により検出された温度を示す信号を外部出力するとともに、前記記憶部に書込まれる前記特性パラメータを受付けるインターフェイス部とを備え、
前記温度検出部は、前記制御演算部と同一基板上に配置される第１の温度センサと、前記第１の温度センサに比較してより前記検出部に近い位置に配置される第２の温度センサとを含む、近接センサ。

【請求項2】

前記記憶部は、再書込可能な不揮発性記憶装置からなり、前記インターフェイス部により受付けられた特性パラメータが書込まれる、請求項１に記載の近接センサ。

【請求項3】

前記制御演算部は、前記検出コイルの両端に生じる電圧波形に基づいて、前記検出コイルのコンダクタンスの大きさに相当する値を算出する、請求項１または２に記載の近接センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、近接センサに関する。

【背景技術】

【0002】

ＦＡ（ファクトリーオートメーション）の技術分野においては、検出体の有無または検出体までの距離を検出結果として出力する近接センサが利用される。近接センサは、複数の検出方式が提案されているが、例えば、高周波発振形の近接センサでは、１次コイルから高周波を放射するとともに、２次コイル（１次コイルと共通の場合もある）に生じる波形の変化に基づいて検出を行う。

【0003】

このような近接センサに関して、例えば、特開平０５−２１８８４５号公報（特許文献１）は、希望された作動距離に相応して近接スイッチを調整するために、プログラミング・ユニットを搭載する構成を開示する。

【0004】

また、近接センサは、周囲温度の変化によって検出特性に影響を受けることが知られている。例えば、特開平０１−２３３９１３号公報（特許文献２）は、学習型の温度補償回路を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０５−２１８８４５号公報

【特許文献2】特開平０１−２３３９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近接センサの検出精度を向上させる、あるいは、近接センサの検出可能範囲を拡大させる、といったニーズが存在する。特開平０５−２１８８４５号公報（特許文献１）に開示される構成においては、近接スイッチの個々の作動距離を設定できるものの、そのような構成だけでは、上述のようなニーズを満たすことはできない。

【0007】

特開平０１−２３３９１３号公報（特許文献２）は、温度補償回路により検出精度を高めることができるものの、製造工程や部品特性のバラツキの影響を低減することはできない。

【0008】

本発明の一つの目的は、検出精度の向上または検出可能範囲の拡大を可能にした近接センサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある実施の形態によれば、検出体の有無または位置を検出結果として出力する近接センサが提供される。近接センサは、検出コイルおよびキャパシタを含む検出部と、検出部を励振する発振回路と、検出部に生じる信号変化を検出し、検出した信号変化を示すデジタル信号を出力するアナログ／デジタル変換回路と、近接センサの筐体内の温度を検出する温度検出部と、近接センサに固有の特性パラメータが予め格納された記憶部と、アナログ／デジタル変換回路からのデジタル信号を処理することで、検出体までの距離を示す信号を算出するとともに、当該算出した信号を記憶部に格納されている特性パラメータを用いて補償した上で、検出結果として出力する制御演算部とを含む。

【0010】

好ましくは、近接センサは、温度検出部により検出された温度を示す信号を外部出力するインターフェイス部をさらに含む。

【0011】

さらに好ましくは、インターフェイス部は、記憶部に書込まれる特性パラメータを受付ける。

【0012】

さらに好ましくは、記憶部は、再書込可能な不揮発性記憶装置からなり、インターフェイス部により受付けられた特性パラメータが書込まれる。

【0013】

好ましくは、温度検出部は、制御演算部と同一基板上に配置される第１の温度センサと、第１の温度センサに比較してより検出部に近い位置に配置される第２の温度センサとを含む。

【0014】

好ましくは、特性パラメータは１次の係数である。
好ましくは、制御演算部は、検出コイルの両端に生じる電圧波形に基づいて、検出コイルのコンダクタンスの大きさに相当する値を算出する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の実施の形態によれば、検出精度の向上または検出可能範囲の拡大を可能にした近接センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施の形態に係る近接センサの斜視図である。

【図2】図１に示す近接センサのＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図3】本実施の形態に係る近接センサを構成する処理回路の構成例を示すブロック図である。

【図4】本実施の形態に係る近接センサの動作原理を説明するための図である。

【図5】本実施の形態に係る近接センサの主回路の機能構成を示す模式図である。

【図6】検出特性の変化に生じる検出特性の温度変化およびそれに対する補償を説明するための図である。

【図7】本実施の形態に係る近接センサの特性パラメータを決定する方法を説明するための模式図である。

【図8】図７に示す設定装置のハードウェア構成の一例を示す模式図である。

【図9】本実施の形態に係る近接センサの特性パラメータの決定および設定を含む製造方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図10】本実施の形態に係る製造システムの設定装置に格納される収集データのデータ構造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0018】

＜Ａ．近接センサの構成＞
まず、本実施の形態に係る近接センサ１の構成について説明する。本実施の形態に係る近接センサ１は、検出体Ｗの有無または位置を検出結果として出力する。検出体Ｗとしては、金属などの導電性の物体が想定される。

【0019】

図１は、本実施の形態に係る近接センサ１の斜視図である。図２は、図１に示す近接センサ１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【0020】

図１を参照して、近接センサ１は、本体部２と、本体部２に接続されたリード線４とを有する。近接センサ１には、ナット１２，１４、および、ナット１２とナット１４との間に配置された座金１０がさらに装着されてもよい。

【0021】

本体部２は、筒状の筐体６と、筐体６の一端に配置された円形の検出面８とを有する。検出面８は、筐体６に嵌め込まれるキャップの一部分として構成されてもよい。筐体６の表面には、ナット１２，１４用のネジ溝が形成されている。さらに、本体部２には、図示しない動作表示灯などが配置されていてもよい。

【0022】

ナット１２，１４および座金１０は、本体部２を装置等の支持部材に取り付けるために用いられる。例えば、ナット１２とナット１４との間に取付金具（たとえば、Ｌ字状の金具）の一部を挟み込むことによって、本体部２を支持部材に固定することができる。

【0023】

図２を参照して、本体部２の筐体６内には、検出コイル１６と、フィライトコア１８と、基板上に素子が配置された処理回路２０とを有する。筐体６内には、樹脂が充填されて、外部から封止される。

【0024】

検出コイル１６は、環状または略環状のコイルが用いられる。筐体６の中心軸Ｍ上に検出コイル１６の実質的な中心が位置するように構成される。検出コイル１６は、処理回路２０と電気的に接続されている。処理回路２０は、リード線４を介して、電力の供給を受けるとともに、検出結果などを外部出力する。

【0025】

検出コイル１６の近傍には、外部温度センサ４４が配置されてもよい。外部温度センサ４４により検出された温度は、処理回路２０へ出力される。

【0026】

なお、図１には、リード線４が本体部２に直接接続されている構成を示すが、両者の間を着脱可能なコネクタ接続としてもよい。また、本体部２を所定位置に配置するための構成としては、図１に示すようなナット１２，１４および座金１０を用いた構成だけではなく、任意の支持部材を用いることができる。本実施の形態に従う近接センサ１は、主として、本体部２に従来技術とは異なる構成を有しており、支持部材への取付形態などは任意の構造を採用できる。

【0027】

＜Ｂ．処理回路の構成＞
次に、近接センサ１を構成する処理回路２０の構成例について説明する。図３は、本実施の形態に係る近接センサ１を構成する処理回路２０の構成例を示すブロック図である。

【0028】

図３を参照して、処理回路２０は、主回路３０と、インターフェイス回路６２と、保護回路６０とを含む。主回路３０は、検出コイル１６およびキャパシタ１７を含む検出部２２に接続されている。

【0029】

主回路３０は、検出コイル１６を発振させるとともに、検出コイル１６の発振状態を監視する。より具体的には、主回路３０は、制御演算回路３２と、発振回路３４と、アナログ／デジタル変換回路（以下、「Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路」とも記す。）３６と、内部温度センサ３８と、記憶部４０と、電源回路５０とを含む。

【0030】

制御演算回路３２は、処理回路２０において主要な処理を実行する回路である。より具体的には、制御演算回路３２は、発振回路３４に対して発振制御信号を出力するとともに、Ａ／Ｄ変換回路３６からの検出信号（デジタル信号）の入力を受けて、検出体Ｗの有無を検出する処理、および／または、検出体Ｗまでの距離を検出する処理を実行する。このとき、制御演算回路３２は、内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４により検出された温度、および、記憶部４０に格納されている特性パラメータ４２を参照して、検出部２２の電気的特性の温度依存性を補償する。

【0031】

本実施の形態においては、特性パラメータ４２として、近接センサ１の各々の固有値が格納される。すなわち、記憶部４０には、近接センサ１に固有の特性パラメータ４２が予め格納される。このような特性パラメータ４２の決定処理および特性パラメータ４２を用いた補償処理については後述する。

【0032】

このように、制御演算回路３２は、Ａ／Ｄ変換回路３６からのデジタル信号を処理することで、検出体Ｗまでの距離を示す信号を算出するとともに、当該算出した信号を記憶部４０に格納されている特性パラメータ４２を用いて補償した上で、検出結果として出力する。

【0033】

発振回路３４は、制御演算回路３２からの発振制御信号に従って、高周波の励振電流を生成し、検出部２２を励振する。発振回路３４からの励振電流の周波数は、検出部２２の共振周波数などを考慮して決定される。

【0034】

検出部２２は、検出コイル１６および検出コイル１６と並列接続されたキャパシタ１７を含む。検出コイル１６のＬ成分およびキャパシタ１７のＣ成分によって、検出部２２は、ＬＣ並列共振回路（ＬＣタンク回路）を構成する。発振回路３４が励振することで、検出体Ｗが存在しなければ、検出部２２のＬＣ並列共振回路は共振状態になる。なお、図３には、説明の便宜上、検出コイル１６およびキャパシタ１７の並列回路を示すが、これに限らず、検出コイル１６を含む共振回路であれば、どのような回路を採用してもよい。

【0035】

Ａ／Ｄ変換回路３６は、検出部２２の両端に生じる電圧（アナログ信号）に対してＡ／Ｄ変換を行って、デジタル信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路３６から出力されるデジタル信号は、制御演算回路３２へ与えられる。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路３６は、検出部２２に生じる信号変化を検出し、検出した信号変化を示すデジタル信号を出力する。

【0036】

記憶部４０は、再書込可能な不揮発性記憶装置であり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などが用いられる。記憶部４０には、特性パラメータ４２に加えて、制御演算回路３２において処理を実行するのに必要なプログラムおよびデータが格納される。

【0037】

近接センサ１には、近接センサ１の筐体６内の温度を検出する温度検出部が設けられる。

【0038】

より具体的には、温度検出部の一例である内部温度センサ３８は、制御演算回路３２と同一基板上に配置される（第１の温度センサ）。内部温度センサ３８を制御演算回路３２とともに主回路３０の一部として実装することで、温度検出部の配置に係るコストを低減できる。

【0039】

また、温度検出部の別の一例である外部温度センサ４４は、内部温度センサ３８に比較してより検出部２２に近い位置に配置される。すなわち、外部温度センサ４４は、近接センサ１の筐体６内であって、処理回路２０とは異なる位置に配置される。外部温度センサ４４は、電源回路５０などの発熱源から離れた位置であって、かつ、検出部２２の近傍に配置されることが好ましい。外部温度センサ４４は、処理回路２０に含まれる電源回路５０などによる発熱の影響を低減しつつ、検出部２２の温度をより高い精度で測定するために配置されてもよい。

【0040】

内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４としては、例えば、サーミスタ、白金などからなる測温抵抗体、または熱電対を用いることができる。

【0041】

なお、内部温度センサ３８および外部温度センサ４４の両方を実装する必要はなく、いずれか一方の温度センサのみを実装するようにしてもよい。

【0042】

以下では、温度検出部（内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４）により検出される温度を「筐体内温度」と総称する。

【0043】

電源回路５０は、外部電源から電力供給を受けて、主回路３０および周辺回路を駆動するための電力を発生する。電源回路５０は、例えば、スイッチングレギュレータを含む回路が採用される。

【0044】

インターフェイス回路６２は、主回路３０と外部装置との間でデータの遣り取りを仲介するための回路であり、例えば、制御演算回路３２において算出された検出結果を外部装置へ出力するとともに、外部装置からの制御信号を制御演算回路３２へ与える。

【0045】

また、インターフェイス回路６２は、温度検出部（内部温度センサ３８および外部温度センサ４４）により検出された温度を示す信号を外部出力する。さらに、インターフェイス回路６２は、記憶部４０に書込まれる特性パラメータ４２を受付ける。すなわち、記憶部４０には、インターフェイス回路６２により受付けられた特性パラメータが書込まれる。これらの温度を示す信号および特性パラメータ４２の遣り取りについては、後述する。

【0046】

保護回路６０は、リード線４を構成する各信号線を介して伝送される信号に侵入し得るサージやノイズなどを抑制する。

【0047】

なお、図示しない表示装置などが近接センサ１と接続されていてもよい。この場合には、処理回路２０から表示装置に対して制御信号が与えられてもよい。

【0048】

例えば、主回路３０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いてパッケージ化されてもよい。処理回路２０の実装形態については、特に限定されることなく、任意の実装形態を採用できる。

【0049】

＜Ｃ．動作原理＞
次に、本実施の形態に係る近接センサ１の動作原理について説明する。

【0050】

動作状態において、近接センサ１の処理回路２０の発振回路により検出コイル１６が励振される。発振回路の励振により検出コイル１６に対して高周波の励振電流が供給されることで、検出コイル１６から高周波磁界が発生する。一方、検出コイル１６が発生する高周波磁界中に金属物体である検出体Ｗが接近すると、電磁誘導現象により検出体Ｗ中に誘導電流が流れ、検出体Ｗ内に熱損失（抵抗損失）が発生する。

【0051】

検出体Ｗに生じる熱損失が大きくなることで、発振回路による検出コイル１６の発振状態への影響が大きくなり、発振振幅が減衰し、あるいは、発振自体を維持できなくなる。このような発振状態の変化に基づいて、検出体Ｗの有無、または、検出体Ｗまでの距離を検出できる。

【0052】

図４は、本実施の形態に係る近接センサ１の動作原理を説明するための図である。図４（Ａ）は、近接センサ１の検出可能範囲内に検出体Ｗが存在しない場合に、主回路３０のＡ／Ｄ変換回路３６により検出される検出信号の時間波形の一例である。図４（Ａ）に示すように、近接センサ１の検出可能範囲内に検出体Ｗが存在しない場合には、検出部２２が発振状態にある。

【0053】

図４（Ｂ）および（Ｃ）は、近接センサ１の検出可能範囲内に検出体Ｗが存在する場合に、主回路３０のＡ／Ｄ変換回路３６により検出される検出信号の時間波形の一例である。図４（Ｂ）に示す時間波形は、発振状態が維持されているものの、その振幅は、図４（Ａ）に示す発振波形に比較して振幅が小さくなっていることが分かる。図４（Ｃ）に示す時間波形は、検出体Ｗが近接センサ１により近付いた状態に対応する。図４（Ｃ）に示す時間波形は、発振状態が維持されていないことを示す。

【0054】

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、近接センサ１に対して検出体Ｗが接近することで、検出部２２の発振状態が変化する。すなわち、検出部２２の発振状態の変化に基づいて、検出体Ｗの有無または検出体Ｗまでの距離を検出できる。

【0055】

＜Ｄ．検出処理および温度補償＞
次に、本実施の形態に係る近接センサ１における検出処理および温度補償について説明する。

【0056】

図５は、本実施の形態に係る近接センサ１の主回路３０の機能構成を示す模式図である。図５を参照して、Ａ／Ｄ変換回路３６により、検出部２２（検出コイル１６およびキャパシタ１７を含む：図３参照）の両端に生じる電圧値をデジタル値として出力する。

【0057】

主回路３０は、数値演算が可能なモジュールとして、コンダクタンス演算処理部８２と、補償部８４と、しきい値処理部８６とを含む。

【0058】

コンダクタンス演算処理部８２は、Ａ／Ｄ変換回路３６から出力される電圧値の時間変化に基づいて、検出コイル１６のコンダクタンスの大きさを算出する。すなわち、コンダクタンス演算処理部８２は、検出コイル１６の両端に生じる電圧波形に基づいて、検出コイル１６のコンダクタンスの大きさに相当する値を算出する。このコンダクタンスの大きさは、検出コイル１６についての電流の流れやすさを示す。検出体Ｗが検出部２２に接近することで、検出部２２に流れる誘導電流が相対的に大きくなると、検出コイル１６自体には電流が流れにくくなり、その結果、検出コイル１６のコンダクタンスは小さくなる。すなわち、検出コイル１６への電流の流れにくさを示すようになる。

【0059】

コンダクタンスの算出方法としては、例えば、検出部２２の両端に生じる振幅と基準の振幅との比などを用いて算出できる。あるいは、検出部２２の両端に生じる電圧の時間変化（振幅および位相）に基づいて算出することもできる。

【0060】

コンダクタンス演算処理部８２から出力されるコンダクタンスの算出結果を、以下では、距離（distance）を意味する「ＤＩＳＴ」と記載する。距離出力ＤＩＳＴの大きさは、コンダクタンスの算出結果と比例することになる。すなわち、距離出力ＤＩＳＴは、検出部２２と検出体Ｗとの距離の大きさを示す。

【0061】

補償部８４は、検出部２２に生じる温度に依存した検出特性の変化を補償する。より具体的には、補償部８４は、記憶部４０に格納されている特性パラメータ４２に基づいて、距離出力ＤＩＳＴを補償する。補償部８４から出力される補償距離を「ＤＩＳＴｃｏｍｐ」とも記載する。

【0062】

例えば、特性パラメータ４２を１次の係数ｋとし、α，βを予め定められた定数として、補償距離出力ＤＩＳＴｃｏｍｐは、以下のような（１）式に従って算出できる。

【0063】

ＤＩＳＴｃｏｍｐ＝ｋ（ＤＩＳＴ＋α）＋β ・・・（１）
なお、温度補償処理は、上述の数式に限らず、任意の数式を採用できる。また、特性パラメータ４２についても、１次元の定数に限らず、複数次元の定数を採用してもよい。さらに、内部温度センサ３８により検出された温度を反映して補償量を算出してもよい。

【0064】

本実施の形態に係る近接センサ１においては、記憶部４０には、特性パラメータ４２として、近接センサ１の各々の固有値が格納される。近接センサ１の各々に固有の特性パラメータ４２を採用することで、検出部２２間において検出特性変化にバラツキがある場合であっても、近接センサ１の各々に適した補償を実現できる。

【0065】

補償距離出力ＤＩＳＴｃｏｍｐは、そのまま検出体Ｗまでの距離（位置）を示す検出結果として出力されてもよいし、しきい値処理部８６に入力されて、２値化処理された結果を、検出体Ｗの有無を示す検出結果として出力されてもよい。

【0066】

しきい値処理部８６は、補償部８４からの補償距離出力ＤＩＳＴｃｏｍｐと、予め定められたしきい値とを比較して、補償距離出力ＤＩＳＴｃｏｍｐがしきい値を下回ると、検出体Ｗが存在していることを示す検出結果を出力する。

【0067】

図６は、検出特性の変化に生じる検出特性の温度変化およびそれに対する補償を説明するための図である。図６には、温度に対する検出距離の変化率の一例を示す。検出距離の変化率が温度によらずゼロであることが理想的である。

【0068】

図６（ａ）には、例えば、ある近接センサ１の検出コイル１６（コイル１）に生じる検出特性の温度変化、および、別の近接センサ１の検出コイル１６（コイル２）に生じる検出特性の温度変化の一例を示す。図６（ａ）に示すように、製造条件などを同一にしたとしても、電磁気的な特性を完全に揃えることは難しい。

【0069】

そのため、同一の補償パラメータを用いたとしても、補償後の検出特性を揃えることはできない。そのため、このような検出特性のバラツキは、検出精度の向上や検出可能範囲の拡大を妨げる要因となっていた。すなわち、検出特性のバラツキが存在していることを前提として検出処理を行う必要があり、必然的に、精度を下げざるを得なかった。

【0070】

これに対して、本実施の形態に係る近接センサ１においては、近接センサ１の各々に固有の特性パラメータ４２を用いて補償する。このような近接センサ１の各々に固有の特性パラメータ４２を用いることで、図６（ｂ）に示すように、例えば、コイル１に対しては、コイル１に固有の特性パラメータ１により補償が行なわれ、コイル２に対しては、コイル２に固有の特性パラメータ２により補償が行なわれる。

【0071】

図６（ｂ）に示すように、近接センサ１の各々に固有の特性パラメータ４２を採用することで、補償後のそれぞれの検出特性は、略同一のものとなっている。この結果、温度補償後の検出特性を揃えることができるため、検出特性のバラツキによるマージンを削減して、より検出精度および検出感度を高めることができる。この結果、検出精度の向上や検出可能範囲の拡大を実現できる。

【0072】

＜Ｅ．特性パラメータの決定（製造方法）＞
次に、本実施の形態に係る近接センサ１に格納される特性パラメータ４２を決定するためのシステム構成および処理手順などについて説明する。このような処理は、近接センサ１の製造工程の一部として実施されてもよい。

【0073】

本実施の形態においては、近接センサ１の周囲温度を実際に変化させるとともに、周囲温度の変化によって生じる近接センサ１の距離出力ＤＩＳＴを測定し、その測定値に基づいて、特性パラメータ４２の値を決定する。基本的に、近接センサ１は工業製品であり、同一種類の製品が多数製造される。そのため、近接センサ１を個々に測定することは現実的に無理であり、複数の近接センサ１について同時に測定を行って、個々の近接センサ１に対する特性パラメータ４２の値を決定する。

【0074】

（ｅ１：特性パラメータ決定システム）
図７は、本実施の形態に係る近接センサ１の特性パラメータを決定する方法を説明するための模式図である。図７を参照して、近接センサ１の製造システム１００は、１または複数の近接センサ１の特性パラメータを決定する。

【0075】

具体的には、製造システム１００は、設定装置２００と、恒温槽３００と、槽内温度センサ３０２と、信号変換装置３０４と、端子台３１０と、集線装置３１２と、制御装置３１４とを含む。

【0076】

設定装置２００は、１または複数の近接センサ１からの測定結果（筐体内温度および検出値）と、槽内温度とに基づいて、近接センサ１の各々の特性パラメータを算出するとともに、算出した設定パラメータを近接センサ１の各々に設定する。

【0077】

図８は、図７に示す設定装置２００のハードウェア構成の一例を示す模式図である。本実施の形態に係る設定装置２００は、一例として、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア（例えば、汎用パソコン）を用いてプログラムを実行することで実現される。

【0078】

図８を参照して、設定装置２００は、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサ２０２と、光学ドライブ２０４と、主記憶装置２０６と、ネットワークコントローラ２０８と、通信コントローラ２１２，２１４と、入力部２１６と、表示部２１８と、二次記憶装置２２０とを含む。これらのコンポーネントはバス２１０を介して接続される。

【0079】

プロセッサ２０２は、二次記憶装置２２０に格納された各種プログラムを読み出して、主記憶装置２０６に展開して実行することで、後述するような各種処理を実現する。

【0080】

二次記憶装置２２０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などで構成される。二次記憶装置２２０には、１または複数の近接センサ１からのデータ収集を行うためのデータ収集プログラム２２２と、収集したデータに基づいて近接センサ１に対する特性パラメータを決定するための特性パラメータ決定プログラム２２４と、決定した特性パラメータを近接センサ１に設定するための特性パラメータ設定プログラム２２６とが格納されている。二次記憶装置２２０には、ＯＳおよび他の必要なプログラムがさらに格納されてもよい。さらに、二次記憶装置２２０には、特性パラメータ４２を決定する際に、収集データ２２８も格納される。

【0081】

設定装置２００は、光学ドライブ２０４を有しており、コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する記録媒体２０５（例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体）から、その中に格納されたプログラムが読取られて二次記憶装置２２０などにインストールされる。

【0082】

設定装置２００で実行される各種プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体２０５を介してインストールされてもよいが、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に係る設定装置２００が提供する機能は、ＯＳが提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。

【0083】

入力部２１６は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受付ける。表示部２１８は、ディスプレイ、各種インジケータ、プリンタなどで構成され、プロセッサ２０２からの処理結果などを出力する。

【0084】

ネットワークコントローラ２０８は、任意のネットワークを介した他の装置との間のデータの遣り取りを制御する。

【0085】

通信コントローラ２１２は、制御装置３１４および集線装置３１２（図７参照）を介して、１または複数の近接センサ１との間でデータを遣り取りする。通信コントローラ２１４は、信号変換装置３０４を介して、槽内温度センサ３０２による槽内温度を取得する。

【0086】

図８には、プロセッサ２０２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）を用いて実装してもよい。

【0087】

再度図７を参照して、恒温槽３００は、１または複数の近接センサ１を槽内に収容するとともに、槽内の温度を変化させることができる。すなわち、恒温槽３００は、温度変化可能な環境を提供する装置の一例である。恒温槽３００の槽内温度は、予め設定されたパターンに従って変化するようにしてもよいし、設定装置２００からの指令に従って変化させてもよい。

【0088】

槽内温度センサ３０２は、恒温槽３００の槽内に１または複数配置され、槽内温度を検出する。槽内温度センサ３０２による検出結果は、信号変換装置３０４へ出力される。信号変換装置３０４は、槽内温度センサ３０２からの検出結果を設定装置２００へ送信するために所定のデータフォーマットに変換する。なお、槽内温度センサ３０２が通信機能を有している場合には、信号変換装置３０４を省略してもよい。

【0089】

恒温槽３００の槽内において、１または複数の近接センサ１は、図示しないラックまたは固定部材により支持される。なお、周囲温度を均一に変化させるために、近接センサ１は、予め定められた間隔で均等に配置することが好ましい。

【0090】

１または複数の近接センサ１から延びる信号線は、端子台３１０に接続されている。端子台３１０には、集線装置３１２も接続されており、近接センサ１と集線装置３１２との間は、電気的に接続される。集線装置３１２は、複数の近接センサ１との信号の遣り取りを集中して実施する装置であり、通信モジュールおよびマルチプレクサなどにより構成される。

【0091】

制御装置３１４は、集線装置３１２と設定装置２００との間に配置され、設定装置２００からの要求に応じて、集線装置３１２を介して収集される信号を設定装置２００へ出力するとともに、設定装置２００からの設定値などを、集線装置３１２を介して近接センサ１などへ与える。

【0092】

なお、集線装置３１２が設定装置２００と直接通信できる場合には、制御装置３１４を必ずしも配置する必要はない。

【0093】

図７に示す製造システム１００においては、一例として、汎用的な産業用コントローラを利用しており、例えば、制御装置３１４としてはＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）を採用してもよい。この場合には、ＰＬＣに接続されるフィールドネットワークを介して集線装置３１２を接続してもよい。さらに、集線装置３１２と近接センサ１の各々との間についても、フィールドネットワークを介して接続してもよい。

【0094】

このようなフィールドネットワークとしては、ＩＯ−Ｌｉｎｋ、ＣＣ−Ｌｉｎｋ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰなどを用いることができる。

【0095】

近接センサ１と集線装置３１２との間は、アナログ信号が流れる信号線を介して接続してもよいが、フィールドネットワークを用いることで、双方向の通信をより容易化できる。

【0096】

（ｅ２：特性パラメータ決定および設定手順）
次に、本実施の形態に係る近接センサ１に格納される特性パラメータ４２を決定および設定するための処理手順について説明する。

【0097】

図９は、本実施の形態に係る近接センサ１の特性パラメータの決定および設定を含む製造方法の処理手順を示すフローチャートである。図９に示すステップの一部は、設定装置２００のプロセッサ２０２がプログラムを実行することで実現される。

【0098】

図９を参照して、恒温槽３００の槽内に１または複数の近接センサ１を配置するとともに、端子台３１０を介して集線装置３１２と電気的に接続する（ステップＳ１００）。すなわち、近接センサ１が温度変化可能な環境に配置される。

【0099】

測定開始のトリガを受けて（ステップＳ１０２）、恒温槽３００の槽内を予め定められた温度まで変化させる（ステップＳ１０４）。恒温槽３００の槽内温度が予め定められた温度で安定すると（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、設定装置２００は、恒温槽３００の槽内に配置された１または複数の近接センサ１の各々から筐体内温度および検出値を取得して格納する（ステップＳ１０８）。

【0100】

予め指定された回数の測定が実施されたか否かが判断され（ステップＳ１１０）、予め指定された回数の測定が実施されていなければ（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ステップＳ１０４以下の処理が繰返される。

【0101】

このように、近接センサ１の環境を複数の異なる温度にそれぞれ設定するとともに、各温度において、近接センサ１の温度検出部（内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４）により検出される筐体内温度と、制御演算回路３２により出力される検出結果とが関連付けて格納される。

【0102】

一方、予め指定された回数の測定が実施済であれば（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、設定装置２００は、格納した筐体内温度および検出値に基づいて、１または複数の近接センサ１の各々についての特性パラメータ４２を決定する（ステップＳ１１２）。すなわち、格納された温度および検出結果に基づいて、対象の近接センサ１に固有の特性パラメータ４２が決定される。

【0103】

最終的に、決定した特性パラメータ４２を対応する近接センサ１へ設定する（ステップＳ１１４）。すなわち、決定した特性パラメータ４２を対象の近接センサ１に設定する処理が実行される。

【0104】

以上のような処理手順によって、特性パラメータ４２の決定および近接センサ１への設定が完了する。

【0105】

近接センサ１から取得する筐体内温度および検出値の組合せの数は、後述するような、特性パラメータの近似式の次数に応じて決定される。

【0106】

（ｅ３：特性パラメータ決定処理）
次に、本実施の形態に係る近接センサ１に格納される特性パラメータ４２を決定するための処理について説明する。

【0107】

特性パラメータ４２は、個々の近接センサ１が示す検出特性の温度依存性を低減するためのものであり、上述の図６（ｂ）に示すように、特性パラメータ４２は、検出距離変化率を温度に依存せずに一定に維持するように決定される。

【0108】

より具体的には、層内温度Ｔ_ｎと、基準温度Ｔ_０と、周囲温度と内部温度センサ３８により検出される筐体内温度との温度差をΔＴとして、以下のような（２）式が成立するように、変数Ａ_２，Ａ_１，Ａ_０がフィッティングされる。

【0109】

ｆ（Ｔ_ｎ）＝Ａ_２（Ｔ_ｎ−Ｔ_０＋ΔＴ）^２＋Ａ_１（Ｔ_ｎ−Ｔ_０＋ΔＴ）＋Ａ_０＝ｋ（一定）
すなわち、対象の近接センサ１から取得された筐体内温度と検出値（例えば、距離出力ＤＩＳＴそのもの、または、距離出力ＤＩＳＴの変動量）との複数の組合せを用いて、上述の（２）式をフィッティングすることで、変数Ａ_２，Ａ_１，Ａ_０を決定でき、それぞれ決定された変数Ａ_２，Ａ_１，Ａ_０により算出される係数ｋを特性パラメータ４２として決定できる。

【0110】

なお、温度差ΔＴに用いられる周囲温度は、槽内温度センサ３０２により検出される槽内温度を用いることができる。なお、槽内温度センサ３０２が複数配置されている場合には、注目位置と周囲にある複数の槽内温度センサ３０２のそれぞれで検出された温度と、注目位置とそれぞれとの間の距離とのに基づいて、注目位置の周囲温度を推定するようにしてもよい。

【0111】

また、上述の（２）式は、あくまでも一例であり、検出部２２（検出コイル１６）の検出特性の温度依存性をどのような関数で近似してもよい。また、近似関数の変数値としては、少なくとも、近接センサ１の内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４により検出される筐体内温度、ならびに、槽内温度センサ３０２により検出される槽内温度のいずれかが関与するものであればよい。但し、近接センサ１の内部温度センサ３８により検出される筐体内温度単独ではなく、槽内温度センサ３０２により検出される槽内温度、または、外部温度センサ４４により検出される筐体内温度を情報として与える方が、より精度を高めることができる。

【0112】

（ｅ４：収集データ）
次に、本実施の形態に係る近接センサ１に格納される特性パラメータ４２を決定するために収集される収集データ２２８の一例について説明する。

【0113】

図１０は、本実施の形態に係る製造システム１００の設定装置２００に格納される収集データ２２８のデータ構造の一例を示す図である。

【0114】

図１０を参照して、例えば、収集データ２２８は、近接センサ１の各々から収集されたデータを各々のシート２２８０の形で格納してもよい。シート２２８０の各々には、対象の近接センサ１が集線装置３１２のいずれのチャネルに接続されているのかを示すチャネル番号２２８１と、対象の近接センサ１から収集された識別番号２２８２とを含んでもよい。

【0115】

シート２２８０には、槽内温度を異ならせてそれぞれ測定された結果が順次格納される。より具体的には、シート２２８０は、槽内温度２２８３と、筐体内温度２２８４と、検出値２２８５との３つのコラムを有している。恒温槽３００の槽内温度が予め定められた温度となり、データ収集条件が成立すると、そのときの槽内温度、筐体内温度、検出値が１つのレコードに取り込まれる。このような槽内温度、筐体内温度、検出値の組（レコード）が複数収集されると、データ収集の処理は完了する。シート２２８０は、対象の近接センサ１の数と同数生成されることになる。

【0116】

このような収集データ２２８に基づいて、近接センサ１の各々についての特性パラメータ４２が決定される。決定された特性パラメータ４２の値を対応するシート２２８０に格納してもよい。

【0117】

シート２２８０の内容は、図示しない製造管理システムに送信され、近接センサ１の各々の製造状況（トレーサビリティ）を管理するための情報として用いられてもよい。

【0118】

＜Ｆ．まとめ＞
本実施の形態に係る近接センサ１は、個々に固有の特性パラメータ４２を用いて、デジタル処理により温度補正を実施することで、より安定化したセンシング性能を提供する。従来の近接センサにおいては、固定のパラメータを用いて一律に温度補正が行なわれており、製造工程や部品特性のバラツキ（特に、検出特性の温度変化のバラツキ）により、検出コイル１６に生じるコンダクタンスの大きさに変化を生じさせ、これによって、製品状態において出力される検出距離に変動を引き起こしていた。このような検出距離の変動は、検出可能範囲の長距離化を妨げるものとなっていた。

【0119】

上述したように、本実施の形態に係る近接センサ１は、固有の特性パラメータ４２およびデジタル処理を採用することで、検出距離に生じる変動要因を最小化することができ、検出可能範囲の長距離化をより容易に実現できる。

【0120】

本実施の形態に係る近接センサ１においては、製造工程内において、個々に温度特性を測定し、その測定結果に基づいて、固有の特性パラメータ４２が個々に決定される。さらに、個々に決定された特性パラメータ４２は、対応する近接センサ１へ書込まれる。

【0121】

本実施の形態に係る近接センサ１においては、本体部２の一部として内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４が実装されてもよい。このような内部温度センサ３８または外部温度センサ４４を用いることで、近接センサ１に対する特性パラメータを決定する際に、温度情報をより容易に収集できる。

【0122】

外部温度センサ４４を用いて外部温度を測定することで、本体部２内の熱源（例えば、電源回路５０など）からの熱を受けて温度測定値が変化するような事態を回避できる。すなわち、外部温度センサ４４を用いることで、熱源からの影響を低減して、測定対象物である検出コイル１６の温度をより正確に測定できる。

【0123】

このように、本実施の形態に係る近接センサ１は、外部の装置との間で、内部温度センサ３８および／または外部温度センサ４４により検出された温度などの情報を通信することができる。

【0124】

本実施の形態に係る近接センサ１においては、ＥＥＰＲＯＭなどの再書込可能な不揮発性記憶装置に特性パラメータ４２を保持するので、特性パラメータ４２の書き換えなども容易に行うことができる。

【0125】

本実施の形態に係る近接センサ１を製造する工程においては、特性パラメータ４２を決定する際に、決定に用いた測定値などを対象の近接センサ１を特定する情報と関連付けて格納することができるので、近接センサ１の各々について、トレーサビリティを確保することができる。

【0126】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0127】

１ 近接センサ、２ 本体部、４ リード線、６ 筐体、８ 検出面、１０ 座金、１２，１４ ナット、１６ 検出コイル、１７ キャパシタ、１８ フィライトコア、２０ 処理回路、２２ 検出部、３０ 主回路、３２ 制御演算回路、３４ 発振回路、３６ Ａ／Ｄ変換回路、３８ 内部温度センサ、４０ 記憶部、４２ 特性パラメータ、４４ 外部温度センサ、５０ 電源回路、６０ 保護回路、６２ インターフェイス回路、８２ コンダクタンス演算処理部、８４ 補償部、８６ しきい値処理部、１００ 製造システム、２００ 設定装置、２０２ プロセッサ、２０４ 光学ドライブ、２０５ 記録媒体、２０６ 主記憶装置、２０８ ネットワークコントローラ、２１０ バス、２１２，２１４ 通信コントローラ、２１６ 入力部、２１８ 表示部、２２０ 二次記憶装置、２２２ データ収集プログラム、２２４ 特性パラメータ決定プログラム、２２６ 特性パラメータ設定プログラム、２２８ 収集データ、３００ 恒温槽、３０２ 槽内温度センサ、３０４ 信号変換装置、３１０ 端子台、３１２ 集線装置、３１４ 制御装置、２２８０ シート、２２８１ チャネル番号、２２８２ 識別番号、２２８３ 槽内温度、２２８４ 筐体内温度、２２８５ 検出値、Ｍ 中心軸、Ｗ 検出体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】