JP2007206047A5

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Publication number: JP2007206047A5
Application number: JP2006055478A
Authority: JP
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2009-03-19

Description

Contact type position sensor

本発明は、接触式プランジャ形位置センサ（以下タッチセンサと記す）に関する。The present invention relates to a contact-type plunger-type position sensor (hereinafter referred to as a touch sensor).

従来、タッチセンサを使用する場合、検知完了後タッチセンサ全体を逃したり、接触子を有するプランジャのみをリトラクトさせる必要のある場合がある。
特に自動化機器の場合エアシリンダを用いて行うが、構造上スペースを取りコストもかかる。またセンサ全体を移動させると所定の位置への繰返し精度が誤差の原因となった。Conventionally, when a touch sensor is used, it may be necessary to miss the entire touch sensor after completion of detection or to retract only a plunger having a contact.
In the case of an automated device, in particular, an air cylinder is used. When the entire sensor is moved, the repeatability to a predetermined position causes an error.

また、検知接触力は内蔵したコイルばね（以下ばねと記す）を用いるのが一般的である。In addition, a built-in coil spring (hereinafter referred to as a spring) is generally used for the detection contact force.

図８、図９は従来例を示す。図８ではタッチセンサ３０で検出体３１を連続計測する場合、検出体３１に凸出部３２があるため検知後プランジャ軸３３が検出体３０に衝突を避けるため、プランジャ軸３３をリトラクトすることが必要である。そのためにプランジャ軸３３のつば３４に引込み形エアシリンダ３５を結合することによりプランジャ軸３４をリトラクトさせる方法である。8 and 9 show a conventional example. In FIG. 8, when the detection body 31 is continuously measured by the touch sensor 30, the plunger shaft 33 may be retracted to prevent the plunger shaft 33 after the detection from colliding with the detection body 30 because the detection body 31 has the protruding portion 32. is necessary. For this purpose, the plunger shaft 34 is retracted by connecting a retractable air cylinder 35 to the flange 34 of the plunger shaft 33.

また、図は省略するがセンサを取付けたホルダ全体をエアシリンダによってリトラクトさせる方法もとられる。Although not shown in the figure, a method of retracting the entire holder with the sensor attached by an air cylinder is used.

図９は回転体の位置検知および、ロック装置である。回転体３６のノッチ３７の位置をセンサ３０で検知しエアシリンダ３８でロックする。他に割出しやはね出しなどタッチセンサとエアシリンダを併用する必要がある。FIG. 9 shows the position detection and locking device of the rotating body. The position of the notch 37 of the rotating body 36 is detected by the sensor 30 and locked by the air cylinder 38. In addition, it is necessary to use a touch sensor and an air cylinder together, such as indexing and splashing.

特開平０６−３１９４２９、公開日：平成６（１９９４）年１１月２２日JP 06-319429, date of publication: November 22, 1994

以上に述べた従来の方法では、タッチセンサの外部にエアシリンダを用いてプランジャ軸のリトラクトやタッチセンサ本体のリトラクト、検出体の割り出し、はね出しなどを行ったので構造が複雑でスペースをとりコストもかかった。特に自動化機器の場合、タッチセンサ全体をリトラクトをさせると復帰位置の繰返し精度が誤差の原因となった。In the conventional method described above, the plunger shaft retracts, the retract of the touch sensor body, the detection body is indexed, and the eject is performed using an air cylinder outside the touch sensor. Cost was also high. Especially in the case of automated equipment, when the entire touch sensor is retracted, the repeatability of the return position caused an error.

また、位置検知接触力はばねを用いていたので変更は容易でなく、ばね定数があるため全ストロークにわたって一定でなく、また低接触力は得にくかった。In addition, since the position detection contact force uses a spring, it is not easy to change, and since there is a spring constant, it is not constant over the entire stroke, and a low contact force is difficult to obtain.

本発明は上記目的を達成するために圧縮エアの印加、開放によってプランジャ軸のリトラクトが容易にでき、スペースをとらずコスト低減がはかれる。また、タッチセンサ全体をリトラクトせず、プランジャ軸のみのリトラクトで済む場合においては、精度の向上、工程の短縮もはかれるようになった。In order to achieve the above object, in the present invention, the plunger shaft can be easily retracted by applying and releasing compressed air, and the cost is reduced without taking up space. In addition, when the entire touch sensor is not retracted and only the plunger shaft is retracted, the accuracy is improved and the process is shortened.

また、プランジャ軸の押し出しとリストラクトの他、圧縮エアを用いてシーケンス制御することによって、プランジャ軸を用いて割り出し、ロック、はね出しなど各種の工程自動化がはかれるようになった。In addition to the plunger shaft extrusion and restructuring, various processes such as indexing, locking, and ejecting using the plunger shaft can be automated by controlling the sequence using compressed air.

上述したように本発明のタッチセンサは、動作信号によってプランジャ軸の押出しおよびリストラクトを内蔵した圧縮エア機構を作動させて行うので、外部にエアシリンダを設けて行うことに対してスペースを取らず、高精度で、コストがかからない。また接触力の付勢をエア圧で行うことにより、接触力の変更、一定化、低接触力化が可能になる。さらにプランジャ軸のリストラクトに加え、プランジャ軸によって検出体のロック、はね出し、割り出しのいずれか一つ以上の機能も具備できる。As described above, the touch sensor according to the present invention operates by operating the compressed air mechanism incorporating the plunger shaft extrusion and the restriction according to the operation signal. High accuracy and low cost. Further, by urging the contact force with air pressure, the contact force can be changed, fixed, and lowered. Further, in addition to the plunger shaft restructuring, the plunger shaft can have one or more functions of locking, ejecting, and indexing of the detection body.

以下本発明実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
なお、信号発信部については、磁気センサを例として説明するが他に光電センサなどの非接触方式が有効であり、磁気センサに限定するものではない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In addition, about a signal transmission part, although a magnetic sensor is demonstrated as an example, non-contact systems, such as a photoelectric sensor, are effective, and are not limited to a magnetic sensor.

図１は本発明の外観測図面である。１は外ケースで、接触子２を有するプランジャ軸３が内部の付勢力によって凸出していて位置検出可能状態を示す。
検出体が接触子２に当り押すと一定位置でＯＮ、ＯＦＦ信号が出力できる。４および５は内部の空間部に圧縮エアを印加、または排気するためのエア通路である。排気のみに使用する場合はフィルタを設ける。FIG. 1 is an external observation drawing of the present invention. Reference numeral 1 denotes an outer case, which shows a position detectable state in which a plunger shaft 3 having a contact 2 protrudes due to an internal biasing force.
When the detection body hits the contact 2 and presses it, an ON / OFF signal can be output at a fixed position. Reference numerals 4 and 5 denote air passages for applying or exhausting compressed air to the internal space. When used only for exhaust, provide a filter.

図２は図１のＡ−Ａ断面図で基本構造を示す。
図２において１は外ケースで、先端に接触子２を有するプランジャ軸３は、先端側が細くて長い第一の軸部６と後端側は太くて短い第二の軸部７より構成されている。第一の軸部６と第二の軸部７は一体で動作するが２部品以上で構成されることもある。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an outer case, and a plunger shaft 3 having a contact 2 at the tip is composed of a first shaft portion 6 which is thin and long on the tip side and a second shaft portion 7 which is thick and short on the rear end side. Yes. The first shaft portion 6 and the second shaft portion 7 operate integrally, but may be composed of two or more parts.

第一の軸部６には磁石８が内蔵されていて、当接する内ケース９内の第一の軸受１０の切欠き部１１に所定の位置でＯＮ、ＯＦＦの信号を発信する磁気センサ１２が設けられている。第一の軸部６は内ケース９内の第一の軸受１０を摺動し、第二の軸部７は内ケース９内の第二の軸受１３を摺動する。第一の軸部６と内ケース９と第二の軸部７との間には密閉された第一の空間部１４が形成され、必要によりばねを内蔵させられるスペースを有する。第二の軸部７と第二の軸受１３と後蓋１５の間には密閉された第二の空間部１６が形成され、プランジャ軸のストローク以上の長さと、必要に応じ、ばねを内蔵できるスペースを有する。また、第一の空間部１４には外ケース１および内ケース９に設けられた外部に通じるエア通路４があり第二の空間部１３には同様のエア通路５が設けられている。また磁気センサ１２より出力される信号は内ケースの切欠き部１１とコード溝１７を通りコード１８により出力される。A magnet 8 is built in the first shaft portion 6, and a magnetic sensor 12 that transmits an ON / OFF signal at a predetermined position to the notch portion 11 of the first bearing 10 in the inner case 9 that contacts the first shaft portion 6. Is provided. The first shaft portion 6 slides on the first bearing 10 in the inner case 9, and the second shaft portion 7 slides on the second bearing 13 in the inner case 9. A sealed first space portion 14 is formed between the first shaft portion 6, the inner case 9, and the second shaft portion 7, and has a space in which a spring can be incorporated if necessary. A sealed second space portion 16 is formed between the second shaft portion 7, the second bearing 13, and the rear lid 15, and a spring longer than the stroke of the plunger shaft can be incorporated if necessary. Have a space. The first space portion 14 has an air passage 4 communicating with the outside provided in the outer case 1 and the inner case 9, and a similar air passage 5 is provided in the second space portion 13. A signal output from the magnetic sensor 12 passes through the notch 11 and the code groove 17 of the inner case and is output from the code 18.

図２ａに第二の軸部７が２部品以上で構成されている例を示す。
第一の空間部１４にばね（後記）を設ける場合に第二の軸部７を取り外す必要がある。また、第一の空間部１４と第二の空間部１６との間の密閉度を高くする場合はシールを設ける。１９は第一の軸部６の延長上に設けられた細かい軸部である。２０は密閉度を高めるためのシール材で２１はシール押えである。第二の軸部７は軸１９に設けられたねじにナット２２をねじこんで軸１９に結合される。FIG. 2a shows an example in which the second shaft portion 7 is composed of two or more parts.
When providing a spring (described later) in the first space portion 14, it is necessary to remove the second shaft portion 7. Moreover, when making the sealing degree between the 1st space part 14 and the 2nd space part 16 high, a seal | sticker is provided. Reference numeral 19 denotes a fine shaft portion provided on the extension of the first shaft portion 6. 20 is a sealing material for increasing the sealing degree, and 21 is a seal presser. The second shaft portion 7 is coupled to the shaft 19 by screwing a nut 22 into a screw provided on the shaft 19.

以下に、目的に応じた構成および動作を図３〜図５に示し説明する。
先ず、請求項２を図３によって説明する。図はプランジャ軸３が第二の空間部１６に設けられたコイルばね２３により凸出した、位置検知可能状態を示す。
第一の空間部１４には外ケース１、内ケース９を通して外へ通じるエア通路４がある。位置検知可能状態において、検出体が接触子２に当ってプランジャ軸３を押すと一定の位置でＯＮまたはＯＦＦ信号を発信する。位置検知終了後、検知信号によって第一の空間部１４に設けられたエア通路４から、コイルばね２３による接触力を超える圧力の圧縮エアを印加して、第二の軸部７を押すとプランジャ軸３はリトラクトされる。その時第二の空間部１６のエア通路５は開放されている。圧縮エアの印加を続ければプランジャ軸３はリトラクト状態を維持し、印加を解除すればプランジャ軸３は元の位置に復帰する。Hereinafter, the configuration and operation according to the purpose will be described with reference to FIGS.
First, claim 2 will be described with reference to FIG. The figure shows a position detectable state in which the plunger shaft 3 is protruded by a coil spring 23 provided in the second space 16.
In the first space portion 14, there is an air passage 4 that leads to the outside through the outer case 1 and the inner case 9. When the detection body hits the contact 2 and pushes the plunger shaft 3 in the position detectable state, an ON or OFF signal is transmitted at a certain position. When the second shaft portion 7 is pushed by applying compressed air having a pressure exceeding the contact force of the coil spring 23 from the air passage 4 provided in the first space portion 14 by the detection signal after the position detection is completed. Axis 3 is retracted. At that time, the air passage 5 of the second space 16 is opened. If the application of compressed air is continued, the plunger shaft 3 maintains the retracted state, and if the application is released, the plunger shaft 3 returns to the original position.

常時は、ばね２３によってプランジャ軸３を押出し、検出体が接触子に当り動作点で出力し位置検知終了後エア圧によってリトラクトする方法と、常時はプランジャ軸３はエアによって押込まれ、必要時プランジャ軸３をばねにより押出し位置検知可能状態とする方法は自由に選べる。これは以下の請求項すべてに共通である。Normally, the plunger shaft 3 is pushed out by the spring 23, the detection body hits the contact and outputs at the operating point, and after the position detection is completed, the plunger shaft 3 is retracted by the air pressure. A method of making the shaft 3 in a state where the pushing position can be detected by a spring can be freely selected. This is common to all the following claims.

図４は請求項３を示す。図は第二の空間部１６に圧縮エアが印加されプランジャ軸３が凸出し位置検知可能状態を示す。
第二の空間部１６にはエア通路５があり、第一の空間部１４にはコイルばね２４を設ける。エア通路５から圧縮エアを第二の空間部１６に印加し、第二の軸部７にコイルばね２４の抗力を超える付勢力を与える。プランジャ軸３がストローク限まで凸出すると位置検知可能状態となる。検出体が接触子２を押し、動作点で出力して位置検知完了後、検知信号によって第二空間部１６の圧縮エア圧の印加を開放すればプランジャ軸３はコイルばね２４によりストローク限までリトラクトされる。FIG. 4 shows claim 3. The figure shows a state where compressed air is applied to the second space 16 and the plunger shaft 3 can detect the protruding position.
The air passage 5 is provided in the second space portion 16, and a coil spring 24 is provided in the first space portion 14. Compressed air is applied from the air passage 5 to the second space portion 16, and an urging force exceeding the drag force of the coil spring 24 is applied to the second shaft portion 7. When the plunger shaft 3 protrudes to the stroke limit, the position can be detected. When the detection body pushes the contact 2 and outputs at the operating point to complete position detection, the plunger shaft 3 is retracted to the stroke limit by the coil spring 24 if the application of the compressed air pressure in the second space portion 16 is released by the detection signal. Is done.

図５は請求項４を示す。図は第二の空間部１６に圧縮エアがエア通路５より印加され第二の軸部７が押されプランジャ軸が凸出した位置検知可能状態を示す。
第一の空間部１４にエア通路４、第二の空間部１６にはエア通路５がある。エア通路５にプランジャ軸３の接触力となる付勢力の圧縮エアを印加し、第一の空間部１４への圧縮エアの印加がなければプランジャ軸は凸出し位置検知可能状態となり、位置検知終了後検知信号によって第二の空間部１６への圧縮エア圧の印加を開放し、エア通路４に、第二の軸部７に作用し、プランジャ軸３をリストラクトさせる付勢力となる圧縮エアを印加すればリトラクト状態となる。なお、第一の空間部１４と第二の空間部１６に対しての圧縮エアの印加と開放ではなく、印加する圧縮エア圧の差によってプランジャ軸３の押出しとリトラクトを交互に行うこともできる。FIG. 5 shows claim 4. The figure shows a position-detectable state in which compressed air is applied to the second space portion 16 from the air passage 5, the second shaft portion 7 is pushed, and the plunger shaft protrudes.
There is an air passage 4 in the first space portion 14 and an air passage 5 in the second space portion 16. If compressed air having an urging force that is the contact force of the plunger shaft 3 is applied to the air passage 5, and the compressed air is not applied to the first space portion 14, the plunger shaft is in a projecting position detectable state, and the position detection is completed. The application of compressed air pressure to the second space portion 16 is released by a post-detection signal, and compressed air that acts as an urging force acting on the second shaft portion 7 on the air passage 4 and restoring the plunger shaft 3 is applied. If it is applied, it will be in a retracted state. Note that the plunger shaft 3 can be pushed out and retracted alternately depending on the difference in the applied compressed air pressure, instead of applying and releasing the compressed air to the first space portion 14 and the second space portion 16. .

圧縮エアの印加および開放およびエア圧増減は外部信号によってシーケンス制御することもできるが磁気センサの位置検知信号を分岐してシーケンス制御信号として用いることも可能である。（請求項５）Application and release of compressed air and increase / decrease in air pressure can be sequence-controlled by an external signal, but a position detection signal of a magnetic sensor can be branched and used as a sequence control signal. (Claim 5)

また上記ではプランジャ軸３のリトラクト機能について記したが、位置検知信号を用いて第二空間部１６への圧縮エア印加圧力を接触力を超える付勢力とすることによってプランジャ軸３によって検出体をロック、はね出し、割出しのいずれか一つ以上の機能に用いることができる。その場合、機能に応じて接触子２の形状は変える必要がある。（請求項６）Although the retract function of the plunger shaft 3 has been described above, the detection body is locked by the plunger shaft 3 by using the position detection signal to set the compressed air applied pressure to the second space portion 16 to an urging force exceeding the contact force. , It can be used for one or more functions of splashing and indexing. In that case, it is necessary to change the shape of the contact 2 according to the function. (Claim 6)

図６は請求項７を示す。
以上述べた発明においては磁気センサ１２の動作点は１点のみであるが複数個の磁気センサを第一の軸受７切欠き部１１に追加し、多点出力信号を発信できる例を示した。多点出力信号の用途としては多点位置信号の他にリトラクト確認、圧縮エア圧変更などの指令信号があげられる。これは上記のすべての用い方に併用できるものである。FIG. 6 shows claim 7.
In the above-described invention, although the magnetic sensor 12 has only one operating point, an example in which a plurality of magnetic sensors are added to the first bearing 7 notch portion 11 and a multipoint output signal can be transmitted has been shown. In addition to the multi-point position signal, the multi-point output signal can be used for command signals such as retract confirmation and compressed air pressure change. This can be used in combination with all the above uses.

また、上記の使用法に支障のない範囲で第一の空間部１４に常時低いエア圧の印加を維持することにより、プランジャ軸３の第一の軸部６と第一の軸受部１０とのはめあい隙間から噴出すエアによりはめ合い部の防塵および摺動摩擦の軽減により低接触力の実現に有効である。Further, by maintaining the application of a low air pressure to the first space portion 14 within a range that does not hinder the above usage, the first shaft portion 6 of the plunger shaft 3 and the first bearing portion 10 are maintained. The air blown out from the fitting gap is effective for realizing a low contact force by preventing dust at the fitting portion and reducing sliding friction.

図７は請求項９を示す。７ａはリトラクト時で７ｂは位置検知可能状態を示す。
２５は、プランジャ軸３の先端部に設けられた保護カバーで２６はケース１の先端部に設けられたシール材２７を有するフランジである。
プランジャ軸３がリトラクトした時は保護カバー２２はフランジ２３に当接し、プランジャ軸３の凸出部とケース１内部は外部環境から遮蔽密封される。プランジャ軸３を常時はリトラクトして使用時のみプランジャ軸を凸出することにより防塵防水を完全にすることができる。FIG. 7 shows claim 9. 7a indicates a retracting state, and 7b indicates a position detectable state.
Reference numeral 25 denotes a protective cover provided at the distal end portion of the plunger shaft 3, and reference numeral 26 denotes a flange having a sealing material 27 provided at the distal end portion of the case 1.
When the plunger shaft 3 retracts, the protective cover 22 contacts the flange 23, and the protruding portion of the plunger shaft 3 and the inside of the case 1 are shielded and sealed from the external environment. By always retracting the plunger shaft 3 and projecting the plunger shaft only at the time of use, dustproof and waterproofing can be made complete.

本発明の実施形態Embodiment of the present invention 請求項１を示す構造断面図Structural sectional view showing claim 1 第二の軸部の詳細図面Detailed drawing of the second shaft 請求項２を示す構造断面図Structural sectional view showing claim 2 請求項３を示す構造断面図Structural sectional view showing claim 3 請求項４を示す構造断面図Structural sectional view showing claim 4 請求項７を示す構造断面図Structural sectional view showing claim 7 請求額９を示す構造断面図Cross section of structure showing billing amount 9 従来例Conventional example 従来例Conventional example

Explanation of symbols

１．センサケース
２．接触子
３．プランジャ軸
４．第一の軸部
５．第二の軸部
６．磁石
７．第一の軸受
８．凹部
９．磁気センサ
１０．第二の軸受
１１．第一の空間部
１２．第二の空間部
１３．コード
１４．１７．圧縮ばね
１５．１６．エア通路
１９．シール材
２１．ナット
２２．保護カバー
２３．フランジ1. Sensor case 2. Contact 3. 3. Plunger shaft First shaft portion 5. Second shaft portion 6. Magnet 7. First bearing 8. Concave part 9. Magnetic sensor 10. Second bearing 11. First space 12. Second space part 13. Code 14.17. Compression spring 15.16. Air passage 19. Sealing material 21. Nut 22. Protective cover 23. Flange