JP2527328Y2 - ピストン位置検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、流体圧シリンダにおけるピストンの位置を
無接触で検出するピストン位置検出装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 一般に、流体圧シリンダにおけるピストンの位置を無
接触で検出するには、リードスイッチ等の磁気センサが
使用され、ピストンに取り付けられた磁石からの磁気を
シリンダに取り付けた磁気センサで検出することによ
り、該ピストンの動作位置を検出するようにしている。

ところが、例えばスポット溶接機のように大電流を使
用する機器の周辺においては、電流により非常に強い外
部磁界が発生するため、磁気センサがこの外部磁界によ
る影響を受け、誤動作を生じ易いという問題がある。

この問題を解決するために、実開昭63−087504号公報
には、磁気センサの外側に、カップ形をした大小二つの
シールド部材を相互に間隙をおいて二重に被設してなる
ピストン位置検出装置が提案されている。

しかしながら、上記公知のピストン位置検出装置にお
いては、二つのシールド部材がカップ形をしていて磁気
センサの５面を完全に覆っているため、これらのシール
ド部材が障害となって内部の磁気センサへの配線が困難
となり、二つのシールド部材にそれぞれ配線用の孔を明
けてこれらの孔にリード線を通さなければならないな
ど、シールド部材の加工及び配線作業が非常に面倒であ
る。しかも、シールド部材の内部で磁気センサのリード
線が急激に折り返されることのないように、内側のシー
ルド部材をある程度余裕を持った大きさに形成する必要
があるのに加えて、内外二つのシールド部材間には間隙
が設けられているため、必然的にシールド部材全体が大
形化し、それに伴ってピストン位置検出装置が大形にな
るという欠点も有している。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案が解決しようとする課題は、ピストン位置検出
装置における磁気シールド体を、構造及び加工が簡単
で、磁気センサに対してコンパクトにしかも配線の障害
とならないように被設可能なものとして構成とすること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため本考案者は、鋭意研究を重ね
た結果、磁気シールドには方向性があって、磁気シール
ド体としての磁性体を磁界と平行（従って磁気センサの
感磁軸と平行）に置くことによって良好な磁気シールド
効果が得られること、及び、複数の磁性体を密着させて
積層した場合に最も磁気シールド効果が高くなること等
を見出し、本考案をなすに至ったのである。

即ち、本考案のピストン位置検出装置は、感磁軸と平
行な磁界に対して感応する磁気センサと、該磁気センサ
を覆う磁気シールド体とを備えていて、上記磁気シール
ド体を、シリンダへの取付面側と軸線方向の両端とが開
口する溝形の磁性板を相互に密着させて複数積層するこ
とにより構成し、該磁気シールド体を、磁気センサの感
磁軸と平行にして配設したことを特徴とするものであ
る。

［作用］ 上記検出装置は、シリンダに取り付けて使用され、ピ
ストンに取り付けた磁石からの磁気を磁気センサで感知
することにより、上記ピストンの動作位置を検出するも
のである。

このとき、該検出装置に作用する外部磁界は、磁気シ
ールド体によって遮蔽され、磁気センサに影響を及ぼさ
ないから、該磁気センサが誤動作を生じることがない。

かくして上記磁気シールド体は、磁性板を単に溝形に
折り曲げただけの簡単なものであるにも拘らず、外部磁
界を良好に遮蔽することができ、従って、その構造及び
加工が簡単で安価に製造することができ、また、磁気セ
ンサの回りに感磁軸と平行に配設することにより、磁気
センサへの配線の障害とならないように簡単に被設する
ことができる。しかも、溝形をなす複数の磁性板を相互
に密着させて積層しているため、全体としてコンパクト
である。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図及び第２図において、１はシリンダに着脱自在
の筺体であって、該筺体１は、合成樹脂製の下ケース1a
と金属製の上ケース1bとを一体に結合することにより、
下ケース1aの底部がシリンダ２に当接した状態で該シリ
ンダ２に取り付けられるように構成されており、該筺体
１の内部には、磁気センサとしてのリードスイッチ３が
下ケース1aの底面上に近接して内装されると共に、ダイ
オードブリッジ４、抵抗器５、頂部が上ケース1bから突
出する表示灯６等の電気部品を取り付けた基板７がリー
ドスイッチ３の上部に内装され、該リードスイッチ３の
周囲には、外部磁界を遮断するための磁気シールド体８
が被設されている。なお、図中９は絶縁ケースである。

上記リードスイッチ３は、磁気に感応して開閉する接
点10a,10bをガラス管11の内部に封入し、該ガラス管11
の周囲を絶縁チューブ12で被覆したもので、その軸線と
平行な磁界に対してのみ感応するように構成されてお
り、該リードスイッチ３と上記各電気部品とが、リード
線13によって第３図に示す回路図のように接続されてい
る。

また、上記磁気シールド体８は、Ｕ字形やコ字形等の
溝形に形成した複数の長さの異なる磁性板15を、長さの
短いものを内側にして順次積層したもので、該磁気シー
ルド体８を、リードスイッチ３の周囲のシリンダ２への
取付面側即ち下ケース1aの底面側を除く部分を覆うよう
に、その軸線をリードスイッチ３の軸線（感磁軸）と平
行に向けて被設している。

上記磁性板15は、例えば冷間圧延鋼（SPCC）やパーマ
ロイ等を素材として構成することができ、その厚さや積
層枚数等は任意であって、磁性板の厚さが厚いほど、ま
た積層枚数が多いほどシールド効果は向上するが、最終
的な厚さ及び積層枚数は、検出装置の精度や構造、大き
さ、外部磁界の強さ等、使用条件によって決定される。

上記構成を有する検出装置は、第２図に示すようにシ
リンダ２に取り付けて使用され、ピストンの動作位置を
該ピストンに取り付けた磁石からの磁気をリードスイッ
チ３で感知することにより検出するものである。

このとき、該検出装置に作用する外部磁界は、磁気シ
ールド体８によって遮蔽され、リードスイッチ３に影響
を及ぼさないから、該リードスイッチ３が誤動作を生じ
ることがない。

上記磁気シールド体８が良好な磁気シールド効果を奏
するには、次の理由によるものと考えられる。即ち、上
記磁気シールド体８にリードスイッチ３の感磁軸と平行
な外部磁界が作用すると、磁束は磁気シールド体８の内
部を通り易いため、該磁気シールド体８の周辺において
は、磁束が該磁気シールド体８の方へ誘導されてその内
部を通過し、リードスイッチ３の周辺における磁束密度
が低下する。それと同時に、上記磁気シールド体８を構
成する各磁性板15が磁化し、その軸方向両端に磁極が現
れるため、これらの磁性板15がそれぞれ磁石のような作
用を呈することになる（一次磁石）。そして、この一次
磁石により発生する磁界は上記外部磁界とは逆極性であ
るため、磁性板15の周辺において両方の磁界が互いに打
消し合う方向に作用し合い、その結果、外部磁界が更に
弱められて勝れた磁気シールド効果が発揮されるのであ
る。

リードスイッチ３の感磁軸と平行でない方向の外部磁
界が作用した場合には、リードスイッチ３自体がこのよ
うな向きの外部磁界に感応しないため、誤動作の心配は
ない。

かくして上記磁気シールド体８は、磁性板15を単に折
り曲げただけの簡単なものであるにも拘らず、外部磁界
を良好に遮蔽することができるものであり、従って、そ
の構造が及び加工が簡単で安価に製造することができ、
また、リードスイッチ３の回りにその感磁軸と平行に配
設することにより、リードスイッチ３の軸方向両端から
導出するリード線13を外部に接続する際の何らの障害と
なることのないように簡単に被設することができる。し
かも、溝形をなす複数の磁性板15を相互に密着させて積
層しているため、全体としてコンパクトで、磁気飽和に
よるシールド効果の低下を防ぐために磁性板の積層数を
増加する場合でも、該磁性板の厚み分だけ外形が大きく
なるのみで、カップ形のシールド部材を隙間を置いて多
重に被覆する従来品に比べ、著しく小型化される。

次に、上記磁気シールド体８の構成と、それによる磁
気シールド効果との関連について、実験結果を参照しな
がら詳細に説明する。

まず、磁気シールドの方向性を知るために、第４図に
示すように、溶接電極20とプローブ21とを40mmの距離を
置いて配置し、溶接電極20に電流を流した場合のプロー
ブ21の位置での磁束密度が、平板状の磁性板（材質:SPC
C、厚さ0.5mm）22をA,B,Cの各位置に置いた場合にどの
ように変化するかを測定した。この場合、溶接電極20に
より発生する磁界の方向は図面の上下方向である。

その結果、磁性板22をＡの位置に置いた場合の減磁率
が最も大きく、次にＣの位置に置いた場合の減磁率が大
きく、Ｂの位置では殆ど減磁効果を得られなかった。こ
のことから、良好な磁気シールド効果を得るためには、
磁界の方向と平行に磁性板を配置すれば良いことが理解
される。

一方、検出装置におけるリードスイッチ３は、その軸
線と平行な磁界に対してのみ感応するようになっている
から、誤動作の原因である軸線と平行な外部磁界の影響
を受けないようにするためには、該リードスイッチ３の
軸線と平行に磁性板を置けば良いことになり、この結果
から上述したような溝形の磁気シールド体８が得られた
のである。

次に、第４図におけるプローブ21の代わりに、同図に
鎖線で示すようにリードスイッチ３（40AT）をその軸線
3aを磁界と平行に向けて配置し、このリードスイッチ３
に溝形の磁性板23（厚さ0.5mm）を１〜４枚被設した場
合（第５図参照）について、該リードスイッチ３が動作
する溶接電極の電流値を測定した。その結果を第１表に
示す。但し、溶接電極とリードスイッチとの距離は80mm
とした。

更に、第６図（Ａ）に示すように３枚の磁性板23（厚
さ0.5mm）を互いに当接するように積層した場合と、同
図（Ｂ）に示すように間隔を置いて配設した場合と、同
図（Ｃ）に示すように厚さが3.0mmの一枚の磁性板23を
用いた場合とについて、リードスイッチ３が動作する溶
接電極の電流値を測定した。その結果を第２表に示す。

これら２つの実験結果から分かることは、複数の磁性
板を積層し且つその積層枚数を多くした場合に溶接電極
による影響を受けにくいということであり、従って、本
考案において複数の磁性板15を積層したことは、磁気シ
ールド効果を高める上で非常に有効である。

また、種々の長さを有するコ字形の磁性板を使用し
て、その長さとシールド効果との関係について実験し
た。その結果を第７図（Ａ），（Ｂ）に示す。なお、第
７図（Ａ）は磁性板23とリードスイッチ３との距離を2.
5mmとした場合、第７図（Ｂ）はそれを5mmとした場合で
ある。

この結果、磁性板の長さによって磁気シールド効果が
異なり、磁性板とリードスイッチ３との距離が2.5mmの
場合には約25mm、5mmの場合には約30mmの磁性板が勝れ
ていること、及び、磁性板の好適な長さは距離によって
相違し、磁性板とリードスイッチ３との距離が小さいと
きは長さの短い磁性板の方がシールド効果が高く、距離
が大きくなると長さの長い磁性板のシールド効果が高い
ことが理解された。

従って、第１図及び第２図に示す実施例のように、内
側に長さの短い磁性板15を配置することが有効であり、
また、各磁性板15の長さは、リードスイッチ３に近接し
て磁気シールド体８を被設する場合、約20〜30mm程度の
範囲に設定することが望ましいといえる。

［考案の効果］ このように本考案によれば、磁性板を単に溝形に折り
曲げて積層しただけの簡単な磁気シールド体を、リード
スイッチの感磁軸と平行に被設することにより、上記感
磁軸と平行な外部磁界を確実に遮蔽することができ、従
って、磁気シールド体の構造及び加工が簡単で安価に製
造することができるばかりでなく、磁気センサの回りに
配線の障害とならないように簡単に被設することがで
き、しかも、上記磁気シールド体が、溝形をなす複数の
磁性板を相互に密着させて積層した構成であるため、全
体として非常にコンパクトであり、磁気飽和によるシー
ルド効果の低下を防いでシールド性能を高めるために磁
性板の積層数を増加する場合でも、磁性板の厚み分だけ
外形が大きくなるのみで、全体がそれほど大形化するこ
とはなく、従来品のようにカップ形をした大小複数のシ
ールド部材を間隔をあけて多重に被設するものに比べ、
著しく小形で高性能の検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断側面図、第２図は
同縦断正面図、第３図は電気関係部品の接続図、第４図
は実験装置の構成図、第５図は実験に使用した磁性板の
斜視図、第６図（Ａ）〜（Ｃ）は同様に実験に使用した
磁性板の断面図、第７図（Ａ），（Ｂ）は実験結果を示
す線図である。 ３……リードスイッチ、８……磁気シールド体 15……磁性板

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】感磁軸と平行な磁界に対して感応する磁気
   センサと、該磁気センサを覆う磁気シールド体とを備
   え、 上記磁気シールド体を、シリンダへの取付面側と軸線方
   向の両端とが開口する溝形の磁性板を相互に密着させて
   複数積層することにより構成し、 該磁気シールド体を、磁気センサの感磁軸と平行にして
   配設した、 ことを特徴とするピストン位置検出装置。