JP2545166Y2 - ピストン位置検出装置 - Google Patents

ピストン位置検出装置

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JP2545166Y2
JP2545166Y2 JP1992077627U JP7762792U JP2545166Y2 JP 2545166 Y2 JP2545166 Y2 JP 2545166Y2 JP 1992077627 U JP1992077627 U JP 1992077627U JP 7762792 U JP7762792 U JP 7762792U JP 2545166 Y2 JP2545166 Y2 JP 2545166Y2
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方志 遠藤
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、シリンダ内部を往復動
するピストンの位置を検出するピストン位置検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の装置としては、例え
ば、図8に示すように、シリンダ2の内部を流体圧によ
り摺動するピストン4の端部に磁石6を取り付けると共
に、この磁石6によって生ずる磁界を検出して電気信号
に変換する磁電変換素子(磁気抵抗素子やホール素子
等)を備えたシリンダスイッチSa,Sbをシリンダ2
の側面の先端部a、及び後端部bに夫々取り付け、ピス
トン4がこれらシリンダスイッチSa,Sbの取り付け
位置まで移動したときに、各シリンダスイッチSa,S
bから位置検出信号を出力させるというものが知られて
いる。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなシリンダ2は、複数本を並設して使用することが
多く、この場合に、上記従来のピストン位置検出装置
(シリンダスイッチSa,Sb)では、隣接する他のシ
リンダ2に設けられた磁石6の磁界によって誤動作を起
こし、正確に各ピストン4の位置を検出することができ
なくなってしまうという問題があった。
【0004】そして、上記従来のピストン位置検出装置
を用いる場合では、このような誤動作を避けるために、
シリンダ2同士をある程度の間隔を開けて並設しなけれ
ばならなかったため、このようなシリンダ2を応用した
機器が小型化できなかった。そこで、本考案は、複数の
シリンダを並設した場合でも、各シリンダ内のピストン
の位置を正確に検出することができるピストン位置検出
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた請求項1に記載の本考案は、並設した
各シリンダの側面に夫々取り付けられ、該シリンダ内部
で往復動するピストンに添着された磁石が発生する磁界
を磁電変換素子にて検出することにより、当該ピストン
の上記シリンダ内での位置を検出するピストン位置検出
装置において、当該装置と当該装置が取り付けられるシ
リンダとの、隣接する他のシリンダ側からみた側面に、
上記磁石の上記シリンダの軸方向における幅よりも大き
な幅の帯状に形成された磁性体からなる遮磁板を、上記
他のシリンダ側からみて上記磁電変換素子と該磁電変換
素子の検出位置に到達した上記磁石とが覆われるように
設けたこと、を特徴とするピストン位置検出装置を要旨
としている。
【0006】また、請求項2に記載の本考案は、請求項
1に記載のピストン位置検出装置において、当該装置
は、隣接する他のシリンダ側からみた当該装置の側面か
ら上記シリンダの外周面に渡って設けられる帯状の取付
バンドにより、上記シリンダに取り付けられ、上記取付
バンドが上記遮磁板であることを特徴とするピストン位
置検出装置を要旨としている。
【0007】また更に、請求項3に記載の本考案は、請
求項1又は請求項2に記載のピストン位置検出装置にお
いて、上記遮磁板の幅を、上記磁石の上記シリンダの軸
方向における幅の1.5倍以上としたことを特徴とする
ピストン位置検出装置を要旨としている。
【0008】
【作用】以上のように構成された請求項1に記載のピス
トン位置検出装置は、並設した各シリンダの側面に夫々
取り付けられる。そして、この各シリンダ内部で往復動
するピストンには夫々磁石が添着されており、この各磁
石が発生する磁界を当該各装置内に備えた磁電変換素子
によって夫々検出することにより、各シリンダ内でのピ
ストン位置を検出する。
【0009】ここで、このピストン位置検出装置におい
ては、当該装置と当該装置が取り付けられるシリンダと
の、隣接する他のシリンダ側からみた側面に、上記磁石
のシリンダの軸方向における幅よりも大きな幅の帯状に
形成された磁性体からなる遮磁板が、上記他のシリンダ
側からみて磁電変換素子と該磁電変換素子の検出位置に
到達した上記磁石とが覆われるように設けられている。
そして、この遮磁板により、当該装置内の磁電変換素子
へ隣接する他のシリンダ内のピストンに添着された磁石
による磁界が到達するのを防止すると共に、当該装置が
取り付けられたシリンダ内のピストンに添着された磁石
による磁界が隣接する他のシリンダに取り付けられた当
該装置の磁電変換素子へ到達するのを防止する。
【0010】即ち、この遮磁板により、互いに隣接する
シリンダ内のピストンに添着された磁石による磁界が、
各シリンダに取り付けられた当該装置の磁電変換素子へ
影響を与えることを防止する。従って、請求項1に記載
のピストン位置検出装置によれば、シリンダを密着させ
て並設した状態で使用した場合でも、隣接するシリンダ
内のピストンに添着された磁石により生じる磁界に影響
を受けることなく、各ピストン位置検出装置が夫々に対
応するシリンダ内のピストン位置を正確に検出すること
ができるようになる。
【0011】また、請求項2に記載のピストン位置検出
装置においては、上記遮磁板としての取付バンドによっ
て、当該装置を上記シリンダに取り付けるようにしてい
る。従って、複数のシリンダを並設した場合でも、誤動
作することなく各ピストンの位置を検出することができ
る上に、上記シリンダに当該ピストン位置検出装置を取
り付けるための特別な手段を設ける必要がなくなる。
【0012】また更に、請求項3に記載のピストン位置
検出装置においては、上記遮磁板の幅を、最低でも上記
磁石の上記シリンダの軸方向における幅の1.5倍とし
ているため、必要以上に遮磁板の面積を大きくすること
なく、各ピストンの位置を正確に検出することができる
ようになる。
【0013】
【実施例】以下に、本考案の実施例を図面と共に説明す
る。まず、図1及び図2は、請求項1及び請求項に記
載の本考案が適用された第1実施例のシリンダスイッチ
10を説明するための説明図である。尚、これらの図に
はシリンダスイッチ10への配線類は便宜上、図示して
いない。
【0014】図1に示すように、本実施例におけるシリ
ンダスイッチ10は、固定板11によって密着して並設
された複数(図においては、便宜上3つ)のシリンダ1
2の上面に夫々取り付けられ、各シリンダ12の内部で
エア圧等の流体圧により往復摺動するピストン14の位
置を検出する。尚、本実施例において、シリンダスイッ
チ10は、シリンダ12の先端部(以下、押し出し位置
という)aと、シリンダ12の後端部(以下、引き込み
位置という)bとに夫々に取り付けられている。
【0015】また、図2(A)は、図1において全ての
ピストン14がシリンダ12の押し出し位置aにあると
きのシリンダ12の軸方向に垂直な断面であり、引き込
み位置b側からみたものを表わす。また、図2(B)
は、図2(A)におけるX−X方向の断面を表わす。
【0016】図2に示すように、各シリンダ12は、非
磁性体であるアルミニウムにより四角柱状に夫々形成さ
れている。そして、シリンダ12の内部に挿入されたピ
ストン14もアルミニウムにより形成されており、四角
柱状の後端部を備えている。また、シリンダ12の上面
の軸方向には、ピストン14が突出する側の端部から所
定位置にかけてシリンダスイッチ10を取り付けるため
の溝12aが設けられている。尚、この溝12aは開口
部よりも内部が広くなるように形成されている。
【0017】一方、ピストン14の後端部には、適度な
摩擦力を発生させて気密性を保つためのOリング16
と、位置検出のための磁石18が取り付けられており、
磁石18の極性は、ピストン14の軸方向にその後端部
側がN極となっている。シリンダスイッチ10は、後述
する位置検出回路20を配置したプリント基板22と、
このプリント基板22を収納するための樹脂製の筐体2
4とから構成されている。そして、この筐体24におい
て、シリンダ12への取り付け面となる底部には、シリ
ンダ12に設けられた溝12aに係合可能な突起部24
aが設けられており、この突起部24aをシリンダ12
の溝12aにスライドして挿入することにより、シリン
ダスイッチ10自身をシリンダ12の押し出し位置aに
取り付けるようにしている。
【0018】尚、図示はしていないが、シリンダ12の
上面の軸方向においてピストン14が突出しない側の端
部から所定位置にかけても、この溝12aと同様の溝が
設けられており、上述と全く同じ方法によって、引き込
み位置bにもシリンダスイッチ10が取り付けられるよ
うになっている。
【0019】ここで、上述のプリント基板22に配置さ
れた位置検出回路20について説明する。図3に示すよ
うに、位置検出回路20は、磁界を受けると抵抗値が小
さくなる磁気抵抗素子26を備えている。そして、磁気
抵抗素子26は、磁石18により発生する磁界の水平成
分(ピストン14の移動方向)を検出するための磁気抵
抗素子26hと、同じく磁界の垂直成分を検出するため
の磁気抵抗素子26vとを直列に接続した構成となって
いる。
【0020】位置検出回路20においては、この磁気抵
抗素子26hと磁気抵抗素子26vとによって電源電圧
を分圧した電圧が演算増幅器(以下、単にOPという)
28の一方の入力端子に入力されている。また、このO
P28の他方の入力端子には、電源電圧を抵抗器RAと
抵抗器RBとによって分圧した電圧が入力されており、
この抵抗器RA,RBの各抵抗値は、ピストン14がシ
リンダスイッチ10と離れた位置にあるとき、即ち、磁
気抵抗素子26が磁石18の磁界を受けていないとき
に、OP28の出力電圧が0(V)となるように調整さ
れている。そして、磁界によって変化するOP28の出
力電圧によりトランジスタ30を駆動するように構成さ
れている。
【0021】また、本実施例のシリンダスイッチ10に
おいては、ピストン14の後端部に取り付けられた磁石
18がシリンダスイッチ10内の磁気抵抗素子26の真
下に来た場合に、シリンダ12の軸方向の側面から、即
ち、隣接する他のシリンダ12側からみて、この磁石1
8が投影されるシリンダ12の側面部分からシリンダス
イッチ10の筐体24の表面にかけて、磁気抵抗素子2
6を中心として磁石18と磁気抵抗素子26とを覆うよ
うに、磁性体である鉄板により帯状に形成された遮磁板
32が取り付けられている(特に、図2(B)参照)。
そして、この遮磁板32のシリンダ12の軸方向に対す
る幅L2は、後述するように、磁石18のシリンダ12
の軸方向に対する幅L1の1.5以上に設定している。
【0022】以上のように構成された本実施例のシリン
ダスイッチ10においては、ピストン14がシリンダ1
2内部を摺動して磁石18が磁気抵抗素子26の真下に
来たときに、位置検出回路20のOP28がトランジス
タ30をONさせ、図示しない外部制御装置へピストン
14がシリンダ12内の所定位置に移動したことを知ら
せるようにしている。
【0023】つまり、図4に示すように(同図におい
て、10aは、押し出し位置aに取り付けられたシリン
ダスイッチ10における位置検出回路20内のOP28
の出力電圧を表わし、10bは、引き込み位置bに取り
付けられたシリンダスイッチ10における位置検出回路
20内のOP28の出力電圧を表わす)、ピストン14
がシリンダ12内を摺動してシリンダスイッチ10へ近
づくと、まず最初に、磁気抵抗素子26vの方が磁石1
8による磁界の垂直成分を受けてその抵抗値が小さくな
るため、OP28に入力される磁気抵抗素子26h,2
6vの分圧値が小さくなってOP28の出力電圧が小さ
くなる。そして更に、ピストン14がシリンダスイッチ
10へ近づくと、今度は、磁気抵抗素子26hの方が磁
石18による磁界の水平成分を受けてその抵抗値が小さ
くなるため、OP28に入力される電圧が逆に大きくな
って、今度はOP28の出力電圧が次第に大きくなる。
そして、ピストン14が磁気抵抗素子26の真下まで来
ると、OP28の出力電圧がトランジスタ30のON電
圧以上となり、このトランジスタ30がONして、ピス
トン14がシリンダスイッチ10の位置まで移動したこ
とを図示しない外部制御装置へ知らせるようにしてい
る。
【0024】そして特に、本実施例のシリンダスイッチ
10においては、シリンダ12の側面からシリンダスイ
ッチ10の筐体24の表面にかけて、磁石18と磁気抵
抗素子26を覆うように取り付けられた遮磁板32によ
り、磁気抵抗素子26が隣接する他のシリンダ12内の
磁石18による磁界を受けないようにしている。
【0025】よって、複数のシリンダ12を密着して並
設した場合であっても、隣接するシリンダ12内の磁石
18による影響がなくなるため、位置検出回路20内の
OP28の出力電圧が、図5に示すようにトランジスタ
30のON電圧のままになるようなことがなく、図4に
示したように、シリンダ12を単独で使用した場合と、
全く同様のものとなる。
【0026】つまり、図1に示すように、3つのシリン
ダ12のうち真中のシリンダ12のピストン14だけが
押し出し位置aにあって、その両隣のシリンダ12のピ
ストン14が全て引き込み位置bにあるときに、もし遮
磁板32を設けていなければ、真中のシリンダ12の引
き込み位置bに取り付けられたシリンダスイッチ10内
のOP28の出力電圧10bは、図5に示すようにピス
トン14の位置に係わらずトランジスタ30のON電圧
以上のままとなってしまう。これは、隣接する他のシリ
ンダ12の磁石18が揃って引き込み位置bにあるた
め、これらが発生する磁界を受けてしまうからであり、
このような場合にはピストン位置の検出ができなくなっ
てしまう。
【0027】一方、発明者らの実験により、図6に示す
ように、上述の場合において各シリンダスイッチ10に
遮磁板32を取り付け、しかもこの遮磁板の幅L2を最
小でも磁石18の幅L1の1.5倍以上に設定すれば、
図5に示したOP28の出力電圧10bが、隣接するシ
リンダ12内の磁石18に影響されることなく、ピスト
ン位置の検出可能なレベルにまで下がることが確認され
ている。
【0028】従って、本実施例のシリンダスイッチ10
によれば、遮磁板32の作用により、シリンダ12同士
を並設する場合にでも、従来のピストン位置検出装置を
用いたときのようにシリンダ12同士に特定の間隔を設
ける必要がなく、正確なピストン位置の検出ができるた
め、シリンダ12を応用した装置を小型化することがで
きるようになる。また、この遮磁板32の幅L2は、最
小でも磁石18の幅L1の1.5倍以上に設定しておけ
ば、隣接するシリンダ12からの磁界を十分に遮断する
ことができる。
【0029】次に、図7は請求項2及び請求項3に記載
の本考案が適用された第2実施例のシリンダスイッチ4
0を説明するための説明図である。尚、この図にもシリ
ンダスイッチ40への配線類は便宜上、図示していな
い。本実施例におけるシリンダスイッチ40も、第1実
施例のシリンダスイッチ10と同様に、密着して並設さ
れた複数のシリンダ42の側面の押し出し位置aと、引
き込み位置bとに夫々に取り付けられ、各シリンダ42
の内部でエア圧等の流体圧により往復摺動するピストン
44の位置を検出する。
【0030】そして、図7(A)は、ピストン44がシ
リンダ42の押し出し位置aにあるときのシリンダ42
の軸方向に垂直な断面であり、引き込み位置b側からみ
たものを表わす。また、図7(B)は、図7(A)にお
けるY−Y方向の断面を表わす。
【0031】図7に示すように、各シリンダ42は、ア
ルミニウムにより円筒状に形成されている。そして、シ
リンダ42の内部に挿入されたピストン44もアルミニ
ウムにより形成されており、円筒状の後端部を備えてい
る。また、このピストン44の後端部には、適度な摩擦
力を発生させて気密性を保つためのOリング46と、位
置検出のためのリング状の磁石48が取り付けられてお
り、磁石48の極性は、ピストン44の軸方向にその後
端部側がN極となっている。
【0032】シリンダスイッチ40は、第1実施例にお
けるシリンダスイッチ10と全く同じ位置検出回路20
を配置するプリント基板22と、このプリント基板22
を収納するための樹脂製の筐体50とから構成されてい
る。そして、この筐体50の形状だけが第1実施例のシ
リンダスイッチ10と異なっている。
【0033】図7に示すように、シリンダスイッチ40
の筐体50は、プリント基板22の収納部50aと、シ
リンダスイッチ40自身をシリンダ42に取り付けるた
めの取り付け部50bとからなっている。取り付け部5
0bには、中心にネジ穴が形成された締付板52をシリ
ンダ42の軸方向に直交して挿入するための挿通孔54
が設けられており、この挿通孔54の上部には、ネジ5
6を挿入して支持するためのガイド部58が形成され、
また、この挿通孔54の下部には、ネジ受け板60を固
定支持するための溝62が形成されている。
【0034】また、締付板52の両端部には、切欠部6
4が夫々形成されており、鉄等の磁性体により湾曲可能
な帯状に形成された取付バンド66の両端に設けられた
固定孔68に挿入して係合するようになっている。尚、
この取付バンド66のシリンダ42の軸方向に対する幅
は、第1実施例の遮磁板32と同様に、磁石48の同方
向に対する幅の1.5以上に設定している。
【0035】このように構成されたシリンダスイッチ4
0をシリンダ42に取り付けるには、まず、ネジ受け板
60を溝62にはめ込み、締付板52を挿通孔54に挿
通する。そして、取付バンド66をシリンダ42の外周
面に沿わせてから、その各端部に設けられた固定孔68
へ締付板52の各端部を挿入し、この固定孔68と締付
板52の切欠部64とを係合させる。
【0036】そして、ガイド部58からネジ56を差込
んで、このネジ56を締付板52のネジ穴に螺合させ、
ネジ56の先端をネジ受け板60に当接させる。そして
更に、ネジ56を締付板52のネジ穴に螺合させると、
図3において、締付板52が上方へ持ち上がり、これに
伴って、取付バンド66がシリンダ42とシリンダスイ
ッチ40とを締め付けて、両者を密着・固定させる。
【0037】つまり、本実施例においては、磁性体から
なる取付バンド66を用いて、シリンダスイッチ40を
シリンダ42に取り付けることにより、磁石48がシリ
ンダスイッチ40内の磁気抵抗素子26の真下に来た場
合に、シリンダ42の軸方向の側面からみて、この磁石
48が投影されるシリンダ42の側面部分からシリンダ
スイッチ40の筐体50の表面にかけて、磁気抵抗素子
26を中心として磁石48と磁気抵抗素子26を覆うよ
うに、磁性体を設けているのである。
【0038】以上説明したように、本実施例のシリンダ
スイッチ40によれば、シリンダ42を密着して並設し
た場合でも、磁性体により形成された取付バンド66に
より、隣接するシリンダ42内の磁石48による磁界が
遮断できるため、第1実施例のシリンダスイッチ10と
全く同様に、誤動作することなく正確なピストン44の
位置検出をすることができるようになる。
【0039】また、本実施例のシリンダスイッチ40に
おいては、取付バンド66により、シリンダスイッチ4
0をシリンダ42に取り付けるようにしているため、シ
リンダスイッチ40の取付位置、即ち、ピストン44の
検出位置を簡単に変えることができるようになる。
【0040】尚、上記各実施例においては、ピストン1
4,44が所定位置に来たときにだけ、ON・OFF信
号を出力するシリンダスイッチ10,40について説明
したが、本考案は、このような2値的な位置検出を行う
装置に限らず適用することができる。
【0041】例えば、本実施例において、位置検出回路
20のOP28から出力されるアナログ電圧信号を増幅
して直接に外部制御装置へ出力するように構成し、外部
制御装置内にて、この信号の電圧値からピストン位置や
その移動速度等を検出するようにした場合でも、遮磁板
32又は取付バンド66の作用により、隣接したシリン
ダからの磁界による影響を受けることなく、各シリンダ
にて正確な検出が可能となる。
【0042】
【考案の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
ピストン位置検出装置においては、各シリンダの側面か
ら当該装置の側面に渡って覆設された遮磁板により、互
いに隣接するシリンダ内のピストンに添着された磁石に
よる磁界が、各シリンダに取り付けられた当該装置の磁
電変換素子へ影響しないように構成されている。
【0043】従って、請求項1に記載のピストン位置検
出装置によれば、複数のシリンダを密着させて並設した
状態で使用した場合でも、隣接するシリンダ内のピスト
ンに添着された磁石により生じる磁界に影響を受けるこ
となく、各ピストン位置検出装置が夫々に対応するシリ
ンダ内のピストン位置を正確に検出することができるよ
うになる。また、各シリンダの相互間のみならず、その
他の近接する機器からの磁界による影響をも防ぐことが
できるようになる。
【0044】また、請求項2に記載のピストン位置検出
装置によれば、上記遮磁板としての取付バンドによって
当該ピストン位置検出装置を上記シリンダに取り付ける
ため、上記シリンダに当該ピストン位置検出装置を取り
付けるための特別な手段を設ける必要なく、複数のシリ
ンダを並設した場合でも各ピストンの位置を正確に検出
することができるようになる。
【0045】また更に、請求項3に記載のピストン位置
検出装置によれば、上記遮磁板の幅を、最低でも上記磁
石の上記シリンダの軸方向における幅の1.5倍として
いるため、必要以上に遮磁板の面積を大きくすることな
く、各ピストンの位置を正確に検出することができるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例のシリンダスイッチの取付状態を説明
する説明図である。
【図2】 第1実施例のシリンダスイッチの構成を説明
する説明図である。
【図3】 実施例のシリンダスイッチ内の位置検出回路
を説明する説明図である。
【図4】 位置検出回路内の演算増幅器の出力電圧を説
明する説明図である。
【図5】 シリンダスイッチに遮磁板を取り付けない場
合における位置検出回路内の演算増幅器の出力電圧を説
明する説明図である。
【図6】 遮磁板の幅L2と磁石の幅L1の比(L2/
L1)と、位置検出回路内の演算増幅器の出力電圧との
関係を説明する説明図である。
【図7】 第2実施例のシリンダスイッチの構成を説明
する説明図である。
【図8】 従来のピストン位置検出装置を説明する説明
図である。
【符号の説明】
12,42…シリンダ 14,44…ピスト
ン 18,48…磁石 26(26h,26
v)…磁気抵抗素子 10,40…シリンダスイッチ 32…遮磁板
66…取付バンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−235522(JP,A) 特開 平4−132901(JP,A) 特開 平4−307303(JP,A) 特開 平4−296602(JP,A)

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並設した各シリンダの側面に夫々取り付
    けられ、該シリンダ内部で往復動するピストンに添着さ
    れた磁石が発生する磁界を磁電変換素子にて検出するこ
    とにより、当該ピストンの上記シリンダ内での位置を検
    出するピストン位置検出装置において、当該装置と当該装置が取り付けられるシリンダとの、隣
    接する他のシリンダ側からみた側面に、上記磁石の上記
    シリンダの軸方向における幅よりも大きな幅の帯状に形
    成された磁性体からなる遮磁板を、上記他のシリンダ側
    からみて上記磁電変換素子と該磁電変換素子の検出位置
    に到達した上記磁石とが覆われるように設けたこと、を
    特徴とするピストン位置検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のピストン位置検出装置
    において、当該装置は、隣接する他のシリンダ側からみた当該装置
    の側面から上記シリンダの外周面に渡って設けられる帯
    状の取付バンドにより、上記シリンダに取り付けられ、 上記取付バンドが上記遮磁板である ことを特徴とするピ
    ストン位置検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のピストン
    位置検出装置において、上記遮磁板の幅を、上記磁石の上記シリンダの軸方向に
    おける幅の1.5倍以上とした ことを特徴とするピスト
    ン位置検出装置。
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