JP2933939B2 - 流体圧シリンダのピストン位置検知方法 - Google Patents

流体圧シリンダのピストン位置検知方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体圧シリンダのピストン位置検知方法に
関する。
〔従来の技術〕
従来より、油圧シリンダや空気圧シリンダなどの流体
圧シリンダには、シリンダチューブ内を摺動するピスト
ンの位置を検知するために、磁気を利用する検知装置が
取り付けられている。
このような検知装置は、ピストンに環状の永久磁石を
取り付けるか又はピストン自体を磁化させておくととも
に、検知位置の数に応じて、必要個数の磁気検知手段を
非磁性体からなるシリンダチューブの外周面上に取り付
けるものである。
つまり、例えば最も一般的なピストン位置検知の場合
には、磁気検知手段はシリンダチューブの両端(検知位
置)にそれぞれ1つずつ設けられる。
磁気検知手段には、リードスイッチやホールセンサー
などの磁気センサーが内蔵されており、ピストンが検知
位置に至ると、永久磁石又は磁化されたピストン自体に
より磁気センサーが作動する。
これにより、磁気検知手段から検知位置に対応した検
知信号が出力される。
第4図は従来の検知方法による検知装置60を示す正面
図である。
検知装置80は、流体圧シリンダ70のピストン74に取り
付けられた環状の永久磁石81、及び非磁性体のシリンダ
チューブ71の外周面の両端部にそれぞれ取り付けられた
2個の検知部82,83から構成されている。
ピストンロッド75に連結されたピストン74が、カバー
72,73により両端を閉塞されたシリンダチューブ71の内
部を摺動し、ストローク端に至ると、永久磁石81に応動
して検知部82,83に内蔵されている磁気センサー82a,83a
が作動し、検知部82,83からそれぞれ検知信号が出力さ
れる。検知信号はリード線84,85を介して図外の制御装
置へ送られ、制御装置によって電磁弁などの制御が行わ
れ、ピストン74の停止や摺動方向反転の制御などが行わ
れる。
なお、外部磁界による誤作動を防止するため、磁気セ
ンサー82a,83aをシリンダチューブの外面に設けずに、
磁性体からなるカバー72,73の内空部に配置する場合も
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の検知方法では、第4図の検知装置80のように、
ピストン74の2つの位置を検知する場合には、流体圧シ
リンダ70の両端、つまり2箇所にそれぞれ検知部82,83
を設けなければならない。
このため、2箇所からのリード線84,85の引き回しが
必要となり、各検知部82,83と制御装置との間の配線が
複雑になるといった問題があった。
また、外部磁界やパルスノイズによる誤動作を防止す
る場合には、検知部82,83及びリード線84,85を覆う大掛
かりな電磁シールドを設けなければならない。特に、流
体圧シリンダ70が溶接機などの強磁界発生源の近傍に設
置される場合には、厚手の鉄板などからなる磁気シール
ドが必要なので、流体圧シリンダ70の重量及び容積が増
大したものとなり、設置スペースが圧迫されるとともに
コスト高となるといった問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑み、ピストン位置の検知信
号を送出するための配線を簡素化することの可能なピス
トン位置検知方法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〕 本発明は、上述の課題を解決するため、シリンダチュ
ーブの内部を軸方向に摺動するピストンと、前記ピスト
ンに連結されて出側のカバーを貫通して外部に突出する
ピストンロッドとを有する流体圧シリンダのピストン位
置検知方法において、前記ピストンロッドに第1及び第
2の永久磁石を互いの磁界の方向が異なるように、且つ
少なくとも出側に設けられる前記永久磁石を前記出側の
カバーを挿通可能なように設けておき、磁界に感応し且
つ磁界の方向に応じて第1及び第2の検知信号を別々の
リード線から出力する1つの磁気検知手段を、前記出側
のカバーを貫通して内空部に突出するように設けてお
き、前記第1及び第2の永久磁石のそれぞれの位置に応
じた2つのストローク位置に対応して、前記第1及び第
2の検知信号を前記リード線から別々に出力させること
を特徴として構成される。
〔作 用〕
ピストンロッドには、互いの磁界の方向が異なるよう
に第1及び第2の永久磁石が設けられる。
シリンダチューブの出側には、1つの磁気検知手段が
設けられる。
磁気検知手段は、ピストンがシリンダチューブの内部
を軸方向に摺動して第1の永久磁石が近傍したときに第
1の検知信号を出力し、第2の永久磁石が近傍したきに
第2の検知信号を出力する。
これにより、流体圧シリンダの特定の1箇所におい
て、ピストンの2つの位置の検知が行われる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明に係るピストン位置検知装置2が組み
込まれた流体圧シリンダ1の断面正面図である。
流体圧シリンダ1は、シリンダ本体11と検知装置2と
から構成されている。
シリンダ本体11は、シリンダチューブ12、シリンダチ
ューブ12の一端(入側)を閉塞するキャップカバー13、
シリンダチューブ12の内周面を油密に摺動するピストン
14、一端にピストン14が連結されたピストンロッド15、
シリンダチューブ12の他端(出側)を閉塞するヘッドカ
バー16などから構成されている。
ヘッドカバー16は磁性体により構成されており、内空
部16aに対する磁気シールドとなっている。
なお、ピストンロッド15の他端には、図外のワークブ
ロックが連結され、ピストンロッド15の回転が抑制され
ている。
検知装置2は、ピストンロッド15に設けられた第1の
永久磁石31及び第2の永久磁石32と、ヘッドカバー16に
設けられた磁気検知部21とから構成されている。
第1の永久磁石31は、ピストン14が入側のストローク
端に達したときに検知部21と対向するピストンロッド15
の部位の表面に、そのN極を表面側に向けて埋め込まれ
ており、他方の第2の永久磁石32は、ピストン14が出側
のストローク端に達したときに検知部21と対向するピス
トンロッド15の部位の表面に、そのS極を表面側に向け
て埋め込まれている。すなわち、第1の永久磁石31と第
2の永久磁石32とは、軸方向(摺動方向)にピストン14
のストローク長だけ隔てられ、各永久磁石31,32の径方
向における磁界方向M1,M2は、図のように互いに逆向き
となっている。
磁気検知部21の外壁は、外部ハウジング21aと非磁性
体からなる一端を塞いだ筒状の内部ハウジング21bとか
ら形成されている。内部ハウジング21bは、ヘッドカバ
ー16に形成された通孔16bを貫通して内空部16aに突出
し、その先端は所定のギャップをもってピストンロッド
15と対向している。
内部ハウジング21bの内底部には、永久磁石31,32の磁
界に感応する磁気センサー部41が配置されており、磁気
センサー部41からの信号に基づいて磁気検知部21に内蔵
されている後述する検知回路がピストン14の位置に対応
する検知信号S1,S2を生成する。検知信号S1,S2はリード
線22を介して図外の制御装置へ送られる。
第2図は検知回路の一例を示す電気回路図、第3図は
検知回路の他の例を示す電気回路図であり、これらの図
においては、同一機能部分には同一の符号を付してあ
る。
第2図において、検知回路40aの磁気センサー部41
は、ホールセンサー(磁気近傍スイッチ)42と磁気抵抗
素子43とから構成されている。ホールセンサー42は、ホ
ール素子及び信号増幅回路などをケースに納めて一体化
したもので、例えば、PSホールセンサ(松下:型番号AN
9027の品名)のように、一般に磁石のN極の近接により
作動するようになっている。つまり、図の紙面の垂直方
向における裏面から表面に向かう方向M1の磁界が加わる
と出力端子42cの電位レベルが「H」となる。42a,42bは
電源端子である。
一方、磁気抵抗素子43は、方向によらず、つまり、方
向M1だけでなく方向M1とは逆の方向M2の磁界が加わった
ときにも抵抗値が増大する。
磁気抵抗素子43及び抵抗44,45,46からなるブリッジ回
路の接続点P,Qは、コンパレータ51に接続されており、
常時は接続点Pは接続点Qよりも一定の電位だけ高い。
磁気抵抗素子43の抵抗値が一定以上増大すると、接続
点Pの電位は接続点Qの電位より低くなり、コンパレー
タ51の出力が「H」となる。
AND回路54には、一方の入力としてホールセンサー42
の出力がバッファ回路52を介して与えられ、他方の入力
としてコンパレータ51の出力が与えられている。
また、AND回路55には、一方の入力としてバッファ回
路52の出力がインバータ53により論理反転されて与えら
れ、他方の入力としてコンパレータ51の出力が与えられ
ている。
トランジスタ56,57はエミッタホロワ回路を構成し、
それぞれから検知信号S1,S2が出力される。
次に、第1図を参照にして検知回路40aの動作を説明
する。
流体圧シリンダ1には図示しない切換え弁を介して圧
油が供給され、これによりピストン14が摺動する。ピス
トン14が入側へ移動してストローク端に達すると、第1
の永久磁石31が磁気検知部21と対向し、磁気センサー部
41に方向M1の磁界が加わる。このときには、上述のよう
にホールセンサー42及びコンパレータ51の出力がともに
「H」となるので、AND回路54の出力が「H」となり、
トランジスタ56のエミッタからピストン14が入側のスト
ローク端に位置することを示す検知信号S1が出力され
る。AND回路55の出力は、インバータ53の出力が「L」
であるので、「L」となる。
検知信号S1がリード線22を介してシーケンス制御装置
へ送られると、切換え弁の制御が行われ、圧油の供給方
向が切り換えられ、ピストン14は出側へ移動する。
ピストン14が出側のストローク端に達すると、第2の
永久磁石32が磁気検知部21と対向し、磁気センサー部41
に方向M2の磁界が加わる。このときには、ホールセンサ
ー42の出力が「L」であり、AND回路54の出力は「L」
となるが、コンパレータ51の出力は「H」であるので、
AND回路55の出力が「H」となる。したがって、トラン
ジスタ57のエミッタからピストン14が出側のストローク
端に位置することを示す検知信号S2が出力され、再び圧
油の供給方向が切り換えられることとなる。
第3図において、検知回路40bの磁気センサー部41
は、電流制限抵抗61を介してバイアス電流が供給される
ホール素子62により構成されている。ホール素子62に生
じるホール電圧は差動増幅回路63により増幅されてコン
パレータ64,65に加えられる。摺動増幅回路63では、ホ
ール電圧が「0」のときには、出力が所定電位(中点レ
ベル)となるようにバイアス電圧が設定されている。
上述のように、ピストン14の移動による永久磁石31と
磁気検知部21との接近にともなって、方向M1の磁界によ
り正のホール電圧が発生し、差動増幅回路63の出力が中
点レベルより大きくなる。差動増幅回路63の出力が基準
レベルVNよりも大きくなると、コンパレータ64の出力が
「H」となり、検知信号S1が出力される。
また、逆に永久磁石32が磁気検知部21と対向するとき
には、方向M2の磁界により負のホール電圧が発生する。
差動増幅回路63の出力が基準レベルVSよりも小さくなる
と、コンパレータ65の出力が「H」となり、検知信号S2
が出力される。
このように、流体圧シリンダ1では、1箇所に設けた
磁気検知部21により、ピストン14の2箇所の位置の検知
が行われる。
上述の実施例において、磁気センサー部41が内部ハウ
ジング21bの側面を介して第1及び第2の永久磁石31,32
と対向するように、磁気検知部21を配設してもよい。
上述の実施例において、第1及び第2の永久磁石31,3
2を、ピストンロッド15を部分的に磁化させることによ
り設けてもよい。
上述の実施例においては、第1及び第2の永久磁石3
1,32を、ピストンロッド15の径方向における磁界の方向
M1,M2が互いに異なるように設けたが、ピストンロッド1
5の軸方向における磁界の方向が異なるように設けても
よい。例えば、2つの環状の永久磁石を互いの同極が対
向するようにピストンロッド15に埋め込んでもよい。そ
の場合には、磁気センサー部41は磁気感度が最大となる
ように設置方向が選ばれる。
上述の実施例においては、第1及び第2の永久磁石3
1,32を、ピストンロッド15のストローク端に対応する部
位に設けたが、第1及び第2の永久磁石31,32の一方又
は双方の設置部位を適宜変更し、例えば、ピストン14の
ストローク中点に対応する位置の検知を行うことが可能
である。
また、検知回路の構成や各部材の構造、形状、寸法、
又は材質などは、種々変更することが可能である。
〔発明の効果〕
本発明によると、ピストン位置の検知信号を送出する
めの配線の簡素化、及び外部磁界を遮断する磁気シール
ドの小型軽量化が可能となる。
したがって、流体圧シリンダの取り付けが容易とな
り、あわせてコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るピストン位置の検知装置が組み込
まれた流体圧シリンダの断面正面図、第2図は検知回路
の一例を示す電気回路図、第3図は検知回路の他の例を
示す電気回路図、第4図は従来のピストン位置検知装置
の正面図である。 1……流体圧シリンダ、12……シリンダチューブ、14…
…ピストン、15……ピストンロッド、21……磁気検知部
(磁気検知手段)、31……第1の永久磁石、32……第2
の永久磁石、M1,M2……磁界の方向、S1……第1の検知
信号、S2……第2の検知信号。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 7/00 F15B 15/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダチューブの内部を軸方向に摺動す
    るピストンと、前記ピストンに連結されて出側のカバー
    を貫通して外部に突出するピストンロッドとを有する流
    体圧シリンダのピストン位置検知方法において、 前記ピストンロッドに第1及び第2の永久磁石を互いの
    磁界の方向が異なるように、且つ少なくとも出側に設け
    られる前記永久磁石を前記出側のカバーを挿通可能なよ
    うに設けておき、 磁界に感応し且つ磁界の方向に応じて第1及び第2の検
    知信号を別々のリード線から出力する1つの磁気検知手
    段を、前記出側のカバーを貫通して内空部に突出するよ
    うに設けておき、 前記第1及び第2の永久磁石のそれぞれの位置に応じた
    2つのストローク位置に対応して、前記第1及び第2の
    検知信号を前記リード線から別々に出力させる ことを特徴とする流体圧シリンダのピストン位置検知方
    法。
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