JP3648725B2

JP3648725B2 - 近接スイッチ付きシリンダ

Info

Publication number: JP3648725B2
Application number: JP2000154243A
Authority: JP
Inventors: 宏誌高橋; 健二岩村; 清弘日沖
Original assignee: ジャパンニューマチックス株式会社
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2001043780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば流体圧シリンダの動作表示等に使用される発光表示型の磁気近接スイッチを装備した近接スイッチ付きシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧や空気圧を用いた復動型のシリンダでは、磁気近接スイッチを用いて、ピストンロッドの移動位置を検出することが行われている。このようなロッド位置検出が可能な従来の近接スイッチ付きシリンダの構造を図７により説明する。
【０００３】
従来の近接スイッチ付きシリンダは、シリンダ本体１のスリーブ２内に収容されたピストン３の外面に環状の永久磁石４を埋設すると共に、スリーブ２の外面に磁気近接スイッチ６をバンド等により外付けした構造になっている。磁気近接スイッチ６は、磁気センサと、発光ダイオード７を含む他の電気電子部品とが一体となった発光表示タイプであり、スリーブ２の外面に設けられたガイド溝８に嵌合することにより、ピストンロッド５の作動方向で位置調節される。
【０００４】
ピストンロッド５が前進限に位置したときに永久磁石４の外側に磁気近接スイッチ６が位置するように、その位置調節を行った場合は、ピストンロッド５が前進限に位置したときに、磁気近接スイッチ６の発光ダイオード７が点灯することにより、ピストンロッド５の位置検出が行われる。同様に、ピストンロッド５の後退限についても、その位置検出が行われ、２個の磁気近接スイッチ６を使用することにより、前進限と後退限の両方について、位置検出を行うことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の近接スイッチ付きシリンダには、スイッチ側の構造やシリンダ側の構造に起因して、以下の問題がある。
【０００６】
主にスイッチ側の原因による問題としては、シリンダの設置位置によっては、発光ダイオード７の点灯状態が見えないことがある。また、シリンダ位置に問題がなくても、シリンダ自体の陰となって、発光ダイオード７の点灯状態が見えない場合もある。更に、磁気近接スイッチ６における点灯可視範囲が狭いため、視認角度によっては、磁気近接スイッチ６が見えても点灯状態が見えないおそれもある。
【０００７】
この点において、従来の磁気近接スイッチ６は、シリンダの動作位置検出に適しているとは言えない。
【０００８】
スイッチ側及びシリンダ側の原因による問題としては、磁気近接スイッチ６が外付けのために、シリンダの外寸が増大し、且つ感度が低下することがある。磁気近接スイッチ６の感度は、シリンダ内の永久磁石４までの距離Ｄに影響されるが、磁気近接スイッチ６が外付けの場合は、この距離Ｄが必然的に大きくなるため、感度の低下が避けられないのである。スリーブ２の外面に設けられるガイド溝８を深くすれば、外寸の問題も感度の問題も解決可能であるが、その場合はスリーブ２が高圧に耐えられなくなるという強度上の問題が新たに発生する。
【０００９】
即ち、従来の近接スイッチ付きシリンダでは、シリンダの外寸増大及び感度低下の回避は、シリンダ強度の確保と両立しないのである。
【００１０】
そして、この矛盾は、２個の磁気近接スイッチ６を使用して、前進限と後退限の両方について位置検出を行う場合に特に大きな問題となる。
【００１１】
本発明の目的は、シリンダの動作位置検出に適した磁気近接スイッチを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の近接スイッチ付きシリンダは、シリンダスリーブ内を往復移動するピストンに磁石を取り付け、ピストンロッドの移動位置を磁気近接スイッチにより検出する近接スイッチ付きシリンダであって、磁気近接スイッチとして、磁気感応センサを少なくとも内蔵する感応部から引き出されたコードの中間部に、動作状態を表示する発光素子を少なくとも内蔵する表示部を設けた分離型の磁気近接スイッチを用い、当該磁気近接スイッチの感応部が、シリンダスリーブにその中心線に沿って設けた取付け穴内に挿入されると共に、その挿入深さが変更可能とされ、シリンダスリーブの外に位置する表示部が、発光素子を含む表示部構成回路を透光性のモールド樹脂内に封入した構成である。
【００１４】
本発明の近接スイッチ付きシリンダに使用される磁気近接スイッチは、感応部が表示部から分離し、小型化されるため、感応部をシリンダのスリーブ中に埋設しても、シリンダの強度低下を回避でき、且つ、この埋設により、シリンダの外寸増大及び感度低下を回避できる。また、感応部から表示部が分離していることにより、感応部の埋設にもかかわらず、発光表示を確認できる。更に、感応部から分離した表示部は、その表示部を構成する回路が透光性のモールド樹脂内に封入された構造になっているため、感応部の取付け位置に影響されないだけでなく、表示部の周囲全体から発光表示を確認可能である。
【００１５】
モールド樹脂は、筒状のケース内に充填することが可能である。この場合は、表示部の機械的な強度が向上する。更に、モールド作業で鋳型が不要となるので、その作業が容易となる。
【００１６】
モールド樹脂を筒状のケース内に充填することにより、そのモールド樹脂はケースに覆われる。ケースが透光性材料、例えば透明又は半透明の樹脂からなる場合は、ケースを使用しない場合と同様に、表示部の周囲全体からの発光表示の確認が可能である。
【００１７】
ケースが遮光性材料、例えば不透明の樹脂や金属からなる場合は、モールド樹脂の一部をケース外へ露出させることにより、発光表示の確認が可能になる。モールド樹脂の一部をケース外へ露出させるには、ケースの少なくとも一端部を開放し、この開放端部よりモールド樹脂の一部をケース外へ露出させるのがよい。これによると、表示部の周囲全体からの発光表示の確認が可能となる。また、発光素子が対向する部分に開口部を設け、この開口部よりモールド樹脂の一部をケース外へ露出させるものよい。この構造によると、ケースを使用するにもかかわらず、特に明るい発光表示が可能である。
【００１８】
ケースが透光性材料からなる場合も、また遮光性材料からなる場合も、その材料を樹脂とすることにより、モールド樹脂内に封入される表示部構成回路がケースと触れても絶縁性が確保されので、信頼性や組立性が向上する。
【００１９】
本発明の近接スイッチ付きシリンダに使用される磁気近接スイッチは又、感応部と表示部を接続するコードに長さを表示する目盛りを設けたものが好ましい。
【００２０】
目盛りは、感応部における規定感応位置からの距離を表示するものである。
【００２１】
この磁気近接スイッチは、感応部が表示部から分離し、小型化されるため、感応部をシリンダのスリーブ中に埋設しても、シリンダの強度低下を回避でき、且つ、この埋設により、シリンダの外寸増大及び感度低下を回避できる。また、感応部の埋設にもかかわらず、発光表示を確認できる。更に、感応部と表示部を接続するコードに長さを表示する目盛りを設けたため、感応部が埋設されている場合も、その位置を正確に把握できる。
【００２３】
なお、本発明の近接スイッチ付きシリンダに使用される磁気近接スイッチでは、表示部や接続コードの構造に関係なく、感応部の構造としては、筒状のケース内に収容される磁気センサを含む感応部構成回路をモールド樹脂中に封入して固定する構造が、コスト等の点から好ましい。
【００２５】
そして、本発明の近接スイッチ付きシリンダは、シリンダスリーブにその中心線に沿った取付け穴を有し、分離型の磁気近接スイッチの感応部をこの取付け穴内に収容した構造であるため、強度低下を回避しつつ、外寸増大及び感度低下を回避できる。また、感応部の埋設にもかかわらず、発光表示を確認できる。更に、感応部の取付け穴内への挿入深さを変更することにより、その位置調節を簡単に行うことができる。
【００２６】
本発明の近接スイッチ付きシリンダでは、シリンダスリーブに設けられた取付け穴の開口部近傍に締め付け式のコード固定具を取り付け、当該コード固定具により取付け穴内の感応部を位置決め固定する構造が好ましい。この構造によると、感応部の位置調節が特に簡単となる。
【００２７】
また、シリンダスリーブに複数の取付け穴を設け、複数の取付け穴に組み合わされる複数の磁気近接スイッチの発光色を相違させる構造が可能である。この構造によると、前進限と後退限の両方について位置検出を行うことができるが、それにもかかわらず、強度低下、外寸増大及び感度低下が回避される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダの縦断面図である。図２は同近接スイッチ付きシリンダの背面図であり、図１は図２のＡ−Ａ矢示図である。図３は同近接スイッチ付きシリンダに使用されている磁気近接スイッチの平面図、図４は同磁気近接スイッチの縦断側面図、図５は同磁気近接スイッチの回路図である。
【００３０】
本実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダは、図１及び図２に示すように、流体圧シリンダからなるシリンダ本体１０と、シリンダ本体１０に取付けられた２つの磁気近接スイッチ２０，２０とを備えている。
【００３１】
シリンダ本体１０は、円筒形状のシリンダスリーブ１１内にピストン１２が収容され、ピストン１２に連結されたピストンロッド１３がシリンダスリーブ１１の一端部を貫通して外部に突出する構造になっている。これらのシリンダ構成部材は、いずれもステンレス鋼等の非磁性体からなる。
【００３２】
シリンダスリーブ１１は、カップ状のスリーブ本体１１ａと、スリーブ本体１１ａの開口側端部を閉じるカバー１１ｂとからなる。カバー１１ｂは、シリンダスリーブ１１を軸方向に貫通する複数本のボルト１４，１４・・によってシリンダスリーブ１１に固定されており、ピストンロッド１３は、カバー１１ｂの中心部を貫通してシリンダスリーブ１１の外に突出している。
【００３３】
シリンダスリーブ１１には、軸方向に貫通する２つの貫通孔１５，１５が、磁気近接スイッチ２０，２０を取付けるための取付け穴として設けられている。２つの貫通孔１５，１５は、周方向に所定角度（ここでは約３０度）で離反しており、それぞれの内径は後述する感応部２１の外径より若干大きくされ、例えば約３ｍｍである。また、ピストン１２の外周面には、環状の永久磁石１６が図示されない各種のパッキンと共に埋め込まれている。
【００３４】
シリンダ本体１０の動作は通常の流体圧シリンダと同じであり、ピストン１２で仕切られたシリンダスリーブ１１内の空間の一方に、図示されない流路を通って加圧流体が供給されることにより、ピストンロッド１３がシリンダスリーブ１１内から進出して、図示の後退限から前進限に移動し、他方の空間に、図示されない流路を通って加圧流体が供給されることにより、ピストンロッド１３がシリンダスリーブ１１内に退入して、前進限から図示の後退限に移動する。
【００３５】
シリンダ本体１０に取付けられた２つの磁気近接スイッチ２０，２０は、発光表示タイプであって、発光色を除き、同じ構成である。
【００３６】
各磁気近接スイッチ２０は、図３〜図５に示すように、感応部２１と表示部２２に分離された分離型である。感応部２１はシリンダ本体１０のシリンダスリーブ１１に設けられた貫通孔１５内に収容され、表示部２２はシリンダ本体１０の外に設けられる。両者はフレキシブルな２芯の第１コード２３により接続され、表示部２２からはフレキシブルな２芯の第２コード２４が引き出されている。
【００３７】
磁気近接スイッチ２０の感応部２１は、両端が開放した円筒形状のケース２１ａと、磁気センサとしてのリードスイッチ２１ｂとを備えている。ケース２１ａはアルミニウム等の非磁性体からなり、その内部にはモールド樹脂２１ｃが充填されている。リードスイッチ２１ｂは、ケース２１ａ内にその一端から挿入された第１コード２３の端部に電気的に接続され、ケース２１ａ内のモールド樹脂２１ｃ中に封入されて固定されている。２１ｄはシール用のＯリングである。
【００３８】
この感応部２１は、シリンダ本体１０のシリンダスリーブ１１に設けられた貫通孔１５に、後退限側から挿入され、貫通孔１５の後退限側の端部にねじ込まれた締め付け式のコード固定具３０により、貫通孔１５内の定位置に固定されている。
【００３９】
締め付け式のコード固定具３０は、貫通内１５の端部にねじ込まれる円筒状の本体３１と、本体３１の後端部にねじ込まれるナット部材３２と、ナット部材３２内に収容された縮径可能な環状の締め付け部材３３とからなり、ナット部材３２のねじ込みによって締め付け部材３３を縮径させ、第１コード２３を固定することにより、感応部２１を貫通孔１５内の所定の挿入位置に固定する。また、ナット部材３２を緩めることにより、感応部２１の挿入位置が調節可能となる。
【００４０】
シリンダ本体１０の外に位置する表示部２２は、両端が開放した円筒形状のケース２２ａを備えている。ケース２２ａは、感応部２１のケース２１ａと同様、アルミニウム等の金属からなり、軸方向の中間部に円形の開口部２２ｈが設けられている。ケース２２ａの内径は、第１コード２３及び第２コード２４の各外径より十分に大きく設定されている。
【００４１】
ケース２２ａ内には、発光素子としてのＬＥＤ２２ｂ、ツエナーダイオード２２ｃ及び抵抗２２ｄが収容されている。ＬＥＤ２２ｂ、ツエナーダイオード２２ｃ及び抵抗２２ｄは、ケース２２ａ内の基板２２ｅ上に実装され、第１コード２３及び第２コード２４と電気的に接続されることにより、感応部２１内のリードスイッチ２１ｂと共に発光表示型の近接スイッチを構成している。ＬＥＤ２２ｂは、ケース２２ａの開口部２２ｈを介してケース２２ａの外に臨んでいる。
【００４２】
ケース２２ａ内には又、透光性のモールド樹脂２２ｆが充填されている。ケース２２ａ内のＬＥＤ２２ｂ、ツエナーダイオード２２ｃ及び抵抗２２ｄは、基板２２ｅと共にこのモールド樹脂２２ｆ中に封入されている。ケース２２ａ内に挿入された第１コード２３及び第２コード２４の各端部は、その表面に外嵌されたＯリング２２ｇにより機械的に抜け止めされている。即ち、Ｏリング２２ｇ，２２ｇは、第１コード２３及び第２コード２４の各表面に食い込む一方で、ケース２２ａ内のモールド樹脂２２ｆ中に食い込ことにより、第１コード２３及び第２コード２４を抜け止めしており、同時に外部からの水、油塵等の侵入を防いでいる。
【００４３】
シリンダ本体１０に取付けられた２つの磁気近接スイッチ２０，２０の一方は前進限検出用、他方は後退限検出用である。
【００４４】
前進限検出用の磁気近接スイッチ２０では、発光色が例えば赤色で、モールド樹脂２２ｆはこれと同色の透光性樹脂とされ、シリンダ本体１０のピストンロッド１３が前進限に進出したときに、ピストン１２に取付けられた永久磁石１６の外側に、感応部２１の規定感応位置が到達するように、貫通孔１５内における感応部２１の挿入位置が調節されている。
【００４５】
一方、後退限検出用の磁気近接スイッチ２０では、発光色が例えば緑色で、モード樹脂２２ｆはこれと同色の透光性樹脂とされ、シリンダ本体１０のピストンロッド１３が後退限に退入したときに、ピストン１２に取付けられた永久磁石１６の外側に、感応部２１の規定感応位置が到達するように、貫通孔１５内における感応部２１の挿入位置が調節されている。
【００４６】
また、磁気近接スイッチ２０，２０のいずれにおいても、感応部２１と表示部２２を接続する第１コード２３には、感応部２１の規定感応位置からの距離を表示する目盛り２３ａが設けられている。
【００４７】
次に、本実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダの機能について説明する。
【００４８】
シリンダ本体１０おいてピストンロッド１３が前進限に進出すると、前進限検出用の磁気近接スイッチ２０の表示部２２でＬＥＤ２２ｂが赤色に発光する。また、ピストンロッド１３が後退限に退入したときは、後退限検出用の磁気近接スイッチ２０の表示部２２でＬＥＤ２２ｂが緑色に発光する。
【００４９】
磁気近接スイッチ２０，２０のいずれにおいても、表示部２２がフレキシブルな第１コード２３を介してシリンダ本体１０の外に引き出されているので、シリンダ本体１０の設置位置に影響されずに、表示部２２の表示状態がよく見える。加えて、表示部２２では、ＬＥＤ２２ｂから発せられた光の多くは、ケース２２ａの開口部２２ｈを通ってケース２２ａの外に導かれ、その開口部２２ｈを明るく発光させるが、残りはモールド樹脂２２ｆ中に拡散し、ケース２２ａの両端部と両端部に挿入された第１コード２３及び第２コード２４との間に形成された環状の隙間からケース２２ａの外に導かれ、表示部２２の両端面を環状に発光させる。このため、開口部２２ｈの側からだけでなく、表示部２２の周囲全体からその表示状態が確認可能である。
【００５０】
感応部２１がシリンダ本体１０に内蔵され、具体的にはシリンダスリーブ１１に設けられた貫通孔１５に挿入されているので、感応部２１から永久磁石１６までの距離が短くなり、感度確保が容易となる。磁気近接スイッチ２０を装備し、特に２つの磁気近接スイッチ２０，２０を使用して、前進限の検出及び後退限の検出を行うにもかかわらず、シリンダ本体２０の外寸が増大しない。感応部２１が小型で、貫通孔１５が小径となるので、貫通孔１５を設けてもシリンダスリーブ１１の強度低下は僅かである。このため、シリンダ本体１０の外寸増大及び感度低下を回避するにもかかわらず、シリンダ本体１０の機械的強度が確保される。
【００５１】
シリンダ本体１０内における感応部２１の位置が、貫通孔１５への感応部２１の挿入量を調節することにより簡単に調節され、貫通孔１５の端部に装着された締め付け式のコード固定具３０及び第１コード２３に設けられた目盛り２３ａは、この調節を特に簡単にする。
【００５２】
即ち、感応部２１がシリンダスリーブ１１内に埋設され、感応部２１の正規感応位置が外から直接目視できないが、第１コード２３に、正規感応位置からの距離を表す目盛り２３ａが設けられているため、この目盛り２３ａから正規感応位置が正確に推定されるのである。
【００５３】
感応部２１を取付けるための取付け穴は、ここではシリンダスリーブ１１を軸方向に貫通する貫通穴１５とされているので、感応部２１の挿入固定は、シリンダ本体１０の前進限側の端面及び後退限側の端面のいずれからも行うことができる。このために、コード固定具３０を取付けるための雌ねじ部が、貫通穴１５の両方の端部に形成されている。
【００５４】
本実施形態では、感応部２１内の磁気センサは、リードスイッチとされているが、ホール素子や磁気抵抗素子などの半導体磁気センサでもよく、その種類は問わない。半導体磁気センサに組み合わされる増幅回路は、感応部２１の大型化を回避するために、表示部２２内に設けるのがよい。
【００５５】
図６は本発明の別の実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダに使用されている磁気近接スイッチの縦断側面図である。
【００５６】
本実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダに使用されている磁気近接スイッチ２０は、前述した磁気近接スイッチと同様に、感応部２１と表示部２２に分離されており、感応部２１の構造は同じである。前述した磁気近接スイッチと相違するのは、表示部２２の構造である。
【００５７】
即ち、前述した磁気近接スイッチでは、感応部２２のケース２２ａは金属からなり、不透明であるが、本磁気近接スイッチ２０では、そのケース２２ａは透明又は半透明の透光性樹脂からなり、開口部２２ｈは省略されている。これ以外の構造は同一であるので、同一部分に同一番号を付して説明を省略する。
【００５８】
本磁気近接スイッチ２０では、感応部２２のケース２２ａを透明又は半透明の透光性樹脂により形成したため、前述の磁気近接スイッチと比べて以下のような利点がある。
【００５９】
ケース２２ａの周囲全体の広い範囲からＬＥＤ２２ｂの発光を明瞭に確認することができるので、モールド樹脂２２ｆがケース２２ａで覆われているにもかかわらず、表示状態の確認が非常に容易となる。
【００６０】
ケース２２ａに開口部２２ｈを設ける作業が不要になるので、ケース２２ａの製作費用が低減する。また、ケース２２ａ内にモールド樹脂２２ｆを充填する工程では、開口部２２ｈからの樹脂漏れがなくなるので、モールドコストも低減する。これらのため、磁気近接スイッチ２０の製造コストが低減する。
【００６１】
ケース２２ａの透明化又は半透明化に伴ってそのケース２２ａが樹脂化されたため、ケース２２ａ内の基板２２ｅやコード２３，２４の導体部分がケース２２ａに触れても、絶縁性が保たれる。このため、ケース２２ａ内への部品挿入や樹脂注入の作業が簡単になり、製品の信頼性も向上する。
【００６３】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の近接スイッチ付きシリンダは、磁気近接スイッチとして、磁気感応センサを少なくとも内蔵する感応部と、感応部から引き出されたコードの中間部に、動作状態を表示する発光素子を少なくとも内蔵する表示部と備えた分離型の磁気近接スイッチを用い、且つ、当該磁気近接スイッチの感応部を、シリンダスリーブにその中心線に沿って設けた取付け穴内に収容したので、シリンダの強度低下を回避しつつ、シリンダの外寸増大及び感度低下を回避でき、しかも、感応部の取付け穴内への挿入深さを変更することにより、その位置調節を簡単に行うことができる。また、表示部をシリンダスリーブの外に位置させ、且つ発光素子を含む表示部構成回路を透光性のモールド樹脂内に封入するといった工夫を講じているので、感応部をシリンダスリーブに埋設するにもかかわらず、表示状態が見やすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダの縦断面図で、図２のＡ−Ａ矢示図である。
【図２】同近接スイッチ付きシリンダの背面図である。
【図３】同近接スイッチ付きシリンダに使用されている磁気近接スイッチの平面図である。
【図４】同磁気近接スイッチの縦断側面図である。
【図５】同磁気近接スイッチの回路図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る近接スイッチ付きシリンダ使用されている磁気近接スイッチの縦断側面図である。
【図７】従来の近接スイッチ付きシリンダの構造説明図である。

Claims

シリンダスリーブ内を往復移動するピストンに磁石を取り付け、ピストンロッドの移動位置を磁気近接スイッチにより検出する近接スイッチ付きシリンダであって、磁気近接スイッチとして、磁気感応センサを少なくとも内蔵する感応部から引き出されたコードの中間部に、動作状態を表示する発光素子を少なくとも内蔵する表示部を設けた分離型の磁気近接スイッチを用い、当該磁気近接スイッチの感応部が、シリンダスリーブにその中心線に沿って設けた取付け穴内に挿入されると共に、その挿入深さが変更可能とされ、シリンダスリーブの外に位置する表示部が、発光素子を含む表示部構成回路を透光性のモールド樹脂内に封入した構成であることを特徴とする近接スイッチ付きシリンダ。
前記シリンダスリーブに複数の取付け穴を設け、複数の取付け穴に組み合わされる複数の磁気近接スイッチの発光色を相違させたことを特徴とする請求項１に記載の近接スイッチ付きシリンダ。
前記感応部と前記表示部を接続するコードに、前記感応部における規定感応位置からの距離を表示する目盛りを設けたことを特徴とする請求項１に記載の近接スイッチ付きシリンダ。