JP5688609B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧力流体供給源から供給された圧力流体を検出ノズルからワークの検出面に対して噴出させ、その背圧を検出することにより、前記ワークの位置を検出する位置検出装置に関する。

従来より、工作機械でワークを加工する際に、背圧式の位置検出装置を用いて、前記ワークの位置等を確認することが広く行われている（例えば、特許文献１〜３参照）。

図１１は、従来の背圧式の位置検出装置１５０を概略的に図示した説明図である。

この場合、圧力流体供給源１５２が通路１５４を介して位置検出装置１５０の供給ポート１５６に接続されている。また、位置検出装置１５０の検出ポート１５８には、通路１６０を介して、テーブル１６２に設けられた検出ノズル１６４が接続されている。さらに、テーブル１６２の基準面１６５に対向してワーク１６６が配置されている。なお、テーブル１６２の基準面１６５と、該基準面１６５に対向するワーク１６６の表面（検出面）１６８との距離をＸとする。

ここで、圧力流体供給源１５２から通路１５４を介して供給ポート１５６に圧力流体を供給すると、位置検出装置１５０に流入した圧力流体は、内部ノズル１７０で絞られ、検出ポート１５８に送出される。送出された圧力流体は、検出ポート１５８から通路１６０を介して検出ノズル１６４に供給され、検出ノズル１６４からワーク１６６の検出面１６８に向けて噴出される。

内部ノズル１７０の検出ポート１５８側には、圧力センサ１７２が接続されている。圧力センサ１７２は、検出ノズル１６４から検出面１６８に向けて圧力流体を噴出させたときの該圧力流体の圧力（背圧）を検出する。

図１２は、供給ポート１５６に供給される圧力流体の圧力（供給圧）Ｐ１毎の背圧Ｐ２と距離Ｘとの関係を示すグラフである。図１２において、供給圧Ｐ１を示すＰａ〜Ｐｃは、Ｐａ＞Ｐｂ＞Ｐｃの関係にある。この場合、位置検出装置１５０は、予め設定した距離Ｘ０にワーク１６６を配置した状態で、圧力流体供給源１５２から供給ポート１５６に供給圧Ｐ１（初期設定圧）の圧力流体を供給した際の背圧Ｐ２を検出し、検出した背圧Ｐ２を閾値Ｐ０とする。なお、図１２では、Ｐ１＝Ｐｂのグラフにおける距離Ｘ０に応じた背圧Ｐ２を閾値Ｐ０に設定している。また、距離Ｘ０とは、テーブル１６２に対してワーク１６６が着座しているとみなすことができる最大距離である。

次に、位置検出装置１５０は、検出ノズル１６４から任意の距離Ｘに配置されたワーク１６６の検出面１６８に向けて圧力流体を噴出させたときの背圧Ｐ２を圧力センサ１７２が検出した際に、Ｐ２＞Ｐ０であれば、ワーク１６６の検出面１６８がテーブル１６２の基準面１６５に着座していると判定し、その判定結果をオン信号として出力する。

なお、背圧Ｐ２と距離Ｘとの間には、図１２に示す関係があるため、位置検出装置１５０は、背圧Ｐ２に応じた距離Ｘを求め、求めた距離Ｘと距離Ｘ０とを比較して、ワーク１６６の着座を判定してもよい。

特開平６−１１４６８５号公報 特開平１０−３３２３５６号公報 特開２０００−１４１１６６号公報

上述の位置検出装置１５０は、ワーク１６６の位置確認（着座確認）以外にも、ワーク１６６の加工寸法の確認、ワーク１６６を含む検出対象物の有無の確認、ワーク１６６のクランプ状態の確認等に使用することが可能である。従って、位置検出装置１５０は、工作機械によるワーク１６６の加工に使用される切削油や、ワーク１６６の加工により発生する切粉が飛び散る雰囲気内で用いられる。

そのため、圧力流体中に含まれる油分や金属粉（例えば、鉄粉）等の異物（ドレン）が供給ポート１５６側から位置検出装置１５０内に混入し、又は、切削油や切粉の異物が検出ノズル１６４から通路１６０及び検出ポート１５８を介して位置検出装置１５０に混入すれば、内部ノズル１７０が詰まるおそれがある。この場合、位置検出装置１５０を分解して内部ノズル１７０を取り出し、取り出した内部ノズル１７０を洗浄して、これらの異物を取り除くことになるが、内部ノズル１７０に詰まった異物を取り除くことは容易なことではない。

また、検出ノズル１６４から位置検出装置１５０への圧力流体の逆流を防ぐため、位置検出装置１５０は、検出ポート１５８を下方に向けた状態で、工作機械の上部に取り付けられる。しかしながら、工作機械の上部は、作業者の手が届きにくい場所であるため、工作機械から位置検出装置１５０を取り外すことは困難である。

このように、従来の位置検出装置１５０は、メンテナンスが容易ではない。特に、複数の位置検出装置１５０を横方向に連接してマニホールド状態とした場合には、工作機械からメンテナンス対象の位置検出装置１５０のみ取り外すことが一層困難となり、メンテナンス性が著しく低下する。

さらに、供給圧Ｐ１が変動した場合や、内部ノズル１７０又は検出ノズル１６４に異物が詰まった場合、圧力センサ１７２は、背圧Ｐ２を正確に検出することができない。

例えば、供給圧Ｐ１がＰｂからＰａ又はＰｃに変動した場合、閾値Ｐ０に応じた距離Ｘ０も変動する。これにより、位置検出装置１５０は、圧力センサ１７２が検出した背圧Ｐ２と、変動後の閾値Ｐ０とを比較することで、ワーク１６６の着座位置（距離Ｘ）が適正であっても不適正である（不良品のワーク１６６である）と誤検知し、あるいは、不良品のワーク１６６であっても良品のワーク１６６である（適正な距離Ｘである）と誤検知するおそれがある。

また、内部ノズル１７０又は検出ノズル１６４に異物が詰まった場合、異物の詰まりによって背圧Ｐ２が変動する。この場合でも、位置検出装置１５０は、変動した背圧Ｐ２と、変動後の閾値Ｐ０とを比較することで、良品のワーク１６６であっても不良品のワーク１６６と誤検知し、あるいは、不良品のワーク１６６であっても良品のワーク１６６であると誤検知するおそれがある。

このように、供給圧Ｐ１が変動した場合や、内部ノズル１７０又は検出ノズル１６４に異物が詰まった場合には、上述の誤検知が発生するおそれがあるため、不良品のワーク１６６が出荷されたり、あるいは、いわゆるチョコ停が発生して、工作機械の設備稼働率の低下につながるおそれがある。また、上述のように、距離Ｘの誤検知の原因は、供給圧Ｐ１の変動や、内部ノズル１７０又は検出ノズル１６４での異物の詰まりであるが、位置検出装置１５０は、ワーク１６６そのものに問題があって誤検知が発生したのか、あるいは、位置検出装置１０の内部での異物の詰まりによって誤検知が発生したのかを特定することもできない。

本発明は、上記の課題を解消するためになされたものであり、メンテナンス性の向上が可能になると共に、ワークの位置の誤検出を防止することができる位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る位置検出装置は、圧力流体供給源から供給された圧力流体が流入する装置本体と、該装置本体に対して着脱可能な着脱機構とを備えている。この場合、前記着脱機構は、前記装置本体に供給された圧力流体を検出ノズル側に送出する内部ノズルと、該内部ノズルから送出された圧力流体を前記検出ノズルに供給する検出ポートとを含んでいる。

本発明では、上記のように、前記内部ノズル及び前記検出ポートを含む前記着脱機構が、前記装置本体に対して着脱可能であるため、前記内部ノズルに異物が詰まった場合、前記装置本体から前記着脱機構を取り外し、前記内部ノズルを洗浄して前記異物を除去することが可能である。すなわち、本発明では、装置全体を分解することなく前記内部ノズルを取り出し、該内部ノズルに詰まった前記異物を除去することができる。

また、前記検出ポートを含む前記着脱機構を下向きにした状態で、前記位置検出装置が工作機械の上部に取り付けられている場合、作業者は、前記装置本体から前記着脱機構のみを取り外せばよい。これにより、従来技術と比較して、前記内部ノズルへのアクセスが容易になって、前記位置検出装置から前記内部ノズルを容易に取り外すことはできる。

特に、複数の前記位置検出装置を横方向に連接してマニホールド状態とし、マニホールド状態の前記各位置検出装置が工作機械の上部に取り付けられている場合、取り外し対象の内部ノズルを有する位置検出装置のみについて、その装置本体から着脱機構を取り外せばよいので、マニホールド状態の位置検出装置に対するメンテナンス性を著しく向上させることができる。

このように、本発明では、前記装置本体に対して前記着脱機構を着脱可能としたことで、前記位置検出装置のメンテナンス性を向上させることができる。また、メンテナンス性の向上によって前記内部ノズルに詰まった前記異物の除去作業を容易に行うことができるので、ワークの位置の誤検出を防止することも可能となる。

そして、本発明に係る位置検出装置は、下記［１］〜［１０］の構成を有することが好ましい。

［１］ 前記位置検出装置では、前記圧力流体供給源から供給された圧力流体が流入する供給通路と、該供給通路に連通し且つ前記着脱機構が装着される装着部とを前記装置本体に設け、前記装着部に前記着脱機構が装着された際に前記供給通路に連通するオリフィスを前記内部ノズルに設け、前記オリフィスに連通し、前記供給通路から前記オリフィスを介して送出された圧力流体を前記検出ノズルに供給する検出通路を前記検出ポートに設けることが好ましい。

このようにすれば、前記装置本体に対して前記着脱機構を容易に着脱することができるので、メンテナンス性を一層向上させることができる。また、前記装着部に前記着脱機構を装着するだけで、前記供給通路と前記オリフィスと前記検出通路とが連通するので、前記着脱機構の取付作業が一層容易になる。

［２］ 前記着脱機構を筒状に構成し、該着脱機構の中心軸に沿った一端部を前記内部ノズルとして構成すると共に、前記中心軸に沿った他端部を前記検出ポートとして構成することが好ましい。これに対して、前記装着部は、筒状の前記着脱機構を装着可能な凹部として形成されていることが好ましい。

この場合、前記検出ポートの前記内部ノズル側の部分を、前記凹部の内径よりも小さな外径を有する縮径部として形成し、前記検出通路に連通する連通孔を前記着脱機構の径方向に沿って前記縮径部に形成する。これにより、前記装着部に前記着脱機構を装着すれば、前記装着部における前記縮径部の近傍は、前記連通孔を介して前記検出通路に連通する流体導入空間として形成される。

そして、前記位置検出装置では、検出通路側圧力センサを用いて、前記検出通路から前記連通孔を介して前記流体導入空間に導入された圧力流体の圧力を検出することで、前記背圧を検出することが好ましい。

前記供給通路に供給された圧力流体は、前記オリフィスで絞られ、前記検出通路に送出される。この場合、前記検出通路の前記オリフィス近傍において、前記圧力流体は、図６に示すように、前記オリフィスから縮流として排出される。そのため、前記オリフィス近傍での前記圧力流体の圧力降下は比較的大きく、この結果、境界剥離の発生によって、前記縮流の両側部分には淀みが発生する。従って、淀みの発生箇所には前記異物が溜まりやすい。また、前記検出通路に送出された圧力流体は、前記検出ポート側（下流側）に向かうに従って、徐々に圧力が回復する。

そこで、本発明では、前記検出通路から前記連通孔を介して前記流体導入空間に圧力流体を導入し、導入した前記圧力流体の圧力を前記検出通路側圧力センサで検出することにより、前記背圧を検出する。これにより、前記淀みに溜まった前記異物の影響を受けることなく前記背圧を精度よく検出することができる。

［３］ 上記［２］の場合において、前記縮径部に前記連通孔を複数個形成することが好ましい。このようにすれば、前記検出通路と前記流体導入空間との間で圧力流体の流れが発生し、前記検出通路から一方の連通孔を介して前記流体導入空間に前記異物が混入しても、他方の連通孔を介して前記検出通路に排出することができる。これにより、前記流体導入空間に前記異物が溜まることを防止し、前記検出通路側圧力センサで検出される前記背圧の前記異物による影響を確実に排除することができる。

なお、前記連通孔は、前記縮径部における前記オリフィス寄りの上流側の箇所と、当該箇所よりも下流側の箇所とに設けると好適である。このようにすれば、圧力流体は、図６に示すように、下流側の連通孔を介して前記流体導入空間に導入され、上流側の連通孔を介して前記検出通路に排出される。この場合、前記流体導入空間における前記上流側の連通孔の近傍で、前記検出通路側圧力センサにより前記圧力流体の圧力（前記背圧）を検出すれば、前記圧力流体の流れと対向しないため、前記検出通路側圧力センサに前記異物が直撃することを回避することができる。

［４］ 供給通路側圧力センサによって前記供給通路に流入した圧力流体の圧力（供給圧）を検出してもよい。これにより、前記供給圧の監視（例えば、前記供給圧の変動の監視）が可能となる。

［５］ 前記検出通路側圧力センサは、前記流体導入空間に面するように前記装置本体に設けられたゲージ圧センサであり、前記供給通路側圧力センサは、前記供給通路に面するように前記装置本体に設けられたゲージ圧センサであればよい。これにより、比較的高価な差圧センサを用いずに、前記内部ノズルの上流側（前記供給通路）と下流側（前記検出通路）との間の差圧を算出することが可能となる。

［６］ ［５］の構成に代えて、前記内部ノズルの上流側又は下流側のいずれか一方にゲージ圧センサを設けると共に、前記内部ノズルの上流側と下流側との間に差圧センサを設ける構成であってもよい。

すなわち、前記供給通路側圧力センサ及び前記検出通路側圧力センサの機能を有し、前記供給圧と前記背圧との差圧を検出する差圧センサと、前記供給通路に面するように前記装置本体に設けられた前記供給通路側圧力センサ、又は、前記流体導入空間に面するように前記装置本体に設けられた前記検出通路側圧力センサとして機能するゲージ圧センサとを用いてもよい。

［７］ 前記位置検出装置は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧、及び／又は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧に基づいて、前記位置検出装置での異常を検知する異常検知部をさらに有することが好ましい。これにより、前記位置検出装置での異常をエラーとして外部（例えば、作業者）に通知することが可能となる。

なお、前記位置検出装置での異常とは、前述のように、（１）前記圧力流体供給源から前記供給通路に供給される圧力流体の圧力変動（供給圧の変動）、 （２）前記検出ポートと前記検出ノズルとの間での異物の詰まり、（３）前記内部ノズルでの異物の詰まり、をいう。

すなわち、前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧に基づいて該供給圧の変動を検知し、前記検出通路側圧力センサが検出した背圧に基づいて前記検出ポートと前記検出ノズルとの間での異物の詰まりを検知し、並びに／又は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧と前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧との差圧に基づいて前記内部ノズルでの異物の詰まりを検知することが可能である。

このように、本発明では、上記（１）〜（３）の異常の発生を監視し、異常が発生すれば、エラーとして外部に通知するので、前記位置検出装置での各種の誤検出を未然に防いだり、異常の原因を特定することができる。

［８］ 前記位置検出装置は、所定の閾値を記憶する記憶部をさらに有することが好ましい。この場合、前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧、及び／又は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧と、前記記憶部から読み出した前記閾値との比較に基づいて、前記位置検出装置での異常を検知する。これにより、前記位置検出装置での異常を正確に且つ確実に検知することができる。

［９］ 前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧、及び／又は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧と、前記ワークの搬送を制御する制御装置から供給される該ワークの搬送に関わる情報とに基づいて、前記位置検出装置での異常を検知することも好ましい。これにより、前記位置検出装置での異常をより正確に検知することができる。

［１０］ 前記内部ノズル及び前記検出ポートは、前記装置本体から前記着脱機構を取り外した際に分離可能であるか、又は、モノコック構造として一体的に構成されていることが好ましい。

前記内部ノズル及び前記検出ポートが分離可能であれば、前記内部ノズルに詰まった前記異物の除去作業を容易に行うことができると共に、前記内部ノズルの交換を容易に行うことができる。一方、前記内部ノズル及び前記検出ポートがモノコック構造であれば、前記着脱機構の機械的強度を高めることができる。

本発明によれば、装置本体に対して着脱機構を着脱可能としたことで、位置検出装置のメンテナンス性を向上させることができる。また、メンテナンス性の向上によって内部ノズルに詰まった異物の除去作業を容易に行うことができるので、ワークの距離の誤検出を防止することも可能となる。

本実施形態に係る位置検出装置の概略説明図である。 図１の位置検出装置の斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 着脱機構の断面図である。 着脱機構内での圧力流体の流れを模式的に図示した説明図である。 検出ポートと検出ノズルとの間での異物の詰まりを検知するための動作を説明したタイムチャートである。 内部ノズルでの異物の詰まりを検知するための動作を説明したタイムチャートである。 本実施形態の変形例に係る位置検出装置の断面図である。 図９の位置検出装置の装置本体から着脱機構を取り外した状態を示す断面図である。 従来技術に係る位置検出装置の概略説明図である。 供給圧毎の背圧と距離との関係を示すグラフである。

本発明に係る位置検出装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。

［本実施形態の概略構成］
図１は、本実施形態に係る位置検出装置１０の概略説明図である。ここでは、位置検出装置１０の具体的構成の説明に先立ち、位置検出装置１０、圧力流体供給源１２及び検出ノズル１４を含めたワーク２８の位置検出に関わる概略構成について、図１を参照しながら説明する。

位置検出装置１０は、工作機械でワーク２８を加工する際の該ワーク２８の位置確認（着座確認）、ワーク２８の加工寸法の確認、ワーク２８を含む検出対象物の有無の確認、ワーク２８のクランプ状態の確認等に使用される。なお、以下の説明では、特に断りがない限り、位置検出装置１０は、テーブル２４に対するワーク２８の着座確認を行うものとして説明する。

位置検出装置１０は、圧力流体供給源１２と検出ノズル１４とに接続されている。すなわち、圧力流体供給源１２は、通路１６を介して、位置検出装置１０の入力側の供給ポート１８に接続されている。また、位置検出装置１０の出力側の検出ポート２０は、通路２２を介して、テーブル２４に設けられた検出ノズル１４に接続されている。ワーク２８は、テーブル２４の基準面２６に対して、その表面（検出面）３０が距離Ｘだけ離間している。

位置検出装置１０において、供給ポート１８と検出ポート２０との間には、内部ノズル３２が配設されている。内部ノズル３２の上流側には、ゲージ圧センサとしての圧力センサ（供給通路側圧力センサ）３４が配設され、下流側には、ゲージ圧センサとしての圧力センサ（検出通路側圧力センサ）３６が配設されている。

そのため、圧力流体供給源１２から通路１６を介して供給ポート１８に圧力流体を供給すると、供給された圧力流体は、内部ノズル３２で絞られ、検出ポート２０から通路２２を介して検出ノズル１４に送出される。検出ノズル１４は、ワーク２８の検出面３０に向けて、送出された圧力流体を噴出する。この場合、圧力センサ３４は、内部ノズル３２に供給される圧力流体の圧力（供給圧）Ｐ１を逐次検出する。圧力センサ３６は、内部ノズル３２から検出ポート２０に送出される圧力流体の圧力、すなわち、検出ノズル１４からワーク２８の検出面３０に向けて噴出される圧力流体の背圧Ｐ２を逐次検出する。

位置検出装置１０は、増幅回路３８、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０、記憶部としてのＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４２、入力部４４、出力部４６及びコネクタ４８をさらに有する。

増幅回路３８は、圧力センサ３４で逐次検出された供給圧Ｐ１を示すアナログ信号を増幅すると共に、圧力センサ３６で逐次検出された背圧Ｐ２を示すアナログ信号を増幅し、ＣＰＵ４０に逐次出力する。

ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄ変換器５０、位置検出処理部５２及びエラー判定処理部（異常検知部）５４を備える。

Ａ／Ｄ変換器５０は、増幅回路３８から逐次入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。

ＥＥＰＲＯＭ４２は、位置検出処理部５２での処理に用いられる各種のデータや、エラー判定処理部５４での処理に用いられる各種のデータを記憶する。

すなわち、位置検出装置１０では、ワーク２８の着座確認に先立ち、予め設定した距離Ｘ０にワーク２８を配置した状態において、圧力流体供給源１２から供給ポート１８に供給圧Ｐ１（初期設定圧）の圧力流体を供給した際の背圧Ｐ２を圧力センサ３６で検出し、検出した背圧Ｐ２を閾値Ｐ０に設定する。従って、ＥＥＰＲＯＭ４２には、位置検出処理部５２での処理に用いられるデータとして、閾値Ｐ０や、図１２に示す供給圧Ｐ１毎の背圧Ｐ２と距離Ｘとの関係を示すデータが格納されている。なお、距離Ｘ０とは、テーブル２４に対してワーク２８が着座しているとみなすことができる最大距離である。

また、ＥＥＰＲＯＭ４２は、エラー判定処理部５４での処理に用いられるデータとして、（１）供給圧Ｐ１の変動がない場合での当該供給圧Ｐ１の値（供給圧閾値Ｐ１０）、（２）検出ポート２０と検出ノズル１４との間での切削油や切粉の異物の詰まりがない場合にテーブル２４に対してワーク２８が着座したときの背圧Ｐ２の値（背圧閾値Ｐ２０）、（３）内部ノズル３２において、供給ポート１８側からの圧力流体中に含まれる油分や金属粉等の異物や、検出ノズル１４側からの切削油や切粉の異物の詰まりがない場合に、テーブル２４に対してワーク２８が着座したときの供給圧Ｐ１と背圧Ｐ２との差圧（差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０））、を記憶する。

（１）〜（３）の各閾値は、位置検出装置１０での上記の異常が発生していない場合における正常時での供給圧Ｐ１、背圧Ｐ２、及び、差圧（Ｐ１−Ｐ２）であり、ＥＥＰＲＯＭ４２に予め記憶された初期設定圧である。

位置検出処理部５２は、エラー判定処理部５４から後述するエラー信号が入力されていない場合に、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号の示す供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２に応じた閾値Ｐ０をＥＥＰＲＯＭ４２から読み出し、読み出した閾値Ｐ０と背圧Ｐ２との間で、Ｐ２＞Ｐ０であれば、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が着座したものと判定し、判定結果を示すオン信号を出力する。

また、ＥＥＰＲＯＭ４２には、供給圧Ｐ１毎の背圧Ｐ２と距離Ｘとの関係を示すデータも格納されている。そこで、位置検出処理部５２は、エラー判定処理部５４からエラー信号が入力されていない場合、供給圧Ｐ１に応じたデータをＥＥＰＲＯＭ４２から読み出し、読み出したデータを用いて、背圧Ｐ２に応じた距離Ｘを求め、Ｘ＜Ｘ０であれば、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が着座したものと判定し、オン信号を出力してもよい。

エラー判定処理部５４は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号の示す供給圧Ｐ１、背圧Ｐ２、及び、供給圧Ｐ１と背圧Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を用いて、位置検出装置１０での異常の有無を判定し、異常が発生したと判定した場合には、その判定結果をエラー信号として出力する。

ここで、位置検出装置１０での異常とは、前述のように、（１）供給圧Ｐ１の変動（圧力変動）、（２）検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物（ドレン）の詰まり、（３）内部ノズル３２での異物の詰まり、をいう。これらの異常が発生した場合、供給圧Ｐ１、背圧Ｐ２、及び、差圧（Ｐ１−Ｐ２）を精度よく検出することができなくなり、位置検出処理部５２において距離Ｘを誤検出するおそれがある。

そこで、エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２から供給圧閾値Ｐ１０を読み出し、読み出した供給圧閾値Ｐ１０と供給圧Ｐ１との比較に基づいて、供給圧Ｐ１の変動が発生したと判定すれば、その判定結果をエラー信号として出力する。また、エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２から背圧閾値Ｐ２０を読み出し、読み出した背圧閾値Ｐ２０と背圧Ｐ２との比較に基づいて、検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まりが発生したと判定すれば、その判定結果をエラー信号として出力する。さらに、エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２から差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）を読み出し、読み出した差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）と差圧（Ｐ１−Ｐ２）との比較に基づいて、内部ノズル３２での異物の詰まりが発生したと判定すれば、その判定結果をエラー信号として出力する。なお、エラー判定処理部５４での各判定処理の詳細については、後述する。

入力部４４は、位置検出装置１０が取り付けられた工作機械の作業者が操作する操作ボタン等である。出力部４６は、入力部４４に対する操作結果や、位置検出処理部５２でのワーク２８の着座確認の検出結果、エラー判定処理部５４から出力されたエラー信号の示す判定結果等を外部に出力する。コネクタ４８は、図示しない外部機器（例えば、工作機械を制御する制御装置としてのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ））に接続されるケーブルと連結可能である。

［本実施形態の具体的構成］
次に、位置検出装置１０の具体的構成について、図２〜図５を参照しながら説明する。

位置検出装置１０は、図２に示すように、略六面体のケーシングである装置本体５７と、装置本体５７に対して着脱可能な着脱機構５６とを備える。なお、工作機械に位置検出装置１０を取り付ける場合、図２〜図４に示すように、着脱機構５６を下向きにした状態で、該工作機械に位置検出装置１０を取り付ける。従って、工作機械に位置検出装置１０が取り付けられている場合、作業者は、装置本体５７の下方から着脱機構５６を着脱する。

着脱機構５６は、内部ノズル３２としてのノズル部５６ａと、該ノズル部５６ａに連結可能な第１ポート本体部５６ｂと、該第１ポート本体部５６ｂに連結可能な第２ポート本体部５６ｃとから構成される。第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃにより検出ポート２０が構成される。この場合、装置本体５７に対して、矢印Ａ方向（上下方向）に略平行な中心軸５５に沿い、ノズル部５６ａ、第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃの順に連結することにより、筒状の着脱機構５６が構成される。

従って、着脱機構５６は、中心軸５５に沿って、略同軸に、ノズル部５６ａ、第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃが一体的に連結された状態で、装置本体５７に着脱可能である。また、着脱機構５６は、装置本体５７から取り外した場合、ノズル部５６ａ、第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃを分離可能である。なお、ノズル部５６ａ、第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃは、例えば、インサート接続、又は、かしめ接続によって一体的に連結すればよい。

装置本体５７は、ベース部５８とフロントケース６２とを有する。ベース部５８の上面にはコネクタ４８が設けられている。また、ベース部５８内には、供給ポート１８を含み構成され、圧力流体が供給される供給通路６０が形成されている。

なお、図２では、供給通路６０がベース部５８の側面に露出している状態を図示しているが、位置検出装置１０を単体で使用する場合、ベース部５８の側面に供給通路６０が露出していない位置検出装置１０を使用するか、又は、露出した供給通路６０を図示しない閉塞部材で塞いだ状態で使用すればよい。

フロントケース６２の一面には、各種の表示内容が表示される表示窓６４と、複数の操作ボタン６６とが配設され、表示窓６４及び各操作ボタン６６以外の箇所は、シート部材６８で覆われている。

図３及び図４に示すように、パッキン７０を介挿して、ベース部５８とフロントケース６２とを連結させることにより、装置本体５７内には、内部空間７２が形成される。内部空間７２におけるコネクタ４８寄りの箇所には、コネクタ４８と電気的に接続される基板７４が配置されている。また、内部空間７２におけるフロントケース６２側の箇所には、基板７４と電気的に接続される基板７６が矢印Ａ方向に沿って配設されている。

ベース部５８の背面側（フロントケース６２の反対側）は、フロントケース６２に向かって大きく凹み、凹んだ箇所に供給通路６０が形成されている。基板７６の一面（ベース部５８側の表面）における供給通路６０近傍には、２つの圧力センサ３４、３６が実装されている。

基板７６の他面には、表示窓６４に対向するように複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）７８が実装されている。また、基板７６の他面には、ＬＥＤ７８を囲繞するように、バックライトケース８０が取り付けられている。表示窓６４と各ＬＥＤ７８との間には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）８２が配設されている。ＬＣＤ８２は、ロックプレート８４により、バックライトケース８０の先端部に固定されている。

ＬＣＤ８２及び基板７６は、ラバーコネクタ８１を介して電気的に接続されている。この場合、ＬＥＤ７８は、ＬＣＤ８２に対するバックライト光源として機能する。すなわち、基板７６からラバーコネクタ８１を介してＬＣＤ８２に電気信号を供給し、該ＬＣＤ８２を駆動させた状態で、ＬＥＤ７８を発光させると、基板７６の他面、ＬＣＤ８２及びバックライトケース８０とによって画成される空間は、ＬＥＤ７８からの光を拡散させる拡散空間となる。従って、拡散した光をＬＣＤ８２に照射すると、ＬＣＤ８２の表示内容に応じた光を、表示窓６４を介して外部に放射することができる。従って、表示窓６４、ＬＥＤ７８、ラバーコネクタ８１及びＬＣＤ８２は、出力部４６を構成する。

また、操作ボタン６６の基板７６側には突起状の押圧部８６が設けられ、基板７６の他面には、押圧部８６と接触可能な感圧シート８８が実装されている。作業者が操作ボタン６６を押すと、押圧部８６が感圧シート８８を押圧し、感圧シート８８は、押圧部８６からの押圧力に応じた電気信号を基板７６に出力する。従って、操作ボタン６６、押圧部８６及び感圧シート８８は、入力部４４を構成する。

さらに、基板７４、７６や、該基板７４、７６に搭載される図示しない電子部品は、増幅回路３８、ＣＰＵ４０及びＥＥＰＲＯＭ４２を構成する。

供給通路６０は、通路９０を介してベース部５８の下方に形成された凹部（装着部）９２に連通している。凹部９２は、着脱機構５６のノズル部５６ａ及び第１ポート本体部５６ｂを受容可能な大きさに形成された、段差部分を有する筒状の凹部である。また、供給通路６０は、通路９４を介して凹部９６にも連通している。さらに、凹部９２の通路９０側の箇所には、凹部１００に連通する通路９８が形成されている。

圧力センサ３４、３６は、例えば、図３及び図４に示すように、段差部分を有する半導体圧力センサであることが望ましい。この場合、圧力センサ３４、３６の先端部分（圧力を検出してアナログ信号に変換するセンサ部分）は、それぞれ、凹部９６、１００に挿入されている。また、各圧力センサ３４、３６の先端部分の外周にはＯリング１０２、１０４がそれぞれ装着されている。基板７６に実装された圧力センサ３４、３６の基端部と、ベース部５８の背面側との間には、保持板１０６が介挿されている。Ｏリング１０２、１０４は、保持板１０６によってベース部５８の背面側に固定保持されている。

図２〜図５に示すように、着脱機構５６のノズル部５６ａは、フランジ１０７が形成された円筒部材１０８を有する。フランジ１０７の凹部９２側には、Ｏリング１１０が配設されている。フランジ１０７の中央部には、オリフィス１１２が中心軸５５と略同軸に形成されている。オリフィス１１２は、円筒部材１０８に形成された通路１１４に連通している。

第１ポート本体部５６ｂは、ノズル部５６ａ側が先細りしている円筒部材１１６を有する。円筒部材１１６のノズル部５６ａ側には、円筒部材１０８と嵌合する凹部１１８が形成されている。円筒部材１１６のうち、凹部１１８に連通する通路１２０を形成する部分は、円筒部材１１６の他の箇所よりも外径の小さな縮径部１２１として構成される。縮径部１２１には、円筒部材１１６の径方向（中心軸５５に直交する方向）に沿って、通路１２０に連通する連通孔１２２が複数個形成されている。

また、円筒部材１１６の中央部分の外周には、Ｏリング１２４が装着されている。さらに、円筒部材１１６のうち、第２ポート本体部５６ｃ側の部分は、円筒部材１１６の他の箇所よりも外径が大きな拡径部１２８として構成されている。拡径部１２８によって通路１２０に連通し、且つ、第２ポート本体部５６ｃの一部を受容可能な大きさの凹部１２６が形成される。拡径部１２８の外周には、クリップ部材１３０が装着されている。

第２ポート本体部５６ｃは、第１ポート本体部５６ｂ側が先細りしている円筒部材１３２を有する。円筒部材１３２の第１ポート本体部５６ｂ側は、凹部１２６と嵌合可能であり、その内側には、通路１３４が形成されている。また、円筒部材１３２の検出ノズル１４側は、円筒部材１３２の他の箇所よりも外径が大きく、その内側には、通路１３４に連通する通路１３６が形成されている。さらに、円筒部材１３２における第１ポート本体部５６ｂ側の外周には、Ｏリング１３８が装着されている。

従って、図４に示すように、ノズル部５６ａ、第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃを順に連結すると、着脱機構５６が構成され、各通路１１４、１２０、１３４、１３６は、オリフィス１１２に連通し、且つ、通路２２を介して検出ノズル１４に連通する検出通路１３９として構成される。なお、検出通路１３９（を構成する各通路１１４、１２０、１３４、１３６）は、ノズル部５６ａから第２ポート本体部５６ｃに向かうに従って、内径が大きくなるように形成されている。

そして、ノズル部５６ａを凹部９２に向けた状態で、着脱機構５６のノズル部５６ａ及び第１ポート本体部５６ｂを凹部９２に差し込むと、図３に示すように、凹部９２とノズル部５６ａ及び第１ポート本体部５６ｂとが嵌合し、装置本体５７に着脱機構５６が装着される。この場合、クリップ部材１３０は、着脱機構５６の径方向に沿って、凹部９２を形成するベース部５８の一部を押圧する。これにより、凹部９２にノズル部５６ａ及び第１ポート本体部５６ｂを保持することが可能となる。

なお、クリップ部材１３０に代えて、装置本体５７に着脱機構５６をねじ留めしてもよいし、又は、着脱機構５６の外周部と凹部９２とを螺合接続してもよい。

また、凹部９２に着脱機構５６が装着されると、供給通路６０は、通路９０を介してオリフィス１１２及び検出通路１３９と連通する。また、縮径部１２１、フランジ１０７、拡径部１２８、及び、ベース部５８によって、凹部９２の一部が流体導入空間１４０として形成される。流体導入空間１４０は、連通孔１２２を介して検出通路１３９に連通すると共に、通路９８を介して圧力センサ３６の先端部分が面する凹部１００に連通する。

［本実施形態の基本動作］
本実施形態に係る位置検出装置１０は、以上のように構成される。次に、位置検出装置１０の動作について説明する。

ここでは、圧力流体供給源１２から位置検出装置１０への圧力流体の供給に起因した、検出ノズル１４からワーク２８への圧力流体の噴出と、圧力センサ３４による供給圧Ｐ１の検出と、圧力センサ３６による背圧Ｐ２の検出と、検出された供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２に基づくワーク２８の位置検出処理とについて説明する。すなわち、ここでは、供給圧Ｐ１の変動がなく、内部ノズル３２（としてのノズル部５６ａのオリフィス１１２）での異物の詰まりや、検出ポート２０から検出ノズル１４までの間での異物の詰まりがない場合における、位置検出装置１０本来の基本動作について説明する。

圧力流体供給源１２から通路１６を介して位置検出装置１０の供給ポート１８（を構成する供給通路６０）に圧力流体を供給すると、装置本体５７の内部では、供給通路６０が、通路９０を介して内部ノズル３２に圧力流体を供給する。オリフィス１１２は、圧力流体を絞り、検出通路１３９に送出する。送出された圧力流体は、検出通路１３９から通路２２を介して検出ノズル１４に供給され、検出ノズル１４は、ワーク２８の検出面３０に向けて、供給された圧力流体を噴出する。

圧力センサ３４は、供給通路６０から通路９４を介して凹部９６に導入される圧力流体の圧力（供給圧）Ｐ１を逐次検出する。圧力センサ３６は、検出通路１３９から連通孔１２２、流体導入空間１４０、通路９８及び凹部１００を介して導入された圧力流体の圧力（背圧）Ｐ２を逐次検出する。

圧力センサ３４で逐次検出される供給圧Ｐ１のアナログ信号、及び、圧力センサ３６で逐次検出される背圧Ｐ２のアナログ信号は、増幅回路３８で増幅され、ＣＰＵ４０に逐次出力される。ＣＰＵ４０のＡ／Ｄ変換器５０は、逐次入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。

位置検出処理部５２は、検出された供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２に応じた閾値Ｐ０をＥＥＰＲＯＭ４２から読み出し、Ｐ２＞Ｐ０であれば、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が着座したことを示すオン信号を出力する。

また、ＥＥＰＲＯＭ４２には、供給圧Ｐ１毎の背圧Ｐ２と距離Ｘとの関係を示すデータも格納されている。そこで、位置検出処理部５２は、検出された供給圧Ｐ１に応じたデータをＥＥＰＲＯＭ４２から読み出し、読み出したデータを用いて背圧Ｐ２に応じた距離Ｘを求め、Ｘ＜Ｘ０であれば、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が着座したことを示すオン信号を出力してもよい。

なお、前述のように、Ａ／Ｄ変換器５０は、増幅回路３８から逐次入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するので、位置検出処理部５２は、検出された供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２を示すデジタル信号が入力される毎に、上記のワーク２８の位置検出処理を行うことが望ましい。

そして、ＣＰＵ４０は、供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２に応じた信号やオン信号をＬＣＤ８２に供給して、ＬＣＤ８２を駆動させると共に、ＬＥＤ７８を駆動させる。ＬＥＤ７８からの光がＬＣＤ８２を照射すると、ＬＣＤ８２は、供給圧Ｐ１、背圧Ｐ２及びオン信号に応じた表示内容を示す光を、表示窓６４を介して外部に放射する。従って、作業者は、当該表示内容を視認することにより、供給圧Ｐ１、背圧Ｐ２、及び、ワーク２８の着座状態を把握することができる。

なお、ここでの基本動作では、供給圧Ｐ１の変動、検出ポート２０から検出ノズル１４までの異物の詰まり、及び、オリフィス１１２での異物の詰まりがない、との前提における位置検出装置１０の動作であり、従って、エラー判定処理部５４は、エラー信号の出力を行わない。

図６は、通路９０、オリフィス１１２及び検出通路１３９等での圧力流体の流れを模式的に図示した説明図である。なお、図６において、矢印で示した実線は、圧力流体の流線及び流れの方向を示しており、説明の簡単化のため、通路９８及び凹部１００の図示は省略している。

前述のように、供給通路６０（図２〜図４参照）から通路９０に供給された圧力流体は、オリフィス１１２で絞られ、検出通路１３９に送出される。この場合、検出通路１３９におけるオリフィス１１２近傍の通路１１４では、圧力流体がオリフィス１１２から縮流として排出される。そのため、通路１１４での圧力流体の圧力降下は比較的大きく、境界剥離が発生する。

この結果、通路１１４における縮流以外の部分（図６中、通路１１４の左右両側の部分）には淀みが発生する。この淀みの発生箇所には異物が溜まりやすい。従って、異物が溜まる箇所で、圧力センサ３６による背圧Ｐ２の検出を行うと、該背圧Ｐ２を誤検出する可能性がある。なお、検出通路１３９に送出された圧力流体は、下流側（図１の検出ノズル１４側）に向かうに従って、徐々に圧力が回復する。

そこで、本実施形態では、異物の溜まりやすい淀みの発生箇所（通路１１４）での背圧Ｐ２の検出を回避するために、検出通路１３９から連通孔１２２を介して流体導入空間１４０に圧力流体を導入し、導入した圧力流体の圧力を（通路９８及び凹部１００を介して）圧力センサ３６で検出することにより、背圧Ｐ２を検出する。これにより、淀みに溜まった異物の影響を受けることなく、背圧Ｐ２を精度よく検出することができる。

また、本実施形態では、流体導入空間１４０と検出通路１３９との間に、連通孔１２２を複数個形成している。具体的に、図３〜図６では、縮径部１２１におけるオリフィス１１２寄りの上流側の箇所と、当該箇所よりも下流側の箇所とに設けている。この場合、圧力センサ３６は、流体導入空間１４０における上流側の連通孔１２２近傍で、背圧Ｐ２を検出する。

このようにすれば、圧力流体は、下流側の連通孔１２２を介して流体導入空間１４０に導入され、上流側の連通孔１２２を介して検出通路１３９に排出される。そのため、仮に、検出通路１３９から下流側の連通孔１２２を介して流体導入空間１４０に異物が混入しても、当該異物は、圧力流体の流れに沿って、上流側の連通孔１２２を介して検出通路１３９に排出される。これにより、流体導入空間１４０に異物が溜まることを防止し、圧力センサ３６で検出される背圧Ｐ２の異物による影響を排除することができる。また、圧力センサ３６の先端部分は、圧力流体の流れと対向しないように配置されているため、圧力センサ３６に異物が直撃することを回避することもできる。

［位置検出装置での異常の検知］
次に、本実施形態に係る位置検出装置１０で上述した異常が発生した場合でのエラー判定処理部５４における異常の検知処理について説明する。

ここでは、（１）供給圧Ｐ１の変動（圧力変動）の検知処理、（２）検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まりの検知処理、（３）内部ノズル３２（としてのノズル部５６ａのオリフィス１１２）での異物の詰まりの検知処理について説明する。

先ず、供給圧Ｐ１の変動の検知処理について説明する。

前述のように、検出ノズル１４からワーク２８に対する圧力流体の噴出が行われ、各圧力センサ３４、３６が圧力流体の圧力検出を行っている場合に、エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２から供給圧閾値Ｐ１０を読み出し、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル信号に変換された供給圧Ｐ１と、読み出した供給圧閾値Ｐ１０との差の絶対値｜Ｐ１−Ｐ１０｜を算出する。次に、エラー判定処理部５４は、絶対値｜Ｐ１−Ｐ１０｜が任意の値からずれている（任意の値よりも大きい）場合、供給圧Ｐ１の変動が発生したと判定し、供給圧Ｐ１の変動を通知するためのエラー信号を出力する。なお、各圧力センサ３４、３６は、圧力流体の圧力検出を逐次行っているため、エラー判定処理部５４は、デジタル信号の供給圧Ｐ１が入力される毎に、上記の検知処理を実行する。

次に、検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まりの検知処理について説明する。

検出ノズル１４からワーク２８への圧力流体の噴出が行われ、各圧力センサ３４、３６が圧力流体の圧力検出を行っている場合に、エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２から背圧閾値Ｐ２０を読み出す。エラー判定処理部５４は、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル信号に変換された背圧Ｐ２と、読み出した背圧閾値Ｐ２０とを比較し、Ｐ２＞Ｐ２０であれば、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が着座していると判定し、一方で、Ｐ２≦Ｐ２０であれば、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が非着座であると判定することができる。

図７は、背圧閾値Ｐ２０等を用いた異物の詰まりの検知処理を説明するためのタイムチャートである。

背圧Ｐ２が時間経過に伴って変動している場合、背圧Ｐ２が、ワーク２８の非着座状態を示す非着座圧力Ｐ２１から上昇して、背圧閾値Ｐ２０を超えると（図７中、「正常」）、ワーク２８は、テーブル２４の基準面２６に着座するに至る。エラー判定処理部５４は、カウント機能を有しており、その後、背圧Ｐ２が、背圧閾値Ｐ２０から一旦低下しても、予め設定された詰まり予知圧力Ｐ３１まで低下することなく、背圧閾値Ｐ２０を再び超えた場合、故障予知回数として１回目のカウントを行う（図７中、「１回」）。

その後、エラー判定処理部５４は、背圧Ｐ２が、背圧閾値Ｐ２０から低下し、詰まり予知圧力Ｐ３１まで低下することなく、再び上昇して背圧閾値Ｐ２０を超える毎に、カウントを行う。

そして、連続してカウントした回数が所定回数に到達したときに、エラー判定処理部５４は、検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まりが発生したと判定し、その判定結果をエラー信号として出力する。

すなわち、テーブル２４の基準面２６に対してワーク２８が着座状態にある場合、ワーク２８が検出ノズル１４を塞ぐため、上記の異物の詰まりがなければ、背圧Ｐ２は、時間経過に関わりなく、背圧閾値Ｐ２０を超える圧力を維持する。また、ワーク２８が非着座状態の場合には、検出ノズル１４から圧力流体が抜けていくため、異物の詰まりがなければ、背圧Ｐ２は、時間経過に関わりなく、大気圧に近い非着座圧力Ｐ２１まで低下する。

しかしながら、検出ポート２０と検出ノズル１４との間に異物の詰まりがあると、検出ポート２０、通路２２及び検出ノズル１４の有効断面積が小さくなるため、ワーク２８が非着座状態の場合、検出ノズル１４からワーク２８側に圧力流体が抜けにくくなり、背圧Ｐ２は、非着座圧力Ｐ２１まで低下しにくくなる。このような状態で、ワーク２８がテーブル２４の基準面２６に着座して、検出ノズル１４を塞ぐと、背圧Ｐ２が背圧閾値Ｐ２０まで上昇する。

そのため、上記の詰まりがある場合に、ワーク２８が着座状態と非着座状態とを繰り返すと、背圧Ｐ２は、図７に示すように、時間経過に伴って、背圧閾値Ｐ２０と詰まり予知圧力Ｐ３１との間を上下動する。従って、エラー判定処理部５４は、時間経過に伴って上下動する背圧Ｐ２が背圧閾値Ｐ２０を超える回数をカウントし、カウントした回数が所定回数に到達すれば、検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まりが発生したと判定する。

なお、エラー判定処理部５４は、背圧Ｐ２が詰まり予知圧力Ｐ３１よりも低下した場合、エラー信号を出力すると共に、故障予知回数のカウントをリセットする。また、各圧力センサ３４、３６は、圧力流体の圧力検出を逐次行っているため、エラー判定処理部５４は、デジタル信号の背圧Ｐ２が入力される毎に、上記の検知処理を実行する。

さらに、非着座圧力Ｐ２１及び詰まり予知圧力Ｐ３１についても、背圧閾値Ｐ２０と同様に、ＥＥＰＲＯＭ４２に記憶し、エラー判定処理部５４は、上記の検知処理を実行する毎に、背圧閾値Ｐ２０、非着座圧力Ｐ２１及び詰まり予知圧力Ｐ３１をＥＥＰＲＯＭ４２から読み出してもよい。

次に、オリフィス１１２での異物の詰まりの検知処理について説明する。

検出ノズル１４からワーク２８への圧力流体の噴出が行われ、各圧力センサ３４、３６が圧力流体の圧力検出を行っている場合に、エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２から差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）を読み出す。エラー判定処理部５４は、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル信号に変換された供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を算出し、算出した差圧（Ｐ１−Ｐ２）と、読み出した差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）とを比較する。

図８は、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）等を用いた異物の詰まりの検知処理を説明するためのタイムチャートである。

差圧（Ｐ１−Ｐ２）が時間経過に伴って変動している場合、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）よりも低下すると（図８中、「正常」）、ワーク２８は、テーブル２４の基準面２６に着座するに至る。エラー判定処理部５４は、この検知処理に関してもカウント機能を有している。そのため、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）を一旦超えて予め設定された詰まり予知圧力Ｐ３２に到達し、その後、再度、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）よりも低下した場合、故障予知回数として１回目のカウントを行う（図８中、「１回」）。

その後、エラー判定処理部５４は、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が上昇して詰まり予知圧力Ｐ３２に到達し、再び差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）まで低下する毎に、カウントを行う。

そして、連続してカウントした回数が所定回数に到達したときに、エラー判定処理部５４は、内部ノズル３２での異物の詰まりが発生したと判定し、その判定結果をエラー信号として出力する。

すなわち、通路１６及び供給ポート１８（供給通路６０）と、検出ポート２０、通路２２及び検出ノズル１４とは、オリフィス１１２を介して連通しているため、上記の異物の詰まりがない場合、差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、時間経過に関わりなく、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）を維持する。

オリフィス１１２に異物の詰まりがあると、該オリフィス１１２の有効断面積が小さくなる。この場合、ワーク２８の着座状態では、検出ノズル１４がワーク２８に塞がれているため、検出ノズル１４からの圧力流体の抜けはなく、従って、差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）程度の圧力となる。

一方、ワーク２８が非着座状態の場合、検出ノズル１４からワーク２８側に圧力流体が抜けていくので、背圧Ｐ２が低下して、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる。このような状態で、ワーク２８がテーブル２４の基準面２６に着座して、検出ノズル１４を塞ぐと、差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）まで低下する。

そのため、上記の詰まりがある場合に、ワーク２８が着座状態と非着座状態とを繰り返すと、差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、図８に示すように、時間経過に伴って、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）と詰まり予知圧力Ｐ３２との間を上下動する。従って、エラー判定処理部５４は、時間経過に伴って上下動する差圧（Ｐ１−Ｐ２）が差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）よりも低下する回数をカウントし、カウントした回数が所定回数に到達すれば、オリフィス１１２での異物の詰まりが発生したと判定する。

なお、エラー判定処理部５４は、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が、異物の詰まりがない場合におけるワーク２８の非着座状態での差圧（Ｐ１１−Ｐ２１）にまで上昇したものの、詰まり予知圧力Ｐ３２に到達することなく、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）まで低下した際に、エラー信号を出力すると共に、故障予知回数のカウントをリセットする。また、各圧力センサ３４、３６は、圧力流体の圧力検出を逐次行っているため、エラー判定処理部５４は、デジタル信号の供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２が入力される毎に、上記の検知処理を実行する。さらに、詰まり予知圧力Ｐ３２及び差圧（Ｐ１１−Ｐ２１）についても、背圧閾値Ｐ２０と同様に、ＥＥＰＲＯＭ４２に記憶し、エラー判定処理部５４は、上記の検知処理を実行する毎に、差圧閾値（Ｐ１０−Ｐ２０）、詰まり予知圧力Ｐ３２及び差圧（Ｐ１１−Ｐ２１）を読み出してもよい。

なお、エラー判定処理部５４における異常の検知処理に関し、エラー判定処理部５４からの各種のエラー信号の入力がない場合、位置検出処理部５２は、ワーク２８の着座状態の検知処理を行い、背圧Ｐ２が背圧閾値Ｐ２０に到達すれば、オン信号を出力することは勿論である。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る位置検出装置１０によれば、内部ノズル３２及び検出ポート２０を含む着脱機構５６が、装置本体５７に対して着脱可能である。そのため、内部ノズル３２に異物が詰まった場合、装置本体５７から着脱機構５６を取り外し、内部ノズル３２を洗浄して異物を除去することが可能である。すなわち、本実施形態では、位置検出装置１０全体を分解することなく内部ノズル３２を取り出し、該内部ノズル３２に詰まった異物を除去することができる。

また、検出ポート２０を含む着脱機構５６を下向きにした状態で、位置検出装置１０が工作機械の上部に取り付けられている場合、作業者は、装置本体５７から着脱機構５６のみを取り外すことができるので、これにより、従来技術と比較して、内部ノズル３２へのアクセスが容易になって、位置検出装置１０から内部ノズル３２を容易に取り外すことができる。

特に、複数の位置検出装置１０を横方向に連接してマニホールド状態とし、マニホールド状態の各位置検出装置１０が工作機械の上部に取り付けられている場合、取り外し対象の内部ノズル３２を有する位置検出装置１０のみについて、その装置本体５７から着脱機構５６を取り外せばよいので、マニホールド状態の位置検出装置１０に対するメンテナンス性を著しく向上させることができる。

このように、本実施形態では、装置本体５７に対して着脱機構５６を着脱可能としたことで、位置検出装置１０のメンテナンス性を向上させることができる。また、メンテナンス性の向上によって内部ノズル３２に詰まった異物の除去作業を容易に行うことができるので、ワーク２８の位置の誤検出を防止することも可能となる。

なお、複数の位置検出装置１０を横方向に連接してマニホールド状態にする場合、コネクタ４８に代えて、各位置検出装置１０の両側面にコネクタを配設することが望ましい。これにより、各位置検出装置１０を横方向に連接すると、各位置検出装置１０の供給通路６０が連通すると共に、各コネクタを電気的に接続することができる。この結果、圧力流体供給源１２から各供給通路６０に圧力流体を供給し、図示しないコントローラから各コネクタを介して各位置検出装置１０に電源供給等を行うことが可能となる。

また、装置本体５７には、供給通路６０及び凹部９２が設けられ、着脱機構５６が凹部９２に装着された際、供給通路６０と、着脱機構５６側のオリフィス１１２及び検出通路１３９とが連通する。このようにすれば、装置本体５７に対して着脱機構５６を容易に着脱することができ、メンテナンス性を一層向上させることができる。また、凹部９２に着脱機構５６を装着するだけで、供給通路６０とオリフィス１１２と検出通路１３９とが連通するので、着脱機構５６の取付作業が一層容易になる。

しかも、クリップ部材１３０等によって着脱機構５６を装置本体５７（の凹部９２）に保持させることにより、特殊な道具を用いることなく、凹部９２に対して着脱機構５６を着脱させることができる。また、検出ポート２０（を構成する第２ポート本体部５６ｃ）に接続される通路２２が配管材で形成されていれば、作業者が前記配管材を引っ張ることで、位置検出装置１０全体を分解することなく、着脱機構５６のみを装置本体５７から容易に取り外すことができる。

また、検出通路１３９から連通孔１２２を介して流体導入空間１４０に圧力流体を導入し、導入した圧力流体の背圧Ｐ２を圧力センサ３６で検出することにより、検出通路１３９内の淀みに溜まった異物の影響を受けることなく背圧Ｐ２を精度よく検出することができる。

さらに、縮径部１２１に連通孔１２２を複数個形成することにより、検出通路１３９と流体導入空間１４０との間で圧力流体の流れが発生し、検出通路１３９から一方の連通孔１２２を介して流体導入空間１４０に異物が混入しても、他方の連通孔１２２を介して検出通路１３９に排出することができる。これにより、流体導入空間１４０に異物が溜まることを防止し、圧力センサ３６で検出される背圧Ｐ２の異物による影響を確実に排除することができる。

なお、連通孔１２２は、縮径部１２１におけるオリフィス１１２寄りの上流側の箇所と、当該箇所よりも下流側の箇所とに設けると好適である。このようにすれば、圧力流体は、下流側の連通孔１２２を介して流体導入空間１４０に導入され、上流側の連通孔１２２を介して検出通路１３９に排出される。この場合、流体導入空間１４０における上流側の連通孔１２２の近傍で、圧力センサ３６により背圧Ｐ２を検出すれば、圧力流体の流れと対向しないため、圧力センサ３６に異物が直撃することを回避することができる。

圧力センサ３４によって供給通路６０に流入した圧力流体の供給圧Ｐ１を検出することで、供給圧Ｐ１の監視（例えば、供給圧Ｐ１の変動の監視）が可能となる。

また、圧力センサ３４、３６は、いずれもゲージ圧センサであるため、比較的高価な差圧センサを用いずに、内部ノズル３２の上流側（供給通路６０）と下流側（検出通路１３９）との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を算出することが可能となる。

エラー判定処理部５４は、圧力センサ３４、３６が検出した圧力に基づいて、位置検出装置１０での異常を検知し、検知結果をエラー信号として出力するため、位置検出装置１０での異常を外部（例えば、作業者）に通知することが可能となる。

位置検出装置１０での異常には、（１）供給圧Ｐ１の変動、（２）検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まり、（３）内部ノズル３２（オリフィス１１２）での異物の詰まり、がある。そこで、エラー判定処理部５４は、圧力センサ３４が検出した供給圧Ｐ１に基づいて供給圧Ｐ１の変動を検知し、圧力センサ３６が検出した背圧Ｐ２に基づいて検出ポート２０と検出ノズル１４との間での異物の詰まりを検知し、圧力センサ３４、３６がそれぞれ検出した供給圧Ｐ１及び背圧Ｐ２の差圧（Ｐ１−Ｐ２）に基づいてオリフィス１１２での異物の詰まりを検知する。

このように、本実施形態では、上記（１）〜（３）の異常の発生を監視し、異常が発生すれば、エラーとして外部に通知するので、位置検出装置１０での各種の誤検出を未然に防いだり、異常の原因を特定することができる。

エラー判定処理部５４は、ＥＥＰＲＯＭ４２に記憶された各種の閾値等のデータと、圧力センサ３４、３６が検出した供給圧Ｐ１及び／又は背圧Ｐ２、あるいは、差圧（Ｐ１−Ｐ２）との比較に基づいて、位置検出装置１０での異常を検知するので、位置検出装置１０での異常を正確に且つ確実に検知することができる。

さらに、着脱機構５６は、装置本体５７から取り外した状態では、ノズル部５６ａ、第１ポート本体部５６ｂ及び第２ポート本体部５６ｃに分離可能であるため、内部ノズル３２（としてのノズル部５６ａのオリフィス１１２）に詰まった異物の除去作業を容易に行うことができると共に、内部ノズル３２の交換を容易に行うことができる。

［本実施形態の変形例］
本実施形態は、上記の説明に限定されることはなく、下記のように改変することも可能である。

（１）着脱機構５６は、図９及び図１０に示すように、検出ポート２０の少なくとも一部分と内部ノズル３２の箇所とが一体化されたモノコック構造であってもよい。すなわち、図９及び図１０の場合、着脱機構５６は、内部ノズル３２と検出ポート２０の一部分（図２〜図５の第１ポート本体部５６ｂ）とを含み構成されたモノコック部５６ｄと、第２ポート本体部５６ｃとを有する。

このようなモノコック構造とすれば、凹部９２に装着される着脱機構５６の箇所の機械的強度を高めることができる。なお、モノコック部５６ｄと第２ポート本体部５６ｃとの接続は、インサート接続、又は、かしめ接続であればよい。

（２）本実施形態では、図１、図３及び図４に示すように、ゲージ圧センサである圧力センサ３４、３６を設ける場合について説明した。これに代えて、供給圧Ｐ１と背圧Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を検出する差圧センサを配設すると共に、圧力センサ３４、３６のうち、いずれか一方のゲージ圧センサを配設する構成であってもよい。

この場合でも、差圧（Ｐ１−Ｐ２）と、一方のゲージ圧とを用いて、他方のゲージ圧を算出することができるため、位置検出処理部５２及びエラー判定処理部５４での各種の処理を実行することが可能である。

（３）工作機械の制御装置としてのＰＬＣは、ワーク２８の搬送を制御する制御装置でもあり、該ワーク２８の搬送に関わる情報を有している。そこで、位置検出装置１０は、ＰＬＣから図示しないケーブルとコネクタ４８とを介して、ワーク２８の搬送に関わる情報を受信してもよい。

これにより、位置検出装置１０では、テーブル２４の基準面２６に対向するようにワーク２８が搬送されてきたか否かを把握することができるので、エラー判定処理部５４は、この情報も参照しながら、位置検出装置１０での異常をより正確に検知することが可能となる。

例えば、ワーク２８が搬送された旨の情報が入力された場合、エラー判定処理部５４は、ワーク２８の搬送中、所定時間経過しても、背圧Ｐ２が詰まり予知圧力Ｐ３１まで低下しなければ、検出ポート２０と検出ノズル１４との間で異物の詰まりが発生したと判定し、その判定結果をエラー信号として出力してもよい。

また、エラー判定処理部５４は、ワーク２８が搬送された旨の情報が入力された場合、ワーク２８の搬送中、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が詰まり予知圧力Ｐ３２にまで上昇する回数が所定回数を超えたときに、内部ノズル３２で異物の詰まりが発生したと判定し、その判定結果をエラー信号として出力してもよい。

なお、ワーク２８がテーブル２４まで搬送されなければ、テーブル２４に対するワーク２８の着座確認を行うことはできない。従って、ワーク２８の搬送が行われていない旨の情報が入力された場合、エラー判定処理部５４は、判定処理の実行を停止する。

（４）上記の説明では、位置検出装置１０に圧力センサ３４、３６を搭載した場合について説明した。本実施形態では、少なくとも、装置本体５７に対して着脱機構５６が着脱自在な構成であればよいので、圧力センサ３４、３６が搭載されていない位置検出装置１０であっても、装置本体５７に対する着脱機構５６の着脱に関する各種の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上述実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０…位置検出装置 １２…圧力流体供給源
１４…検出ノズル １６…通路
１８…供給ポート ２０…検出ポート
２４…テーブル ２６…基準面
２８…ワーク ３０…検出面
３２…内部ノズル ３４、３６…圧力センサ
４２…ＥＥＰＲＯＭ ５２…位置検出処理部
５４…エラー判定処理部 ５６…着脱機構
５６ａ…ノズル部 ５６ｂ…第１ポート本体部
５６ｃ…第２ポート本体部 ５７…装置本体
６０…供給通路 ９２…凹部
１１２…オリフィス １２１…縮径部
１２２…連通孔 １３９…検出通路
１４０…流体導入空間

Claims (12)

1. 圧力流体供給源から供給された圧力流体を検出ノズルからワークの検出面に対して噴出させ、その背圧を検出することにより、前記ワークの位置を検出する位置検出装置において、
   前記圧力流体供給源から供給された圧力流体が流入する装置本体と、
   前記装置本体に供給された圧力流体を前記検出ノズル側に送出する内部ノズル、及び、前記内部ノズルから送出された圧力流体を前記検出ノズルに供給する検出ポートを含み、前記装置本体に対して着脱可能な着脱機構と
   を備え、
   前記装置本体には、前記圧力流体供給源から供給された圧力流体が流入する供給通路と、前記供給通路に連通し且つ前記着脱機構が装着される装着部とが設けられ、
   前記内部ノズルには、前記装着部に前記着脱機構が装着された際に、前記供給通路に連通するオリフィスが設けられ、
   前記検出ポートには、前記オリフィスに連通し、前記供給通路から前記オリフィスを介して送出された圧力流体を前記検出ノズルに供給する検出通路が設けられ、
   前記着脱機構は、筒状に構成され、該着脱機構の中心軸に沿った一端部を前記内部ノズルとして構成すると共に、前記中心軸に沿った他端部を前記検出ポートとして構成し、
   前記装着部は、筒状の前記着脱機構を装着可能な凹部として形成され、
   前記検出ポートの前記内部ノズル側の部分は、前記凹部の内径よりも小さな外径を有する縮径部として形成され、
   前記縮径部には、前記検出通路に連通する連通孔が前記着脱機構の径方向に沿って形成され、
   前記装着部に対する前記着脱機構の装着により、前記装着部における前記縮径部の近傍は、前記連通孔を介して前記検出通路に連通する流体導入空間として形成され、
   前記位置検出装置は、前記検出通路から前記連通孔を介して前記流体導入空間に導入された圧力流体の圧力を検出することで、前記背圧を検出する検出通路側圧力センサをさらに有することを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１記載の位置検出装置において、
   前記縮径部には、前記連通孔が複数個形成されていることを特徴とする位置検出装置。
3. 請求項１又は２記載の位置検出装置において、
   前記圧力流体供給源から前記供給通路に供給された圧力流体の供給圧を検出する供給通路側圧力センサをさらに有することを特徴とする位置検出装置。
4. 請求項３記載の位置検出装置において、
   前記検出通路側圧力センサは、前記流体導入空間に面するように前記装置本体に設けられたゲージ圧センサであり、
   前記供給通路側圧力センサは、前記供給通路に面するように前記装置本体に設けられたゲージ圧センサであることを特徴とする位置検出装置。
5. 請求項３記載の位置検出装置において、
   前記供給通路側圧力センサ及び前記検出通路側圧力センサの機能を有し、前記供給圧と前記背圧との差圧を検出する差圧センサと、
   前記供給通路に面するように前記装置本体に設けられた前記供給通路側圧力センサ、又は、前記流体導入空間に面するように前記装置本体に設けられた前記検出通路側圧力センサとして機能するゲージ圧センサと
   をさらに有することを特徴とする位置検出装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の位置検出装置において、
   前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧、及び／又は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧に基づいて、前記位置検出装置での異常を検知する異常検知部をさらに有することを特徴とする位置検出装置。
7. 請求項６記載の位置検出装置において、
   前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧に基づいて、前記供給圧の変動を検知することを特徴とする位置検出装置。
8. 請求項６又は７記載の位置検出装置において、
   前記異常検知部は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧に基づいて、前記検出ポートと前記検出ノズルとの間での異物の詰まりを検知することを特徴とする位置検出装置。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の位置検出装置において、
   前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧と、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧との差圧に基づいて、前記内部ノズルでの異物の詰まりを検知することを特徴とする位置検出装置。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載の位置検出装置において、
    所定の閾値を記憶する記憶部をさらに有し、
    前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧、及び／又は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧と、前記記憶部から読み出した前記閾値との比較に基づいて、前記位置検出装置での異常を検知することを特徴とする位置検出装置。
11. 請求項６〜１０のいずれか１項に記載の位置検出装置において、
    前記異常検知部は、前記供給通路側圧力センサが検出した前記供給圧、及び／又は、前記検出通路側圧力センサが検出した前記背圧と、前記ワークの搬送を制御する制御装置から供給される該ワークの搬送に関わる情報とに基づいて、前記位置検出装置での異常を検知することを特徴とする位置検出装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の位置検出装置において、
    前記内部ノズル及び前記検出ポートは、前記装置本体から前記着脱機構を取り外した際に分離可能であるか、又は、モノコック構造として一体的に構成されていることを特徴とする位置検出装置。

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