JP6445753B2 - 変位センサ - Google Patents

Description

本発明は、変位センサに関する。

特許文献１には、油圧シリンダのピストンロッドの変位量を検出する変位センサが開示されている。変位センサは、ピストンロッドに形成された磁気スケールに起因する磁界の変化を検出する磁気センサを有するセンサ部と、センサ部を収納するケースと、ケースからセンサ部が進出する方向にセンサ部を付勢するスプリングと、センサ部とピストンロッドとの間に介装されセンサ部とピストンロッドとの間に間隙を形成するベアリングと、を備える。

特開平９−２５７５１５号公報（図１等）

上記従来の技術では、センサ部がベアリングを介してピストンロッドに摺接しているので、ピストンロッドからセンサ部へとノイズやサージが侵入して変位センサの検出精度が低下する可能性がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、変位センサの検出精度の低下を防止することを目的とする。

本発明は、可動体の変位量を検出する変位センサであって、可動体の変位に伴って変化する磁界に応じた信号を出力するセンサ部と、センサ部を可動体に向けて付勢する付勢部材と、センサ部の先端側に装着されて可動体に摺接し、可動体とセンサ部との間に隙間を形成する隙間形成部材と、可動体を変位可能に支持する支持体と、支持体に連結され、センサ部を進退可能に収容する収容部を有するケースと、センサ部とケースとの間に介装され、センサ部とケースとを電気的に絶縁する絶縁部材と、を備え、隙間形成部材は絶縁材料によって形成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、センサ部の先端に装着される隙間形成部材が絶縁材料によって形成されるので、可動体からセンサ部へとノイズやサージが侵入することを防止して変位センサの検出精度の低下を防止することができる。

本発明の実施形態に係る変位センサが組み込まれたダンパを示す構成図である。 変位センサを拡大して示す拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における変位センサ１０が組み込まれたダンパ１００を示す構成図である。

ダンパ１００は、作動流体が封入されたシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に収装されたピストン２と、一端がピストン２に結合され他端がシリンダ１の外部へと延在する可動体としてのロッド３と、ロッド３のストローク量（変位量）を検出する変位センサ１０と、を備える。

シリンダ１の開口端には、シリンダ１を封止する支持体としてのシリンダヘッド４が設けられる。シリンダヘッド４は、ロッド３の外周と摺接するベアリング５を内周に有してロッド３を軸支する。

シリンダヘッド４よりロッド３の他端側には、シリンダヘッド４と同軸状にケースとしてのセンサホルダ６が設けられる。センサホルダ６は、内周から外周まで径方向に連通して変位センサ１０のセンサ機構１１（図２）が挿入される収容部としての連通孔７と、連通孔７よりロッド３の他端側の内周に設けられシリンダ１内へのダストの侵入を防止するダストシール８と、を有する。

ロッド３には、多数の磁気スケール９がロッド３の軸方向に沿って一列に所定の間隔をもって埋め込まれる。変位センサ１０のセンサ機構１１（図２）は、ロッド３の磁気スケール９に対向するようにセンサホルダ６内に収装される。

図２は、変位センサ１０を拡大して示す拡大図である。

変位センサ１０は、ロッド３のストローク量に応じた磁界の変化を電気信号として出力するセンサ機構１１と、センサ機構１１と配線１２によって接続されセンサ機構１１から出力される電気信号を増幅する増幅回路（図示せず）を有する基板１３と、センサ機構１１を支持するとともに基板１３を収容する有底筒状のケース１４と、ケース１４の開口部１４ａに覆設されるカバー１５と、を備える。

ケース１４は、センサホルダ６の外周に固定され、側面にセンサホルダ６の連通孔７と連通するセンサ用開口部１４ｂを有する。カバー１５は、ケース１４の開口部１４ａ側のケース１４に固定され、ケース１４内の外部配線１６を外部へと引き出すための孔１５ａを有する。

センサ機構１１は、ケース１４のセンサ用開口部１４ｂに支持される絶縁部材としての基端部１７と、基端部１７に対してセンサ機構１１の軸方向に移動可能なセンサ部１８と、センサ部１８と基端部１７との間に介装されセンサ部１８をロッド３側に付勢する付勢部材としてのスプリング１９と、を有する。基端部１７は、絶縁材料であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）によって形成される。

センサ部１８の先端側であるロッド３側には、隙間形成部材としての円環状のベアリング２０が装着され、センサ部１８はベアリング２０を介してロッド３と摺接する。ベアリング２０は、絶縁材料であるポリイミド樹脂によって形成される。ベアリング２０の軸方向の厚みは、スプリング１９によって付勢されるセンサ部１８とロッド３とが所定の隙間を有するように予め設定される。

センサ部１８は、後端側側面に形成され連通孔７の内径より小さい外径を有する拡径部１８ａと、拡径部１８ａの周方向に亘って形成される環状凹部１８ｂと、を有する。環状凹部１８ｂには、樹脂等の絶縁材料によって形成される絶縁部材としての絶縁リング２３が嵌め込まれる。絶縁リング２３は、連通孔７の内壁に対して摺接し、センサ部１８の外周面とセンサホルダ６との間に所定の隙間を形成する。絶縁リング２３は、絶縁材料であるフェノール樹脂によって形成される。

基端部１７は、センサ用開口部１４ｂに支持される小径部１７ａと、小径部１７ａより大径であってスプリング１９の基端を支持する大径部１７ｂと、を有する。

センサ機構１１は、絶縁材料によって形成されるベアリング２０を介してロッド３に摺接し、絶縁リング２３を介してセンサホルダ６に摺接し、絶縁材料によって形成される基端部１７によってケース１４に支持される。したがって、センサ機構１１は、ロッド３、センサホルダ６及びケース１４との間で電気的に絶縁される。

よって、図２に矢印で示すように、ロッド３、センサホルダ６及びケース１４からセンサ機構１１へとノイズやサージが侵入することを防止することができる。

基板１３は、ケース１４の内面であってロッド３の軸方向に垂直な面に固定される。配線１２は、センサ機構１１の基端部１７の背面からロッド３の軸に垂直な方向に延出するとともに、基板１３の表面からロッド３の軸に平行に延出し、途中で屈曲する屈曲部１２ａを有する。

これにより、センサ機構１１の基端部１７から延出する配線１２と、基板１３から延出する配線１２との、屈曲部１２ａにおいてなす角度は９０度である。なお、屈曲部１２ａは、直角に折れ曲がっている必要はなく所定の曲率をもって屈曲していればよい。

基板１３は、ボルト２１によって仮止めされた後、シリコン樹脂やエポキシ樹脂等のモールド樹脂２２によって全周をモールドされる。基板１３のモールドは、屈曲部１２ａがモールド樹脂２２の外側に位置するように、ケース１４内の一部である基板１３付近の一か所においてのみ行われる。すなわち、モールド樹脂２２は基板１３の全周にわたって設けられる一方、配線１２については基板１３から延出する所定長さ分だけがモールドされる。

さらに、基板１３には、増幅回路によって増幅した電気信号をケース１４外へと伝達する外部配線１６が接続される。外部配線１６は、カバー１５の孔１５ａを通して外部へと引き出される。

変位センサ１０は以上のように構成され、ロッド３のストロークによってセンサ機構１１のセンサ部１８に対向する磁気スケール９が移動すると、センサ機構１１から出力される電気信号が基板１３の増幅回路に伝達され信号が増幅された後、ケース１４外のコントローラ（図示せず）に送信される。コントローラは変位センサ１０から送信される電気信号を処理することでロッド３のストローク量を導出する。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

センサ機構１１のセンサ部１８に装着されてセンサ部１８とロッド３との間に所定の隙間を形成するベアリング２０が絶縁材料によって形成されるので、ロッド３からセンサ部１８へとノイズやサージが侵入することを防止することができる。よって、センサ部１８から出力される電気信号がノイズの影響を受けることを防止できるので、変位センサの検出精度の低下を防止することができる。さらに、センサ部１８へ侵入したサージによってセンサ部１８が破損することを防止することができる。

さらに、センサ部１８は絶縁リング２３によってセンサホルダ６と電気的に絶縁されるので、ロッド３からセンサホルダ６に侵入したノイズやサージが、センサ部１８に侵入することを防止することができる。よって、より確実に変位センサ１０の検出精度の低下及び破損を防止することができる。

さらに、センサ機構１１は絶縁性の基端部１７によってケース１４と電気的に絶縁されるので、センサホルダ６からケース１４に侵入したノイズやサージが、スプリング１９を介してセンサ部１８に侵入することを防止することができる。よって、より確実に変位センサ１０の検出精度の低下及び破損を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、絶縁リング２３及び絶縁性の基端部１７によって、センサホルダ６及びケース１４からセンサ部１８へノイズやサージが侵入することを防止しているが、センサホルダ６及びケース１４を樹脂等の絶縁材料によって形成することで、センサ部１８へのノイズやサージの侵入を防止してもよい。これにより、絶縁リング２３を設けることなく、また基端部１７を絶縁材料によって形成することなく、ノイズやサージがセンサ部１８に侵入することを防止することができる。

さらに、上記実施形態では、変位センサ１０がダンパ１００に組み込まれた場合について例示したが、ロッド３が直線運動する構造であればよく、流体圧アクチュエータ等に適用することも可能である。

さらに、上記実施形態では、変位センサ１０が可動体としてのロッド３のストローク量を検出する場合について例示したが、可動体は直線運動するものに限らず回転体であってもよい。

さらに、上記実施形態では、基端部１７がＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）によって形成され、ベアリング２０がポリイミド樹脂によって形成され、絶縁リング２３がフェノール樹脂によって形成される場合を例示したが、各部材１７、２０、２３の素材は上記以外の樹脂であってもよいし、セラミック等の樹脂以外の絶縁物であってもよい。

３ ロッド（可動体）
４ シリンダヘッド（支持体）
６ センサホルダ（ケース）
７ 連通孔（収容部）
１０ 変位センサ
１４ ケース
１７ 基端部（絶縁部材）
１８ センサ部
１９ スプリング（付勢部材）
２０ ベアリング（隙間形成部材）
２３ 絶縁リング（絶縁部材）

Claims (3)

1. 可動体の変位量を検出する変位センサであって、
   前記可動体の変位に伴って変化する磁界に応じた信号を出力するセンサ部と、
   前記センサ部を前記可動体に向けて付勢する付勢部材と、
   前記センサ部の先端側に装着されて前記可動体に摺接し、前記可動体と前記センサ部との間に隙間を形成する隙間形成部材と、
   前記可動体を変位可能に支持する支持体と、
   前記支持体に連結され、前記センサ部を進退可能に収容する収容部を有するケースと、
   前記センサ部と前記ケースとの間に介装され、前記センサ部と前記ケースとを電気的に絶縁する絶縁部材と、
   を備え、
   前記隙間形成部材は絶縁材料によって形成される、
   ことを特徴とする変位センサ。
2. 前記絶縁部材は、前記センサ部の側面に装着され前記収容部に摺接する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。
3. 前記絶縁部材は、前記ケースに支持されて前記付勢部材の基端を支持する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変位センサ。