JPH02125103A - ピストン位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はピストン位置検出装置に関し、−層詳細には、
シリンダチューブの内周面を摺動するピストンに連結さ
れたピストン連結部材に磁化された環状体（以下、磁気
環状体という）を配列して磁気スケールを形成すると共
に、当該ピストン連結部材の近傍、例えば、シリンダロ
ッドカバーに磁気検知素子を配設し、往復動作に伴って
ピストンおよびその連結部材が回動するに至ったとして
も常に前記磁気環状体を介してピストン位置を示す位置
検知信号を生成することを可能とし且つ円形断面形状、
すなわち、実質的に丸棒あるいは丸管状体からなるピス
トン連結部材を用いて磁気スケールを形成した構造が簡
素化されるピストン位置検出装置に関する。

［発明の背景］ 一般に、流体圧シリンダが採用される組立工程用のロボ
ット等においては、ワークの工程順等による搬送作業に
伴い、流体圧シリンダを構成するチューブの内部を摺動
するピストンの位置が所定の位置に存在するか否かを確
認する必要がある。そして、この適合状態の？１ｌｌｉ
Ｘを行うために、シリンダチューブ内のピストン位置に
対応した検知信号等を導出する検知手段が採用される。

この場合、検知手段から導出される検知信号等を用いて
ピストン位置の適合状態が表示される。一方、導出され
た検知信号を用いてフィードバック制御を行い、ピスト
ン位置を適合状態に微調整することも行われる。

そして、これらに採用される検知手段は近時の精密化組
立工程の進展と共に比較的高精度が要求された結果、受
発光素子、磁気抵抗素子、あるいは可飽和コア等が用い
られるに至っている。例えば、検知手段に磁気検知素子
を用いる好例として、本出願人の出願に係る実開昭６０
−１７７３０３号において提案した位置検出機構付シリ
ンダ装置を掲げることが出来よう。

当該位置検出機構付シリンダ装置の概略を第１図に示す
。この例では、シリンダチューブ１２内を摺動すると共
にシール部材１４ａ、１４ｂ等が介装されたピストン１
６にピストン連結部材１８の一端部が螺子等で固着され
、さらに当該ピストン連結部材１８の他端部には、この
ピストン連結部材１８を軸通した蓋体２０がシリンダチ
ューブ１２の他端側の開口部を閉塞するように取着され
ている。また、同様にシリンダチューブ一端側の開口部
も蓋体２２で閉塞されている。前記蓋体２０および蓋体
２２間は螺子部材で線膜されて、シリンダチューブ１２
との間で密閉状態が確保されている。

第２図は前記第１図におけるＩ−Ｉ’　線の断面図であ
る。この断面図に示されるように、ピストン連結部材１
８はその円周縁部の一部を切削した形状に形成され、当
該形状に対応する開口部２０ａが蓋体２０の中心部に形
成されてピストン連結部材１８が挿通されている。これ
はピストン１６の往復移動等におけるピストン連結部材
１８の回動の阻止のためである。この場合、ピストン連
結部材１８に形成された平坦部１８ａにはその長手方向
中心部に凹状の溝が形成され、当該溝には長尺な帯状の
ＮおよびＳ極性の磁石が交互に配列するように埋設され
て磁気スケール２４が形成されている。そして、当該磁
気スケール２４に近接して、例えば、ＮまたはＳ極性の
磁気に夫々に感応する一対の磁気検知素子２６ａおよび
２６ｂが配設されている。

この磁気スケール２４の移動、すなわち、流体の間歇的
吸排等により駆動せしめられるピストン１６の往復移動
に伴い、磁気検知素子２６ａおよび２６ｂからは夫々の
極性に相応して出力信号Ｃ１、Ｃ２が導出される。そし
て、前記導出された信号は検知信号処理部２７で計数の
信号処理が施されてピストン１６の位置が算出され、当
該位置を示す出力信号Ｃ３が出力端子２８に導出される
。

従って、このように構成される位置検出機構付シリンダ
装置にふいては、ピストン連結部材１８を図示された断
面形状に形成し、当該断面形状に相応した形状の開口部
２０ａを蓋体２０に設けてピストン連結部材１８を軸通
ずるようにしだ回動防止のための機構（回り止め機構）
を形成しなければならず、さらに凹状の溝を設けて比較
的長尺な帯状の磁石を正確に埋設して磁気スケール２４
を形成するため、その構造が複雑化する不都合を露呈す
る。

［発明の目的コ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、シリンダチューブの内周面を摺動するピストン
に連結された円形断面形状のピストン連結部材の外周面
に磁気環状体を配列して磁気スケールを形成すると共に
、当該ピストン連結部材の近傍に磁気検知素子を配設し
てピストン連結部材の往復移動に伴い磁気を感知した信
号を導出し、これにより、ピストン位置等を示す位置検
知信号を生成するように構成したピストン位置検出装置
を提供することを目的とする。またこれによって、ピス
トン連結部材の回動の防止機構、すなわち、回り止め機
構等を形成する必要がなく、円形断面形状の丸棒あるい
は丸管状等のピストン連結部材のそのままの利用が可能
となり、磁気スケールとしての構造等が簡素化され且つ
ピストン連結部材の強度が向上し、さらにピストン連結
部材の頭部等の回動が可能となる。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は着磁されたピス
トン連結部材の往復移動に伴い信号を導出する磁気検知
素子を備えたピストン位置検出装置において、シリンダ
と、当該シリンダの内周面を摺動するピストンに連結さ
れると共に磁気環状体が複数個配列された円形断面形状
のピストン連結部材と、当該ピストン連結部材の近傍に
配設されて前記ピストン連結部材の往復移動に伴い信号
を導出する磁気検知素子とを具備することを特徴とする
。

［実施態様］ 次に、本発明に係るピストン位置検出装置について好適
な一実施態様を掲げ、添付した図面を参照しながら以下
詳細に説明する。なふ、図中、共通の構成要素には、文
中および図面の煩瑣を避けるため、共通の参照符号を付
すと共にその重複した説明は省略する。

第３図は本発明に係るピストン位置検出装置を示し、当
該ピストン位置検出装置はシリンダ３０と位置検出信号
形成部３２とから概略構成されている。

シリンダ３０は金属製円筒管のシリンダチューブ３６と
、当該シリンダチューブ３６の内周面を摺動するピスト
ン３８と、当該ピストン３８にその一端が固着されたピ
ストン連結部材４０とを有している。当該ピストン連結
部材４０は、例えば、鉄−クロム・コバルトからなる単
一素材の丸棒部材が採用され、当該ピストン連結部材４
０の外周部は、予め第３図に示されるように、Ｎおよび
Ｓ極性の磁気を帯びた磁気環状体Ｓ、　、Ｓ、乃至Ｓ。

およびＮ、　、Ｎ、乃至Ｎ、、が交互に配列されるよう
に着磁処理が施されている。

そして、ピストン３８はシール部材４２および４３が介
装されてシリンダチューブ３６内を摺動するように設け
られている。さらに、当該ピストン３８はピストン連結
部材４０の一端４０βが軸通され、螺子部材４４ａおよ
び４４ｂで張着に緊締されシリンダチューブ３６内は気
密状態を得ている。

シリンダチューブ３６の一端部３６ｒはその所定位置ま
で蓋体４８に外嵌している。一方、シリンダチューブ３
６の他端部３６ｆは蓋体５０にその所定位置まで外嵌し
て固着され、さらに、中心開口部５０ａにピストン連結
部材４０が軸通されている。

そして、蓋体４８と蓋体５０は螺子部材５２ａ、５２ｂ
と、図示しない螺子締結部と、さらに螺子部材５８ａ乃
至５８ｄで張着固定されてシリンダチューブ３６内が密
閉状態に維持される。そして、一対の可飽和コア部５６
ａ、５６ｂが取着部材６０を介してシリンダチューブ３
６に固着されている。当該可飽和コア部５６ａ、５６ｂ
は夫々Ｓ極、Ｎ極性の磁界を受けて信号を導出するもの
である。さらに、蓋体４８および蓋体５０には流体の供
給排出用のポート６１および６２が設けられている。

前記のように構成されることによりピストン３８のｖ−
ｖ’間の往復移動に伴い、これに応動してピストン連結
部材４０の頭部４０ｈが図示したｖ−ｖ’　方向に往復
移動可能であることが諒解されよう。

ピストン連結部材４０の頭部４０ｈは図示しない各種装
置等の駆動手段となる機構部に取着され、これにより往
復駆動手段および回動手段等が形成され所望の目的に供
されることになる。そして、このピストン３８の矢印Ｖ
あるいはＶ′　方向の往復移動はボート６１および６２
に、例えば、圧力空気が第１室Ｓ、１および第２室Ｓ、
２に間歇的に吸排されることにより達成される。

次に、シリンダチューブ３６内のピストン３８の位置を
示す検知信号の導出を行うための位置検出信号形成部３
２は可飽和コア部５６ａおよび５６ｂから導出される、
例えば、正弦波信号Ｃ１と余弦波信号Ｃ２が夫々供給さ
れる直流増幅回路７４および７６と、当該直流増幅回路
７４および７６からの出力信号Ｃ１°およびＣ２＋が供
給される位相分割器８０とを有し、当該位相分割器８０
は内挿用コンパレータおよび方向を判別するための論理
回路を備えている。

本発明に係るピストン位置検出装置は基本的には以上の
ように構成されるものであり、次にその作用並びに効果
について説明する。

シリンダチューブ３６内の第１室ＳＰ、および第２室Ｓ
、２に圧力空気が間歇的に吸排され、ピ乙トン３８が矢
印ＶあるいはＶ′　方向に往復移動し、これにより磁気
スケールを兼用したピストン連結部材４０が応動する。

このピストン連結部材４０の往復移動に伴い可飽和コア
部５６ａおよび５６ｂより、正弦波信号Ｃ１と余弦波信
号Ｃ２が連続して導出される。そして、正弦波信号Ｃ，
と余弦波信号Ｃ２は直流増幅回路７４および７６に供給
され、所定の値の増幅された出力信号ＣＩ”およびＣ２
°に形成されて位相分割器８０に入力される。

位相分割器８０においては、磁気スケールの１目盛、す
なわち、ＮおよびＳ極性の磁気環状体Ｓ１およびＮ１の
間隔ｔにおいてピストン連結部材４０の移動ｌを分解し
た信号を生成して導出する。そして、前記移動量を分解
した分解能は正弦波信号Ｃ１の１サイクルの間が ｔ ２　　　内挿用コンパレータ数 となる。ここで導出された出力信号Ｃ９が図示しない計
数処理部等に供給されてピストンの移動量により形成さ
れたパルス等を計数してピストン連結部材４０の移動量
を示す信号に形成される。また当該信号はピストン３８
の位置の微調整を行うフィードバック制御等あるいはＬ
ＣＤ等に視認のために供給される。

従って、本発明に係るピストン位置検出装置において、
ピストン連結部材４０は鉄−クロム・コバルトからなる
単一素材の丸棒部材が用いられ、その外周部にＮおよび
Ｓ極性が交互に着磁された磁気環状体を配列しているこ
とにより、例えば、多用されている処理工程が複雑なメ
ツキ等を施した３４５Ｃ（炭素鋼）等を用いる必要がな
く、また、磁気スケール等を取着するためピストン連結
部材４０に長尺な平坦部を形成する加工作業等の困難を
伴うことなくピストン連結部材４０を作成することが出
来る。また、ピストン連結部材４００回動を阻止する構
成を採用していないため当該ピストン連結部材４０の頭
部４０ｈが取着される外部駆動機構等において回動作業
を遂行することが可能となる。さらに、シリンダを取着
するための機構の自由度が向上する。

なお、本発明の前述の例においては、シリンダチューブ
３６に金属材料を用いて説明したが、プラスチック部材
等を用いること、また、ピストン連結部材４０が棒状部
材でなく管状部材を用いることを妨げない。また、シリ
ンダチューブ３６の断面が円形状とされず、例えば、４
角形状としてもよく、また、磁気検知素子にホールＩＣ
または磁気抵抗素子等を用いることも可能である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、シリンダチューブの内
周面を摺動するピストンに連結されだ円形断面形状のピ
ストン連結部材の外周面に磁気環状体を配列して磁気ス
ケールを形成すると共に、当該ピストン連結部材の近傍
に磁気検知素子を配設してピストン連結部材の往復移動
に伴い磁気を感知した信号を導出し、これにより、ピス
トン位置等を示す位置検知信号を生成するように構成し
ている。このため、ピストン連結棒部材の回り止め機構
等を形成する必要がなく、円形断面形状、すなわち、丸
棒あるいは丸管状等のピストン連結棒の利用が可能とな
り、その磁気スケールとしての構造等が簡素化される。

また、ピストン連結棒の強度が向上し、さらにピストン
連結棒の回動が可能となるためにピストン連結棒の頭部
等に取着される外部駆動機構等における回動作業が行な
え、またピストン連結棒の頭部等の取着のための機構の
構成の自由度が向上する夫々の効果乃至利点を有する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一従来例に係るピストン位置検出装置の全体構
成図、 第２図は第１図におけるＩ−Ｉ’線断面図、第３図は本
発明に係るピストン位置検出装置の一実施態様を示す全
体構成図、 第４図は第３図におけるｍ−ｎ’線断面図である。 ３０・・・シリンダ　　　　３２・・・位置検出信号形
成部３８・・・ピストン ４０・・・ピストン連結部材（磁気スケール）４８．５
０・・・蓋体　　　　５０ａ・・・中心開口部５６ａ、
５６ｂ・・・可飽和コア部 ６１．６２・・・ボート７４．７６・・・直流増幅回路
８０・・・位相分割器 Ｓｌ、３２〜Ｓ　、　、　Ｎ　ｌ、　Ｎ　２〜Ｎ　、　
・・・磁気環状体手 続 補 正 書 （自発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）着磁されたピストン連結部材の往復移動に伴い信
   号を導出する磁気検知素子を備えたピストン位置検出装
   置において、シリンダと、当該シリンダの内周面を摺動
   するピストンに連結されると共に磁気環状体が複数個配
   列された円形断面形状のピストン連結部材と、当該ピス
   トン連結部材の近傍に配設されて前記ピストン連結部材
   の往復移動に伴い信号を導出する磁気検知素子とを具備
   することを特徴とするピストン位置検出装置。
2. （２）請求項１記載のピストン位置検出装置において、
   磁気環状体の配列はＮ極性およびＳ極性が交互に配列さ
   れると共に、磁気検知素子はＮ極性およびＳ極性の磁気
   を検知して信号を導出する一組の素子で形成されること
   を特徴とするピストン位置検出装置。