JPH02150701A - Piston position detecting device - Google Patents

Piston position detecting device

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JPH02150701A
JPH02150701A JP30566388A JP30566388A JPH02150701A JP H02150701 A JPH02150701 A JP H02150701A JP 30566388 A JP30566388 A JP 30566388A JP 30566388 A JP30566388 A JP 30566388A JP H02150701 A JPH02150701 A JP H02150701A
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JP
Japan
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signal
piston
detection
connecting member
primary coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP30566388A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takebayashi
竹林 隆
Nobuhiro Fujiwara
伸広 藤原
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SMC Corp
Original Assignee
SMC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To detect the position of a piston from two waves of modulated signals by inserting a piston coupling section alternately provided with magnetic and nonmagnetic annular bodies on its outer peripheral surface into a primary coil for excitation and two sets of detection coils for leading out signals. CONSTITUTION:Magnetic sections N1, N2...Nn and nonmagnetic sections P1, P2...Pn are alternately arranged on the outer peripheral surface of a piston coupling member 20 at the same width (l). A primary coil 44 for excitation which inputs high-frequency signals S1 and the 1st and 2nd detection coils 46 and 48 which are arranged on the same circle center with the coil 44 in between are arranged in a metallic box body 42 and the member 20 is inserted into the box body 42. Then signals S2 and S5 produced as a result of the reciprocating motions m1 and -m0 of the member 20 are inputted to a signal processing system 14 from the coils 46, 48 and two waves of modulated signals forming a envelope signal section having a phase difference of 90 deg. are lead out. Thus the position of a piston can be detected with a simple constitution.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はピストン位置検出装置に関し、−層詳細には、
シリンダチューブ内を摺動するピストンに連結され、且
つ同一幅の磁性体および非磁性体が交互に配置されたピ
ストン連結部材と、高周波信号が供給される励磁用の1
次コイルと電磁誘導状態に配列された二組の検知コイル
からなる信号検知器とにあって、1次コイルおよび検知
コイル内に配置されたピストン連結部材との協働のもと
に、前記二組の検知コイルから導出される夫々の信号に
基づき、シリンダチューブ内のピストン位置を検出出来
るようにしたピストン位置検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a piston position detection device, in particular:
A piston connecting member that is connected to a piston that slides inside a cylinder tube and in which magnetic and non-magnetic materials of the same width are arranged alternately, and an excitation member that is supplied with a high frequency signal.
In a signal detector consisting of a secondary coil and two sets of detection coils arranged in an electromagnetic induction state, the secondary coil The present invention relates to a piston position detection device capable of detecting a piston position within a cylinder tube based on signals derived from a set of detection coils.

[発明の背景コ 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、この適合状態の確認を行う
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。
[Background of the Invention] In general, in robots for assembly processes that employ fluid pressure cylinders, the position of the piston that slides inside the tube that constitutes the fluid pressure cylinder is changed as the workpieces are transported in the order of the steps. It is necessary to check whether or not it exists in a predetermined position. In order to confirm this conformity, a detection means is employed that derives a detection signal or the like corresponding to the position of the piston within the cylinder tube. In this case, the compatible state of the piston position is displayed using a detection signal derived from the detection means. On the other hand, feedback control is performed using the derived detection signal to finely adjust the piston position to an appropriate state.

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。
As a result of recent advances in precision assembly processes, relatively high precision has been required for the detection means employed in these devices, and as a result, light emitting/receiving elements, magnetoresistive elements, saturable cores, and the like have come to be used.

受発光素子が用いられる変位センサにあっては、外部か
らの強光の悪影響を生じ、また、受発光素子が塵芥等の
付着により経時的な検知能力の低下を伴う。また、磁石
および磁気検知素子が利用される変位センサにあっては
、経時的な磁力の低下を生起する等々の夫々の不都合を
有している。
In a displacement sensor using a light emitting/receiving element, strong light from the outside causes an adverse effect, and the detecting ability of the emitting/receiving element deteriorates over time due to adhesion of dust and the like. Furthermore, displacement sensors that utilize magnets and magnetic sensing elements have their own disadvantages, such as a decrease in magnetic force over time.

[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、シリンダチューブ内を摺動するピストンに連結
され、且つ同一幅の磁性および非磁性の環状体が外周面
に交互に配置されたピストン連結部材と、高周波信号が
入力される励磁用の1次コイルと、当該1次コイルを挟
み、且つ電磁誘導状態をとる信号導出用の二組の検知コ
イルとを含む信号検知器を備え、前記ピストン連結部材
には1次コイルと二組の検知コイルが挿通されると共に
、前記ピストン連結部材の往復移動において、二組の検
知コイルから90”位相差包絡線信号部が形成された前
記高周波信号(以下、2波の変調信号という)を導出し
、導出された2波の変調信号から正弦波および余弦波信
号を抽出すると共に、当該正弦波および余弦波信号から
前記ピストン連結部材の往復移動に伴うピストン位置を
示す位置検知信号を形成せしめるように構成し、これに
より比較的簡単な構成、且つ移動の検知においては接触
部材を必要としないため部材の磨耗を生起することなく
、また光、磁界、振動等の外乱に比較的有利に作用し、
さらに経時的な検知能力の低下が有効に阻止出来るピス
トン位置検出装置を提供することを目的とする。
[Object of the Invention] The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned disadvantages, and the present invention has been made in order to overcome the above-mentioned disadvantages. A signal including piston connecting members arranged alternately, a primary coil for excitation into which a high frequency signal is input, and two sets of detection coils for deriving signals that sandwich the primary coil and take an electromagnetic induction state. A primary coil and two sets of detection coils are inserted into the piston connection member, and a 90” phase difference envelope signal portion is transmitted from the two sets of detection coils during reciprocating movement of the piston connection member. The formed high frequency signal (hereinafter referred to as a two-wave modulation signal) is derived, a sine wave and a cosine wave signal are extracted from the derived two-wave modulation signal, and the piston is extracted from the sine wave and cosine wave signal. It is configured to generate a position detection signal indicating the piston position as the connecting member reciprocates, and has a relatively simple configuration and does not require a contact member to detect movement, thereby avoiding wear of the member. It also acts relatively favorably against disturbances such as light, magnetic fields, and vibrations.
A further object of the present invention is to provide a piston position detection device that can effectively prevent deterioration in detection ability over time.

[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、同一幅の磁性および非磁性の環状体が外周面に交
互に配列されたピストン連結部材と、当該ピストン連結
部材に挿通されると共に高周波信号が供給される少なく
とも1以上の励磁用の1次コイルと、当該1次コイルと
電磁誘導状態をとり且つ前記ピストン連結部材に挿通さ
れると共に前記ピストン連結部材の移動において正弦波
の包絡線信号部が生成される第1の信号を送出するよう
に前記1次コイルの一方の面の近傍に配設される少なく
とも1以上の第1の検知コイルと、前記1次コイルと電
磁誘導状態をとり且つ前記ピストン連結部材に挿通され
ると共に前記ピストン連結部材の移動において余弦波の
包絡線信号部が生成される第2の信号を送出するように
前記1次コイルの他方の面の近傍に配設される少なくと
も1以上の第2の検知コイルと、前記励磁用の1次コイ
ルに搬送波信号を供給せしめる高周波信号発生手段と、
前記第1の信号および第2の信号から描出した正弦波信
号および余弦波信号をもって前記ピストン連結部材の移
動lを示す検出信号を一導出する移動、量検出信号生成
手段とを具備することを特徴とする。
[Means for Achieving the Object] In order to achieve the above object, the present invention includes a cylinder and a magnetic and non-magnetic annular ring having the same width and connected to a piston that slides on the inner peripheral surface of the cylinder. A piston connecting member whose bodies are arranged alternately on an outer peripheral surface, at least one primary coil for excitation that is inserted through the piston connecting member and to which a high frequency signal is supplied, and an electromagnetic induction state of the primary coil. and is inserted into the piston connecting member and near one surface of the primary coil so as to transmit a first signal in which a sinusoidal envelope signal portion is generated upon movement of the piston connecting member. At least one or more first detection coils are disposed and are in an electromagnetic induction state with the primary coil, and are inserted into the piston connecting member, and when the piston connecting member moves, an envelope signal portion of a cosine wave is generated. A carrier wave signal is supplied to at least one or more second detection coils disposed near the other surface of the primary coil so as to send out the generated second signal, and to the excitation primary coil. a high frequency signal generating means for causing the
It is characterized by comprising movement and amount detection signal generation means for deriving a detection signal indicating the movement l of the piston connecting member from the sine wave signal and cosine wave signal drawn from the first signal and the second signal. shall be.

[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。なお、図中、共通の構成要素には、文
中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。
[Embodiment] Next, a preferred embodiment of the piston position detection device according to the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. In the drawings, common components are given common reference numerals and redundant explanations will be omitted in order to avoid clutter in the text.

第1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12と信号処理系1
4とから概略構成されている。
FIG. 1 shows a piston position detection device according to the present invention, which includes a cylinder 12 and a signal processing system 1.
It is roughly composed of 4.

シリンダ12は金属製円筒管のシリンダチューブ16と
、当該シリンダチューブ16の内周面を摺動するピスト
ン18と、当該ピストン18にその一端が固着されたピ
ストン連結部材20とを有している。当該ピストン連結
部材20の外周面は、予めその表層部に磁性体部(N+
 、N2 、N:l・・・Nn)と非磁性体部(P +
 、P2 、P3 ・”P−)が同一幅βをもって交互
に配列されている。
The cylinder 12 includes a cylinder tube 16 that is a metal cylindrical tube, a piston 18 that slides on the inner circumferential surface of the cylinder tube 16, and a piston connecting member 20 that has one end fixed to the piston 18. The outer peripheral surface of the piston connecting member 20 has a magnetic material portion (N+
, N2, N:l...Nn) and the non-magnetic part (P +
, P2, P3 .''P-) are alternately arranged with the same width β.

そして、ピストン18はシール部材22および23が介
装されてシリンダチューブ16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18はピストン連結
部材20の一端部2Ofが軸通され、螺子部材24aお
よび2.4 bで強固に緊締されている。
The piston 18 is provided to slide within the cylinder tube 16 with seal members 22 and 23 interposed therebetween. Furthermore, one end 2Of of a piston connecting member 20 is passed through the piston 18, and is firmly tightened with screw members 24a and 2.4b.

シリンダチューブ16の一端部16rはその所定位置ま
で蓋体28に外嵌している。一方、シリンダチューブ1
6の他端部16βは蓋体30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30aにピストン連結
部材20が軸通されている。
One end 16r of the cylinder tube 16 is fitted onto the lid 28 up to a predetermined position. On the other hand, cylinder tube 1
The other end 16β of 6 is externally fitted and fixed to the lid 30 up to a predetermined position, and furthermore, the piston connecting member 20 is axially passed through the center opening 30a.

そして、蓋体28および30は螺子部材32a、32b
と、さらに図示しない同様の螺子部材で強着固定されて
シリンダチューブ16内が密閉状態に維持される。そし
て、蓋体30内にはピストン連結部材20の方向m1−
Tl1oの往復移動に伴う検知信号を得るための信号検
知部40が設けられている。当該信号検知部40は、図
から諒解されるように、シールドを兼ねる金属製の框体
42内に、前記ピストン連結部材20が挿通されると共
に、当該ピストン連結部材20には高周波信号SIが入
力される励磁用の1次コイル44と、当該1次コイル4
4を挟み、且つ円心線を同一として配置される第1検知
コイル46および第2検知コイル48とが軸通されてい
る。この場合、1次コイル44、第1検知コイル46、
第2検知コイル48は夫々に図示しないボビン部材に輪
線が統一した巻き方向をもって、例えば、右巻きに形成
されて装着されると共に、框体42内に図示しない取着
部材を介在して固着されている。そして、第1検知コイ
ル46および第2検知コイル48からはピストン連結部
材20の方向mi−moの往復移動において発生せしめ
られた検知信号S2およびSsが送出され、この検知信
号S2およびS5は信号処理系14に入力される。
The lids 28 and 30 have screw members 32a and 32b.
Further, the cylinder tube 16 is firmly fixed by a similar screw member (not shown), and the inside of the cylinder tube 16 is maintained in a sealed state. The direction m1- of the piston connecting member 20 is inside the lid body 30.
A signal detection unit 40 is provided to obtain a detection signal accompanying the reciprocating movement of Tl1o. As can be understood from the figure, in the signal detection section 40, the piston connecting member 20 is inserted into a metal frame 42 that also serves as a shield, and a high frequency signal SI is input to the piston connecting member 20. The primary coil 44 for excitation and the primary coil 4
A first sensing coil 46 and a second sensing coil 48, which are arranged with the center line of the center line being the same, are axially passed through. In this case, the primary coil 44, the first detection coil 46,
The second detection coils 48 are each mounted on a bobbin member (not shown) with the loop wires wound in a unified direction, for example, in a right-handed manner, and are fixed in the frame body 42 via an attachment member (not shown). has been done. Then, the first detection coil 46 and the second detection coil 48 send out detection signals S2 and Ss generated during the reciprocating movement of the piston connecting member 20 in the direction mi-mo, and these detection signals S2 and S5 are processed by signal processing. It is input to system 14.

さらに、蓋体28および蓋体30には流体の供給排出用
のポート50および52が設けられている。
Further, the lid 28 and the lid 30 are provided with ports 50 and 52 for supplying and discharging fluid.

前記のように構成されることによりピストン18の方向
m1−moの往復移動に伴い、これに応動してピストン
連結部材20の頭部20hが図示したVI Vo方向に
往復移動可能であることが諒解されよう。そして、ピス
トン連結部材200頭部20h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々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18の方向mi
−moの往復移動はポート50および52に、例えば、
圧縮空気が第1室SPよおよび第2室S、2に間歇的に
吸排されることにより達成される。
It is understood that with the above configuration, as the piston 18 reciprocates in the direction m1-mo, the head 20h of the piston connecting member 20 can reciprocate in the VI Vo directions shown in the figure in response. It will be. The head 20h of the piston connecting member 200 is attached to a mechanical part that serves as a drive means for various devices (not shown), thereby forming a reciprocating drive means, a rotation means, etc., and serves the desired purpose. . Then, the direction mi of this piston 18
-mo reciprocation to ports 50 and 52, e.g.
This is achieved by intermittently sucking and exhausting compressed air into the first chamber SP and the second chambers S and 2.

ここで信号処理系14の構成を説明する。第2図に信号
処理系14の要部ブロックの構成を示す。
Here, the configuration of the signal processing system 14 will be explained. FIG. 2 shows the configuration of main blocks of the signal processing system 14.

当該信号処理系14は、例えば、100KI(zの搬送
波の高周波信号S、を発振して、前記1次コイル44に
印加する発振手段56を含む。さらに、第1検知コイル
46から導出される検知信号S2が入力される整流回路
58と、当該整流回路58で半波整流された整流信号S
、が供給され、所定の値に増幅した増幅信号S6を送出
する直流増幅器60を備えている。さらに、第2検知コ
イル48から導出される検知信号S、が入力される整流
回路62と、当該整流回路62で半波整流された整流信
号S7が供給され所定の値に増幅せしめた増幅信号S、
を送出する直流増幅器64とを有している。そして、前
記増幅信号S6およびS、が夫々供給される位相分割回
路66とを備える。また位相分割回路66には出力信号
SIOが導出される出力端子68を含む。
The signal processing system 14 includes an oscillation means 56 that oscillates a high frequency signal S of carrier wave of 100 KI (z) and applies it to the primary coil 44. A rectifier circuit 58 into which the signal S2 is input, and a rectified signal S half-wave rectified by the rectifier circuit 58.
, and is provided with a DC amplifier 60 that sends out an amplified signal S6 amplified to a predetermined value. Furthermore, a rectifier circuit 62 to which the detection signal S derived from the second detection coil 48 is input, and a rectification signal S7 that has been half-wave rectified in the rectifier circuit 62 are supplied, and the amplified signal S is amplified to a predetermined value. ,
It has a DC amplifier 64 that sends out. It also includes a phase division circuit 66 to which the amplified signals S6 and S are respectively supplied. The phase division circuit 66 also includes an output terminal 68 from which an output signal SIO is derived.

次に、第3図をもってピストン連結部材20を詳細に説
明する。このピストン連結部材20は、−例として、第
3図Aから諒解されるように、345C(炭素鋼)を用
い、その表層部に磁性体部(Nl 、N2 、N3 ”
’N、 )と非磁性体部(P+ 、P2 、Ps ・・
・P、 )が同一幅lをもって交互に配列されている。
Next, the piston connecting member 20 will be explained in detail with reference to FIG. This piston connecting member 20 is made of, for example, 345C (carbon steel), as can be understood from FIG. 3A, and has magnetic parts (Nl, N2, N3"
'N, ) and non-magnetic parts (P+, P2, Ps...
・P, ) are arranged alternately with the same width l.

そして、磁性体部は345Cの素材部であり、非磁性体
部は次の手段で形成される。先ず、素材の表層部の非磁
性体部分が形成される部分を所定の深さをもって削除し
、交互に溝を形成する。次に、非磁性のクロムメツキを
施して前記の溝を埋めると共に表面を研磨する。このよ
うにして磁性体部(NI、N2、N3・・・N、、)と
非磁性体部(p、 、P2、P3・・・P、)が交互に
形成されたピストン連結部材20が作成される。次の例
として、第3図已に示される例では、先ず、345Cの
丸棒等の部材の表面に、例えば、コーティングの積層処
理を施し、さらに磁性のメツキ、例えばクロムメツキの
積層処理を施す。さらに、幅βで交互にエツチング処理
を施して前記メツキの層を除去する。さらに、非磁性の
クロムメツキ処理等を行い、前記エツチングで除去され
た溝を埋めると共に、最後に表面研磨を行う。このよう
にして磁性体部(NI 、N2 、N3・・・Nh)と
非磁性体部(P r 、P2 、P3 ”’P、 )が
交互に形成されたピストン連結部材20が作成される。
The magnetic part is made of 345C material, and the non-magnetic part is formed by the following method. First, a portion of the surface layer of the material where the non-magnetic material portion will be formed is removed to a predetermined depth, and grooves are formed alternately. Next, non-magnetic chrome plating is applied to fill the grooves and polish the surface. In this way, a piston connecting member 20 is created in which magnetic parts (NI, N2, N3...N, , ) and non-magnetic parts (p, , P2, P3...P,) are alternately formed. be done. As the next example, in the example shown in FIG. 3, the surface of a member such as a 345C round bar is first subjected to, for example, a coating lamination process, and then a magnetic plating process, such as a chrome plating process, is applied. Furthermore, the plating layer is removed by performing etching treatment alternately with a width β. Furthermore, a nonmagnetic chrome plating process is performed to fill in the grooves removed by the etching, and finally, the surface is polished. In this way, a piston connecting member 20 is created in which magnetic portions (NI, N2, N3...Nh) and non-magnetic portions (Pr, P2, P3''P,) are alternately formed.

次に、第4図を参照して1次コイル44および第1検知
コイル46、第2検知コイル48と磁性体部(NI 、
N2 、N3・・・N、、)と非磁性体部(P、 、P
2 、P3・・・P、)  との配置関係を詳細に説明
する。
Next, with reference to FIG.
N2, N3...N, ) and the non-magnetic part (P, , P
2, P3...P,) will be explained in detail.

框体42内の1次コイル44および第1検知コイル46
、第2検知コイル48の幅d(厚さ)は磁性体部および
非磁性体部の幅lと路間−に形成されている。第1検知
コイル46は厚さを部分した場合の中心線aが非磁性体
部P2の幅lを部分した中心線aと同一になるように配
置されている。また、第2検知コイル48はその厚さに
おける中心線すが非磁性体部P、および磁性体部N3の
接合線すと路間−となるべく配置されている。当該第1
検知コイル46と第2検知コイル48の間には1次コイ
ル44が取着されている。このように配置されることに
より、ピストン連結部材20の往復移動に伴い第1検知
コイル46および第2検知コイル48は磁性体部(NI
、N2、N、・・・N、)と対向した場合に最大値の信
号を導出する。また非磁性体部(P+ 、P2 、P3
・・・P、)と対向した場合に最小値の信号が導出され
、さらに夫々の間に跨がる位置においては相応した信号
が導出される。さらに第1および第2の検知コイル46
および48から導出される信号には90°位相差信号を
含んで、すなわち、2波の変調信号として送出されるこ
とになる。
Primary coil 44 and first sensing coil 46 inside frame 42
The width d (thickness) of the second sensing coil 48 is formed between the width l of the magnetic material portion and the non-magnetic material portion. The first sensing coil 46 is arranged so that the center line a when the thickness is divided is the same as the center line a when the width l of the non-magnetic part P2 is divided. Further, the second sensing coil 48 is arranged so that its center line in its thickness is as close as possible to the junction line between the non-magnetic portion P and the magnetic portion N3. The first
A primary coil 44 is attached between the detection coil 46 and the second detection coil 48. By being arranged in this way, the first sensing coil 46 and the second sensing coil 48 are connected to the magnetic body part (NI
, N2, N, . . . N,), the signal with the maximum value is derived. Also, non-magnetic parts (P+, P2, P3
. Furthermore, the first and second sensing coils 46
The signal derived from 48 and 48 includes a 90° phase difference signal, that is, is sent out as a two-wave modulated signal.

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。
The piston position detection device according to the present invention is basically constructed as described above, and its operation and effects will be explained next.

シリンダチューブ16内の第1室SP、および第2室S
、2に圧縮空気が間歇的に吸排され、ピストン18が方
向ml−moに往復移動し、これによりピストン連結部
材20が応動する。
The first chamber SP and the second chamber S in the cylinder tube 16
.

そして1次コイル44に発振手段56から、例えば、1
00KHzの励磁用の高周波信号S1が印加される。そ
れにより第1および第2検知コイル46および48は電
磁誘導により高周波信号SIと同一の周波数で誘起され
た電圧(以下、誘起電圧という)を生起する。当該誘起
電圧は夫々検知信号S2およびS5として導出される。
Then, the oscillating means 56 supplies the primary coil 44 with, for example, 1
A high frequency signal S1 for excitation of 00 KHz is applied. As a result, the first and second sensing coils 46 and 48 generate a voltage (hereinafter referred to as induced voltage) induced by electromagnetic induction at the same frequency as the high frequency signal SI. The induced voltages are derived as detection signals S2 and S5, respectively.

このような誘起電圧が第1および第2検知コイル46お
よび48に生起する状態において、ピストン連結部材2
0が方向mi−moに往復移動せしめられると、当該ピ
ストン連結部材20に形成された磁性体部(NI SN
2 、N5−N−)と非磁性体部(P、、P2、P3・
・・P、、)とにより透磁率が変化して、第5図へに示
されるように、高周波信号S1の搬送波に対して、その
移動に伴う変調が施された検知信号S2およびS5が導
出される。当該検知信号S2およびS5に形成された正
弦波包絡線部82Nおよび余弦波包絡線部SSXの間は
90°の位相差が形成されている。次に、検知信号S2
は整流回路58で整流が行われて、第5図已に示される
ように、正弦波包絡線部S2Xの整流信号S、が抽出さ
れる。当該整流信号S、は直流増幅器60で所定の値に
増幅され、第5図Cに示されるように正弦波の増幅信号
S6が導出される。
In a state where such an induced voltage is generated in the first and second sensing coils 46 and 48, the piston connecting member 2
0 is reciprocated in the direction mi-mo, the magnetic body portion (NI SN
2, N5-N-) and the non-magnetic part (P, , P2, P3.
. . P, , ), the magnetic permeability changes, and as shown in FIG. 5, detection signals S2 and S5 are derived in which the carrier wave of the high-frequency signal S1 is modulated in accordance with its movement. be done. A phase difference of 90° is formed between the sine wave envelope portion 82N and the cosine wave envelope portion SSX formed in the detection signals S2 and S5. Next, the detection signal S2
is rectified by the rectifier circuit 58, and as shown in FIG. 5, a rectified signal S of the sine wave envelope portion S2X is extracted. The rectified signal S is amplified to a predetermined value by a DC amplifier 60, and a sinusoidal amplified signal S6 is derived as shown in FIG. 5C.

一方、検知信号S5も同様に整流回路62で整流が施さ
れて、第5図已に示されるように、余弦波包路線部SS
Mの整流信号S7を抽出する。
On the other hand, the detection signal S5 is similarly rectified by the rectifier circuit 62, and as shown in FIG.
A rectified signal S7 of M is extracted.

当該整流信号S7は直流増幅器64で所定の値に増幅が
行われ、第5図Cに示されるように余弦波の増幅信号S
、が導出される。
The rectified signal S7 is amplified to a predetermined value by the DC amplifier 64, and as shown in FIG.
, is derived.

このようにして導出された正弦波および余弦波の増幅信
号S6およびS9は位相分割回路66に夫々供給される
。ここでは正弦波および余弦波の増幅信号S6およびS
9の1周期を等分割し、それに相応したパルス信号等を
生成して出力端子68に導出する。当該パルス信号に形
成された出力信号SIOは、例えば、計数器において、
そのパルス数を時間軸上で計数せしめ、ピストン連結部
材20の信号検知部40に対する絶対移動量を算出する
The thus derived sine wave and cosine wave amplified signals S6 and S9 are supplied to a phase division circuit 66, respectively. Here, sine wave and cosine wave amplified signals S6 and S
9 is divided into equal parts, a corresponding pulse signal is generated, and the generated pulse signal is outputted to the output terminal 68. The output signal SIO formed into the pulse signal is, for example, in a counter,
The number of pulses is counted on the time axis to calculate the absolute amount of movement of the piston connecting member 20 with respect to the signal detection unit 40.

次に、第6図乃至第8図を用いて信号検知部の変形例を
説明する。
Next, modified examples of the signal detection section will be explained using FIGS. 6 to 8.

当該変形例はいずれも前記信号検知部40に相当する二
組の信号検知部が利用される。この目的とするところは
、検知信号S2およびS5の出力レベルの増大にある。
In both of these modified examples, two sets of signal detection sections corresponding to the signal detection section 40 are used. The purpose of this is to increase the output level of the detection signals S2 and S5.

第6図にあっては、第1検知部70と第2検知部75で
構成され、シールドを兼ねた框体78内に1次コイル8
0と、当該1次コイル80を挟んで円心線を同一とした
第1および第2検知コイル82および84とを有してい
る。一方、第2検知部75も同様にして1次コイル90
、第1および第2検知コイル92および94を備える。
In FIG. 6, the primary coil 8 is composed of a first detection section 70 and a second detection section 75, and is housed in a frame 78 that also serves as a shield.
0, and first and second sensing coils 82 and 84 having the same circular center line with the primary coil 80 in between. On the other hand, the second detection unit 75 also uses the primary coil 90 in the same manner.
, first and second sensing coils 92 and 94.

ここでピストン連結部材20に形成された磁性体部(N
、 、N2、N5−N、)  と非磁性体部(P、 、
P2、P。
Here, the magnetic material portion (N
, , N2, N5-N,) and the non-magnetic part (P, ,
P2, P.

・・・Ph)と1次コイル80.90および第1検知コ
イル82および92、さらに、第2検知コイル84およ
び94との配置状態を説明する。
...Ph), the primary coil 80.90, the first detection coils 82 and 92, and the second detection coils 84 and 94.

この場合、前記各コイルは同一の幅dで形成されており
、また、この幅dと同一の幅βで磁性体部(No、N2
 、N3・・・N、)と非磁性体部(P+ 、P2 、
P3・・・P、、)が配列されている。
In this case, each of the coils is formed with the same width d, and the magnetic material portion (No, N2
, N3...N, ) and the non-magnetic part (P+ , P2 ,
P3...P,,) are arranged.

第1検知コイル82は非磁性体部P2の中心線Cを同一
として、また、第2検知コイル84は磁性体部N、と夫
々の中心線eを同一として配置されている。さらに、第
1検知コイル92の中心線fは非磁性体部P5と磁性体
部N8との接合線と同一に配置されている。第2検知コ
イル94の中心線gは磁性体部N4 と非磁性体部P4
 との接合線と同一に配置されている。このように配置
されることにより、先ず、発振手段56より高周波信号
S1が1次コイル80および90に供給されると共にピ
ストン連結部材2゜が方向m、moに往復移動せしめら
れる。これにより、第1および第2検知コイル92およ
び94からは高周波信号S1の搬送波に変調が施された
検知信号が導出される。そして、検知信号は形成される
包絡線部間が90°の位相差を有した略正弦波および余
弦波信号を含む。但し、第1検知コイル82と第2検知
コイル84の検知信号は逆位相となる。そこで、図示さ
れるように、予め第2検知コイル84の接続線を逆転し
て結線しておくようにする。なお、第1検知コイル92
と第2検知コイル94も同様である。
The first sensing coil 82 and the non-magnetic portion P2 have the same centerline C, and the second sensing coil 84 and the magnetic portion N have the same centerline e. Furthermore, the center line f of the first sensing coil 92 is arranged on the same line as the joining line between the non-magnetic part P5 and the magnetic part N8. The center line g of the second detection coil 94 is between the magnetic part N4 and the non-magnetic part P4.
It is located on the same line as the joining line. With this arrangement, first, the high frequency signal S1 is supplied from the oscillating means 56 to the primary coils 80 and 90, and the piston connecting member 2° is caused to reciprocate in the directions m and mo. As a result, the first and second detection coils 92 and 94 derive detection signals in which the carrier wave of the high-frequency signal S1 is modulated. The detection signal includes substantially sine wave and cosine wave signals having a phase difference of 90° between the envelope portions formed. However, the detection signals of the first detection coil 82 and the second detection coil 84 have opposite phases. Therefore, as shown in the figure, the connection wires of the second sensing coil 84 are connected in reverse in advance. Note that the first detection coil 92
The same applies to the second detection coil 94.

従って、得られる検知信号S2bは第1検知コイル82
と第2検知コイル84の検出信号、すなわち、誘起電圧
が同位相をもって重畳加算された信号値となる。また検
知信号Sobも同様に第1検知コイル92と第2検知コ
イル94の誘起電圧が同位相をもって重畳加算された信
号値となる。
Therefore, the obtained detection signal S2b is
and the detection signal of the second detection coil 84, that is, the signal value is obtained by superimposing and adding the induced voltage with the same phase. Similarly, the detection signal Sob has a signal value obtained by superimposing and adding the induced voltages of the first detection coil 92 and the second detection coil 94 with the same phase.

このように構成されることにより、例えば、遠隔操作が
採用される際に検知信号S2bおよびSSbを比較的遠
隔地に送出する場合、すなわち、伝送損失が比較的大き
い場合に有利に作用する。
This configuration is advantageous, for example, when remote control is employed and the detection signals S2b and SSb are sent to a relatively remote location, that is, when transmission loss is relatively large.

また、第7図においては第1検知コイル82と第2検出
コイル84が同位相であり、また、第1検知コイル92
と第2検知コイル94も同位相となる。
Further, in FIG. 7, the first detection coil 82 and the second detection coil 84 are in the same phase, and the first detection coil 92
and the second detection coil 94 are also in the same phase.

さらに、第8図の例は1次コイル80a、90aおよび
第1検知コイル82a、92aまた第2検知コイル84
a、94aの幅lが前記の第4図、第6図および第7図
より大きく形成されており、例えば、その出力電圧を増
大して導出せしめる構成の例である。第7図、第8図の
夫々の作用等は第6図に示される例と基本的に同様であ
り、その重複した説明は省略する。
Furthermore, in the example of FIG.
The width l of a and 94a is made larger than that shown in FIGS. 4, 6 and 7, and this is an example of a configuration in which the output voltage is increased and derived, for example. The respective functions in FIGS. 7 and 8 are basically the same as those in the example shown in FIG. 6, and a redundant explanation thereof will be omitted.

なお、本発明の前述の例においては、シリンダチューブ
16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20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16の断面が円形状とされず、例えば、4
角形状としでもよい。
In the above-described example of the present invention, the cylinder tube 16 is made of a metal material, but it is not prohibited to use a plastic member or the like, or to use a tubular member instead of a rod-like member for the piston connecting member 20. . Further, the cross section of the cylinder tube 16 is not circular, for example,
It may also have a square shape.

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、シリンダチューブ内を
摺動するピストンに連結され、且つ同一幅の磁性および
非磁性の環状体が外周部に交互に配置されたピストン連
結部材と、高周波信号が人力される励磁用の1次コイル
と当該1次コイルを挟み、且つ電磁誘導状態をとる信号
導出用の二組の検知コイルとを含む信号検知器を備え、
前記ピストン連結部材には1次コイルと二組の検知コイ
ルが挿通されると共に、前記ピストン連結部材の往復移
動において、二組の検知コイルから90°位相差の包絡
線信号部が形成された2波の変調信号を導出し、導出さ
れた2波の変調信号から正弦波および余弦波信号を抽出
すると共に、当該正弦波および余弦波信号から前記ピス
トン連結部材の往復移動に伴うピストン位置を示す位置
検知信号を形成せしめるように構成し、これにより比較
的簡単な構成、且つ移動の検知が接触部材を必要としな
いため、部材の摩耗を生起することなく、また光、磁界
、振動等の外乱に比較的有利に作用し、さらに経時的な
検知能力の低下が有効に阻止出来る効果を奏する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a piston connection is provided that is connected to a piston that slides in a cylinder tube, and in which magnetic and non-magnetic annular bodies having the same width are alternately arranged on the outer periphery. A signal detector including a member, a primary coil for excitation to which a high frequency signal is manually applied, and two sets of detection coils for deriving a signal that is in an electromagnetic induction state, sandwiching the primary coil,
A primary coil and two sets of detection coils are inserted through the piston coupling member, and envelope signal portions with a 90° phase difference are formed from the two sets of detection coils during reciprocating movement of the piston coupling member. Deriving a wave modulation signal, extracting a sine wave and a cosine wave signal from the derived two-wave modulation signal, and a position indicating the piston position as the piston connecting member reciprocates from the sine wave and cosine wave signals. The structure is configured to generate a detection signal, and as a result, the structure is relatively simple and movement detection does not require a contact member, so there is no wear of the member and it is not susceptible to external disturbances such as light, magnetic fields, vibrations, etc. This works relatively advantageously, and has the effect of effectively preventing the deterioration of detection ability over time.

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(、
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。
Although the present invention has been described above by citing preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments (
Of course, various improvements and changes in design are possible without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1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2図は第1図に示されるピストン位置検出装置の信号
処理系の要部を示す回路ブロック図、第3図は第1図に
示されるピストン位置検出装置の一実施態様におけるピ
ストン連結部材の構成を示す一部断面図、 第4図は第1図に示されるピストン位置検出装置の一実
施態様における信号検知部の構成を示す一部断面図、 第5図は第2図に示される信号処理系における処理波形
図、 第6図は第1図に示される信号検知部の変形例の構成を
示す断面図、 第7図は第1図に示される信号検知部の他の変形例の構
成を示す断面図、 第8図は第1図に示される信号検知部のさらに他の変形
例の構成を示す断面図である。 12・・・シリンダ     16・・・シリンダチュ
ーブ18・・・ピストン     20・・・ピストン
連結部材28.30・・・蓋体     40・・・信
号検知部44・・・励磁用の1次コイル 46・・・第1検知コイル  48・・・第2検知コイ
ルS、・・・励磁用の高周波信号 S2・・・第1検知コイルからの検知信号S、・・・第
2検知コイルからの検知信号乳。・・・出力信号   
 N、〜N、・・・磁性体部P1〜P0・・・非磁性体
部 FIG、6 FIG、5
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a piston position detection device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit block diagram showing main parts of a signal processing system of the piston position detection device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a partial sectional view showing the configuration of a piston connecting member in one embodiment of the piston position detection device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a signal in one embodiment of the piston position detection device shown in FIG. 1. FIG. 5 is a processing waveform diagram in the signal processing system shown in FIG. 2; FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a modified example of the signal detection section shown in FIG. 1; 7 is a sectional view showing the configuration of another modification of the signal detection unit shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of still another modification of the signal detection unit shown in FIG. 1. FIG. 12... Cylinder 16... Cylinder tube 18... Piston 20... Piston connecting member 28. 30... Lid body 40... Signal detection section 44... Primary coil for excitation 46. ...First detection coil 48...Second detection coil S, ...High frequency signal for excitation S2...Detection signal S from the first detection coil, ...Detection signal milk from the second detection coil . ...output signal
N, ~N,...Magnetic body part P1-P0...Nonmagnetic body part FIG, 6 FIG, 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)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、同一幅の磁性および非磁性
の環状体が外周面に交互に配列されたピストン連結部材
と、当該ピストン連結部材に挿通されると共に高周波信
号が供給される少なくとも1以上の励磁用の1次コイル
と、当該1次コイルと電磁誘導状態をとり且つ前記ピス
トン連結部材に挿通されると共に前記ピストン連結部材
の移動において正弦波の包絡線信号部が生成される第1
の信号を送出するように前記1次コイルの一方の面の近
傍に配設される少なくとも1以上の第1の検知コイルと
、前記1次コイルと電磁誘導状態をとり且つ前記ピスト
ン連結部材に挿通されると共に前記ピストン連結部材の
移動において余弦波の包絡線信号部が生成される第2の
信号を送出するように前記1次コイルの他方の面の近傍
に配設される少なくとも1以上の第2の検知コイルと、
前記励磁用の1次コイルに搬送波信号を供給せしめる高
周波信号発生手段と、前記第1の信号および第2の信号
から抽出した正弦波信号および余弦波信号をもって前記
ピストン連結部材の移動量を示す検出信号を導出する移
動量検出信号生成手段とを具備することを特徴とするピ
ストン位置検出装置。
(1) A cylinder, a piston connecting member connected to a piston that slides on the inner peripheral surface of the cylinder, and in which magnetic and non-magnetic annular bodies of the same width are alternately arranged on the outer peripheral surface, and the piston connecting member. at least one primary coil for excitation that is inserted through the member and to which a high frequency signal is supplied; and a state of electromagnetic induction with the primary coil, and movement of the piston connecting member while being inserted through the piston connecting member. The first part in which a sinusoidal envelope signal part is generated at
at least one or more first sensing coils disposed near one surface of the primary coil so as to send out a signal; and at least one first sensing coil that is in an electromagnetic induction state with the primary coil and inserted into the piston connecting member. at least one coil disposed near the other surface of the primary coil so as to transmit a second signal in which a cosine wave envelope signal portion is generated upon movement of the piston connecting member. 2 detection coils;
High frequency signal generating means for supplying a carrier signal to the excitation primary coil, and detection indicating the amount of movement of the piston connecting member using a sine wave signal and a cosine wave signal extracted from the first signal and the second signal. A piston position detection device comprising a movement amount detection signal generation means for deriving a signal.
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US5505003A (en) * 1993-10-08 1996-04-09 M&M Precision Systems Corporation Generative measuring system
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