JPH04131509A - 流体圧作動機器の位置検出装置 - 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］ 本発明は、流体圧作動機器に実装される位置検出装置に
関し、特にシリンダ装置などの流体圧作動機器における
ピストンのような作動部材の動作位置の検出において、
外部磁界による影響が低減され、かつ耐ノイズ性の向上
が可能とされる流体圧作動機器の位置検出装置に適用し
て有効な技術に関する。

［従来の技術］ 一般に、シリンダ装置のような流体圧作動機器において
、作動部材であるピストンの動作位置を検出するために
は、たとえばピストンに内蔵された永久磁石に感応され
る磁気抵抗素子などの磁気感応形の検出素子を設けた位
置検出装置が使用されている。

その概要は、たとえば位置検出装置の内部に発光ダイオ
ードなどの光源を設けると共に、その光源に対応して表
示窓などの動作表示部が本体の一面に設けられ、この表
示部によってピストンの動作位置が表示される構造とな
っている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記のような従来技術においては、検出素子
によって永久磁石の磁界の強さを直接検出するため、外
部磁界に対して弱く、その影響を受は易いという欠点が
ある。

また、検出信号が微弱なために、小さなノイズによって
も影響を受は易く、回路の誤動作が発生し易いという欠
点がある。

従って、従来の磁気感応形の検出素子を設けた位置検出
装置においては、外部磁界による影響を受は易く、その
上耐ノイズ性に弱いという問題がある。

そこで、本発明の目的は、作動部材に内蔵される磁石の
移動に連動して変位される磁性体を備え、この磁性体の
変位を光学的に検出することにより、外部磁界による影
響が低減され、かつ耐ノイズ性の向上が可能とされる流
体圧作動機器の位置検出装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の託述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説胡すれば、下託のとおりである。

すなわち、本発明の流体圧作動機器の位置検出装置は、
作動部材が変位自在に収納され、この作動部材に内蔵さ
れた磁石に感応して動作位置を検出する流体圧作動機器
の位置検出装置であって、流体圧作動機器の外周部に配
設され、磁石との磁気的吸引力により変位可能な磁性体
と、この磁性体の変位が案内されるガイドレールと、磁
性体の変位を検出するフォトセンサとを備え、磁性体を
作動部材の変位に連動してガイドレールに沿って所定の
方向に変位させ、この磁性体の所定の変位位置をフォト
センサにより検出するものである。

また、この場合に位置検出装置を、流体圧作動機器に装
着される磁気シールドカバーにより覆うようにしたもの
である。

さらに、位置検出装置の外部への出力端子を、電源供給
端子および信号出力端子の２線式の回路構成とするもの
である。

［作用］ 前記した流体圧作動機器の位置検出装置によれば、流体
圧作動機器の外周部に配設され、ガイドレールに沿って
案内される磁性体が、作動部材に内蔵された磁石に感応
されることにより、磁性体を磁石との磁気的吸引力によ
って作動部材の変位に連動して所定の方向に変位させ、
この磁性体の所定の変位位置をフォトセンサによって検
出することができる。これにより、磁石の磁界の強さを
直接検出することなく、磁石に連動して変位される磁性
体を光学的に検出することができるので、作動部材の検
出における外部磁界による影響の低減が可能である。

この場合に、位置検出装置が磁気シールドカバーによっ
て覆われることにより、より一層、磁界による影響を受
けることがない。これにより、強磁界の環境下において
も信頼性の高い位置検出が可能である。

また、位置検出装置の回路構成が、電源供給端子および
信号出力端子の２線式の外部接続端子とされることによ
り、外部配線を低減することができる。これにより、配
線工数および配線材料の削減が可能である。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例である位置検出装置を流体圧
作動機器に実装した状態を示す斜視図、第２図は第１図
の■−■線における要部切断断面図、第３１！Ｉは第１
図のｍ−■線における要部切断断面図、第４図は本実施
例の位置検出装置の回路図、第５図は本実施例の位置検
出装置の動作を示す説明図である。

まず、第１図により本実施例の位置検出装置の構成を説
明する。

本実施例の位置検出装置は、たとえばシリンダ装置（流
体圧作動機器）１に実装され、このシリンダ装置１の作
動部材に内蔵された磁石に感応して動作位置を検出する
位置検出装置２とされ、磁石との磁気的吸引力により変
位する磁性体３と、この磁性体３の変位を案内するガイ
ドレール４と、磁性体３の所定の変位位置を検出し、外
部表示する検出部５とから構成され、シリンダ装置１に
装着される磁気シールドカバー６により覆われている。

磁性体３は、たとえばＦｅ、Ｎｉなどの強磁性体とされ
、第２図および第３図に示すような四角柱状に形成され
ている。そして、磁性体３がシリンダ装置１に収納され
た作動部材の移動に連動され、ガイドレール４に沿って
変位される構造となっている。

ガイドレール４は、たとえば摺動性の高い樹脂材料によ
って角筒状に形成され、その−側面に所定の幅の開放窓
４ａが開孔されている。そして、磁性体３が内部を変位
され、その変位が開放窓４ａを通じて検出部５により検
出される構造となっている。

検出部５は、たとえば内部に基板７が収納され、そのガ
イドレール４側に反射形のフォトセンサ８が実装され、
また反対側、すなわち外周面側に外部から認識可能に発
光ダイオード９が実装されている。そして、作動部材に
連動して変位される磁性体３がフォトセンサ８によって
検出され、作動部材の所定の動作位置として発光ダイオ
ード９が点灯される構造となっている。

磁気シールド力バー６には、磁性体３の変位および発光
ダイオード９の表示が確認される窓６ａが形成されてい
る。

また、本実施例の位置検出袋Ｗ２は、たとえば第４図に
示すような回路構成とされ、フォトセンサ８が発光部で
あるフォトダイオード８ａと、受光部であるフォトトラ
ンジスタ８ｂとから構成され、さらにフォトセンサ８か
らの出力電圧を所定の基準電圧と比較するコンパレータ
１０と、フォトセンサ８による検出状態を出力するトラ
ンジスタ１１と、検出状態を表示する発光ダイオード９
およびトランジスタ１２と、回路駆動のための所定の定
電圧を発生するレギュレータ１３とから構成されている
。

そして、フォトダイオード８ａのアノード側およびフォ
トトランジスタ８ｂのコレクタ側が、それぞれ電流制限
用の抵抗Ｒ６またはＲ２を介してレギュレータ１３に接
続され、カソード側およびエミッタ側が外部接続用のグ
ランド端子ＧＮＤに接続され、さらにフォトトランジス
タ８ｂのコレクタ側がコンパレータ１０の負入力端子に
接続されている。

また、コンパレータ１０の正入力端子には、所定の基準
電圧を発生する抵抗Ｒ３およびＲ１が接続され、抵抗Ｒ
３を介してレギュレータ１３に接続され、抵抗Ｒ２を介
してグランド端子ＧＮＤに接続され、さらに出力端子と
の間にヒステリシス用の抵抗Ｒ３が接続されている。

さらに、コンパレータ１０の出力端子は、信号を外部出
力するトランジスタ１１のベース側に接続されると共に
、外部表示するトランジスタ１２のベース側に接続され
、それぞれのエミッタ側がグランド端子ＧＮＤに接続さ
れている。また、出力用のトランジスタ１１のコレクタ
側が信号出力端子ＯＵ　Ｔ　Ｌ：接続され、表示用のト
ランジスタ１２のコレクタ側が、発光ダイオード９およ
び電流制限用の抵抗Ｒ６を介してレギュレータ１３に接
続されている。

以上のように構成される位置検出装置２は、第１図のよ
うにシリンダ装置ｔ１の外周部、ガイドレール４に移動
可能に実装され、このシリンダ装置１の内部に、第２図
および第３図のように変位自在にピストン（作動部材）
ｌａが収納されている。

そして、ピストン１ａの外周面側には永久磁石１ｂが内
蔵され、この永久磁石１ｂに磁気的に感応されることに
よって位置検出が可能な構造となっている。

次に、本実施例の作用について第５図により説明する。

始めに、たとえば第５図においてシリンダ装置１の左側
流体室に流体圧が供給されると、二点鎖線の位置に停止
していたピストン１ａが右方向に変位され、このピスト
ン１ａの変位に連動して、磁性体３がピストンｌａに内
蔵された永久磁石１ｂとの磁気的い引力によって右方向
に変位される。

そして、同図の実線の位置、すなわちピストン１ａの所
定の動作位置において、この動作位置に設定されたフォ
トセンサ８によって磁性体３の変位が検出される。この
場合に、フォトセンサ８のフォトダイオード８ａからの
光信号が磁性体３を介して反射され、この反射信号がフ
ォトトランジスタ８ｂによって受光されて電気信号に変
換される。

さらに、第４図の回路構成のコンパレータ１０によって
、抵抗Ｒ３およびＲ１による基準電圧と比較され、検出
時にＯＮ、非検出時にＯＦＦのデジタル信号の検出信号
として出力される。

そして、この検出信号が、たとえば信号出力端子ＯＵＴ
に接続される図示しない制御装置などに外部出力される
とともに、発光ダイオード９の点灯によってピストン１
ａの動作位置の検出を確認することができる。

従って、本実施例のシリンダ装置１の位置検出装置２に
よれば、シリンダ装置１の外周部に配設される磁性体３
が、永久磁石１ｂとの磁気的吸弓力によってピストン１
ａの変位に連動してガイドレール４に沿って変位され、
この磁性体３の所定の変位位置、すなわちピストン１ａ
の動作位置が７オトセンサ８によって検出されることに
より、永久磁石１ｂの磁界の強さを直接検出することな
く、永久磁石１ｂの変位に連動して変位される磁性体３
をフォトセンサ８によって光学的に検出することができ
るので、従来のような外部磁界による影響を低減するこ
とができる。

特に、位置検出装置２が磁気シールドカバー６によって
覆われることにより、より一層、磁界による影響を受け
ることがないので、強磁界中における位置検出が可能で
ある。

また、位置検出装置２の検出電圧を従来に比べて大きく
設定することができるので、耐ノイズ性が向上され、ノ
イズに対して強い位置検出装ｆ２を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発朋を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例の位置検出装置２については、シリ
ンダ装置１の１つの動作位置に配設される場合について
説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、たとえば２つの位置検出装置２をそれぞれ両スト
ローク端に配設し、両ストローク端におけるピストン１
ａの動作位置を検出する場合など１．二ついても広く適
用可能である。

また、位置検出装置２の回路構成については、外部接続
用の端子が、電圧供給端子Ｖｃｃ、信号出力端子ＯＵＴ
およびグランド端子ＧＮＤの３線式である場合について
説明したが、たとえば電圧供給端子Ｖｃｃと信号出力端
子ＯＵＴを共通にして２線式とすることも可能であり、
この場合に外部配線を低減することができるので、配線
工数ふよび配線材料の削減が可能となる。また、検出回
路についても、第４図に示す回路構成に限定されるもの
ではない。

さらに、フォトセンサ８についても、フォトダイオード
８ａおよびフォトトランジスタ８ｂの組合せに限定され
るものではなく、たとえばフォトセルなどとの組合せに
よるフォトセンサ８についても適用可能である。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野であるシリンダ装置１に用いられる位
置検出装置２に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、たとえばロークリアクチニ
エータなど他の流体圧作動機器についても広く適用可能
である。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

（１）、流体圧作動機器の外周部に配設され、磁石との
磁気的吸引力により変位可能な磁性体と、この磁性体の
変位が案内されるガイドレールと、磁性体の変位を検出
するフォトセンサとを備えることにより、磁性体を作動
部材の変位に連動してガイドレールに沿って所定の方向
に変位させ、この磁性体の所定の変位位置をフォトセン
サにより検出することができるので、磁石の磁界の強さ
を直接検出することなく光学的な検出が可能とされ、外
部磁界による影響を低減することができる。

（２）８位置検出装置が、流体圧作動機器に装着される
磁気シールドカバーによって覆われることにより、−層
磁界による影響を受けることがないので、強磁界の環境
条件においても信頼性の高い位置検出が可能である。

（３）３位置検出装置の外部への出力端子が、電源供給
端子および信号出力端子の２線式の回路構成とされるこ
とにより、位置検出装置の接続における外部配線を低減
することができるので、配線工数および配線材料の削減
が可能である。

（４）、前記（１）により、位置検出装置による検出電
圧を従来に比べて大きく設定することできるので、耐ノ
イズ性の向上が可能である。

（５）、前記（１）〜（４）により、特に外部磁界によ
る影響および耐ノイズ性に対して強い流体圧作動機器の
位置検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である位置検出装置を流体圧
作動機器に実装した状態を示す斜視図、第２図は第１図
の■−汀線における要部切断断面図、 第３図は第１図の■−■線における要部切断断面図、 第４図は本実施例の位置検出装置の回路図、第５図は本
実施例の位置検出装置の動作を示す説肋図である。 １・・・シリンダ装置（流体圧作動機器）、１ａ・・・
ピストン（作動部材）、１ｂ・・・永久磁石（磁石）、
２・・・位置検出装置、３・・・磁性体、４・・・ガイ
ドレール、４ａ・・・ＭＭ窓、５・・・検出部、６・・
・磁気ンールドカバ６ａ・・・窓、７・・・基板、８・
・・フォトセンサ、８ａ・・・フォトダイオード、８ｂ
・・・フォトトランジスタ、９・・・発光ダイオード、
１０・・・コンパレータ、１１・・・トランジスタ、１
２・・・トランジスタ、１３・・・レギュレータ、Ｒ，
−Ｒ，・・・抵抗。 第２図 特許出願人　　株式会社　小金井製作所代理人　弁理士
　　筒　井　大　相 同　　　弁理士　　　中　　野　　敏　　夫第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作動部材が変位自在に収納され、該作動部材に内蔵
   された磁石に感応して動作位置を検出する流体圧作動機
   器の位置検出装置であって、前記流体圧作動機器の外周
   部に配設され、前記磁石との磁気的吸引力により変位可
   能な磁性体と、該磁性体の変位が案内されるガイドレー
   ルと、該磁性体の変位を検出するフォトセンサとを備え
   、前記磁性体が、前記作動部材の変位に連動して前記ガ
   イドレールに沿って所定の方向に変位され、該磁性体の
   所定の変位位置が前記フォトセンサにより検出されるこ
   とを特徴とする流体圧作動機器の位置検出装置。 ２、前記位置検出装置が、前記流体圧作動機器に装着さ
   れる磁気シールドカバーにより覆われることを特徴とす
   る請求項１記載の流体圧作動機器の位置検出装置。 ３、前記位置検出装置の外部への出力端子が、電源供給
   端子および信号出力端子の２線式の回路構成とされるこ
   とを特徴とする請求項１記載の流体圧作動機器の位置検
   出装置。