JPH06167302A - 移動体位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】妨害磁界が作用しても移動体位置を誤検出する
ことなく、移動体の位置を正確に検出できる移動体位置
検出装置を提供する。 【構成】移動体に配設した磁石によって形成される磁界
のＸ軸方向の磁束密度に基づいて電気抵抗を変化させる
磁気抵抗素子Ｒ₁ と前記磁界のＹ軸方向の磁束密度に基
づいて電気抵抗を変化させる磁気抵抗素子Ｒ₂ とを直列
接続しかつ一体に構成したセンサ１と、センサ１によっ
て分圧した分圧出力を入力しかつ分圧出力のレベルとそ
れぞれ第１および第２の基準レベルとを各別に比較する
レベル比較器３および４と、レベル比較器３からの出力
の前縁に同期して検出出力を発生し、検出出力発生後レ
ベル比較器３および４からの出力が所定期間を超えて継
続して消滅したとき検出出力を消滅させる出力発生手段
を有するマイクロコンピュータ５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁界のＸ軸方向およびＹ
軸方向の各方向の磁束密度に基づいて電気抵抗を変化さ
せる磁気抵抗素子を直列接続しかつ、一体に構成した磁
電変換素子をセンサとして、該センサの出力によって移
動体の位置検出を行う移動体位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、長時間にわたる生産ラインの無人
化、省力化等の理由から自動化率が極めて高くなってい
る。この自動化に必要不可欠なのがセンサ、あるいはス
イッチ手段である。例えば、駆動用機器として使用され
るアクチュエータにもこの種のセンサやスイッチが装着
されている。この場合、前記アクチュエータのシリンダ
は、例えば、アルミニウム等の金属製管体からなるた
め、このシリンダ内に圧力流体が導入されピストンが往
復運動してもそれを外部から視認することは不可能であ
る。一方、シリンダ内におけるピストンの位置確認が可
能であれば、該位置確認信号により当該アクチュエータ
への圧力流体の供給、排出を行う弁体の切り換え動作を
行うことが可能となる。したがって、従来から、シリン
ダ内のピストンの位置を検出する機構が種々提案されて
いる。

【０００３】このような目的を達成するために、例え
ば、アクチュエータを構成するピストンに永久磁石を装
着し、一方、このピストンを収納するチューブの外側両
端部近傍に磁気センサを配設して前記ピストンの位置を
検出する移動体位置検出装置を装着したアクチュエータ
等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように、磁気センサを採用した移動体位置検出装置を有
するアクチュエータを、例えば、抵抗溶接機等の近傍に
用いた場合、前記移動体位置検出装置が誤動作すること
がある。すなわち、前記抵抗溶接機は略１００００Ａか
ら１５０００Ａの電流をワークに供給して当該ワークに
ジュール熱を発生せしめて溶着する。したがって、前記
のような大電流が供給されたり、その供給が停止された
りすることによって前記抵抗溶接機近傍には相当に強力
な妨害磁界が発生する。このため、妨害磁界により磁気
センサが誤作動して移動体の位置を誤検出し、誤ったタ
イミングで圧力流体の供給、遮断が行われるという問題
が発生する。

【０００５】そこで、前記の問題点を克服するために、
前記シリンダに装着される磁気センサに磁気シールドを
施すことが考えられる。しかし、このように磁気シール
ドを施しても磁気センサの誤作動を確実に回避すること
が困難であるばかりか、前記磁気シールドのためにアク
チュエータ自体の重量が大きくなり、また、大型化す
る。

【０００６】さらに、磁界内で用いるアクチュエータに
おいて、そのピストンの位置を検出する他の機構として
は、リミットスイッチ等による位置検出機構も用いられ
ている。しかしながら、リミットスイッチは機械的接点
を有するため耐用性に劣り、頻繁な交換を必要とする。
一方、当該リミットスイッチを取り付けるために相当に
大きな空間が必要となり、アクチュエータ自体が大型化
するという問題点がある。

【０００７】本発明は、妨害磁界が作用しても移動体の
位置を誤検出することなく、移動体の位置を正確に検出
できる移動体位置検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の移動体位置検出
装置は、移動体に配設した磁石によって形成される磁界
のＸ軸方向の磁束密度に基づいて電気抵抗を変化させる
第１の磁気抵抗素子と移動体に配設した磁石によって形
成される磁界のＹ軸方向の磁束密度に基づいて電気抵抗
を変化させる第２の磁気抵抗素子とを直列接続しかつ一
体に構成した磁電変換手段と、磁電変換手段によって分
圧した分圧出力を入力しかつ分圧出力のレベルとそれぞ
れ第１および第２の基準レベルとを各別に比較する第１
および第２のレベル比較器と、第１のレベル比較器から
の出力の前縁に同期して検出出力を発生し、検出出力発
生後における第１および第２のレベル比較器からの出力
が所定期間を超えて継続して消滅したとき検出出力を消
滅させる出力発生手段とを備えてなることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の移動体位置検出装置において、所
定期間は磁気的ノイズの変化期間よりも長い期間に設定
されたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の移動体位置検出装置によれば、移動体
の位置の移動にともなって磁電変換手段が受ける磁束の
Ｘ軸方向の磁束密度および磁束のＹ軸方向の磁束密度が
それぞれ変化することになる。したがって、磁電変換手
段によって分圧された分圧出力レベルは移動体の位置に
基づいて変化し、この結果、第１のレベル比較器の出力
の前縁に同期して検出出力が発生され、検出出力発生後
における第１および第２のレベル比較器からの出力が所
定期間継続して消滅しているとき検出出力が消滅され
る。

【００１１】しかるに、妨害磁界が発生すると、妨害磁
界が発生していない場合における第１のレベル比較器の
出力が妨害磁界の発生によって分割され、この分割期間
中において妨害磁界の発生によって第２のレベル比較器
が出力を発生する。しかしながら、第１のレベル比較器
の出力の前縁に同期して検出出力が出力され、検出出力
が連続し、第１のレベル比較器の出力と第２のレベル比
較器の出力が共に所定期間継続して消滅しているとき検
出出力が消滅されるため、所定期間を妨害磁界の変化期
間に基づいて設定することによって、移動体位置が妨害
磁界により誤検出されることはない。

【００１２】また、所定期間は妨害磁界による磁気的ノ
イズの変化期間よりも長い時間に設定されれば十分であ
って、妨害磁界によって移動体位置の誤検出は生じな
い。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図であり、図２は本発明の一実施例に用いるセンサ
としての磁気抵抗素子の模式構成図であり、図３はアク
チュエータのピストン位置検出に本発明の一実施例を適
用した場合の概略位置関係の説明に供する断面図であ
る。

【００１５】本発明の一実施例の移動体位置検出装置に
用いる磁電変換素子であるセンサ１は、図２に示すよう
に磁界のＸ軸方向の磁束密度に基づいて電気抵抗が変化
する磁気抵抗素子Ｒ₁ と磁界のＹ軸方向の磁束密度に基
づいて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子Ｒ₂ とを直列接
続して一体に構成してある。センサ１に電源電圧を印加
し、磁気抵抗素子Ｒ₁ と磁気抵抗素子Ｒ₂ とによって電
源電圧を分圧する。

【００１６】センサ１による分圧電圧はレベル比較器３
に供給して分圧電圧が第１の基準電圧レベル以上のとき
出力を発生させる。また分圧電圧はレベル比較器４に供
給して分圧電圧が第２の基準電圧レベル以下のとき出力
を発生させる。レベル比較器３および４からの出力はマ
イクロコンピュータ５からなる出力発生回路に供給し
て、移動体の位置に基づいて発生するレベル比較器３の
出力およびレベル比較器４からの出力に基づき位置検出
出力を発生させ、位置検出出力を出力部７に出力し、レ
ベル比較器３の出力とレベル比較器３の出力の後縁発生
時からレベル比較器４の出力の後縁発生時までの期間の
出力を表示部６へ送出する。

【００１７】本実施例においては、マイクロコンピュー
タ５はレベル比較器３の出力の前縁に同期して検出出力
を発生し、検出出力発生後におけるレベル比較器３およ
び４からの出力が消滅を継続している期間が所定期間を
超えたとき検出出力を消滅させる出力発生手段を備えて
いる。

【００１８】上記した本実施例の移動体位置検出装置の
作用を、本実施例を適用した図３に示すアクチェータに
よって説明する。

【００１９】両端が封止されたシリンダ１２の内部には
ピストン１０を摺動自在に有しており、ピストン１０の
外周には円筒状の磁石１１が装着してある。シリンダ１
２の外周面部には、ピストン１０の摺動方向に沿った所
定位置にセンサ１が配設してある。また、ピストン１０
によって区分される２つの室には流体流入用の管路１３
および１４が連通されている。

【００２０】上記のように構成したアクチュエータにお
いて、センサ１とピストン１０とが対向する場合の位置
関係は図５（ａ）に示す如くである。ピストン１０の移
動によって磁気抵抗素子Ｒ₁ が受ける磁石１１からの磁
界のＸ方向の磁束密度は図５（ｂ）に示す如く変化し、
ピストン１０の位置がセンサ１に対向するときにピーク
となる。また、磁気抵抗素子Ｒ₂ が受ける磁石１１から
の磁界のＹ方向の磁束密度は図５（ｃ）に示す如く変化
し、ピストン１０の位置がセンサ１に対向するときに最
低となる。

【００２１】そこで、センサ１から出力される分圧出力
は図５（ｄ）に示す如くになる。センサ１からの分圧出
力を受けてレベル比較器３はセンサ１からの分圧出力の
レベルが第１の基準電圧レベル以上のときに出力を発生
する。したがって、レベル比較器３の出力は図５（ｅ）
に示す如くである。センサ１からの分圧出力を受けてレ
ベル比較器４はセンサ１からの分圧出力のレベルが第２
の基準電圧レベル以下のときに出力を発生する。したが
って、レベル比較器４の出力は図５（ｆ）に示す如くで
ある。

【００２２】レベル比較器３および４からの出力を受け
たマイクロコンピュータ５は、図４のフローチャートに
示すように出力発生作用を行う。すなわち、レベル比較
器４から高電位出力が発生するのを待ち（ステップＳ
１）、レベル比較器４から高電位出力が発生するとレベ
ル比較器３から高電位出力が発生するのを待つ（ステッ
プＳ２）。

【００２３】ステップＳ２においてレベル比較器３から
高電位出力が発生すると、検出出力が発生される（ステ
ップＳ３）。ステップＳ３に続き、レベル比較器４の出
力が高電位になるのを待ち（ステップＳ４）、ステップ
Ｓ４においてレベル比較器４の出力が高電位になると、
レベル比較器４の出力が低電位になるのを待って（ステ
ップＳ５）、遅延時間経過を検出するタイマによる計時
が開始され（ステップＳ６）、レベル比較器４の出力の
低電位（ステップＳ７）およびレベル比較器３の出力の
低電位（ステップＳ８）の期間がタイマの設定時間より
長く保持されていることを確認すると（ステップＳ
９）、検出出力が消滅させられる（ステップＳ１０）。
ここでタイマの設定時間は妨害電界の変化期間より長く
設定してある。

【００２４】この結果、ピストン１０が図３および図５
において左から右の方向へ移動してくるときは、図５
（ｇ）に実線で示す期間検出出力が発生させられる。し
たがって、ピストン１０の位置がセンサ１の位置に対応
した位置に達したときから検出出力が発生し、ピストン
１０の位置がセンサ１の位置に対応した位置を僅かに通
過したときに検出出力が消滅することになって、ピスト
ン１０の位置が検出されることになる。この検出出力を
利用して、流体流入用の管路１３および１４を遮断する
こともできる。

【００２５】また、ピストン１０が図３および図５にお
いて右から左の方向へ移動する場合についても同様であ
る。この場合には、図５（ｇ）において破線で示す期間
検出出力が発生させられる。一方、表示部６においては
図５（ｈ）および（ｉ）の期間発光するなどして表示が
なされる。

【００２６】次に、検出出力時において直流溶接などに
よって妨害磁界が生じた場合、妨害磁界によってＸ軸方
向の磁束密度が増加する場合においてはレベル比較器３
の出力は図５（ｅ）の如くになり、かつレベル比較器４
の出力は図５（ｆ）の如くになって妨害磁界の影響は受
けない。上記と逆に、例えば妨害磁界によってＹ軸方向
の磁束密度が増加して図６（ａ）に示すようになった場
合、レベル比較器３の出力は図６（ｂ）に示すようにな
り、レベル比較器４の出力は図６（ｃ）に示すようにな
る。

【００２７】すなわち、図６に示す場合において、図５
（ｅ）に示すレベル比較器３の出力が一旦低電位出力に
なり、この低電位期間中においてレベル比較器４の出力
は図６（ｃ）に示すように高電位出力となる。妨害電界
の変化がなくなるとレベル比較器４の出力は低電位出力
に戻り、レベル比較器３の出力は高電位出力となる。し
かるにこの間においてステップＳ４〜ステップＳ９の実
行により、レベル比較器３の出力またはレベル比較器４
の出力が高電位となるとステップＳ６においてタイマが
再スタートすることになり、レベル比較器３および４の
出力が継続してタイマの設定時間維持されたとき検出出
力が消滅させられて、これまでの間は検出出力が高電位
に保持されているため、妨害磁界がこの間に生じても検
出出力が消滅することはない。

【００２８】したがって、ピストンの移動方向に基づい
て、検出出力は図６（ｄ）の実線または一点鎖線に示す
如くになって、図５（ｇ）に示したのと同様になり、妨
害磁界の影響を受けることはない。また、この場合の表
示部６の表示は図６（ｅ）、（ｆ）に示す如くであっ
て、図６（ｅ）に示すように一旦表示が消滅すること、
さらに図６（ｆ）に示すように一旦表示が生ずることに
よって妨害磁界の影響を受けていることが表示によって
判ることになる。

【００２９】次に、本実施例の移動体位置検出装置にお
いて検出出力を発生していないときに妨害磁界が発生し
た場合について説明する。

【００３０】検出出力を発生していないときにおいて、
Ｘ軸方向に妨害磁界が発生して、センサ１から図７
（ａ）に示すように分圧出力が発生し、該分圧出力が第
１の基準電圧レベル以上となったときは、レベル比較器
３から図７（ｂ）に示す高電位出力が発生する。しかし
ながら、レベル比較器４からは図７（ｃ）に示す如く高
電位出力は発生せず、図７（ｄ）に示す如く移動体の位
置の検出出力は発生しない。

【００３１】また、検出出力を発生していないときにお
いて、Ｙ軸方向に妨害磁界が発生して、センサ１から図
７（ｅ）に示すように分圧出力が発生し、該分圧出力が
第２の基準電圧レベル以下となったときは、レベル比較
器４から図７（ｇ）に示す高電位出力が発生する。しか
しながら、レベル比較器３からは図７（ｆ）に示す如く
高電位出力は発生せず、図７（ｈ）に示す如く移動体の
位置の検出出力は発生しない。この結果、移動体位置検
出装置において検出出力を発生していないときに妨害磁
界が発生した場合において位置検出に誤検出がされるよ
うなことはない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、外部
から妨害磁界が作用しても移動体の位置を誤検出するよ
うなこともなくなるという効果がある。さらに、そのた
めの構成も簡単であり、第１および第２のレベル比較器
および出力発生手段は共に集積回路化が容易であって、
小型かつ軽量に構成でき、小型のアクチュエータにも容
易に装着することができる効果がある。また、誤検出な
しに、かつ正確に位置検出が行える効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例におけるセンサの構成を示す
模式図である。

【図３】アクチュエータのピストン位置検出に本発明の
一実施例を適用した場合の概略位置関係の説明に供する
断面図である。

【図４】本発明の一実施例の作用の説明に供するフロー
チャートである。

【図５】本発明の一実施例における無妨害時の作用の説
明に供するタイミング図である。

【図６】妨害磁界が作用した場合の本発明の一実施例に
おける作用の説明に供するタイミング図である。

【図７】検出出力を発生していないときに妨害磁界が作
用した場合の本発明の一実施例における作用の説明に供
するタイミング図である。

【符号の説明】

１…センサ ３、４…レベル比較器 ５…マイクロコンピュータ １０…ピストン １１…磁石 １２…シリンダ Ｒ₁ 、Ｒ₂ …磁気抵抗素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に配設した磁石によって形成される
   磁界のＸ軸方向の磁束密度に基づいて電気抵抗を変化さ
   せる第１の磁気抵抗素子と移動体に配設した磁石によっ
   て形成される磁界のＹ軸方向の磁束密度に基づいて電気
   抵抗を変化させる第２の磁気抵抗素子とを直列接続しか
   つ一体に構成した磁電変換手段と、磁電変換手段によっ
   て分圧した分圧出力を入力しかつ分圧出力のレベルとそ
   れぞれ第１および第２の基準レベルとを各別に比較する
   第１および第２のレベル比較器と、第１のレベル比較器
   からの出力の前縁に同期して検出出力を発生し、検出出
   力発生後における第１および第２のレベル比較器からの
   出力が所定期間を超えて継続して消滅したとき検出出力
   を消滅させる出力発生手段とを備えてなることを特徴と
   する移動体位置出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の移動体位置検出装置におい
   て、所定期間は磁気的ノイズの変化期間よりも長い期間
   に設定されていることを特徴とする移動体位置検出装
   置。