JPH0643305U - 流体圧作動機器の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に流体圧作動機器への外付け部分を小形化
し、短ストロークの位置検出を高精度に行うことができ
る流体圧作動機器の位置検出装置を提供する。 【構成】 作動位置をリニアに検出する外付け可能な流
体圧作動機器の位置検出装置とされ、シリンダ１に取り
付けられるセンサ部２と、このセンサ部２に接続される
信号処理部３とから構成され、回路構成が磁気コイルに
よるポテンショメータ構造となっている。そして、セン
サ部２は、２つの可飽和コイル４，５が直列に接続さ
れ、またこの可飽和コイル４，５とブリッジ回路に形成
される２つの抵抗９，１０および交流電源１１などが信
号処理部に収納され、センサ部２の可飽和コイル４，５
のみがシリンダ１に取り付けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体圧作動機器の位置検出装置に関し、特に作動位置をリニアに検 出する外付け可能な位置検出装置において、流体圧作動機器への外付け部分を小 形化し、いわゆる短胴形シリンダなどの短ストロークの位置検出が高精度に可能 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。

【０００２】

【従来の技術】

従来、作動位置をリニアに検出する位置検出装置としては、たとえば社団法人 日本油空圧学会、平成４年９月１５日発行、「油圧と空気圧 １９９２ Ｖｏｌ ２３ Ｎｏ．６」Ｐ６１１〜Ｐ６１９に記載されるように、ピストンロッドに磁 性体と非磁性体との組み合せによる磁気目盛りを施し、磁気検出素子によるセン サによりカウントしてピストンロッドの変位を検出するシリンダ装置などが挙げ られる。

【０００３】 また、従来、流体圧作動機器の位置検出の手段としては、リードスイッチ、ホ ール素子、ＭＲ素子などの半導体磁気感応素子が用いられて来た。

【０００４】

【考案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、シリンダ装置が特殊な構造とな るために、次のような問題がある。

【０００５】 (1).シリンダ装置が特殊構造であるために、センサを後から取り付けることがで きない。

【０００６】 (2).センサに磁気検出素子および処理回路が内蔵されているために、センサ部分 が大きくなる。その上、全ストロークを検出することは実際的に不要な場合が多 く、たとえばパーツの組み込みを行う場合、組み込む位置の検出のみであれば２ 〜５ｍｍ程度であれば十分であり、この必要な位置の検出においても、センサ部 分、ピストンロッドともに小さくすることができない。

【０００７】 (3).シリンダ装置が特殊な構造であるために、コスト面で高価なものとなる。そ の上、数ｍｍ程度の位置検出の場合でも構造を簡単にできないためにコストが変 わらない。

【０００８】 (4).高速作動させる場合には、カウントミスなどを生ずるので高速作動にも限界 がある。

【０００９】 このように、磁気目盛りによるシリンダ装置の位置検出方法においては、外形 、コストおよび精度の面において問題があり、特に短胴形シリンダなどの短スト ロークの位置検出には良好に適用できない。

【００１０】 また、位置検出手段にリードスイッチを用いる場合には、可動部があるために チャタリングなどの問題があり、寿命が短く、極めて高精度な位置決めには向か ない。

【００１１】 さらに、その他の半導体磁気感応素子においては、温度による出力変化が大き く、同様に高精度な位置検出には使用できず、流体圧作動機器に外付けで他の高 精度リミットスイッチなどを取り付ける必要がある。

【００１２】 そこで、本考案の目的は、作動位置をリニアに検出する外付け可能な位置検出 装置において、特に流体圧作動機器への外付け部分を小形化し、短ストロークの 位置検出を高精度かつ対環境の問題にとらわれることなく、長寿命に行うことが でき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。

【００１３】 本考案の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添 付図面から明らかになるであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本願において開示される考案のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば 、下記のとおりである。

【００１５】 すなわち、本考案の流体圧作動機器の位置検出装置は、作動位置をリニアに検 出する外付け可能な流体圧作動機器の位置検出装置であって、位置検出装置を磁 気コイルによるポテンショメータ構造とし、磁気コイルのみを流体圧作動機器に 取り付けるようにしたものである。

【００１６】 この場合に、前記位置検出装置による検出範囲を、検出素子またはゲート回路 との組み合せにより制御するようにしたものである。

【００１７】 また、前記磁気コイルを可飽和コイルとするようにしたものである。

【００１８】 さらに、前記位置検出のリニア出力を単位置または多位置の高精度リミットス イッチとして使用するようにしたものである。

【００１９】

【作用】

前記した流体圧作動機器の位置検出装置によれば、ポテンショメータ構造の磁 気コイル、たとえば可飽和コイルのみが流体圧作動機器に取り付けられることに より、この磁気コイルが流体圧作動機器に内蔵されている位置検出用マグネット の磁力に感応され、磁気コイルとの鎖交磁束が変化することによって流体圧作動 機器の位置検出をリニアに行うことができる。

【００２０】 この場合に、検出素子またはゲート回路との組み合せにより検出範囲が制御さ れることにより、位置検出装置の検出範囲を位置検出信号の直線部分とし、精度 の高い位置検出を行うことができる。

【００２１】 また、可飽和コイルが磁気コイルとして用いられることにより、コイル部のみ のために劣化などが少なく、長寿命かつ対環境性に極めて良好に使用することが できる。

【００２２】 さらに、リニア出力が、たとえばコンパレータ回路などによってリミットスイ ッチとして使用されることにより、温度変化に対して極めて安定な位置検出スイ ッチとすることができる。

【００２３】 これにより、従来の外形、コストおよび精度の面において改善され、特に流体 圧作動機器への外付け部分の小形化によって短ストロークの位置検出を高精度に 行うことができる。

【００２４】

【実施例】

図１は本考案の一実施例である流体圧作動器の位置検出装置を示す構成図、図 ２は本実施例の位置検出装置の出力信号を示す波形図、図３は本実施例の位置検 出装置を流体圧作動機器に取り付けた状態を示す断面図、図４は他の流体圧作動 機器に取り付けた状態を示す断面図である。

【００２５】 まず、図１により本実施例の流体圧作動機器の位置検出装置の構成を説明する 。

【００２６】 本実施例の位置検出装置は、たとえば作動位置をリニアに検出する外付け可能 な流体圧作動機器の位置検出装置とされ、シリンダ（流体圧作動機器）１に取り 付けられるセンサ部２と、このセンサ部２に接続される信号処理部３とから構成 され、回路構成が磁気コイルによるポテンショメータ構造となっている。

【００２７】 センサ部２は、たとえば２つの可飽和コイル（磁気コイル）４，５が直列に接 続され、この可飽和コイル４，５の接続端、接続点にそれぞれ接続される接続端 子６〜８を通じて信号処理部３に接続される。そして、この可飽和コイル４，５ が、シリンダ１に内蔵されている位置検出用マグネットの磁力に感応され、可飽 和コイル４，５の鎖交磁束が変化される構造となっている。

【００２８】 信号処理部３は、センサ部２の可飽和コイル４，５とブリッジ回路に形成され る２つの抵抗９，１０と、交流電源１１、整流用のダイオード１２，１３、イン ピーダンスマッチング用の抵抗１４，１５、ノイズ対策用のコンデンサ１６〜１ ８とから構成されている。そして、センサ部２の鎖交磁束変化によって位置検出 がリニアに行われ、図２(a) に示すようなサインカーブの電圧出力が信号処理部 ３の接続端子１９，２０を通じて出力される。

【００２９】 以上のように構成される位置検出装置は、たとえば図３に示すように、シリン ダチューブ２１内に変位自在に収納されたピストン２２と、このピストン２２に 結合されるピストンロッド２３とを備え、ピストン２２に位置検出用のマグネッ ト２４が組み込まれた短胴形のシリンダ１に外付け可能に取り付けられる。

【００３０】 次に、本実施例の作用について説明する。

【００３１】 始めに、シリンダ１の位置検出は、シリンダ１のピストン２２に組み込まれた マグネット２４の位置を、シリンダ１に外付けされた位置検出装置により検出す ることが可能となる。

【００３２】 この時、図２(a) に示すような位置検出出力のリニアで直線に検出する範囲を 、たとえば位置検出装置の出力に並列にセンサを取り付けるか、またはゲート回 路などとの組み合せにより、リニア出力の中から図２(b) のようなゲート出力を 同時に信号として取り出すことができる。

【００３３】 また、図３のようなシリンダ１は、供給ポート（図示せず）からの流体の供給 によりピストン２２およびピストンロッド２３が左右に移動するものであるが、 一般に空気圧などを利用し、パーツの供給、圧入を行う場合、パーツが正規の位 置に取り付けられたか否かを位置検出装置で確認することができる。

【００３４】 しかし、たとえばパーツが0.５ｍｍといった厚さでは、一般の位置検出装置で パーツの有無を確認することが困難であるために、従来は高精度のリニアセンサ などを利用し、ピストンロッド２３に磁気目盛りを施し、磁気センサでカウント する方法が取られていた。ところが、実際に検出が必要な長さは５ｍｍ程度で、 全ストロークを検出する方式では装置が大形化するなどの問題が生じている。

【００３５】 そこで、本考案の位置検出装置のように、センサ部２にポテンショメータ構造 の可飽和コイル４，５のみを収納することで、シリンダ１への取り付け部分を最 小限に抑え、その上ピストン２２のマグネット２４の位置をリニアに検出し、か つ必要な長さだけを検出することができる。

【００３６】 さらに、このマグネット２４の位置が、位置検出装置のリニア検出範囲である ことを出力しなければ制御できないので、リニア検出範囲にあるとき、図２(b) のようなゲート出力をＯＮにする信号を組み合わせて出力することによって検出 幅を制御することができる。

【００３７】 従って、本実施例の流体圧作動機器の位置検出装置によれば、センサ部２と信 号処理部３の回路構成が可飽和コイル４，５によるポテンショメータ構造とされ 、センサ部２の可飽和コイル４，５のみがシリンダ１に取り付けられることによ り、シリンダ１への外付け部分の小形化によって短ストロークの位置検出を行う ことができる。

【００３８】 また、位置検出信号とゲート信号とを組み合せることにより、位置検出装置の 検出範囲を位置検出信号の直線部分とすることができるので、精度の高い位置検 出が可能となる。

【００３９】 さらに、リニア検出信号をコンパレータ回路などにより単位置または多位置の 高精度な位置検出スイッチとすることで、寸法選別、不良の検出などに使用可能 となる。

【００４０】 以上、本考案者によってなされた考案を実施例に基づき具体的に説明したが、 本考案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。

【００４１】 たとえば、本実施例の位置検出装置については、磁気コイルとして可飽和コイ ル４，５を用いた場合について説明したが、本考案は前記実施例に限定されるも のではなく、他のコイルの適用が可能であり、特に精度に影響する温度特性の良 いコイルを利用することが望ましい。

【００４２】 また、位置検出装置の信号処理部３の回路構成については、図１の構成に限定 されるものではなく、他の回路構成に変更可能であることはいうまでもない。

【００４３】 以上の説明では、主として本考案者によってなされた考案をその利用分野であ るシリンダ１に用いられる位置検出装置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、ロータリアクチュエータ、ショックアブソーバ、 ハンドなどの他の流体圧作動機器についても広く適用可能である。

【００４４】 たとえば、図４に示すようなラック２５とピニオン２６を用いたロータリアク チュエータ２７に用いた場合には、位置検出装置のセンサ部２のみを外付けする ことによって回転角度（ストローク位置）をリニアに検出することができる。

【００４５】

【考案の効果】

本願において開示される考案のうち、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。

【００４６】 (1).位置検出装置を磁気コイルによるポテンショメータ構造とし、磁気コイルの みを流体圧作動機器に取り付けることにより、流体圧作動機器に内蔵されている 位置検出用マグネットの磁力に感応される磁気コイルの鎖交磁束変化によって流 体圧作動機器の位置検出をリニアに行うことができるので、流体圧作動機器への 外付け部分の小形化によって短ストロークの位置検出が可能となる。

【００４７】 (2).位置検出装置による検出範囲を、検出素子またはゲート回路との組み合せに よって制御することにより、検出範囲を位置検出信号の直線部分とすることがで きるので、精度の高い位置検出が可能となる。

【００４８】 (3).位置検出のリニア出力を単位置または多位置のリミットスイッチとして使用 することで、温度変化に対して極めて安定な高精度位置検出スイッチとして使用 することができる。

【００４９】 (4).前記(1) により、流体圧作動機器に磁気コイルのみを取り付けるので、特に 短ストロークで小形の流体圧作動機器への外付けが可能とされる位置検出装置を 得ることができる。

【００５０】 (5).前記(1) により、位置検出は可飽和コイルなどのコイル部のみのため、劣化 などが極めて少なく、長寿命であり、対環境性が極めて良く、他の半導体磁気感 応素子では使用不可能な放射線中での使用も可能である。

【００５１】 (6).前記(1) により、流体圧作動機器への外付け部分を最小限にすることができ るので、極めて狭い場所に取り付けることができ、遠隔地による位置検出の調整 が可能とされる位置検出装置を得ることができる。

【００５２】 (7).前記(1) 〜(6) により、特に必要な位置のみを検出するためにセンサ部が小 形、安価となり、従来の外形、コストおよび精度上の問題点が改善され、高精度 で外付け可能な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】

【図１】本考案の一実施例である流体圧作動器の位置検
出装置を示す構成図である。

【図２】本実施例の位置検出装置の出力信号を示す波形
図である。

【図３】本実施例の位置検出装置を流体圧作動機器に取
り付けた状態を示す断面図である。

【図４】本実施例の位置検出装置を他の流体圧作動機器
に取り付けた状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ（流体圧作動機器） ２ センサ部 ３ 信号処理部 ４，５ 可飽和コイル（磁気コイル） ６〜８ 接続端子 ９，１０ 抵抗 １１ 交流電源 １２，１３ ダイオード １４，１５ 抵抗 １６〜１８ コンデンサ １９，２０ 接続端子 ２１ シリンダチューブ ２２ ピストン ２３ ピストンロッド ２４ マグネット ２５ ラック ２６ ピニオン ２７ ロータリアクチュエータ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動位置をリニアに検出する外付け可能
   な流体圧作動機器の位置検出装置であって、前記位置検
   出装置を磁気コイルによるポテンショメータ構造とし、
   該磁気コイルのみを前記流体圧作動機器に取り付け、前
   記流体圧作動機器に内蔵されている位置検出用マグネッ
   トの磁力に感応される前記磁気コイルの鎖交磁束変化に
   より前記流体圧作動機器の位置検出をリニアに行うこと
   を特徴とする流体圧作動機器の位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記位置検出装置による検出範囲を、検
   出素子またはゲート回路との組み合せにより制御し、該
   検出範囲を位置検出信号の直線部分とすることを特徴と
   する請求項１記載の流体圧作動機器の位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記磁気コイルを可飽和コイルとするこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の流体圧作動機器
   の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記位置検出のリニア出力を単位置また
   は多位置の高精度リミットスイッチとして使用すること
   を特徴とする請求項１、２または３記載の流体圧作動機
   器の位置検出装置。