JPH0736008U - ピストン位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空気圧シリンダ内を摺動するピストンの位置を
確実、且つ広範囲に検出することが可能なピストン位置
検出装置を提供する。 【構成】ピストン位置検出装置１０は、空気圧シリンダ
１２内を摺動するピストン１４の摺動方向に対して平行
な方向に生ずる前記磁石１６による磁界の強さを検出す
る磁気検出センサ１８と、前記ピストン１４の摺動方向
に対して垂直な方向に生ずる前記磁石１６による磁界の
強さを検出する磁気検出センサ２０とを備え、磁気検出
センサ１８および２０から出力される磁石１６による磁
界の強さ検出信号の論理和信号に基づいてピストン１４
の位置が所定の範囲であることを検出して、この検出信
号をシーケンサに対して出力する検出回路２２とを備え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はピストン位置検出装置に関し、一層詳細には、空気圧シリンダ内を摺 動するピストンの位置を検出するピストン位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ワークを装置に組付ける組立ロボットでは、空気圧シリンダによってワ ークを装置の取付位置に移送している。

【０００３】 前記組立ロボットでは、空気圧シリンダの内側を摺動するピストンの位置を空 気圧シリンダの外周部に取着された磁気検出センサによって検出し、このピスト ン位置検出信号をシーケンサに対して出力するものであり、シーケンサは前記位 置検出信号に基づいてワークが取付位置に位置決めされたか否かを判定し、この 判定結果によって次なる動作信号を組立ロボットに対して出力している。

【０００４】 この場合、ピストン位置を検出する磁気検出センサは、通常、ピストンの摺動 方向と平行の方向に生ずる前記磁石による磁界の強さ（以下、平行方向磁界の強 さという）を検出するように配設され、単一の磁気検出センサによるピストン位 置検出信号は、図８（Ａ）となる。

【０００５】 このような磁気検出センサが取着された空気圧シリンダで、例えば、タイヤを 車両のハブに対して移送して位置決めするとき、ワークが弾性体であるためピス トンの停止位置が磁気検出センサのピストン位置検出範囲（図８期間Ｔ参照）を 越える場合があり、このとき、一度低い電圧となったピストン位置検出信号が高 い電圧となり（図８（イ）参照）、シーケンサの誤動作の原因となる。

【０００６】 そこで、他の磁気検出センサを前述の磁気検出センサのピストン検出範囲と一 部重複するよう配設して（図８（Ｂ）参照）、夫々の磁気検出センサの出力信号 の論理和出力をピストン位置検出信号とすることにより（図８（Ｃ）参照）、ピ ストンの位置検出範囲を拡張し、ピストンの停止位置が不安定であってもピスト ン位置検出信号をオフさせない方法が用いられている。

【０００７】 一方、磁気検出センサから出力されるピストン位置検出信号の立上りを電気的 に所定時間保持することにより、シーケンサの誤動作を防止する方法が用いられ ている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記従来技術におけるスイッチから出力されるピストン位置検 出信号を電気的に所定時間保持する方法では、保持した信号が実際のピストン位 置検出信号ではないため、移送中のワークが脱落する等のトラブルが発生して、 ピストンが設定範囲を越えて摺動した場合、ピストンの位置を正しく検出できな いという不都合がある。

【０００９】 一方、磁気検出センサを複数個配設する方法では、所望の検出範囲を確保する ために、多数の磁気検出センサを取着しなければならず、製品の製造コストが高 くなるという問題がある。

【００１０】 本考案はこのような問題を解決するためになされたものであり、空気圧シリン ダ内を摺動するピストンの位置を確実、且つ広範囲に検出することが可能なピス トン位置検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決するために、第１の考案は、 圧縮空気により空気圧シリンダ内を摺動するピストンに、磁極間を結ぶ直線が 前記ピストンの摺動方向となる磁石を装着し、前記磁石による磁界の強さに基づ いて前記ピストンの位置を検出するピストン位置検出装置であって、 前記空気圧シリンダの筒部の外周に取着され、前記ピストンの摺動方向に生ず る前記磁石による磁界の強さを検出する第１の磁気検出センサと、 前記空気圧シリンダの筒部の外周であって、且つ前記第１の磁気検出センサと 同一の円周上に取着され、前記ピストンの摺動方向に対して垂直の方向に生ずる 前記磁石による磁界の強さを検出する第２の磁気検出センサと、 前記第１の磁気検出センサから出力される検出磁界の強さに対応した信号と予 め設定された設定値とを比較する第１の比較手段と、 前記第２の磁気検出センサから出力される検出磁界の強さに対応した信号と予 め設定された設定値とを比較する第２の比較手段と、 前記第１の比較手段から出力される比較結果を示す信号と前記第２の比較手段 から出力される比較結果を示す信号との論理和信号に基づいてピストン位置の検 出信号を出力する出力手段と、 を備えることを特徴とする。

【００１２】 さらに、第２の考案は、 圧縮空気により空気圧シリンダ内を摺動するピストンに、磁極間を結ぶ直線が 前記ピストンの摺動方向となる磁石を装着し、前記磁石による磁界の強さに基づ いて前記ピストンの位置を検出するピストン位置検出装置であって、 前記空気圧シリンダの筒部の外周であって、且つ前記ピストンの摺動方向に所 定距離離間して配設され、前記ピストンの摺動方向に対して垂直の方向に生ずる 前記磁石による磁界の強さを検出する複数の磁気検出センサと、 前記夫々の磁気検出センサから出力される検出磁界の強さに対応した信号と予 め設定された夫々の設定値とを比較する複数の比較手段と、 前記夫々の比較手段から出力される比較結果を示す信号の論理和信号に基づい てピストン位置の検出信号を出力する出力手段と、 を備えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】

本考案に係る第１の考案では、ピストンに装着された磁石の前記ピストンの摺 動方向に生ずる磁界の強さを、空気圧シリンダの筒部の外周に装着された第１の 磁気検出センサで検出して、この検出された磁界の強さに対応する信号と設定値 とを第１の比較手段で比較する。一方、前記ピストンの摺動方向に対して垂直の 方向に生ずる前記磁石による磁界の強さを、前記第１の磁気検出センサと同一の 円周上に取着された第２の磁気検出センサで検出して、この検出された磁界の強 さに対応する信号と設定値とを第２の比較手段で比較し、当該第２の比較手段か ら出力される比較結果の信号と前記第１の比較手段から出力される比較結果の信 号との論理和信号に基づいてピストン位置検出信号を出力手段が出力する。

【００１４】 このとき、第１の磁気検出センサから出力される磁界の強さに対応した信号は 、ピストンが第１の磁気検出センサの直下に達したとき尖頭値となり、一方、第 ２の磁気検出センサから出力される信号は、ピストンが第２の磁気検出センサの 直下から所定距離離間した２つの位置において尖頭値となり、且つピストンが第 ２の磁気検出センサの直下近傍に達したとき小さな値となるため、これらの信号 の論理和信号を得ることにより、ピストンが第１および第２の磁気検出センサの 直下から所定距離離間している場合は第２の磁気検出センサによってピストン位 置を検出し、ピストンが夫々の磁気検出センサの直下近傍であるとき、第１の磁 気検出センサによってピストン位置を検出することができる。

【００１５】 さらに、第２の考案では、空気圧シリンダ内を摺動するピストンに装着された 磁石の前記ピストンの摺動方向に対して垂直の方向に生ずる前記磁石による磁界 の強さを、前記空気圧シリンダの筒部の外周であって、且つ前記ピストンの摺動 方向に所定距離離間して配設された複数の磁気検出センサで検出し、前記夫々の 磁気検出センサから出力される磁石による磁界の強さに対応した信号と予め設定 された夫々の設定値とを夫々の比較手段で比較し、前記夫々の比較手段から出力 される比較結果を示す信号の論理和信号に基づいてピストン位置検出信号を出力 手段が出力する。

【００１６】 この場合、ピストンが磁気検出センサの直下から所定距離離間している場合は 所定の磁気検出センサによってピストン位置を検出し、ピストンが所定の磁気検 出センサの直下近傍であるとき、他の磁気検出センサによってピストン位置を検 出することができる。

【００１７】

【実施例】

次に、本考案に係るピストン位置検出装置について、好適な実施例を挙げ、添 付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００１８】 図１は本考案の第１の実施例に用いられるピストン位置検出装置１０の構成を 示す。

【００１９】 ピストン位置検出装置１０は、空気圧シリンダ１２の円筒外周部の同一円周上 に取着され、ピストン１４に環状に固着された磁石１６による磁界の強さを検出 し、この検出された磁界の強さに基づいた電圧を出力する磁気検出センサ１８お よび２０と、この磁気検出センサ１８および２０から出力される電圧に基づいて ピストン位置を検出する検出回路２２とを備え、検出回路２２は検出したピスト ン位置信号をシーケンサ２４に対して出力する。

【００２０】 前記磁気検出センサ１８の磁気検出面はピストン１４の摺動方向に対して垂直 となるように配設されているため、磁気検出センサ１８はピストン１４の摺動方 向と平行の方向に生ずる前記磁石１６による磁界の強さ、すなわち、平行方向磁 界の強さを検出し（図２（Ａ）参照）、磁気検出センサ１８から出力される電圧 Ｖ₁ は、ピストン１４が磁気検出センサ１８の直下に達したとき最大となる（図 ２（Ｂ）参照）。

【００２１】 一方、前記磁気検出センサ２０の磁気検出面はピストン１４の摺動方向に対し て平行となるように配設されているため、磁気検出センサ２０はピストン１４の 摺動方向と垂直の方向に生ずる前記磁石１６による磁界の強さ（以下、垂直方向 磁界の強さという）を検出し（図３（Ａ）参照）、この磁気検出センサ２０から 出力される電圧Ｖ₂ は、ピストン１４が磁気検出センサ２０の直下に達したとき 小さくなり、且つ、磁石１６が磁気検出センサ２０の直下の前後の所定位置に達 したとき尖頭値となる（図３（Ｂ）参照）。

【００２２】 前記ピストン１４にはピストンロッド２６が軸着され、さらに、ピストン１４ によって区分された二つの室には流体用の管路２８（他方は図示しない）が連通 されている。

【００２３】 図４は検出回路２２の電気回路を示す。

【００２４】 検出回路２２は、磁気検出センサ１８から出力されたピストン１４の位置に対 応した電圧Ｖ₁ と予め設定された設定電圧Ｖ_R1とを比較する比較回路３０と、こ の比較回路３０の出力端子に流入する電流を阻止するダイオード３２と、磁気検 出センサ２０から出力されたピストン１４の位置に対応した電圧Ｖ₂ と予め設定 された設定電圧Ｖ_R2とを比較する比較回路３４と、この比較回路３４の出力端子 に流入する電流を阻止するダイオード３６と、前記比較回路３０若しくは比較回 路３４から出力されるピストン１４の位置検出信号によって点灯する表示器３８ とを備え、前記ダイオード３２および３６は比較回路３０の出力電圧Ｖ_O1と比較 回路３４の出力電圧Ｖ_O2との論理和回路を構成する。

【００２５】 さらに、検出回路２２は、前記比較回路３０若しくは比較回路３４からピスト ン１４の位置検出信号が出力されたとき、この位置検出信号をシーケンサ２４に 対して出力する出力手段としてのトランジスタ４０とを備え、オープンコレクタ 型のトランジスタ４０のコレクタ端子はシーケンサ２４の入力端子と接続される 。トランジスタ４０にはベース抵抗４２とバイアス抵抗４４が接続される。

【００２６】 以上のように構成されるピストン位置検出回路１０において、ピストン１４の 位置を検出する動作について説明する。

【００２７】 図示しない圧縮空気供給源から管路２８を介してシリンダ室４６に供給された 圧縮空気の作用下にピストン１４が図１矢印Ｇ方向に移動を開始し、前記ピスト ン１４が図３Ｌ１位置に達すると、磁気検出センサ２０から出力される磁石１６ による垂直方向磁界の強さに対応した電圧Ｖ₂ が設定電圧Ｖ_R2より大となり、比 較回路３４の出力電圧Ｖ_O2が電圧「Ｈ」となる（図５（１）参照）。この電圧「 Ｈ」によってトランジスタ４０のコレクタ・エミッタ間が導通され、コレクタ電 圧Ｖ_S が電圧「Ｌ」となり、シーケンサ２４に対してピストン１４が所定の位置 に達したことを示す信号が出力される。

【００２８】 このとき、比較回路３４から出力される電圧「Ｈ」によって表示器３８が点灯 され、ピストン１４が所定の位置に達したことを表示する。

【００２９】 次いで、ピストン１４が図２Ｌ２位置に達すると、磁気検出センサ１８から出 力される磁石１６の水平方向磁界の強さに対応した電圧Ｖ₁ が設定電圧Ｖ_R1より 大となり、比較回路３０の出力電圧Ｖ_O1が電圧「Ｈ」となるが（図５（２）参照 ）、トランジスタ４０のコレクタ・エミッタ間は比較回路３４から出力された電 圧「Ｈ」によって導通状態が継続されているため、比較回路３０から出力される 電圧「Ｈ」によりコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化することはない。

【００３０】 さらに、ピストン１４が図３Ｌ３位置に達すると、比較回路３４の出力電圧Ｖ _O2 は電圧「Ｌ」となるが（図５（３）参照）、このとき、比較回路３０の出力電 圧Ｖ_O1が電圧「Ｈ」であるため、トランジスタ４０のコレクタ・エミッタ間の導 通状態が継続される。

【００３１】 次いで、ピストン１４が磁気検出センサ１８および２０の直下を通過し、図３ のＬ４位置に達すると、比較回路３４の出力電圧Ｖ_O2が再び電圧「Ｈ」となり（ 図５（４）参照）、さらに、ピストン１４が図２Ｌ５位置に達して比較回路３０ の出力電圧Ｖ_O1が電圧「Ｌ」となっても（図５（５）参照）、比較回路３４の出 力電圧Ｖ_O2が電圧「Ｈ」であるため、トランジスタ４０のコレクタ・エミッタ間 の導通状態が継続される。

【００３２】 さらにピストン１４が図３Ｌ６位置に達して、比較回路３４の出力電圧Ｖ_O2が 電圧「Ｌ」となったとき（図５（６）参照）、トランジスタ４０のコレクタ・エ ミッタ間が遮断される。

【００３３】 このように、第１の実施例では、磁気検出センサ１８によって磁石１６の水平 方向磁界の強さを検出し、且つ磁気検出センサ２０によって磁石１６による垂直 方向磁界の強さを検出して、これらの磁界の強さの論理和を得ることにより、図 ５期間Ｔ₁ はＬ１〜Ｌ６の位置の範囲でピストン１４を検出することができ、水 平方向磁界の強さを検出する磁気検出センサを２つ用いる従来の方法と比較して 、ピストン１４の位置検出範囲を拡張することができる。

【００３４】 次に、ピストン１４の位置を検出する第２の実施例について説明する。

【００３５】 図６は本考案の第２の実施例に用いられるピストン位置検出装置５０の構成を 示す。

【００３６】 なお、以下の説明において、前記第１の実施例と同一の構成要素には同一の参 照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００３７】 検出回路５０は、空気圧シリンダ１２に取着される磁気検出センサ２０および ５２と、検出回路２２と、シーケンサ２４とを備え、磁気検出センサ２０および ５２は磁石１６による垂直方向磁界の強さを検出する（図３参照）。さらに、磁 気検出センサ２０および５２は空気圧シリンダ１２の外周部に所定距離離間して 配設される。

【００３８】 この場合、磁気検出センサ２０および５２は、ピストン１４が磁気検出センサ ２０の配設位置に対して図３Ｌ３〜Ｌ４の位置であるとき、磁気検出センサ５２ がピストン１４を検出し、一方、ピストン１４が磁気検出センサ５２の配設位置 に対して図３Ｌ３〜Ｌ４の位置であるとき、磁気検出センサ２０がピストン１４ を検出するよう配設される。

【００３９】 磁気検出センサ５２から出力される電圧Ｖ₁ は、検出回路２２を構成する比較 回路３０に対して出力され、一方、磁気検出センサ２０から出力される電圧Ｖ₂ は、比較回路３４に対して出力される。

【００４０】 このように構成されるピストン位置検出装置５０によって、空気圧シリンダ１ ２の内部を摺動するピストン１４の位置を検出する動作について、図７のタイミ ングチャートを参照して説明する。

【００４１】 管路２８を介してシリンダ室４６に供給された圧縮空気の作用下にピストン１ ４が図１矢印Ｇ方向に移動し、ピストン１４が所定の位置に達して磁気検出セン サ５２から出力される電圧Ｖ₁ が設定電圧Ｖ_R1より大になると、比較回路３０か ら電圧「Ｈ」が出力され（図７（７）参照）、この電圧「Ｈ」によってトランジ スタ４０のコレクタ・エミッタ間が導通される（図７（８）参照）。

【００４２】 さらに、ピストン１４が次なる所定の位置に達し、磁気検出センサ２０から出 力される電圧Ｖ₂ が設定電圧Ｖ_R2より大になると比較回路３４の出力電圧Ｖ_O2が 電圧「Ｈ」となる（図７（９）参照）。このとき、トランジスタ４０のコレクタ ・エミッタ間は、比較回路３０の出力電圧Ｖ_O1によって既に導通しているため、 比較回路３４の出力電圧Ｖ_O2によってコレクタ・エミッタ間の導通状態が変化す ることはない。

【００４３】 次いで、ピストン１４の移動に伴って、順次、比較回路３０の出力電圧Ｖ_O1が 電圧「Ｌ」、比較回路３０の出力電圧Ｖ_O1が電圧「Ｈ」、比較回路３４の出力電 圧Ｖ_O2が電圧「Ｌ」、比較回路３４の出力電圧Ｖ_O2が電圧「Ｈ」、比較回路３０ の出力電圧Ｖ_O1が電圧「Ｌ」となり、さらに、比較回路３４の出力電圧Ｖ_O2が電 圧「Ｌ」となるまでの間（図７（１０）〜（１５）参照）、トランジスタ４０の コレクタ・エミッタ間の導通状態が継続する。

【００４４】 このように、第２の実施例では、垂直方向磁界の強さを検出する磁気検出セン サ２０および５２を所定距離離間して配設することによって、図７期間Ｔ₂ にお いてピストン１４の位置を検出することができ、水平方向磁界の強さを検出する 磁気検出センサを２つ用いる従来の方法と比較して、ピストン１４の位置検出範 囲を拡張することができる。

【００４５】 以上説明したように、本実施例によれば、平行方向磁界の強さを検出する磁気 検出センサ１８と垂直方向磁界の強さを検出する磁気検出センサ２０、若しくは 垂直方向磁界の強さを検出する磁気検出センサ２０および５２を用いてピストン １４の位置を検出することにより、従来の平行方向磁界の強さを検出する磁気検 出センサを組み合わせてピストン１４の位置を検出する場合と比較して、広範囲 にピストン１４の位置を検出することができる。

【００４６】 なお、本実施例では、２つの磁気検出センサを組み合わせた場合を例に説明し たが、垂直方向磁界の強さを検出する磁気検出センサを複数個配設することによ り、ピストン１４の位置検出範囲をさらに拡張することが可能となる。

【００４７】

【考案の効果】

本考案に係るピストン位置検出装置では、ピストンが磁気検出センサの直下か ら所定距離離間した２つの位置において出力信号が尖頭値となり、且つピストン が磁気検出センサの直下近傍に達したとき小さな値の出力信号となる磁気検出セ ンサによってピストン位置を検出し、且つ前記磁気検出センサの直下近傍に達し たピストンを他の磁気検出センサで検出して、これらの検出信号の論理和信号を 得ることにより、ピストンが直下に達したとき尖頭値の出力が得られる磁気検出 センサをその検出範囲を重複して配置する従来の場合と比較して、ピストンの位 置検出範囲を拡張することが可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に用いられるピストン位
置検出装置の構成を示す図である。

【図２】磁石の磁極間を結んだ直線と平行な方向に生ず
る前記磁石による磁界の強さを検出する磁気検出センサ
の動作を説明する図である。

【図３】磁石の磁極間を結んだ直線と垂直な方向に生ず
る前記磁石による磁界の強さを検出する磁気検出センサ
の動作を説明する図である。

【図４】図１に示す第１の実施例における検出回路の構
成を示す図である。

【図５】図１に示す第１の実施例における夫々の磁気検
出センサとトランジスタのコレクタ・エミッタ間の導通
状態との関係を説明するタイミングチャートである。

【図６】本考案の第２の実施例に用いられるピストン位
置検出装置の構成を示す図である。

【図７】図６に示す第２の実施例における夫々の磁気検
出センサとトランジスタのコレクタ・エミッタ間の導通
状態との関係を説明するタイミングチャートである。

【図８】従来例におけるピストン位置検出方法を説明す
るタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０、５０…ピストン位置検出装置 １２…空気圧シ
リンダ １４…ピストン １６…磁石 １８、２０、５２…磁気検出センサ ２２…検出回路 ２４…シーケンサ ３０、３４…比
較回路 ３２、３６…ダイオード ４０…トランジ
スタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気により空気圧シリンダ内を摺動す
   るピストンに、磁極間を結ぶ直線が前記ピストンの摺動
   方向となる磁石を装着し、前記磁石による磁界の強さに
   基づいて前記ピストンの位置を検出するピストン位置検
   出装置であって、 前記空気圧シリンダの筒部の外周に取着され、前記ピス
   トンの摺動方向に生ずる前記磁石による磁界の強さを検
   出する第１の磁気検出センサと、 前記空気圧シリンダの筒部の外周であって、且つ前記第
   １の磁気検出センサと同一の円周上に取着され、前記ピ
   ストンの摺動方向に対して垂直の方向に生ずる前記磁石
   による磁界の強さを検出する第２の磁気検出センサと、 前記第１の磁気検出センサから出力される検出磁界の強
   さに対応した信号と予め設定された設定値とを比較する
   第１の比較手段と、 前記第２の磁気検出センサから出力される検出磁界の強
   さに対応した信号と予め設定された設定値とを比較する
   第２の比較手段と、 前記第１の比較手段から出力される比較結果を示す信号
   と前記第２の比較手段から出力される比較結果を示す信
   号との論理和信号に基づいてピストン位置の検出信号を
   出力する出力手段と、 を備えることを特徴とするピストン位置検出装置。
2. 【請求項２】圧縮空気により空気圧シリンダ内を摺動す
   るピストンに、磁極間を結ぶ直線が前記ピストンの摺動
   方向となる磁石を装着し、前記磁石による磁界の強さに
   基づいて前記ピストンの位置を検出するピストン位置検
   出装置であって、 前記空気圧シリンダの筒部の外周であって、且つ前記ピ
   ストンの摺動方向に所定距離離間して配設され、前記ピ
   ストンの摺動方向に対して垂直の方向に生ずる前記磁石
   による磁界の強さを検出する複数の磁気検出センサと、 前記夫々の磁気検出センサから出力される検出磁界の強
   さに対応した信号と予め設定された夫々の設定値とを比
   較する複数の比較手段と、 前記夫々の比較手段から出力される比較結果を示す信号
   の論理和信号に基づいてピストン位置の検出信号を出力
   する出力手段と、 を備えることを特徴とするピストン位置検出装置。