JPH09329409A - 磁歪式リニア変位センサ用プローブ、磁歪式リニア変位センサおよび流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石を備える物体の直線移動方向位置を
磁歪効果により検出する磁歪式リニア変位センサにおい
て、小型軽量かつ単純な構成で、検出精度が高くて寿命
も長く、汎用性に富むプローブを提供する。 【解決手段】 プローブ本体３の円筒パイプ６の内部
に、磁歪線５が微小空間Ｓをもって非接触で挿通支持さ
れるとともに、円筒パイプ６の内径面に電気的な絶縁層
７が形成される構造とされ、磁歪線５と円筒パイプ６が
先端部で電気的に接続されている。微小空間Ｓが確保さ
れる範囲内において、円筒パイプ６の内径を磁歪線５の
外径に近い寸法に設定することが可能であり、円筒パイ
プ６の外径を可及的に小さくすることにより、小型軽量
化が望まれる機構部位に最適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁歪式リニア変
位センサ用プローブ、磁歪式リニア変位センサおよび流
体圧シリンダに関し、さらに詳細には、例えば流体圧シ
リンダのシリンダチューブ外周に設けられて、内部のピ
ストンの軸方向位置を磁歪効果により検出する等、一定
の長さ範囲において直線移動する物体の連続的な移動方
向位置の検出に適した磁歪式センサ技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、種々の産業分野において広く使
用されている空気圧シリンダ装置は、一般に、空気圧回
路に配された方向制御弁の切換え動作により、空気圧シ
リンダの前後シリンダ室に対する圧縮空気の給排気量が
制御されて、ピストンロッドが突出し退入して直線往復
運動をするように構成されている。また、空気圧シリン
ダは通常、上記ピストンロッドがその作動ストローク全
長にわたって突出したり退入したりするだけの単純な直
線運動、つまり作動ストロークのストロークエンド（前
進端位置と後進端位置の２位置）で停止する場合に限ら
れており、その位置検出もこれら２位置だけで行われて
いた。

【０００３】ところで、近時は、ピストンロッドの作動
ストローク途中でブレーキを作用させることにより、こ
のピストンロッドを任意の軸方向中間位置に停止させる
構造を備えた高機能なブレーキ付き空気圧シリンダなど
も種々開発されており、これに伴って、ピストンロッド
の位置検出も作動ストロークの全範囲において連続的に
かつ精密に行う構成が必要となってきた。

【０００４】この点に関して、例えば図９(a) に示され
るように、磁歪式リニア変位センサを採用した構成が提
案されている。

【０００５】このセンサは、図示のごとく、空気圧シリ
ンダａの外周部に設けられる検出用プローブｂを備えて
なる。このプローブｂは直線棒状のもので、その基端部
がシリンダカバーｃに突設されたプローブ取付部ｄに固
定されるとともに、シリンダチューブｅ外周において、
永久磁石ｆを備えるピストンｇの移動方向である長手方
向に延びて設けられている。

【０００６】上記プローブｂの具体的構造は、例えば図
９(b) に示すように、磁歪線ｈの基端部にドライブコイ
ルｉが巻回されるとともに、永久磁石ｆつまりピストン
ｇの作動ストロークの全範囲にわたってレシーブコイル
ｊが巻回され、これらがステンレス鋼等からなる被覆パ
イプ（図示省略）により被覆され、さらにその外側を絶
縁チューブｋにより被覆されてなる（図９(a) 参照）。

【０００７】そして、ドライブパルス発生器ｌからドラ
イブコイルｉにドライブパルスが送られて、磁歪線ｈに
超音波振動が与えられると、この超音波振動は磁歪線ｈ
中を伝播していくが、超音波振動が永久磁石ｆの対応位
置を通過するとき、レシーブコイルｊにはパルス電圧が
発生し、これがレシーブパルス検出器ｍによって検出さ
れる。この検出結果は制御器ｎへ送られて演算され、ド
ライブパルス供給からレシーブパルス検出までの時間に
よって、永久磁石ｆつまりピストンｇの軸方向位置さら
には作動部であるピストンロッドｏの移動方向位置が検
出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプローブｂでは、上記被覆パイプの径寸法
は、少なくとも上記コイルｉ，ｊの巻外径を内部に収容
できる大きさにする必要があり、最外部の絶縁チューブ
ｋはさらに大きな径寸法とする必要がある。これがた
め、図示のごとく、実際のプローブｂは構造上かなり大
きな外径を有する太い棒体であり、これを空気圧シリン
ダａの外周に配設する構造では、空気圧シリンダａ自体
が嵩張ってしまい、例えば産業用ロボットの作業ハンド
等、小型軽量化が望まれる機構部位には適用が困難とな
るなどの不具合があった。

【０００９】しかも、空気圧シリンダａ自体にも、上記
プローブｂを取り付けるための特別な取付け構造ｄ，ｐ
が必須であるため、一般市販の空気圧シリンダを使用す
ることが困難で汎用性に乏しく、よってコスト的にも高
価となるなど、まだ解決すべき問題が多くて、実際上は
あまり有効な構成とはいえなかった。

【００１０】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、永久磁石
を備える物体の直線移動方向位置を磁歪効果により検出
する磁歪式リニア変位センサにおいて、小型軽量かつ単
純な構成で、検出精度が高くて寿命も長く、汎用性に富
むプローブの提供と、さらにはこの検出用プローブを備
えた磁歪式リニア変位センサおよび流体圧シリンダの提
供にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁歪式リニア変位センサ用プローブは、永
久磁石を備える物体の直線移動方向位置を磁歪効果によ
り検出する磁歪式リニア変位センサの検出部を構成する
ものであって、上記物体の直線移動方向に沿うように近
接して配される細い直線棒状のプローブ本体を備え、こ
のプローブ本体は、導電性材料からなる円筒パイプの内
部に、強磁性材料からなる磁歪線が微小空間をもって非
接触で挿通支持されてなり、これら磁歪線と円筒パイプ
は、その先端部において電気的に導通状態で接続される
とともに、少なくともいずれか一方の径面に電気的な絶
縁層が形成されていることを特徴とする。

【００１２】好ましい実施態様として、上記絶縁層が上
記円筒パイプの内径面に形成されている。また、上記円
筒パイプの先端部に、導電性材料からなる接続部材が電
気的に導通状態で取り付けられるとともに、この接続部
材の中央に挿通穴が貫設され、この挿通穴に上記磁歪線
の先端部が挿通支持されて、上記磁歪線が上記円筒パイ
プと同軸状にかつ電気的に導通状態で接続配置される。

【００１３】本発明のプローブを備えた磁歪式リニア変
位センサにおいては、磁歪線にその基端側つまり始端側
から電流パルスを与えると、この電流パルスは円筒パイ
プを介して還流するとともに、上記物体の永久磁石の対
応位置には超音波振動が生じて、この超音波振動は磁歪
線上を伝播していき、その基端側に配されたレシーブコ
イルにパルス電圧を発生させ、このパルス電圧から、超
音波振動の永久磁石位置から磁歪線始端までの伝播時間
が計測されて、上記物体の移動方向位置が検出される。

【００１４】この場合、プローブ本体の円筒パイプの内
部には、磁歪線が微小空間をもって非接触で挿通支持さ
れるとともに、少なくともいずれか一方、好ましくは円
筒パイプの内径面に電気的な絶縁層が形成される構造と
されており、これ以外の部品は円筒パイプ内に存在しな
い。すなわち、上記微小空間が確保される範囲内におい
て、円筒パイプの内径を磁歪線の外径に近い寸法に設定
することが可能で、これにより、円筒パイプの外径を可
及的に小さくすることが可能である。本発明のプローブ
は、特に小型軽量化が望まれる機構部位に最適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１６】本発明に係る磁歪式リニア変位センサが図
１ないし図５に示されており、この磁歪式リニア変位セ
ンサは、例えば図７に示すような流体圧シリンダ装置に
適用されるものであって、検出部としてのプローブ１
と、制御部としてのゲートアレー２を主要部として備
え、上記プローブ１が空気圧シリンダ３０の外周部に取
り付けられる構造とされている（図６参照）。

【００１７】プローブ１の具体的構造が図１ないし図３
に示されており、プローブ本体３と、このプローブ本体
３の基端部のトランスデューサ部４を備えてなる細い直
線棒状の形態とされている。

【００１８】上記プローブ本体３は、図２に示すよう
に、導電性材料からなる円筒パイプ６の内部に、強磁性
材料からなる磁歪線５が微小空間Ｓをもって非接触で挿
通支持されてなる。磁歪線５としては、磁歪効果を有す
る強磁性体であれば良く、図示のものにおいてはニッケ
ル線が好適に使用されている。円筒パイプ６は、上記磁
歪線５の保護パイプとして機能と電流帰還用導線として
の機能を兼備するもので、図示のものにおいては十分な
強度と導電性を有するステンレス鋼製パイプが好適に使
用される。

【００１９】また、円筒パイプ６の内径面には絶縁層７
が形成されて、磁歪線５との電気的絶縁状態が確保され
ている。この絶縁層７は、絶縁塗料が塗装されたり、あ
るいは極薄の絶縁被膜が被着されたりする等、従来公知
の被膜技術により形成される。

【００２０】上記磁歪線５と円筒パイプ６は、図３に示
すように、その先端部同士が接続部材８により電気的に
導通状態で接続されている。この接続部材８は、銅等の
導電性材料からなる小さなブロック体で、上記円筒パイ
プ６の先端部開口に嵌合可能な小径部８ａと、円筒パイ
プ６の外径面と同一円筒面を形成する大径部８ｂとから
なる。また、接続部材８の軸心位置には、前後方向に貫
通する挿通穴１０が設けられるとともに、大径部８ｂの
先端面には直径方向に延びる係合溝１１が形成され、そ
の中央部に上記挿通穴１０が開口している。

【００２１】そして、磁歪線５と円筒パイプ６の接続に
際しては、まず、接続部材８の挿通穴１０に磁歪線５を
挿通させながら、接続部材８の小径部８ａを円筒パイプ
６の先端部開口に嵌合させる。この際、この先端部開口
の絶縁層７が上記小径部８ａにより剥離されて、接続部
材８と円筒パイプ６の導通状態が確実になされる。続い
て、磁歪線５の先端部を先端側へ引っ張りながら、上記
係合溝１１に沿って側方へ折り曲げて係合させ、係合溝
１１からはみ出した余分な部分を切断除去する。この場
合、必要に応じて磁歪線５と接続部材８を半田付け等し
て固定すればより確実となる。後述するようにプローブ
本体３が長さ調整可能なフリーカット構造となっている
ことから、この接続作業は、プローブ本体３の長さ調整
後に行われることになる。

【００２２】この接続部材８による接続構造により、上
記磁歪線５と円筒パイプ６が電気的に接続されて、送信
側回路が構成される。また、磁歪線５は一定のテンショ
ンをかけられた状態でかつ円筒パイプ６と同軸状に配置
される結果、磁歪線５と円筒パイプ６との間にはプロー
ブ本体３の全長にわたって均一な微小空間Ｓが形成さ
れ、これにより、後述する弾性波である超音波が磁歪線
５の表面上を減衰することなく伝播する伝播空間として
有効に機能する。したがって、磁歪線５の線径と円筒パ
イプ６の内径は、上記微小空間Ｓを確保できるように設
定されるとともに、円筒パイプ６の外径は、所望の強度
（磁歪線５の直線状態を確保するための引っ張り強度
等）を有する範囲でできるだけ小さく設定される。

【００２３】トランスデューサ部４は、上記プローブ本
体３における検出を実行するとともに、その検出結果を
ゲートアレー２に出力する部位であり、後述するよう
に、図５(a) に示されるトランジスタ１５や、磁歪線５
を伝播されてくる超音波を検出するレシーブコイル１６
を内部に備えており、制御部としてのゲートアレー２に
電気的に接続されている。

【００２４】このトランスデューサ部４は、プローブ本
体３と一体で検出対象となる各種装置（この実施形態に
おいては空気圧シリンダ３０）に直接取り付けられるた
め、これら装置の厳しい作業環境に影響されないよう
に、完全に密封された構造とされている。具体的には、
トランスデューサ部４は、図１に示すように、樹脂モー
ルドやエポキシ樹脂等の接着剤により固められた完全密
封構造のブロックの形態とされ、図示のものにおいて
は、プローブ本体３の外径とほぼ同じ厚さを有する薄板
状ブロックとされている。

【００２５】また、前述したように、上記プローブ本体
３はその長さ調整が可能なフリーカット構造となってお
り、具体的には、図１に示すように、切断用の環状溝１
７がプローブ本体３の外周全長にわたり、等間隔をもっ
て設けられている。この環状溝１７は図２(b) に示すよ
うなＶ字状断面を有している。

【００２６】したがって、空気圧シリンダ３０のシリン
ダチューブ３１の長さに対応した環状溝１７のところ
で、プローブ本体３を折り曲げれば、プローブ本体３の
円筒パイプ６が所要長さに調整される。この後、接続部
材８を用いて、前述した要領で磁歪線５と円筒パイプ６
の接続作業をすることにより、所要長さのプローブ本体
３が完成する。

【００２７】しかして、以上のように構成されたプロー
ブ１は、図６に示すように、上記空気圧シリンダ３０の
シリンダチューブ３１外周に取り付けられる。この場
合、シリンダチューブ３１も金属部分で電位を持つた
め、プローブ本体３の外周には予め絶縁チューブ１８
（図２(a) 参照）を被せた後、プローブ１を空気圧シリ
ンダ３０のシリンダチューブ３１の外周面に密接状態で
かつ軸方向へ延びて配置し（図６(a) 参照) 、この状態
で、締付バンド部材３５により、プローブ１の前後両端
部位置をそれぞれ締付け固定する。

【００２８】また、空気圧シリンダ３０の基本構造は従
来周知のものであるため、その具体的な説明は省略する
が、上記プローブ１との関係で、シリンダチューブ３１
がアルミニウム合金や黄銅等の非磁性体で形成されると
ともに、ピストン３２が磁性体で形成されている。この
ピストン３２の具体的構造としては、図示のごとく非磁
性体ピストン３２に永久磁石３３が一体的に組み込まれ
たり、あるいはピストン３２自体が永久磁石で形成され
る。

【００２９】制御部としてのゲートアレー２は上記プロ
ーブ１を駆動制御するもので、具体的には図５に示すよ
うな回路構成とされている。

【００３０】すなわち、ゲートアレー２は、図５(a) に
示すように、送信側回路において、磁歪線５とトランス
デューサ部４のトランジスタ１５のベースに接続される
とともに、受信側回路において、トランスデューサ部４
のレシーブコイル１６に接続されている。上記トランジ
スタ１５は、コレクタが電流帰還用導線としての円筒パ
イプ６に接続されるとともに、エミッタが接地されてい
る。このゲートアレー２の内部には、図５(b) に示すよ
うな受信回路２０が構成されている。

【００３１】しかして、送信側回路において、ゲートア
レー２により、トランスデューサ部４のトランジスタ１
５にＯＮ−ＯＦＦ信号を与えることで、上記プローブ１
の磁歪線５に電流パルスが与えられる。

【００３２】この電流パルスは、図４において、上記磁
歪線５の基端側つまり始端側から矢符Ａ方向へ流れ、こ
の磁歪線５には図示のごとき円周方向の磁場が生じる。
一方、上記ピストン３２の永久磁石３３は上記磁歪線５
に対して図示のように配されており、この永久磁石３３
の部分には図示のごとき軸方向磁場が与えられる。

【００３３】そして、永久磁石３３が磁歪線５に接近す
ると、上記軸方向磁場には点線で示すような斜めの磁場
が生じ、このために上記磁歪線５上の永久磁石３３の位
置にはねじり歪が発生する（この現象をWiedemann 効果
という) 。このねじり歪は一種の超音波振動であるか
ら、この超音波振動は金属である磁歪線５上を音速で伝
播することになり、上記レシーブコイル１６にパルス電
圧が発生する。

【００３４】受信側回路において、レシーブコイル１６
が受信（発生）したパルス電圧は、ゲートアレー２の受
信回路２０のアンプ部２０ａで増幅されて、コンパレー
タ部２０ｂで二値化された後、カウンタ部２０ｃでカウ
ントされて、超音波の永久磁石３３位置から磁歪線５始
端までの伝播時間が計測される。この場合、カウンタ部
２０ｃは１０相クロック２０ｄにより高速でタイミング
がとられている。この計測結果は、距離変化換算処理部
２０ｅへ送られて、この時のピストン３２の軸方向位置
が検出され、その検出結果が出力部２０ｆから後述する
コントローラ６０へ出力される。

【００３５】次に、空気圧シリンダ装置の構成を図７を
参照して説明すると、このシリンダ装置は、アクチュエ
ータである上記空気圧シリンダ３０と、この空気圧シリ
ンダ３０を駆動制御する制御装置４０を主要部として備
えてなり、空気圧シリンダ３０の作動部であるピストン
ロッド５６を任意の軸方向位置に駆動制御する構成とさ
れている。

【００３６】空気圧シリンダ３０の前後シリンダ室５
０，５１に圧縮空気を給排気する空気圧回路５２は、空
気圧供給源５３と、この空気圧供給源５３から供給され
る圧縮空気を上記空気圧シリンダ３０に供給する第１お
よび第２の電磁弁５４，５５を主要部として構成されて
いる。

【００３７】制御装置４０は、上記空気圧回路５２に設
けられた上記電磁弁５４，５５、ピストンロッド５６の
軸方向位置を検出する上記磁歪式リニア変位センサ１，
２、上記両シリンダ室５０，５１内の空気圧を検出する
第１および第２の空気圧検出センサ５７，５８、上記空
気圧供給源５３の空気圧を検出する元圧検出センサ５９
および制御部としてのコントローラ６０等を主要部とし
て構成されている。

【００３８】第１および第２の電磁弁５４，５５は、そ
れぞれ空気圧シリンダ３０の両シリンダ室５０，５１に
対する圧縮空気の流れを制御するもので、コントローラ
６０に電気的に接続されている。

【００３９】第１および第２の空気圧検出センサ５７，
５８は、空気圧シリンダ３０の前後シリンダ室５０，５
１内の空気圧を検出するもので、コントローラ６０に電
気的に接続されている。これら第１および第２の空気圧
検出センサ５７，５８は、第１および第２の電磁弁５
４，５５を流れる空気圧を検出して、これから上記両シ
リンダ室５０，５１内の空気圧を間接的にそれぞれ検出
するように構成されており、その検出信号が上記コント
ローラ６０へ送られる。

【００４０】元圧検出センサ５９は、空気圧供給源５３
の空気圧を検出するもので、コントローラ６０に電気的
に接続されている。この元圧検出センサ５９は、上記空
気タンク内に蓄積される圧縮空気の空気圧を検出して、
その検出信号が上記コントローラ６０へ送られる。

【００４１】コントローラ６０は、第１および第２の電
磁弁５４，５５を相互に連動して駆動制御するもので、
前述したように、上記第１および第２の電磁弁５４，５
５のほか、上記磁歪式リニア変位センサ１，２、空気圧
検出センサ５７，５８および元圧検出センサ５９が電気
的に接続されている。

【００４２】図示の実施形態においては、上記コントロ
ーラ６０の演算処理部（ＣＰＵ）６０ａに、上記ゲート
アレー２で処理された磁歪式リニア変位センサ１，２の
検出信号と、Ａ／Ｄ変換部６０ｂでデジタル処理された
空気圧検出センサ５７，５８および元圧検出センサ５９
からの検出信号が入力される。

【００４３】そして、この演算処理部６０ａは、メモリ
に格納された制御プログラムに従って、上記各検出信号
について、演算式設定部６０ｃの演算式に基づいた演算
処理を行うとともに、これらの演算結果つまり実際値と
目標値設定部６０ｄで予め設定されたこれらの目標値と
を比較演算して、上記実際値を目標値に一致させるべ
く、制御信号を出力部６０ｅ，６０ｆを介して第１およ
び第２の電磁弁５４，５５に送る。

【００４４】すなわち、コントローラ６０は、空気圧供
給源５３の空気圧（元圧）の大きさおよび変動に応じ
て、空気圧シリンダ３０の前後両シリンダ室５０，５１
の空気圧を制御しながら、ピストンロッド６０の進退速
度および軸方向位置を制御するように、第１および第２
の電磁弁５４，５５を駆動制御する。

【００４５】しかして、以上のように構成された空気圧
シリンダ装置において、制御装置４０の第１および第２
の電磁弁５４，５５により、空気圧供給源５３からの圧
縮空気が空気圧シリンダ３０の前後シリンダ室５０，５
１に適宜給排気されて、ピストンロッド６０は、予め設
定された速度経路（加速→等速→減速）をもって進退動
作されるとともに、任意の軸方向位置に停止される。

【００４６】前述したように、磁歪式リニア変位センサ
のプローブ１は、プローブ本体３の円筒パイプ６の内部
に、磁歪線５が微小空間Ｓをもって非接触で挿通支持さ
れるとともに、円筒パイプ６の内径面に電気的な絶縁層
７が形成される構造とされており、これ以外の部品は円
筒パイプ６内に存在しないシンプルな構成である。

【００４７】このため、上記微小空間Ｓが確保される範
囲内において、円筒パイプ６の内径を磁歪線５の外径に
近い寸法に設定することが可能で、円筒パイプ６の外径
を可及的に小さくすることが可能である。

【００４８】したがって、上記プローブ１は、図６に示
すように、上記空気圧シリンダ３０に取り付けた状態に
おいても、ヘッドカバー３６とロッドカバー３７を締結
するタイロッド３８，３８間に納まってしまい、空気圧
シリンダ３０自体の外形寸法に何ら影響することがな
い。しかも、このような細いプローブ１においては、磁
歪線５と検出対象である永久磁石３３がより接近する形
となり、安定した信号がとれる結果、検出精度が向上し
て、空気圧シリンダ３０を高精度で駆動制御することが
可能となる。

【００４９】なお、上述した実施形態はあくまでも本発
明の好適な具体例を示すものであって、本発明はこれに
限定されることなくその範囲内で適宜設計変更可能であ
る。

【００５０】例えば、図示の実施形態においては、磁歪
式リニア変位センサのプローブ１が、円筒形状を有する
ロッドタイプの空気圧シリンダ３０に取り付けられた場
合が示されているが、もちろん、図８に示すような矩形
断面を有するロッドレスタイプの空気圧シリンダ７０に
も取り付けることができる。この場合のプローブ１の取
付けは、例えば、ロッドレスシリンダ７０のシリンダチ
ューブ７１に設けられている既存の溝７１ａ、つまりリ
ミットスイッチ用の溝を利用して行われる。７２は作動
部であるスライダを示している。

【００５１】すなわち、図８(b) に示すように、上記溝
７１ａにプローブ１をそのまま押し込んで嵌着し、また
プローブ１の外径が溝７１ａの内径よりも大幅に小さい
場合には、図示しないが、スペーサを介して押し込んだ
り、固定用ねじを押し当てたり、あるいはこれら両者を
組み合わせて固定するなど、適宜の固定手段を用いて行
う。もちろんこの場合はリミットスイッチ等は不要とな
る。

【００５２】プローブ１がこのような溝７１ａ内に嵌着
する構成においては、磁歪線５と検出対象である永久磁
石３３がさらに接近する形となり、より安定した信号が
とれて、検出精度が向上することにもなる。

【００５３】また、図示の実施形態においては、磁歪線
５の表面上を超音波が伝播されるという構成から、伝播
効率の低下を防ぐために、絶縁層７が円筒パイプ６の内
径面に形成されているが、有効な伝播効率が確保できる
場合には、磁歪線５の外径面に絶縁層７が形成されても
よく、少なくともいずれか一方の径面に電気的な絶縁層
７が形成されていればよい。

【００５４】また、図示の実施形態においては、磁歪線
５と円筒パイプ６の接続が接続部材８によりなされて、
両者５，６間に微小空間Ｓが確実に形成される構成とさ
れているが、これに限定されず適宜の接続方法を採用す
ることができる。一例として、両者５，６間にある程度
の接触箇所があっても、磁歪線５上を超音波が伝播する
ことができる限り、磁歪線５を先端で折り曲げて、円筒
パイプ６の先端に半田付け等する方法も採用可能であ
る。

【００５５】さらに、本発明のプローブおよびこのプロ
ーブを備えた磁歪式リニア変位センサは、油圧シリンダ
等の他のシリンダ装置にも適用可能であり、またシリン
ダ装置以外の、例えば産業用ロボットの作業ハンドや液
面計等、特に小型軽量化が望まれる機構部位などに好適
に適用し得る。要するに、本発明は、対象となる直線状
または曲線状に動く永久磁石があればいずれの装置にも
適用可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁歪式リ
ニア変位センサ用プローブによれば、細い直線棒状のプ
ローブ本体は、円筒パイプの内部に、磁歪線が微小空間
をもって非接触で挿通支持されてなるとともに、これら
磁歪線と円筒パイプがその先端部において電気的に導通
状態で接続され、また、少なくともいずれか一方の径面
に電気的な絶縁層が形成されているから、円筒パイプ内
には磁歪線のみが存在することとなり、これにより、上
記微小空間が確保される範囲内において、円筒パイプの
内径を磁歪線の外径に近い寸法に設定することが可能で
あり、さらには円筒パイプの外径を可及的に小さくする
ことが可能となる。

【００５７】したがって、本発明のプローブは、例えば
上述した実施形態における空気圧シリンダの外周に取り
付ける場合でも、空気圧シリンダ自体の外形寸法にほと
んど影響することがなく、この他にも、産業用ロボット
の作業ハンド等、小型軽量化が望まれる機構部位に好適
に採用され得る。

【００５８】しかも、円筒パイプが導電性材料から構成
されて、磁歪線の保護パイプと電流帰還用導線を兼ねる
構造であるから、プローブ自体が小型軽量かつ単純な構
成であり、その取付けに際しても特別な取付け構造を全
く必要とせず、一般市販の空気圧シリンダ等にも簡単に
取り付けて使用することができる。したがって、コスト
的にも安価で、汎用性に富む磁歪式リニア変位センサ
や、さらには流体圧シリンダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁歪式リニア変位センサ用プロー
ブを一部拡大して示す斜視図である。

【図２】同プローブのプローブ本体を拡大して示し、図
２(a) は正面断面図、図２(b)は側面断面図である。

【図３】同プローブ本体の先端部を拡大して示し、図３
(a) は斜視図、図３(b) は側面断面図である。

【図４】同磁歪式リニア変位センサの動作原理を説明す
るための斜視図である。

【図５】同磁歪式リニア変位センサの概略回路構成を示
し、図５(a) は回路全体の概略構成図、図５(b) は受信
回路の構成を示すブロック図である。

【図６】同磁歪式リニア変位センサのプローブをロッド
タイプの空気圧シリンダに取り付けた状態を示し、図６
(a) は全体斜視図、図６(b) は図６(a) のVI-VI 線に沿
った拡大断面図である。

【図７】同空気圧シリンダを備える空気圧シリンダ装置
の全体構成を示す概略ブロック図である。

【図８】同磁歪式リニア変位センサのプローブをロッド
レスタイプの空気圧シリンダに取り付けた状態を示し、
図８(a) は全体斜視図、図８(b) は図８(a) のVIII-VII
I 線に沿った拡大断面図である。

【図９】従来の磁歪式リニア変位センサのプローブをロ
ッドタイプの空気圧シリンダに取り付けた状態を示し、
図９(a) は一部断面で示す側面図、図９(b) は同磁歪式
リニア変位センサの全体構成を示す概略ブロック図であ
る。

【符号の説明】 １ プローブ ２ ゲートアレー ３ プローブ本体 ４ トランスデューサ部 ５ 磁歪線 ６ 円筒パイプ ７ 絶縁層 ８ 接続部材 １０ 挿通穴 １１ 係合溝 １６ レシーブコイル １７ 切断用の環状溝 １８ 絶縁チューブ ２０ 受信回路 ３０ 空気圧シリンダ（流体圧シリンダ） ３１ シリンダチューブ ３２ ピストン ３３ 永久磁石 ５６ ピストンロッド ７０ 空気圧シリンダ ７１ シリンダチューブ ７１ａ 溝 ７２ スライダ Ｓ 微小空間

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石を備える物体の直線移動方向位
   置を磁歪効果により検出する磁歪式リニア変位センサの
   検出部を構成するものであって、 前記物体の直線移動方向に沿うように近接して配される
   細い直線棒状のプローブ本体を備え、 このプローブ本体は、導電性材料からなる円筒パイプの
   内部に、強磁性材料からなる磁歪線が微小空間をもって
   非接触で挿通支持されてなり、 これら磁歪線と円筒パイプは、その先端部において電気
   的に導通状態で接続されるとともに、少なくともいずれ
   か一方の径面に電気的な絶縁層が形成されていることを
   特徴とする磁歪式リニア変位センサ用プローブ。
2. 【請求項２】 前記磁歪線の基端側にレシーブコイルが
   配されてなり、 前記磁歪線にその基端側から電流パルスが与えられるこ
   とにより、前記物体の永久磁石の対応位置に生ずる超音
   波振動が前記磁歪線上を伝播して、前記レシーブコイル
   にパルス電圧が発生するように構成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の磁歪式リニア変位センサ用プ
   ローブ。
3. 【請求項３】 前記絶縁層が前記円筒パイプの内径面に
   形成されていることを特徴とする請求項１または２に記
   載の磁歪式リニア変位センサ用プローブ。
4. 【請求項４】 前記円筒パイプの先端部に、導電性材料
   からなる接続部材が電気的に導通状態で取り付けられる
   とともに、この接続部材の中央に挿通穴が貫設され、 この挿通穴に前記磁歪線の先端部が挿通支持されて、前
   記磁歪線が前記円筒パイプと同軸状にかつ電気的に導通
   状態で接続配置されることを特徴とする請求項１から３
   のいずれか一つに記載の磁歪式リニア変位センサ用プロ
   ーブ。
5. 【請求項５】 少なくとも前記レシーブコイルを含む基
   端部分が、被覆材によりブロック状とされた密封構造と
   されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか
   一つに記載の磁歪式リニア変位センサ用プローブ。
6. 【請求項６】 前記磁歪線がニッケル線材からなるとと
   もに、前記円筒パイプがステンレス鋼製であることを特
   徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の磁歪式
   リニア変位センサ用プローブ。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか一つに記載の
   プローブを検出部として備えてなることを特徴とする磁
   歪式リニア変位センサ。
8. 【請求項８】 シリンダチューブ内を摺動するピストン
   に検出対象である永久磁石が一体で設けられるととも
   に、 請求項１から６のいずれか一つに記載のプローブが、前
   記シリンダチューブの外周に密接状態かつ軸方向へ延び
   て取り付けられていることを特徴とする流体圧シリン
   ダ。