JPH10166290A

JPH10166290A - スイッチ付エアチャック

Info

Publication number: JPH10166290A
Application number: JP17409397A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nomura; 雅之野村; Yukio Ozawa; 幸生小澤; Hideo Kito; 秀夫鬼頭
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】幅が狭くかつ周囲温度が変化しても十分な温
度補償を行って、エアチャックのピストン位置を正確に
測定可能な磁気リニアスケールを取り付けたエアチャッ
クを提供すること。【解決手段】スイッチ付エアチャックは、圧縮空気の
作用によりピストン１４を移動し、ピストンロッド２８
により一対のチャック爪２２を移動させて被把持物を把
持するエアチャックであって、ピストン１４の位置をリ
ニアなアナログデータとして出力する磁気リニアスケー
ル２３と、磁気リニアスケール２３の出力するアナログ
データに基づいて、一対のチャック爪２２の把持状態を
検知する検出回路３１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアシリンダによ
り駆動される一対のチャック爪で被把持物を把持するエ
アチャックに関し、さらに詳細には、エアシリンダのピ
ストンに付設される永久磁石の位置を検出する磁気リニ
アスケールを有するスイッチ付エアチャックに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエアチャック用スイッチは、他の
スイッチ付流体圧シリンダと同様ピストン部に永久磁石
を装着し、磁気検出器として磁気抵抗素子等を用いてピ
ストンの位置検出を行っていた。そのスイッチの内部回
路の構成を図１５に示す。磁気抵抗素子１０１は、強磁
性体金属薄膜のパターンにより形成されている。磁気抵
抗素子１０１の両端に直流電圧を印加し、磁気抵抗素子
１０１の中間点の電圧をコンパレータ１０４に接続す
る。また、コンパレータ１０４には、基準電圧形成用抵
抗１０２，１０３により設定された比較電圧が供給され
る。コンパレータ１０４の出力は、電流制限抵抗１０
５、表示灯を介して出力トランジスタ１０７のベースに
接続している。出力トランジスタ１０７のエミッタは、
アースに接続され、コレクタから出力が得られる。

【０００３】エアチャック用スイッチを動作させた時
の、磁気検出器の磁気抵抗素子１０１の出力波形を図１
６にＡで示す。コンパレータ１０４の比較電圧をＢに設
定している。従って、コンパレータ１０４の出力、表示
灯の点灯タイミング、および出力は図１６に示すように
なる。ここで、磁気抵抗素子１０１の出力はリニア性が
ないため、磁気抵抗素子１０１は、ピストンに取り付け
た磁石の位置の確認に使用できるのみである。そのた
め、エアチャックの開状態のピストン位置と、閉状態の
ピストン位置とに対応して２個の磁気検出器を取り付け
て、エアチャックの開状態と閉状態の確認を行ってい
た。また、エアチャックが対象物を把持したことを確認
するため、ピストンを中間位置で検出することが望まれ
ていた。

【０００４】しかし、一般にエアチャックのピストンス
トロークは、２〜４ｍｍと短いため、エアチャックの開
状態検出、閉状態検出、ワーク把持状態検出を行うため
に３個の磁気検出器を取り付けるのは、困難であった。
困難であった理由を次に説明する。すなわち、狭い範囲
で２、３箇所の検出を行うには、（１）ピストンの磁石
の着磁方向の厚みを薄くすること、（２）スイッチ感度
を鈍くすること、すなわち、図１６に示す比較電圧Ｂを
高くすること、（３）磁気検出器を２個用いてその出力
のアンドを取ることが行われる。しかし、（１）、
（２）は、磁石の温度特性や外部にある鉄等の磁性体の
接近で従来作動していたスイッチが作動しなくなる問題
があった。従って、図１６に出力トランジスタの動作範
囲として示す磁気検出器の動作範囲は、技術的に４ｍｍ
程度にしか狭められず、例えば、エアチャックのピスト
ンのストロークが３ｍｍで２個の磁気検出器を使用する
場合、図１７に示すように、２個の磁気検出器が同時に
オンする領域が発生するため、その判断を制御回路で行
わなければならず、きわめて煩雑であった。また、
（３）は、内部回路が複雑化し、内部消費電流が増加す
る問題があった。

【０００５】一方、磁気抵抗素子１０１にリニア性をも
たせようとする試みが行われている。すなわち、磁気抵
抗素子パターンにより形成される磁気センサをリニアス
ケールとして使用することが、実公昭５７−６９６２号
公報に記載されている。図１８に従来の磁気リニアスケ
ールを示す。磁気抵抗素子５１および温度補償素子５２
は、一定の線幅を有するパターンとして形成されてい
る。磁気抵抗素子５１および温度補償素子５２のパター
ンは直角の位相差をもつように形成されている。そし
て、磁気抵抗素子５１および温度補償素子５２は、パタ
ーンの線の長手方向に対して直角に磁界を受けた場合
に、内部抵抗値が減少する性質を有しており、パターン
の線の長手方向に磁界を受けた場合には、内部抵抗値が
変化しない。そのため、図１８に示すように、永久磁石
５７が矢印Ｂの方向に移動する場合、磁気抵抗素子５１
の内部抵抗値は変化するが、温度補償素子５２の内部抵
抗値は変化しない。従って、この磁気抵抗素子５１の内
部抵抗の変化を計測することにより、永久磁石の位置を
検出することができる。

【０００６】一方、強磁性体金属薄膜のパターンで形成
される磁気抵抗素子では温度依存性が大きく、このまま
では実用上問題がある。強磁性体金属は一般的に温度に
より内部抵抗が変化する性質があり、また磁気抵抗素子
では薄膜状のパターンであるため温度変化の影響を受け
やすい。従って、磁気抵抗素子の内部抵抗が磁界の強さ
のみでなく、周囲温度によっても変化してしまう。この
問題を解決する手段として、図１８に示すように、磁気
抵抗素子５１と同一形状で方向の異なる温度補償回路５
２を同一基板上に設け、差動的に温度補償を行うことが
行われていた。すなわち、磁気抵抗素子５１のパターン
線の長手方向に平行に磁石５７が移動された場合、磁気
抵抗素子５１の内部抵抗値は減少するが、温度補償素子
５２の内部抵抗値は磁界によっては変化しない。よっ
て、温度補償素子５２の内部抵抗値の変化は、温度変化
のみを直接表わすこととなる。それに対して、磁気抵抗
素子５１の内部抵抗値は磁界の強さ及び周囲温度の両方
により変化している。従って、磁気抵抗素子５１の内部
抵抗値の変化を温度補償素子５２の内部抵抗値の変化に
より温度補償することが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記磁
気リニアスケールをエアチャックのピストンに取り付け
た磁石の位置検出に使用するには、次のような問題があ
った。（１）従来の磁気リニアスケールは幅が広くエアチャッ
クのピストンのような小さい直径のピストンに取り付け
られた磁石を検出することが困難であった。また、従来
の磁気リニアスケールは、幅が広くエアチャックが大型
化する問題があった。また、磁気リニアスケールが幅方
向に変化しているため、永久磁石の位置が幅方向にずれ
た場合に、磁気リニアスケールの出力が大きく変動して
しまっていた。そのため、永久磁石に対して磁気リニア
スケールを高い精度で取り付ける必要があり、使い勝手
が悪いという問題があった。

【０００８】（２）従来のように磁気抵抗素子５１およ
び温度補償素子５２を利用して差動的に温度補償を行わ
せるためには、磁気抵抗素子５１および温度補償素子５
２の寸法を精度よく管理することが必要であった。磁気
抵抗素子５１の温度変化による内部抵抗値の変化を温度
補償するのに、磁気抵抗素子５１および温度補償素子５
２の寸法精度が悪いと複雑な演算や定数を決定するため
の余分な実験等が必要になるためである。ここで、磁気
抵抗素子５１および温度補償素子５２の寸法等は、蒸着
により膜厚が決まり、エッチング加工によりパターンの
線幅が決まる。このうち、ウエットエッチング加工は、
エッチング液の濃度や液温度等により大きく変動するも
のであり、パターンの線幅を所定の幅に精度よく加工す
るのは難しかった。従って、磁気抵抗素子５１および温
度補償素子５２の加工精度を良くすることは困難であ
り、また、そのために余分なコストが発生していた。こ
のことは特に、磁気センサを周囲温度が数十度の幅で変
化する環境で使用するような場合に問題となっていた。（３）上記問題は、エアチャックのみならず、単ストロ
ークシリンダ一般で発生している問題であった。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、幅が狭くかつ周囲温度が変化し
ても十分な温度補償を行って、エアチャックのピストン
位置を正確に測定可能な磁気リニアスケールを取り付け
たエアチャックを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、（１）本発明のスイッチ付エアチャックは、圧縮空
気の作用によりピストンを移動し、該ピストンに備えら
れたロッドにより一対のチャック爪を移動させて被把持
物を把持するエアチャックであって、ピストンの位置を
リニアなアナログデータとして出力するリニアスケール
と、リニアスケールの出力するアナログデータに基づい
て、一対のチャック爪の把持状態を検知するチャック把
持検知手段とを有する。また、（２）上記（１）に記載
するものにおいて、リニアスケールが、基板上に強磁性
体金属の蒸着薄膜により形成され、磁気抵抗効果を奏す
る磁気抵抗素子により構成され、磁気抵抗素子が、ピス
トンに付設された永久磁石が移動する方向と直交する方
向において一定幅で形成され、永久磁石が移動する方向
において密度がリニアに変化する磁気リニアスケールで
あることを特徴とする。

【００１１】また、（３）本発明のスイッチ付エアシリ
ンダは、圧縮空気の作用により移動するピストンの位置
をリニアなアナログデータとして出力するリニアスケー
ルと、前記リニアスケールの出力するアナログデータに
基づいて、前記ピストンの中間位置を検知する中間位置
検知手段とを有し、前記リニアスケールが、基板上に強
磁性体金属の蒸着薄膜により形成され、磁気抵抗効果を
奏する磁気抵抗素子により構成され、前記磁気抵抗素子
が、前記ピストンに付設された永久磁石が移動する方向
と直交する方向において一定幅で形成され、前記永久磁
石が移動する方向において密度がリニアに変化する磁気
リニアスケールであることを特徴とする。

【００１２】また、（４）上記（２）または（３）に記
載するものにおいて、磁気抵抗素子が同一線幅を有し、
永久磁石が移動する方向に密度を順次変化させたことを
特徴とする。また、（５）上記（２）または（３）に記
載するものにおいて、磁気抵抗素子が、永久磁石が移動
する方向に線幅を順次変化させたことを特徴とする。ま
た、（６）上記（２）または（３）に記載するものにお
いて、磁気抵抗素子が、永久磁石が移動する方向に広い
線幅を有するパターンの密度を順次変化させたことを特
徴とする。また、（７）上記（２）または（３）に記載
するものにおいて、磁気抵抗素子が、永久磁石が移動す
る方向に線幅および密度を順次変化させたことを特徴と
する。

【００１３】上記の構成よりなる本発明のスイッチ付エ
アチャックにおいては、圧縮空気の作用により駆動され
るピストンが、一対のチャック爪を平行移動させて被把
持物を把持する。このとき、ピストンの位置は、開状態
と閉状態の中間位置にある。スイッチである磁気検出器
の磁気リニアスケールは、ピストンに固着された永久磁
石が該磁気リニアスケールと一定間隔を保ちながら平行
に移動するときに、永久磁石が発生する磁界の強さに応
じて電気的な抵抗値が減少する。このとき、磁気リニア
スケールが永久磁石の移動方向において密度がリニアに
変化しているので、永久磁石の位置と電気的な抵抗値の
減少値とが１対１で対応する。従って、この抵抗値の変
化を測定することによりピストンの位置を計測すること
ができる。この抵抗値を基準値と比較することにより、
エアチャックが開状態にあるか、閉状態にあるか、対象
物を把持した状態にあるかを判断し、その判断を出力す
る。

【００１４】ここで、周囲温度が変化した場合、磁気抵
抗素子の内部抵抗値も周囲温度に応じて変化する。一
方、温度補償回路は、磁気抵抗素子を構成するパターン
の線幅よりも小さい線幅のパターンで構成されているの
で、温度補償回路は、磁気抵抗素子と比べて磁界の強さ
の変化の影響を受けることが少ないため、正確に磁気抵
抗素子の温度補償を行うことができる。さらに、温度補
償回路のパターンの線幅を６μ以下で形成すれば、温度
補償回路の内部抵抗値が磁界の強さの影響をほとんど受
けなくなり、周囲温度のみによって変化することになる
ので、この温度補償回路を使用して容易に磁気抵抗素子
の温度補償を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例であるスイッチ付エアチャックについて図面を参照し
て説明する。スイッチ付エアチャックの構成を図１に示
す。直方体形状のエアチャック本体２７の左端面の中心
位置に有底円筒孔状のシリンダ孔１２が穿設されてい
る。シリンダ孔１２の有底部の中心にロッド孔２９が穿
設されている。シリンダ孔１２にピストン１４が摺動可
能に嵌合されている。ピストン１４と一体であるロッド
１８がロッド孔２９より外部に突出している。ピストン
１４の外周に形成された２つの溝の一方に永久磁石１３
が取り付けられている。また、他の溝に０リングが取り
付けられている。シリンダ孔１２右端の開口部は、密閉
ネジ１７がシリンダ孔１２に形成された雌ネジ部にねじ
込まれて密閉されている。ピストン１４は、密閉ネジ１
７に取り付けられた復帰ばね１６により左方向に付勢さ
れている。シリンダ孔１２のピストンの左側の部屋に図
示しない駆動空気孔が穿設されている。

【００１６】エアチャックの左端面に一対のチャック爪
２２が図示しないガイドにより平行移動可能に付設され
ている。チャック爪２２の右端付近に形成された作動軸
２１にアーム２０の切欠き部が摺動可能に嵌合してい
る。一対のアーム２０は、支点軸３０を中心として回転
可能に付設されている。一対のアーム２０の切欠き部と
反対の位置に穿設された図示しない係合孔が、ロッド１
８の先端部の係合孔と止めピン１９により回転可能に係
合されている。一方、シリンダ孔１２と平行な位置にス
イッチである磁気検出器１１が取り付けられている。磁
気検出器１１の構成を図２に示す。図２の（ｂ）は、図
１と同じ方向から磁気検出器１１を見たときの断面図で
ある。図２の（ａ）は、その側面図である。磁気検出器
１１の内部には、磁気リニアスケール２３と検出回路３
１とが固設されている。

【００１７】先に、上記構成を有するエアチャックの作
用を説明する。対象物が一対のチャック爪２２の間にあ
ることを図示しないセンサにより検知して、シリンダ孔
１２に圧縮空気が送られ、一対のチャック爪２２が平行
に移動され、対象物を把持する。このときのピストン１
４の位置は、対象物により一定であるから、磁気検出器
１１により把持状態にあるピストン１４に固着された永
久磁石１３の位置を検知することにより、エアチャック
が対象物を把持しているか否かを判断することが可能で
ある。

【００１８】次に、本発明で使用している磁気リニアス
ケール２３について詳細に説明する。磁気リニアスケー
ル２３の概略構成を４種類示す。図３は、磁気抵抗素子
Ｒ１の線幅Ｗ１が一定で密度を順次変化させた第一実施
例を示している。図４は、磁気抵抗素子Ｒ１の密度は一
定で線幅を順次変化させた第二実施例を示している。図
５は、磁気抵抗素子Ｒ１の密度は一定で広い線幅を有す
るパターンの密度を順次変化させた第三の実施例を示し
ている。図６は、第一実施例と第二実施例とを組み合わ
せた第四実施例を示している。いずれの実施例も、磁気
抵抗素子Ｒ１は、永久磁石５７が移動する方向Ｂと直交
する方向に一定幅ＷＢで形成され、永久磁石１３が移動
する方向Ｂにおいて密度がリニアに変化している。

【００１９】図７に磁気抵抗素子Ｒ１を利用した磁気リ
ニアスケール２３の第一の実施例の構成を示す。磁気リ
ニアスケール２３上には、磁気抵抗素子Ｒ１と温度補償
回路Ｒ２との２つのつづら折れ状のパターンが、各々直
角の位相差をもつように形成されている。ここで、磁気
抵抗素子Ｒ１は、図８の（ａ）に部分拡大図で示すよう
に、線幅Ｗ１＝２０μと一定でつづら折れパターンとし
て形成されている。磁気抵抗素子Ｒ１のつづら折れの間
隔ＷＡは、左端部におけるＷＡ１＝１．０８５ｍｍか
ら、右端部におけるＷＡ７７＝０．３２５ｍｍまで、つ
づら折れの間隔ＷＡを０．０１ｍｍづつ減少させながら
３９往復させている。これにより、磁気抵抗素子Ｒ１の
密度は３倍以上に変化している。本実施例の磁気リニア
スケール２３は、幅３ｍｍ、長さ約６０ｍｍである。本
実施例の磁気リニアスケール２３によれば、磁気抵抗素
子Ｒ１のつづら折れパターンの幅を一定にしたままで、
密度を変化させているので、磁気リニアスケール２３の
幅を３ｍｍと小さくすることができている。

【００２０】また、温度補償回路Ｒ２は、図８の（ｂ）
に部分拡大図で示すように、線幅Ｗ２＝４μで４往復の
つづら折れパターンとして形成されている。本実施例で
は、磁気抵抗素子Ｒ１および温度補償回路Ｒ２の素材で
ある強磁性体金属として、共にパーマロイ（Ｎｉ−Ｆ
ｅ，８３：１７）を使用している。磁気抵抗素子Ｒ１
は、パターンの線の長手方向に対して直角に磁界を受け
た場合に、抵抗値が減少する性質を有しており、パター
ンの線の長手方向に磁界を受けた場合には、抵抗値が変
化しない。磁気抵抗素子Ｒ１の両端に端子部２４，２５
が配設され、温度補償回路Ｒ２の両端に端子部２５，２
６が配設されている。

【００２１】次に磁気検出器１１の検出回路について説
明する。図１１に磁気リニアスケール２３の検出回路３
１を示す。磁気リニアスケール２３の端子２４，２６の
間に直流電圧Ｖｃｃがかけられている。磁気リニアスケ
ール２３の中点電圧２５を第一コンパレータ４５のマイ
ナス側入力、および第二コンパレータ４６のプラス側入
力に接続する。一方、第二コンパレータ４６のマイナス
側入力は抵抗４９を介してアースに接続され、第一コン
パレータ４５のプラス側入力は可変抵抗４７を介してＶ
ｃｃに接続されている。また、第一コンパレータ４５の
プラス側入力と第二コンパレータＥ２のマイナス側入力
とは、抵抗４８を介して接続されている。可変抵抗４７
および抵抗４８，４９により、第一コンパレータ４５に
高い方の基準電圧Ｅ１が、第二コンパレータ４６に低い
方の基準電圧Ｅ２が供給されている。ここで、本実施例
のスイッチ付エアチャックでは、基準電圧Ｅ１，Ｅ２
は、一対のチャック爪２２が対象物を把持している状態
でのピストン１４に固着された永久磁石１３の位置の上
下限値を設定している。

【００２２】第一および第二コンパレータ４５，４６の
出力は、トランジスタ４２のベース、および抵抗を介し
てＶｃｃに接続している。トランジスタ４２のコレクタ
は、発光ダイオード４４および抵抗を介してＶｃｃに接
続している。トランジスタ４２のエミッタは、トランジ
スタ４３のベースに接続している。トランジスタ４３の
コレクタは出力端子４１に接続している。トランジスタ
４３のエミッタは、アースに接続している。

【００２３】次に、上記構成を有する検出回路３１の作
用について説明する。磁気リニアスケール２３の中点電
圧は、図１４に示す波形となる。すなわち、図１４に第
一実施例の磁気リニアスケール２３の実験データを示
す。横軸に永久磁石１３の位置を移動距離として示し、
縦軸に出力Ｓを示す。永久磁石１３は、ピストン１４に
付設される円筒状で厚さが１ｍｍである。永久磁石１３
と磁気リニアスケール２３との間隔を２ｍｍとった状態
で永久磁石を磁気リニアスケール２３の長手方向に平行
移動させる実験のデータである。永久磁石１３が磁気リ
ニアスケール２３の左端部から右端部に移動するに伴っ
て、磁気リニアスケール２３の密度が高くなるため、磁
気抵抗素子Ｒ１の内部抵抗が減少するため、出力Ｓは磁
気抵抗素子Ｒ１の内部抵抗の減少に比例して減少してい
る。従って、図１４より永久磁石１３の移動距離が４０
ｍｍ以内であれば、出力Ｓにより永久磁石１３の位置を
リニアに検出できることがわかる。エアチャックでは、
ピストン１４の動作範囲が４ｍｍ程度であるので、この
磁気リニアスケール２３によれば、ピストン１４に固着
された永久磁石１３の位置を正確に検出することができ
る。

【００２４】磁気リニアスケール２３の中点電圧がＥ１
より高い時、またはＥ２より低い時は、第一および第二
コンパレータ４５，４６の出力はいずれもローレベルと
なり、トランジスタ４２，４３のベースに電圧がかから
ないので、トランジスタ４２，４３はオフとなる。次
に、中点電圧がＥ１とＥ２の間にある時は、第一および
第二コンパレータ４５，４６の出力が共にハイレベルと
なり、トランジスタ４２のベースに電圧がかかるので、
発光ダイオード４４に電流が流れ、点灯する。さらに、
トランジスタ４３のベースに電圧がかかるので、出力Ｓ
がオンとなる。これにより、チャック爪２２が対象物を
把持しているか否かを正確に判断することができる。上
記関係をグラフ化すると図１２に示すようになる。

【００２５】可変抵抗４７を変化させることにより、従
来技術では困難であった動作範囲１ｍｍ以下の磁気検出
器１１が実現できる。このとき、可変抵抗４７を変化さ
せても磁気検出器１１の感度は影響を受けないので、動
作範囲が狭くても安定して動作できる。また、可変抵抗
４７を変化させることにより、永久磁石１３の任意の位
置で出力信号をオンにすることができるので、対象物把
持状態を検出できるように磁気検出器１１を設定する場
合に、磁気検出器１１を移動させずに、可変抵抗４７の
みで設定できるため、使い勝手がよい。また、対象物が
変わったときでも、設定が容易である。また、本実施例
の磁気検出器１１は、従来のスイッチに比べて幅が狭い
ので、３個の磁気検出器１１を取り付けることが可能で
あり、それにより、開状態の検出、閉状態の検出、およ
び対象物を把持している状態の各々の位置を検出するこ
とが可能である。本実施例では、磁気検出器１１で磁気
リニアスケール２３の出力により、位置検出を行い、オ
ンオフ信号で出力を出しているが、磁気リニアスケール
２３の位置信号出力をそのまま出力して、外部制御装置
によりピストン１４位置を演算してもよい。そうすれ
ば、開状態、閉状態、把持状態を検出するのに、１個の
磁気検出器１１を取り付けるだけで済む。

【００２６】次に、周囲温度が変化する場合について説
明する。温度補償回路Ｒ２について説明する。本発明者
が実験したデータを図１３に示す。横軸は、パターンを
構成する線幅をミクロン単位で示し、縦軸は、そのパタ
ーンを磁気抵抗素子Ｒ１として使用した場合の磁気抵抗
変化率を示している。磁界の強さを１００ガウスで実験
したデータを点線Ｌ１で示し、磁界の強さを５０ガウス
で実験したデータを一点鎖線Ｌ２で示し、磁界の強さを
２５ガウスで実験したデータを実線Ｌ３で示す。

【００２７】このデータによれば、パターン幅が減少す
ると、磁気抵抗素子の磁気抵抗変化率が減少しているこ
とがわかる。従って、温度補償回路Ｒ２として、磁気抵
抗素子Ｒ１のパターン幅よりも小さい線幅のパターンを
使用すれば、温度補償回路Ｒ２の磁界の強さによる影響
が少ないので、従来の同一幅のパターンを使用していた
温度補償回路５２よりも正確に温度補償を行うことが可
能である。すなわち、線幅の大きいパターンを使用する
温度補償回路の場合と比較して、線幅の小さいパターン
を使用する温度補償回路の方が磁界の強さの影響を受け
る量が少ない分だけ、線幅の製作精度に誤差があった場
合でも、正確な温度補償を行うことができる。

【００２８】さらに、このデータより、磁気抵抗素子の
パターンを構成する線の線幅を６μ以下とすると磁気抵
抗変化率が著しく減少することがわかる。従って、パタ
ーン幅を６μ以下とすれば、磁気抵抗素子と同じ素材で
ある強磁性体金属薄膜を使用しても磁界の強さによって
薄膜の内部抵抗値が変化する割合が少ないことがわか
る。一方、周囲の温度変化による内部抵抗値の変化は、
パターン幅によって影響を受けないため、強磁性体金属
薄膜をパターン幅６μ以下で形成すれば、温度補償回路
として優れた性質を持つことがわかる。すなわち、温度
補償回路Ｒ２が磁気抵抗素子Ｒ１と同じ材質の強磁性体
金属薄膜で構成され、かつパターン幅が６μ以下で形成
されているので、製造工程におけるエッチング工程等の
ばらつきによって温度補償回路Ｒ２がほとんど影響を受
けないため、常に正確な温度補償を行うことができる。
また、温度補償回路Ｒ２の形状を磁気抵抗素子Ｒ１の形
状と無関係に決定することが可能となり、温度補償回路
Ｒ２を図７に示すように小型化することができる。

【００２９】次に、第二の磁気リニアスケールについて
説明する。図９に磁気抵抗素子Ｒ１を利用した磁気リニ
アスケール２３の第二実施例の構成を示す。磁気リニア
スケール２３上には、磁気抵抗素子Ｒ１と温度補償回路
Ｒ２との２つのつづら折れ状のパターンが、各々直角の
位相差をもつように形成されている。ここで、磁気抵抗
素子Ｒ１は、図１０の（ａ）および（ｃ）に部分拡大図
で示すように、線幅Ｗ１は左端部で４μから、右端部で
４２．５μまで０．５μづつ線幅を拡大しながら、３９
往復してつづら折れパターンを形成している。ここで、
つづら折れの間隔ＷＡは０．７０５ｍｍで一定である。
これにより、磁気抵抗素子Ｒ１の密度は左端部と右端部
とで約１０倍に変化している。

【００３０】また、温度補償回路Ｒ２は、図１０の
（ｂ）に部分拡大図で示すように、線幅Ｗ２＝４μで４
往復のつづら折れパターンとして形成されている。本実
施例では、磁気抵抗素子Ｒ１および温度補償回路Ｒ２の
素材である強磁性体金属として、共にパーマロイ（Ｎｉ
−Ｆｅ，８３：１７）を使用している。磁気抵抗素子Ｒ
１は、パターンの線の長手方向に対して直角に磁界を受
けた場合に、抵抗値が減少する性質を有しており、パタ
ーンの線の長手方向に磁界を受けた場合には、抵抗値が
変化しない。磁気抵抗素子Ｒ１の両端に端子部２４，２
５が配設され、温度補償回路Ｒ２の両端に端子部２５，
２６が配設されている。第二実施例によれば、磁気抵抗
素子Ｒ１の密度を第一実施例の３倍以上にできるため、
永久磁石１３の検出感度を高めることができる。

【００３１】次に、第三の実施例は図５に示すように、
左端部では４本のつづら折れのうちの１本が広い線幅を
有し、次の４本のつづら折れでは２本が広い幅を有し、
次の４本のつづら折れでは３本が広い幅を有し、次の４
本のつづら折れでは４本が広い幅を有している。このよ
うに、広い幅を有する線の密度を順次変化させることに
より、一定幅ＷＢを有しながら密度をリニアに変化させ
ている。次に、第四実施例によれば、第一実施例と第二
実施例とを組み合わせているので、磁気リニアスケール
２３の左端部と右端部とで磁気抵抗素子Ｒ１の密度を３
０倍変化させることができるため、永久磁石１３の検出
感度をさらに高くすることができる。

【００３２】以上詳細に説明したように、本実施例のス
イッチ付エアチャックによれば、磁気リニアスケール２
３によりピストン１４に固着された永久磁石１３の位置
をリニアに計測しているので、対象物が決まれば、対応
するピストン位置を設定することにより、エアチャック
が対象物を把持しているか否かを判断することができ
る。また、本実施例の磁気リニアスケールによれば、磁
気抵抗素子Ｒ１が永久磁石が移動する方向と直交する方
向において一定幅で形成され、永久磁石が移動する方向
において密度がリニアに変化しているので、永久磁石の
位置を長い範囲に渡ってリニアかつ正確に検出できる。
また、磁気リニアスケール２３の幅が３ｍｍと狭く製作
できるため、スペースをとらずコンパクトであり、エア
チャックに３個の磁気検出器１１を取り付けることがで
きる。また、幅方向において磁気リニアスケール２３は
均一性を有しているので、磁気リニアスケール２３が永
久磁石に対して横ずれしても出力の変化が少なく、磁気
リニアスケール２３の取付が容易になる。

【００３３】以上リニアスケールを利用したスイッチ付
エアチャックについて詳細に説明したが、チャック爪を
使用せずにロッドをそのまま使用しても効果は同じであ
る。従って、通常の単ストロークシリンダとして使用す
ることが可能であり、単ストロークシリンダとして使用
した場合、従来困難であったピストンの中間位置を検地
することが容易にできる効果がある。

【００３４】本発明は上記実施例に限定されることな
く、色々な応用が可能である。例えば、本実施例では、
強磁性体金属材料としてパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ，８
３：１７）を使用しているが、合金の成分比率が変わっ
たばあいでも同様である。また、材料としてＮｉやＮｉ
−Ｃｏを使用した場合でも同様である。また、本実施例
ではバイアス用磁石を使用していないが、磁気抵抗素子
にバイアス用磁石を使用したばあいでも同様の効果が発
揮される。また、本実施例では、密度や線幅等をリニア
に変化させているが、二次関数的に変化させて、出力を
演算処理することにより永久磁石の位置を算出すること
もできる。また、本実施例では、温度補償回路Ｒ２を磁
気抵抗素子Ｒ１の一部に平行に配置したが、温度補償回
路Ｒ２を磁気抵抗素子Ｒ１の直列的に配置しても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のスイッチ付エアチャックによれば、磁気リニアス
ケールによりピストンに固着された永久磁石の位置をリ
ニアに計測しているので、対象物が決まれば、対応する
ピストン位置を設定することにより、エアチャックが対
象物を把持しているか否かを判断することができる。ま
た、本実施例の磁気リニアスケールによれば、磁気抵抗
素子が永久磁石が移動する方向と直交する方向において
一定幅で形成され、永久磁石が移動する方向において密
度がリニアに変化しているので、永久磁石の位置を長い
範囲に渡ってリニアかつ正確に検出できる。また、磁気
リニアスケールの幅を狭く製作できるため、スペースを
とらずコンパクトである。また、幅方向において磁気リ
ニアスケールは均一性を有しているので、磁気リニアス
ケールが永久磁石に対して横ずれしても出力の変化が少
なく、磁気リニアスケールの取付が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスイッチ付エアチャッ
クの構成を示す断面図である。

【図２】磁気検出器の構造を示す図面である。

【図３】第一実施例の磁気リニアスケールの構成を示す
概念図である。

【図４】第二実施例の磁気リニアスケールの構成を示す
概念図である。

【図５】第三実施例の磁気リニアスケールの構成を示す
概念図である。

【図６】第四実施例の磁気リニアスケールの構成を示す
概念図である。

【図７】第一実施例の磁気リニアスケールの構成を示す
平面図である。

【図８】第一実施例の磁気リニアスケールの構成の詳細
を示す部分拡大図である。

【図９】第二実施例の磁気リニアスケールの構成を示す
平面図である。

【図１０】第二実施例の磁気リニアスケールの構成の詳
細を示す部分拡大図である。

【図１１】磁気検出器の検出回路図である。

【図１２】検出回路の作用を説明するための図である。

【図１３】磁気抵抗素子の磁気抵抗変化率を示すデータ
図である。

【図１４】第一実施例の磁気リニアスケールの実験デー
タを示す図である。

【図１５】従来の磁気検出器の検出回路図である。

【図１６】従来の磁気検出器の作用を説明するための第
１説明図である。

【図１７】従来の磁気検出器の作用を説明するための第
２説明図である。

【図１８】従来の磁気リニアスケールの構成を示す平面
図である。

【符号の説明】

１１磁気検出器１２シリンダ孔１３永久磁石１４ピストン１８ロッド２２チャック爪２３磁気リニアスケール３１検出回路Ｒ１磁気抵抗素子Ｒ２温度補償回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮空気の作用によりピストンを移動
し、該ピストンに備えられたロッドにより一対のチャッ
ク爪を移動させて被把持物を把持するエアチャックにお
いて、前記ピストンの位置を連続的に変化するリニアなアナロ
グデータとして出力するリニアスケールと、前記リニアスケールの出力する前記連続的に変化するリ
ニアなアナログデータに基づいて、前記一対のチャック
爪の把持状態を検知するチャック把持検知手段とを有す
ることを特徴とするスイッチ付エアチャック。