JPH10281111A - 移動体の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シリンダ回り及びシリンダとシリンダ駆動制御
装置とを接続する信号ラインや電気部品を用いることな
く、確実簡単に移動体の実位置を検出することが可能な
移動体の位置検出装置を提供する。 【構成】ピストン１２に配設された磁石（磁気付勢体）
２がピストン１２の移動により磁気力駆動弁３、４の弁
体３２に近接すると、磁石２は静磁気的に弁体３２を駆
動し、弁体３２が磁気力駆動弁３、４を開閉する。この
磁気力駆動弁３、４の開閉は圧力導管７１、７２の圧力
変動（位置信号）としてシリンダ駆動制御装置５に伝送
され、その結果としてピストン１２に直結される移動体
の位置検出及び検出した信号の伝送に電気機器及び電気
配線を一切用いることなく移動体の実位置を正確に検出
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油空圧シリンダ
などにより往復動される移動体の位置検出装置に関す
る、本発明の装置は例えば、工作機械、舶用機器、プラ
ント機器、振動機器、車両用機器などに広く適用され
る。

【０００２】

【従来の技術】油圧シリンダや空圧シリンダのピストン
の先端に取り付けられて油空圧により駆動される移動体
（たとえばテーブルなど）を正確な位置で停止させるた
めに、従来、移動体又はピストンロッドに近接してリミ
ットスイッチを設け、その信号をシリンダ駆動制御装置
に伝送し、シリンダへ供給する油空圧を断続するのが一
般的である。しかしながらこのような従来方法では、信
号ラインの断線、短絡又はリミットスイッチの接点の摩
耗といった問題が特に振動発生分野などで生じた。ま
た、機器防爆が要求される分野ではリミットスイッチ及
び信号ラインの防爆が必要となり、機器の重量、体格の
大幅な増大を生じた。また油中又は腐食雰囲気中又は高
塵埃雰囲気中又は切削粉飛散雰囲気中では信号ライン被
覆絶縁物やリミットスイッチの接点などの膨潤や腐食や
汚損が問題となった。

【０００３】上記問題点を解決するために特開昭５６−
３９８５０号公報は、シリンダ駆動制御装置内にシリン
ダ内の圧力変化を関知する装置を設け、この装置から出
力される信号からピストンロッド先端の移動体位置を推
定することを開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
各公報の技術ではあくまでも移動体の実位置を圧力変動
から推定するだけであるので、例えばピストンロッドが
外部からの優勢な付勢力により本来とは異なる位置で停
止したとしても検出することができず、信頼性に欠ける
という欠点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、シリンダ回り及びシリンダとシリンダ駆動制御
装置とを接続する信号ラインや電気部品を用いることな
く、確実簡単に移動体の実位置を検出することが可能な
移動体の位置検出装置を提供することを、その目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の移動体の位置検
出装置は、油圧シリンダ又は空圧シリンダのピストン先
端に固定される移動体の位置を検出して前記位置に関連
する位置信号を出力する位置検出部と、前記位置信号を
前記シリンダ駆動用のシリンダ駆動制御装置へ伝送する
信号伝送部とを備える移動体の位置検出装置において、
前記位置検出部は、前記シリンダの所定位置に配設され
弁体に作用する磁気力変化により開閉する磁気力駆動弁
と、前記ピストンに配設され前記弁体との近接時に前記
弁体を磁気付勢する磁気付勢体とからなり、前記信号伝
送部は前記弁の出入口と前記シリンダ駆動制御装置とを
接続する圧力導管からなることを特徴としている。

【０００７】磁気付勢体及び弁体は磁石又は磁性体から
なり、少なくとも一方は磁石からなる。

【０００８】

【作用】ピストンに配設された磁気付勢体がピストンの
移動により磁気力駆動弁の弁体に近接すると、磁気付勢
体は静磁気的に弁体を駆動し、弁体が磁気力駆動弁を開
閉する。この磁気力駆動弁の開閉は圧力導管の圧力変動
（位置信号）としてシリンダ駆動制御装置に伝送され
る。

【０００９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の移動体の位
置検出装置は、ピストンに配設された磁気付勢体により
磁気力駆動弁の弁体を静磁気的に直接作動させ、弁体に
よる磁気力駆動弁の開閉を圧力導管を通じてシリンダ駆
動制御装置に伝送する構成を採用しているので、以下の
効果を奏することができる。

【００１０】まず、移動体の位置検出及び検出した信号
の伝送に電気機器及び電気配線を一切用いないので、極
めて安全性及び信頼性が高く、防爆構造も不要となるに
もかかわらず、ピストン位置すなわちピストンに固定さ
れる移動体の実位置を正確に検出できる。また、位置検
出信号伝送用の圧力導管はシリンダ駆動用の圧力導管と
一体配設でき、しかも圧力配管による信号伝送のための
圧力流体すなわち油空圧はシリンダ駆動制御装置から供
給されるので、信号伝送用の油空圧発生源を別に装備す
る必要がなく、装置構成が簡単である。

【００１１】特に、磁気力駆動弁はシリンダに一体配設
されているので磁気力駆動弁の配置が容易であり、シリ
ンダ駆動用の圧力導管と信号伝送用の圧力導管とをペア
配設でき、見掛け上、シリンダ／シリンダ駆動制御装置
間の圧力導管配線数は従来と同じにできる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）本発明の移動体の位置検出装置の一実施例
を図１を参照して説明する。空圧シリンダ１のシリンダ
チューブ１１にはピストン１２が往復直動自在に保持さ
れており、ピストン１２からシリンダチューブ１１の外
部にピストンロッド１３が突出している。ピストンロッ
ド１３の先端には移動テーブル（移動体）１４が固定さ
れており、一方ピストン１２の外周面に穿設された凹部
には磁石（本発明でいう磁気付勢体）２が圧入されてい
る。なお、磁石２の外表面は部分円筒面となっており、
ピストン１２の摺動を妨害しないようになっている。

【００１３】ここで、シリンダチューブ１１は磁束透過
のためにアルミ合金やステンレスなどの非磁性金属から
形成されており、ピストン１２及びピストンロッド１３
も磁性粉末の吸着を防ぐために非磁性金属から形成され
ている。ただしピストン１２及びピストンロッド１３を
軟磁性金属で形成することは可能である。シリンダチュ
ーブ１１の外周面の軸方向前方位置（移動体の往動側の
停止位置に対応）には磁気力駆動弁３が配設され、シリ
ンダチューブ１１の外周面の軸方向後方位置（移動体の
復動側の停止位置に対応）には磁気力駆動弁４が配設さ
れている。なお、移動体の押出時の停止位置だけを精密
制御したい場合には磁気力駆動弁４は省略可能である。

【００１４】磁気力駆動弁３、４は、非磁性金属板から
なる密閉円筒形状のケース３１と、ケース３１内に収容
された弁体３２及びコイルスプリング３３からなる。弁
体３２はピストン１２の直動方向と直角に移動自在とな
っており、コイルスプリング３３は弁体３２をシリンダ
チューブ１１から離れる方向に付勢している。ケース３
１には弁孔３４、３５が設けられている。

【００１５】空圧シリンダ１から離れた位置には密閉箱
５０に収容されてマニホルド（本発明でいうシリンダ駆
動制御装置）５が設けられており、マニホルド５にはシ
リンダを駆動制御するための各種電磁弁（例えば電磁弁
５１、５２）や圧力スイッチなど（例えば圧力スイッチ
５３、５４）が配設されている。また、マニホルド５に
は大断面積の圧力導管（図示せず）を通じて不図示の空
圧発生源から圧縮空気が充分に供給されている。マニホ
ルド５とシリンダチューブ１１の両端部とはピストン駆
動用の圧力導管６１、６２で連結されており、マニホル
ド５と磁気力駆動弁３、４の弁孔（吐出孔）３４、３４
とは信号伝送用の圧力導管７１、７２により連結されて
いる。圧力導管６１、７１及び６２、７２にはそれぞれ
ペアチューブを用いている。なお、圧力スイッチ５３、
５４は図１には模式的に図示したが、圧力変化を二値電
気信号に変換するものであればどのような形式のもので
もよい。磁気力駆動弁３の弁孔（吸入孔）３５は圧力導
管８１により圧力導管６２に連結され、磁気力駆動弁４
の弁孔（吸入孔）３５は圧力導管８２により圧力導管７
２に連結されている。

【００１６】以下、マニホルド５の電磁弁５１、５２及
び圧力スイッチ５３、５４の電気接続を図２の制御回路
図に示す。ピストン１２押出時には前進指令電圧Ｖ１を
常開リレー９１、常閉リレー９２に加え、常開リレー９
１を閉じ、常閉リレー９２を開く。これにより、電磁弁
５２のソレノイドコイル９３に通電され、電磁弁５２は
圧力導管７２を通じてピストン１２を前進させる。

【００１７】ピストン１２の磁石２が磁気力駆動弁３の
弁体３２に近接すると弁体３２が吸着されて磁気力駆動
弁３が弁開となり、圧力導管７１の圧縮空気が圧力スイ
ッチ５３に導入され、圧力スイッチ５３が作動する。圧
力スイッチ５３は図１からわかるように圧力導管の圧力
変化により往復直動する可動体により開閉するマイクロ
スイッチを有しており、このマイクロスイッチは圧縮空
気の導入により開く。

【００１８】その結果、ソレノイドコイル９３への通電
が遮断されると同時に前進指令電圧Ｖ１も圧力スイッチ
５３により付勢を解き、ピストン１２の前進が停止す
る。ピストン１２押出時には信号電圧Ｖ１を常開リレー
９１、常閉リレー９２に加え、常開リレー９１を閉じ、
常閉リレー９２を開く。これにより、電磁弁５２のソレ
ノイドコイル９３に通電され、電磁弁５２は圧力導管７
２を通じてピストン１２を前進させる。

【００１９】ピストン１２の磁石２が磁気力駆動弁３の
弁体３２に近接すると弁体３２が吸着されて磁気力駆動
弁３が弁開となり、圧力導管７２の圧縮空気が圧力スイ
ッチ５３に導入され、圧力スイッチ５３が作動する。圧
力スイッチ５３は図１からわかるように圧力導管の圧力
変化により往復直動する可動体により開閉するマイクロ
スイッチを有しており、このマイクロスイッチは圧縮空
気の導入により開く。

【００２０】その結果、ソレノイドコイル９３への通電
が遮断され、ピストン１２の前進が停止する。ピストン
１２後退時には後退指令電圧Ｖ２を常閉リレー９５、常
開リレー９６に加え、常開リレー９６を閉じ、常閉リレ
ー９５を開く。これにより、電磁弁５１のソレノイドコ
イル９４に通電され、電磁弁５１は圧力導管７１を通じ
てピストン１２を後退させる。

【００２１】ピストン１２の磁石２が磁気力駆動弁４の
弁体３２に近接すると弁体３２が吸着されて磁気力駆動
弁４が弁開となり、圧力導管７１の圧縮空気が圧力スイ
ッチ５４に導入され、圧力スイッチ５４が作動する。圧
力スイッチ５４も圧力スイッチ５３と同一構造を有する
ので、ソレノイドコイル９４への通電が遮断されると同
時に後退指令Ｖ２も圧力スイッチ５４により付勢を解
き、ピストン１２の後退が停止する。

【００２２】なお上記実施例では磁気力駆動弁３、４は
移動体の停止位置に相当する磁石２の位置に設けたが、
磁気力駆動弁３、４の弁体３２の移動時間、圧力伝播時
間及び圧力スイッチ５２、５３及び方向切り換え電磁弁
５１の動作遅れを考慮して上記停止位置よりも手前に磁
気力駆動弁３、４を配設することができる。また上記実
施例ではピストン１２及び弁体３２の両方を磁石とした
が、一方を高透磁性体としてもよい。

【００２３】また上記実施例ではピストン１２に磁石２
を、シリンダチューブ１１に磁気力駆動弁３、４を設け
たが、ピストンロッド１３に磁石２を、ピストンロッド
１３保持用のガイド部（図示せず）に磁気力駆動弁３、
４を設けてもよい。更に上記実施例では圧力導管７１、
７２は圧力スイッチ５３、５４を作動させたが、圧力導
管７１、７２の圧力変化により差圧駆動型の弁を制御し
てもよい。 （実施例２）図３に他の実施例を示す。この実施例は実
施例１の磁気力駆動弁３、４の高速化を図ったものであ
り、説明を簡単とするために実施例１と共通機能の要素
には同一番号を付して説明する。環状の磁石２はその軸
方向に磁化されている。また、弁体３２は軽量化のため
に樹脂スプール３２ａと、樹脂スプール３２ａの先端面
に埋設された磁石３２ｂからなる。磁石３２ｂはピスト
ン摺動方向と平行でかつ磁石２と逆方向に磁化され、磁
石２との間の総ギャップ長を縮減している。樹脂スプー
ル３２ａの基端部にはケース３１内を摺動するための案
内鍔部３２ｃが突設されており、案内鍔部３２ｃはコイ
ルスプリング３３により弁開方向へ付勢されている。案
内鍔部３２ｃの基端面中央部には弁棒３２ｄが設けられ
ており、弁棒３２ｄは弁体３２とともに直動して弁孔３
４を開閉する。

【００２４】このようにすれば、弁体３２の高速移動が
可能となる。また、磁石２が磁石３２ｂに接近する場
合、途中反発した後、吸引し合うので、動作が切れが良
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動体の位置検出装置の一実施例を示
す模式断面図、

【図２】図１のマニホルドの一部等価回路図、

【図３】他の実施例を示す要部拡大断面図図、

【符号の説明】

１は空圧シリンダ、２は磁石（位置検出部）、３、４は
磁気力駆動弁（位置検出部）、５はマニホルド（シリン
ダ駆動制御装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧シリンダ又は空圧シリンダのピストン
   先端に固定される移動体の位置を検出して前記位置に関
   連する位置信号を出力する位置検出部と、前記位置信号
   を前記シリンダ駆動用のシリンダ駆動制御装置へ伝送す
   る信号伝送部とを備える移動体の位置検出装置におい
   て、 前記位置検出部は、前記シリンダの停止位置に配設され
   弁体に作用する磁気力変化により開閉する磁気力駆動弁
   と、前記ピストンに配設され前記弁体との近接時に前記
   弁体を磁気付勢する磁気付勢体とからなり、前記信号伝
   送部は前記弁の出入口と前記シリンダ駆動制御装置とを
   接続する圧力導管からなることを特徴とする移動体の位
   置検出装置。