JPH109214A - 駆動シリンダの位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置検出用磁石をシリンダ外周部に、シリン
ダと平行に、シャフトと連動して往復運動する補助軸に
設けると共に、磁気センサは位置検出用磁石に対向して
配設する。 【解決手段】 駆動シリンダ１の位置検出装置を構成し
ている位置検出用磁石１０は、シャフト３の軸長垂直方
向に設けた嵌合リング７に係合され、シリンダケースの
の外側６にシリンダケース２と平行に配設された補助軸
５に設けられ、容易に交換可能もしくは位置の移動を可
能とする。補助軸５はシャフト３と連動して往復運動す
るので、位置検出用磁石１０は、シャフト３の移動に伴
って移動する。他方、磁気センサ１１は位置検出用磁石
１０に対向するように、位置検出用磁石１０の磁界を検
知し得る所定の位置に第１の磁気センサ１７と第２の磁
気センサ１８が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直線シリンダ形状を
もつ流体圧アクチエータの上死点および下死点の位置決
めを行う位置検出用磁石および該磁石の位置を検出する
磁気センサを取付けた位置検出装置に関するものであ
り、更に詳述すると、上記位置検出用磁石はシリンダ外
周部に、シリンダと平行に、シャフトと連動して往復運
動する補助軸に設けられると共に、上記磁気センサは上
記位置検出用磁石に対向して配設される構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図５は流体圧アクチエータを構成する駆
動シリンダの従来例と、その位置検出装置となる位置検
出用磁石と磁気センサの取付け構造を示す断面図であ
る。

【０００３】図５において、直線シリンダ形状をもつ流
体圧アクチエータは管口部１２から圧縮空気や油、水な
どの流体を矢示方向にシリンダケース２内に圧入すると
き、仕切り手段１４で隔壁された図示右側のシリンダケ
ース２の上記流体相当分の流体が管口部１３から矢示方
向に吐出される。逆に、管口部１３から上記流体を圧入
するとき、仕切り手段１４で隔壁された図示左側のシリ
ンダケース２の上記流体相当分の流体が管口部１２から
吐出さる。流体の流入方向を図示しない流体圧転換器な
どを用いて切換えることにより、仕切り手段１４がシリ
ンダケース２内部を自在に左右に移動する。仕切り手段
１４は、シャフト３に固定されているので、上記の動作
に伴ってシャフト３は図示左右に自在に移動する。

【０００４】シャフト３が自在に移動する移動範囲は、
仕切り手段１４のシリンダケース２内周面近傍に置かれ
た位置検出用磁石としてのリングマグネット２１の磁界
を、シリンダケース２外周面近傍に配設した磁気センサ
１１が感知して制御する。いま、シリンダケース２外周
面の相異なった位置、第１地点１５（上死点）および第
２地点１６（下死点）相当位置に磁気センサ１１を配置
し、シャフト３を移動すればリングマグネット２１も同
時に移動し、この磁界を磁気センサ１１が感知してシャ
フト３の移動範囲、すなわち、移動制限位置を設定する
ことができる。なお、磁気センサ１１は接点式ではリー
ドスイッチが、無接点式ではＭＲ素子などが用いられて
いることが多い。この磁気センサ１１にはドライブ回路
が付属して磁気検出ユニットを構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の駆動
シリンダでは、位置検出用磁石はシリンダケース内周面
に取り付けられ、磁気センサはシリンダ外周面に配設さ
れているため下記の不都合がある。 シリンダの構造材として磁性体を用いることができ
ず、例えば、アルミニユム、真鍮、ステンレスなど非磁
性体を用いなければならない。この結果、丈夫で安価な
鉄が使用できないため、高価なものとなる。 シリンダケース内部にリングマグネットを組み込んで
いるため容易に磁石を交換することができず、また、磁
石の形状が固定され、検出ポイントの範囲を自在に設定
することができない。 空気圧シリンダでは磁石の検出ポイントの幅が狭いた
めオーバランなどのトラブルが発生する。 位置検出用磁石と磁気センサはシリンダケースを介し
て対峙しているため、位置検出用磁石は強力な磁力を発
生するものを使用せざるを得ず、このような磁石は高価
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の駆動
シリンダの位置検出装置は、シリンダケースと、該シリ
ンダケース内に挿通され往復運動するシャフトと、該シ
ャフトの作動位置を検出する位置検出手段とを備えた駆
動シリンダの位置検出装置において、上記シャフトと連
動して往復運動する補助軸を上記シリンダケースの外側
に設け、該補助軸に位置検出用磁石を取付け、該位置検
出用磁石の磁界を検知し得る位置に磁気センサを配置し
たことを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項２の駆動シリンダの位置検
出装置は、上記補助軸は、上記シャフトが上記シリンダ
ケースの外側に露出する部分に遊嵌係合されていること
を特徴とする。

【０００８】本発明の請求項３の駆動シリンダの位置検
出装置は、上記シャフトは第１地点から第２地点の間を
往復運動し、上記シャフトが第１地点に位置することを
検知する第１の磁気センサと、上記シャフトが第２地点
に位置することを検知する第２の磁気センサとを備えて
いることを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項４の駆動シリンダの位置検
出装置は、上記シャフトが第１地点もしくは第２地点の
手前にきたときに上記第１もしくは第２の磁気センサに
磁界を与える第１の位置検出用磁石と、上記シャフトが
第１地点もしくは第２地点に到達したときに上記第１も
しくは第２の磁気センサに磁界を与える第２の位置検出
用磁石とを備えている。

【００１０】本発明の請求項５の駆動シリンダは、請求
項４記載の駆動シリンダの位置検出装置を備え、上記第
１もしくは第２の磁気センサが上記第１の位置検出用磁
石の磁界を検出したとき、上記シャフトの動作を低速化
させ、上記第１もしくは第２の磁気センサが上記第２の
位置検出用磁石の磁界を検出したとき、上記シャフトの
動作を停止させるように構成している。

【００１１】本発明において、位置検出用磁石はシリン
ダ外周部に設置され、このシリンダと平行にシャフトと
連動して往復運動する補助軸に設け、かつ、容易に交換
可能もしくは位置の移動を可能とするものである。さら
に、この位置検出用磁石に対し、それに対向するように
第１地点および第２地点の位置を検出する磁気センサを
設けている。これらの本発明の構成により、従来の不都
合を解消した経済性の高い駆動シリンダの位置検出装置
を提供しようとするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に関わる駆動シリン
ダの位置検出装置の構成を示す一実施例の断面図で、図
５に示した駆動シリンダと対照されるものである。図５
に説明した部材と同じ機能をする部材には同じ符号をつ
けると共に、重複する説明は省く。

【００１３】図１において、駆動シリンダ１の位置検出
装置を構成する位置検出用磁石１０は、シリンダケース
２から外れたシャフト３の軸長垂直方向に設けた嵌合リ
ング７に遊嵌係合され、シリンダケースの外側６にシリ
ンダケース２と平行に配設された補助軸５に設けられ
る。この状態で、補助軸５はシャフト３と連動して往復
運動するので、位置検出用磁石１０は、シャフト３の移
動に伴って移動する。また、補助軸５は嵌合リング７に
遊嵌係合されているので、シャフト３が回転したとして
も補助軸５はガイド２２を介して常に定位置にある。

【００１４】なお、補助軸５は、丸や角の断面形状をも
った非磁性棒状剛体からなり、位置検出用磁石１０を自
在に移動可能にしている。図１においては、補助軸５に
リング状磁石１０−１を挿通して摺動自在に固定してい
るが、補助軸５とリング状磁石１０−１の固定は補助軸
５を丸棒とし、その表面にねじ溝を切ると共に、リング
状磁石１０−１の中心孔に対し、前記ねじ溝に螺合する
ねじを切って係合してもよく、また、補助軸５をコ字形
状をもったチャンネルとし、コ字形状の凹面を磁気セン
サ１１と対向させ、上記凹面に板状の位置検出用磁石を
配設して、凹面の位置検出用磁石をスライド自在に構成
して固定してもよい。

【００１５】他方、ＭＲ素子などの磁気センサ１１は、
位置検出用磁石１０に対向するように位置検出用磁石１
０の磁界を検知し得る所定の位置にその上死点および下
死点を検出するように第１の磁気センサ１７と第２の磁
気センサ１８が設けられる。このような状態で、位置検
出用磁石１０と磁気センサ１１とは小さな間隙をもって
対向することができるので、位置検出用磁石１０として
用いる磁石は小型の磁力が弱いものでも十分にまにあ
う。またその形状も自在で、磁気センサ１１側に凹凸を
もって形成することができる。このような磁石では漏洩
磁束がでにくいので他に影響をおよぼしにくく好都合で
ある。

【００１６】従って、シャフト３が第１地点１５に位置
することを検知する第１の磁気センサ１７と、シャフト
３が第２地点１６に位置することを検知する第２の磁気
センサ１８との間を移動するシャフト３と連動する磁気
センサ１７、１８の信号による制御を受けて、シャフト
３は第１地点１５から第２地点１６の間を往復運動する
こととなる。

【００１７】この場合、第１地点１５から第２地点１６
へ、あるいは第２地点１６から第１地点１５に至る直前
において、シャフト３の移動速度が減速すれば、シャフ
ト３のオーバランなどのトラブルを防ぐことができる。
図２は、位置検出用磁石のシャフト長軸方向の幅を長く
することにより、磁気センサの感磁範囲を広げて減速位
置を知るようにした例を示す図１に対照される図であ
る。図１に説明した部材と同じ機能をする部材には同じ
符号をつけると共に、重複する説明は省く。

【００１８】図２において、位置検出用磁石１０と対照
される長尺位置検出用磁石２４はシャフト端部８を位置
検出用磁石１０と同位置ｐしてシリンダケース中央部２
３に向かって設けられる。磁気センサ１１上を、このよ
うな長尺位置検出用磁石２４が通過するとき、長尺位置
検出用磁石のシリンダケース中央部側端部ｑに磁気セン
サ１１が懸ったとき磁気センサ１１は感磁し、制御機構
に停止を指示する。そして、若干の時間経過の後、ｑ−
ｐ間で停止することになり、端部ｐよりオ−バ−ランす
ることはない。

【００１９】図２に示した装置においては長尺位置検出
用磁石２４を用いたが、長尺位置検出用磁石２４を分割
して第１の位置検出用磁石および第２の位置検出用磁石
としてもよい。図３は図２と対照される図で、図２の破
線内の位置検出用磁石の配置に特徴がある。

【００２０】すなわち、シャフト３が第１地点１５もし
くは第２地点１６の手前にきたときに第１もしくは第２
の磁気センサ１７、１８に磁界を与える第１の位置検出
用磁石１９と、シャフト３が第１地点もしくは第２地点
に到達したときに第１もしくは第２の磁気センサに磁界
を与える第２の位置検出用磁石２０とを備える。シャフ
ト３が矢示方向に移動し、第２地点１６の手前にきたと
きに第１の位置検出用磁石１９の磁気を磁気センサ１８
が感磁し、制御機構に減速を指示する。また、シャフト
３が第２地点１６に到達したときに第２の位置検出用磁
石２０を磁気センサ１８が感磁し、シャフト３を停止さ
せる。逆に、シャフト３が矢示方向の逆に移動して、第
１地点１５の手前にきたときに第１の位置検出用磁石１
９の磁気を磁気センサ１７が感磁し、制御機構に減速を
指示する。また、シャフト３が第１地点１５に到達した
ときに第２の位置検出用磁石２０を磁気センサ１７が感
磁し、シャフト３を停止させる。この結果、シャフト３
が減速しながら停止するので、停止をスムーズに行うこ
とができる。

【００２１】図４は発明に関わる駆動シリンダの位置検
出装置の別な実施例を示す図で、図４（ａ）はその上面
図であり、図４（ｂ）は側面図である。図１に説明した
部材と同じ機能をする部材には同じ符号をつけると共
に、重複する説明は省く。

【００２２】補助軸５の先端に位置検出用磁石１０を設
けると、補助軸５がシリンダケース２側に撓んでしまう
場合がある。この場合、上記磁石１０と磁気センサ１１
との隙間に変動が生じ、磁気センサ１１から安定した出
力信号が得られない虞れがある。このような補助軸５の
撓みを防止するために、ガイド２２を介して補助軸先端
にローラ２５を設けると共に、対向するシリンダケース
外側６にローラの軌道となる溝２６を設けて、シャフト
３と共に溝２６をローラ２５が走ることにより、補助軸
５を撓ますことなく、磁石１０を移動することができ
る。

【００２３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変形可能であるというのは言うまでもない。たと
えば、上記実施形態では磁気センサとしてＭＲ素子を用
いたが、その他ホ−ル素子、リ−ドスィッチ、チョ−ク
コイル等の磁電変換素子を用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の駆動シリンダの位置検出装置で
は、位置検出用磁石はシリンダ外周部に、シリンダと平
行に、シャフトと連動して往復運動する補助軸に設けら
れると共に、磁気センサは位置検出用磁石に対向して配
設されている。また、位置検出用磁石は、容易に交換可
能もしくは位置の移動を可能とする構成としている。こ
のため、 シリンダケースの構造材として、丈夫で安価な鉄など
の磁性体を用いることができる。 シリンダケースの外部に補助軸を介して磁石を設けた
ため容易に磁石を交換することができる。また、動作範
囲に合わせて磁石形状を設定することができる。 空気圧シリンダでは磁石の検出ポイントの幅が狭いた
めオーバラインなどのトラブルが発生したが、長尺位置
検出用磁石もしくは第１の位置検出用磁石を設けること
により、シリンダの減速を行い、第２の位置検出用磁石
でシャフトを確実に停止することができる。 位置検出用磁石と磁気センサとは小さな間隙をもって
対向することができるので、位置検出用磁石として用い
る磁石は小型の磁力が弱いものでも十分にまにあう。ま
た、その形状も自在で、磁気センサ側に凹凸をもって形
成することができる。このような磁石では漏洩磁束がで
にくいので他に影響をおよぼさない。 この結果、流体圧アクチエータの信頼性を向上させるこ
とができるばかりでなく、経済性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる駆動シリンダの位置検出装置の
構成を示す、一実施例の断面図である。

【図２】本発明に関わる位置検出用磁石のシャフト長軸
方向の幅を、長くすることにより、磁気センサの感磁範
囲を広げて、減速位置を知るようにした例を示す図であ
る。

【図３】本発明に関わる長尺位置検出用磁石に代えて、
第１の位置検出用磁石および第２の位置検出用磁石を用
いた場合の図である。

【図４】発明に関わる駆動シリンダの位置検出装置の別
な実施例を示す図である。

【図５】流体圧アクチエータを構成する駆動シリンダの
従来例と、その位置検出装置となる位置検出用磁石と磁
気センサの取付け構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 駆動シリンダ ２ シリンダケース ３ シャフト ５ 補助軸 ６ シリンダケースの外側 １０ 位置検出磁石 １０−１ リング状磁石 １１ 磁気センサ １７ 第１の磁気センサ １８ 第２の磁気センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダケースと、該シリンダケース内
   に挿通され往復運動するシャフトと、該シャフトの作動
   位置を検出する位置検出手段とを備えた駆動シリンダの
   位置検出装置において、 上記シャフトと連動して往復運動する補助軸を上記シリ
   ンダケースの外側に設け、該補助軸に位置検出用磁石を
   取付け、該位置検出用磁石の磁界を検知し得る位置に磁
   気センサを配置したことを特徴とする駆動シリンダの位
   置検出装置。
2. 【請求項２】 上記補助軸は、上記シャフトが上記シリ
   ンダケースの外側に露出する部分に遊嵌係合されている
   ことを特徴とする請求項１記載の駆動シリンダの位置検
   出装置。
3. 【請求項３】 上記シャフトは第１地点から第２地点の
   間を往復運動し、上記シャフトが第１地点に位置するこ
   とを検知する第１の磁気センサと、上記シャフトが第２
   地点に位置することを検知する第２の磁気センサとを備
   えていることを特徴とする請求項１または２記載の駆動
   シリンダの位置検出装置。
4. 【請求項４】 上記シャフトが第１地点もしくは第２地
   点の手前にきたときに上記第１もしくは第２の磁気セン
   サに磁界を与える第１の位置検出用磁石と、上記シャフ
   トが第１地点もしくは、第２地点に到達したときに上記
   第１もしくは第２の磁気センサに磁界を与える第２の位
   置検出用磁石とを備えてなる請求項３記載の駆動シリン
   ダの位置検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の駆動シリンダの位置検出
   装置を備え、上記第１もしくは、第２の磁気センサが上
   記第１の位置検出用磁石の磁界を検出したとき、上記シ
   ャフトの動作を低速化させ、上記第１もしくは第２の磁
   気センサが上記第２の位置検出用磁石の磁界を検出した
   とき、上記シャフトの動作を停止させるように構成した
   駆動シリンダ。