KR20180054734A - 스트로크 검출 장치 - Google Patents

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KR20180054734A
KR20180054734A KR1020187010660A KR20187010660A KR20180054734A KR 20180054734 A KR20180054734 A KR 20180054734A KR 1020187010660 A KR1020187010660 A KR 1020187010660A KR 20187010660 A KR20187010660 A KR 20187010660A KR 20180054734 A KR20180054734 A KR 20180054734A
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즈카사 헤이시
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케이와이비 가부시키가이샤
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Abstract

스트로크 검출 장치(100, 200)는, 스케일(60, 260)에 의해 변화하는 자계에 따른 신호를 출력하는 자기 검출기(50, 250)를 구비한다. 자기 검출기(50, 250)는, 자속의 변화를 검출하는 제1 홀 소자(51, 251)와, 제1 자계(M1)를 발생시키는 제1 자석(52, 252)과, 제2 자계(M2)를 발생시키는 제2 자석(53, 253)을 갖는다. 제1 자석(52, 252) 및 제2 자석(53, 253)은, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)가 제1 홀 소자(51, 251)에 있어서 상쇄되도록 배치된다.

Description

스트로크 검출 장치
본 발명은, 스트로크 검출 장치에 관한 것이다.
종래, 실린더 등의 직동 부품의 스트로크를 검출하기 위해 스트로크 검출 장치가 사용되고 있다. JP2004-286662A에는, 실린더 튜브에 설치된 자기 검출부가, 피스톤 로드의 표면에 설치된 스케일을 검출함으로써 실린더의 스트로크를 검출하는 스트로크 검출 장치가 개시되어 있다. 이 스트로크 검출 장치의 자기 검출기는, 스케일에 대향하여 배치되는 자기 검출 소자와, 자기 검출 소자의 스케일에 대향하는 측과는 반대측에 배치되는 자석을 갖는다.
그러나, JP2004-286662A에 기재된 자기 검출 소자는, 자석이 발생하는 자계의 강도에 맞추어 최대 검출 범위가 설정된다. 이와 같이, 자기 검출 소자의 검출 범위가 크게 설정되면 분해능이 낮아지기 때문에, 스트로크의 변화량이 근소하며, 자계의 변화가 작은 경우에는, 자계의 변화를 검출하는 것이 곤란해진다. 이 결과, 스트로크의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다.
본 발명은, 직동 부품의 스트로크의 검출 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 스트로크 검출 장치는, 제1 부재에 대해 진퇴 가능하게 설치되는 제2 부재의 표면에, 상기 제2 부재의 진퇴 방향을 따라 설치되는 스케일과, 상기 스케일에 대향하도록 상기 제1 부재에 설치되고, 상기 스케일에 의해 변화하는 자계에 따른 신호를 출력하는 자기 검출기를 구비하고, 상기 자기 검출기는, 상기 제2 부재의 진퇴 방향에 직교하는 방향의 자속의 변화를 검출하는 제1 자속 검출부와, 제1 자계를 발생시키는 제1 자계 발생부와, 제2 자계를 발생시키는 제2 자계 발생부를 갖고, 상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부는, 상기 자기 검출기가 상기 스케일에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서, 상기 제1 자계와 상기 제2 자계가, 상기 제1 자속 검출부에 있어서 상쇄되도록 배치된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따르는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치에 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치에 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치에 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4d는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치에 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4e는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치에 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치의 자기 검출기의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 관한 스트로크 검출 장치의 자기 검출기를 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 VII-VII선을 따르는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 스트로크 검출 장치의 자기 검출기를 확대하여 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 IX-IX선을 따르는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치의 구성도이다.
도 11은 도 10의 XI-XI선을 따르는 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12b는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12c는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12d는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12e는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치 있어서의 자계의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치의 자기 검출기의 출력을 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치(100)에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 실린더(10)는, 도시하지 않은 유압 펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 작동하는 유압 실린더이다. 스트로크 검출 장치(100)는, 이 실린더(10)에 설치된다.
실린더(10)는, 실린더(10)의 본체인 제1 부재로서의 실린더 튜브(20)와, 실린더 튜브(20)에 대해 진퇴 가능하게 설치되는 제2 부재로서의 피스톤 로드(30)를 구비한다. 즉, 실린더(10)는, 실린더 튜브(20)에 대해 피스톤 로드(30)가 진퇴 운동하는 직동 부품이다.
실린더 튜브(20)는 원통형이며, 실린더 튜브(20)의 내부에는 축 방향으로 미끄럼 이동 가능한 피스톤(31)이 설치된다. 또한, 실린더 튜브(20)의 단부에는, 피스톤 로드(30)가 미끄럼 이동 가능하게 삽입 관통하는 실린더 헤드(20a)가 설치된다. 실린더 튜브(20)의 내부는, 피스톤(31)에 의해 2개의 유실(11, 12)로 구획된다.
2개의 유실(11, 12)은, 도시하지 않은 전환 밸브를 통해 도시하지 않은 유압 펌프 또는 탱크에 접속된다. 2개의 유실(11, 12) 중 한쪽이 유압 펌프에 접속된 경우에는, 다른 쪽이 탱크에 접속된다. 실린더(10)는, 유압 펌프로부터 2개의 유실(11, 12) 중 어느 쪽으로 작동유가 유도되어 피스톤 로드(30)가 축 방향으로 이동함으로써 신축 작동한다. 실린더(10)는 복동식 실린더이지만, 단동식이어도 된다. 또한, 실린더(10)는, 유압식에 한정되지 않고, 공기식, 수압식 또는 전동 기계식 등이어도 된다. 또한, 실린더(10)는, 액추에이터로서 작동하는 것에 한정되지 않고, 완충기 등으로서 작동하는 것이어도 된다.
피스톤 로드(30)는, 기단부(30a)가 피스톤(31)에 고정되고, 선단부(30b)가 실린더 튜브(20)로부터 노출되는 원기둥형의 자성 부재이다. 피스톤 로드(30)는, 피스톤(31)에 작용하는 유압의 힘에 의해 작동한다.
다음으로, 실린더(10)에 설치되는 스트로크 검출 장치(100)에 대해 설명한다.
스트로크 검출 장치(100)는, 피스톤 로드(30)가 삽입 관통하는 실린더 헤드(20a)에 배치되는 자기 검출기(50)와, 피스톤 로드(30)의 측면(30c)에 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향을 따라 형성되는 복수의 스케일(60)을 구비한다.
자기 검출기(50)는, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 직교하는 방향의 자속의 변화를 검출하는 제1 자속 검출부로서의 제1 홀 소자(51)와, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(51)로 향하는 방향의 제1 자계(M1)를 발생시키는 제1 자계 발생부로서의 제1 자석(52)과, 제1 홀 소자(51)로부터 피스톤 로드(30)로 향하는 방향의 제2 자계(M2)를 발생시키는 제2 자계 발생부로서의 제2 자석(53)과, 제1 홀 소자(51)와 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 결합되는 요크(55)를 갖는다.
제1 홀 소자(51)는, 홀 효과를 이용하여 자계의 크기와 방향을 출력하는 소자이다. 제1 홀 소자(51)는, 스케일(60)이 설치되는 피스톤 로드(30)의 측면(30c)에 대향하도록 배치되고, 피스톤 로드(30)의 축 방향에 직교하는 방향에 있어서의 자계의 크기인 자속 밀도를 검출하고, 검출량 및 검출 방향에 따른 전압을 출력한다. 제1 홀 소자(51)의 출력은, 도시하지 않은 증폭기에 의해 증폭되고, 도시하지 않은 스트로크 연산 장치에 입력된다.
제1 자석(52) 및 제2 자석(53)은, 네오디뮴 자석이나 페라이트 자석과 같은 영구 자석이다. 제1 자석(52)은, N극이 피스톤 로드(30)측을 향하도록 배치되고, 제2 자석(53)은 S극이 피스톤 로드(30)측을 향하도록 배치된다. 또한, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 자기 검출기(50)가 스케일(60)에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서, 제1 자석(52)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)가, 제1 홀 소자(51)에 있어서 상쇄되도록 제1 홀 소자(51)에 대해 각각 배치된다.
제1 자석(52)이 발생하는 제1 자계(M1)의 크기와 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)의 크기가 동일하면, 제1 자석(52)과 제2 자석(53) 사이의 정확히 중간에 제1 홀 소자(51)를 배치함으로써, 제1 홀 소자(51)에 있어서의 자계는 상쇄되고, 제1 홀 소자(51)의 출력 전압은 제로가 된다. 즉, 제1 홀 소자(51)에서는, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서의 제1 자계(M1)의 크기와 제2 자계(M2)의 크기의 차분인 자속 밀도가 검출된다.
제1 홀 소자(51)와 제1 자석(52) 사이와, 제1 홀 소자(51)와 제2 자석(53) 사이에는, 각 자석(52, 53)의 자기가 제1 홀 소자(51)에 직접 작용하는 것을 방지하기 위해 각각 공간이 마련된다. 이들 공간에는, 자기를 차단하는 것이 가능한 수지가 충전되어도 된다.
또한, 자계 발생부로서는, 자석에 한정되지 않고, 철재에 코일을 권회한 전자석이어도 된다. 이 경우, 코일에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써 발생하는 자계의 크기를 변경시킬 수 있기 때문에, 제1 홀 소자(51)에 있어서 자계를 상쇄시키는 것이 용이해진다. 또한, 자속 검출부로서는, 홀 소자에 한정되지 않고, 축심이 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 직교하는 방향으로 배치된 코일이어도 된다. 이 경우, 여자된 코일의 임피던스는, 자속 밀도에 따라서 변화되기 때문에, 임피던스를 검출함으로써 자계의 변화를 파악할 수 있다.
요크(55)는, 제1 홀 소자(51)와 제1 자석(52) 사이와, 제1 홀 소자(51)와 제2 자석(53) 사이에 자기 회로를 형성하는 철재이다. 또한, 제1 홀 소자(51)와 제1 자석(52)과 제2 자석(53)은, 요크(55)에 의해 일체화된다.
또한, 제1 홀 소자(51)의 피스톤 로드(30)측에는, 요크(55)와 마찬가지로, 자기 회로를 형성하기 위한 대향부(56)가 설치된다. 대향부(56)는, 철재로 형성되고, 대향부(56)의 피스톤 로드(30)와 대향하는 면은, 피스톤 로드(30)의 측면(30c)의 형상에 맞추어 오목 형상으로 형성된다. 제1 자석(52)과 제2 자석(53)의 피스톤 로드(30)측에도 각각 대향부(57, 58)가 설치된다. 상기 구성의 대향부(56∼58)를 설치함으로써, 곡면 형상의 표면을 갖는 피스톤 로드(30)에 대해 자기 검출기(50)를 가능한 한 접근시킬 수 있다.
대향부(57, 58)를 설치한 구성 대신에, 각 자석(52, 53)의 피스톤 로드(30)와 대향하는 면을, 피스톤 로드(30)의 측면(30c)의 형상에 맞추어 오목 형상으로 가공한 구성으로 해도 된다. 또한, 자기 검출기(50)가 대향하는 피스톤 로드(30)의 표면이 평탄 형상이면, 대향부(56∼58)를 설치하지 않아도 된다.
스케일(60)은, 자성체인 피스톤 로드(30)의 외주에 홈 형상으로 형성되는 비자성체이다. 스케일(60)은, 피스톤 로드(30)의 외주면을 국소 가열 장치로서의 레이저 장치에 의해 조사되는 레이저에 의해 용융함과 함께 Ni나 Mn을 첨가하여 오스테나이트화함으로써 형성된다.
또한, 피스톤 로드(30)는, 비자성체로 이루어지는 것이어도 되고, 이 경우, 스케일(60)은, 피스톤 로드(30)를 레이저 장치에 의해 용융함과 함께 Sn 등을 첨가함으로써 자성체로서 형성된다. 국소적으로 가열하는 수단은, 레이저에 한정되지 않고, 전자 빔이나 고주파 유도 가열, 아크 방전 등, 국소적으로 가열 가능한 수단이면 어떠한 수단이어도 된다.
스케일(60)은, 도 2에 확대하여 도시한 바와 같이, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향을 따라서 소정의 폭 W1을 갖고, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향을 따라 소정의 간격 P1로 설치된다. 스케일(60)의 폭 W1과 스케일(60)이 설치되는 간격 P1은 동일한 길이로 설정된다.
스케일(60)에 대해 자기 검출기(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향이 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향과 평행하게 되도록 배치된다. 그리고, 스케일(60)의 폭 W1은, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 대향하는 측의 각각의 단부면의 사이의 길이(내측 단부 사이의 길이)를 L1로 하고, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 대향하는 측과 반대측의 각각의 단부면의 사이의 길이(외측 단부 사이의 길이)를 L2로 한 경우에, L1＜W1＜L2의 관계를 만족시키도록 설정된다.
또한, 스케일(60)의 폭 W1이라 함은, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향, 즉, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향이며, 자기 검출기(50)에 대향하는 스케일(60)의 길이가 피스톤 로드(30)의 진퇴에 따라서 변화하는 방향에 있어서의 스케일(60)의 길이를 의미한다. 스케일(60)의 폭 W1이 상기 관계를 만족시키도록 설정됨으로써, 후술하는 바와 같이, 자기 검출기(50)의 출력은, 스트로크량에 따라서 변화하게 된다.
다음으로, 도 4a∼도 4e 및 도 5를 참조하여, 스트로크 검출 장치(100)에 의해 피스톤 로드(30)의 스트로크량이 검출되는 과정에 대해 설명한다. 도 4a∼도 4e는, 실린더(10)가 신장될 때의 자기 검출기(50)와 스케일(60)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 5는, 실린더(10)가 도 4a 내지 도 4e에 걸쳐 신장되었을 때의 자기 검출기(50)의 출력의 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 4a의 상태에서는, 자기 검출기(50)는, 제1 자석(52)으로부터 제2 자석(53)에 걸친 부분이, 스케일(60)이 설치되어 있지 않은 피스톤 로드(30)의 측면(30c)에 대향한 상태로 된다. 피스톤 로드(30)는 자성체이므로, 제1 자석(52)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)는, 각각 제1 홀 소자(51)를 통과하도록 형성된다. 여기서 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)는, 상술한 바와 같이, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서 상쇄되도록 형성된다. 따라서, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는 거의 제로가 되고, 제1 홀 소자(51)의 전압 출력, 즉, 자기 검출기(50)의 출력값은 제로가 된다.
도 4a의 상태로부터 실린더(10)가 약간 신장되어, 도 4b의 상태로 되면, 제2 자석(53)으로부터 제1 홀 소자(51)에 걸친 부분이 스케일(60)에 대향한 상태로 된다. 이와 같이, 제2 자석(53)으로부터 제1 홀 소자(51)에 걸친 부분이 비자성체인 스케일(60)에 대향하면, 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)가 비자성체에 의해 차단되어, 제2 자계(M2)가 제1 홀 소자(51)에 미치는 영향이 작아진다. 한편, 제1 자계(M1)는, 피스톤 로드(30)를 통해 제1 홀 소자(51)를 통과하도록 형성된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(51)로 향하는 방향으로 큰 상태가 된다. 이 결과, 자기 검출기(50)의 출력값은, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(51)로 향하는 자속 밀도의 방향을 플러스 방향으로 한 경우, 플러스측으로 최대가 된다.
또한, 도 4a의 상태로부터 도 4b의 상태로 될 때까지의 동안, 제1 홀 소자(51)에 있어서의 제1 자계(M1)의 크기는 변화되지 않는 한편, 제2 자계(M2)의 크기는, 스케일(60)이 제2 자석(53)에 서서히 대향함으로써 서서히 작아진다. 즉, 도 4a의 상태로부터 도 4b의 상태로 될 때까지의 동안, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(51)로 향하는 방향에 있어서 점차 커진다. 이 때문에, 도 4a의 상태로부터 도 4b의 상태로 될 때까지의 동안, 자기 검출기(50)의 출력값은, 도 5에 실선으로 나타내어진 바와 같이 서서히 증가한다.
실린더(10)가 조금 더 신장되어, 도 4c의 상태로 되면, 제1 자석(52)으로부터 제2 자석(53)에 걸친 부분이 스케일(60)에 대향한 상태로 된다. 이와 같이, 제1 자석(52)으로부터 제2 자석(53)에 걸친 부분이 비자성체인 스케일(60)에 대향하면, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)의 양쪽이 차단된다. 이 결과, 자기 검출기(50)의 출력값은 제로가 된다. 또한, 실제로는, 제1 홀 소자(51)에는, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)가 약한 상태에서 형성된다고 생각할 수 있지만, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)는 동일 정도의 강도로 되기 때문에, 결국, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서 상쇄되게 된다.
그리고, 도 4d의 상태로 되면, 제1 자석(52)으로부터 제1 홀 소자(51)에 걸친 부분이 스케일(60)에 대향한 상태로 된다. 이와 같이, 제1 자석(52)으로부터 제1 홀 소자(51)에 걸친 부분이 비자성체인 스케일(60)에 대향하면, 제1 자석(52)이 발생하는 제1 자계(M1)가 비자성체에 의해 차단되어, 제1 자계(M1)가 제1 홀 소자(51)에 미치는 영향이 작아진다. 한편, 제2 자계(M2)는, 피스톤 로드(30)를 통해 제1 홀 소자(51)를 통과하도록 형성된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는, 제1 홀 소자(51)로부터 피스톤 로드(30)로 향하는 방향으로 큰 상태가 된다. 이 결과, 자기 검출기(50)의 출력값은, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(51)로 향하는 자속 밀도의 방향을 플러스 방향으로 한 경우, 마이너스측으로 최대가 된다.
도 4e의 상태는, 도 4a의 상태와 동일하며, 자기 검출기(50)의 출력값은 제로가 된다. 이와 같이, 자기 검출기(50)의 출력값은, 피스톤 로드(30)의 스트로크량에 따라서 정현파 형상으로 변화된다. 이 때문에, 피스톤 로드(30)의 스트로크량에 대한 자기 검출기(50)의 출력값의 변화에 기초하여, 실린더 튜브(20)에 대한 피스톤 로드(30)의 절대적인 스트로크량을 연산할 수 있다.
또한, 스케일(60)의 폭 W1이 외측 단부 사이의 길이 L2 이상이면, 제1 자석(52)으로부터 제2 자석(53)에 걸친 부분이 스케일(60)에 대향하는 기간이 길어진다. 즉, 피스톤 로드(30)가 변위되어 있음에도 불구하고, 자기 검출기(50)의 출력값이 제로로 유지되는 기간이 발생해 버려, 결과적으로, 자기 검출기(50)의 출력을 스트로크량에 따라서 변화시키는 것이 불가능해진다.
또한, 스케일(60)의 폭 W1이 내측 단부 사이의 길이 L1 이하이면, 제1 자석(52)으로부터 제2 자석(53)에 걸친 부분이 동시에 스케일(60)에 대향하는 기간이 없어진다. 이 때문에, 제1 홀 소자(51)가 설치되는 위치에 있어서, 제1 자계(M1)의 크기와 제2 자계(M2)의 크기에 차가 발생하기 어려워짐과 함께, 자속 밀도의 방향의 변화가 빈번해진다. 이 결과, 자기 검출기(50)의 출력값도 스트로크량에 대해 빈번하게 변화하게 되어, 자기 검출기(50)의 출력을 스트로크량에 따라서 변화시키는 것이 곤란해진다. 이러한 이유로부터, 스케일(60)의 폭 W1은, 상술한 관계를 만족시키도록 설정된다.
이상의 제1 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
스트로크 검출 장치(100)에서는, 제1 자석(52)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)는, 제1 홀 소자(51)에 있어서 상쇄된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(51)의 최대 검출 범위는, 각 자석(52, 53)이 발생하는 자계의 크기가 아닌, 스트로크의 변화에 따라서 변화하는 제1 자계(M1)의 크기와 제2 자계(M2)의 크기의 차에 맞추어 설정된다. 이 결과, 제1 홀 소자(51)의 분해능을 높이는 것이 가능해져, 스트로크의 변화량이 근소하고, 자계의 변화가 작은 경우라도 자계의 변화를 검출할 수 있다.
또한, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향에 있어서의 스케일(60)의 길이 W1은, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)의 내측 단부 사이의 길이 L1과 외측 단부 사이의 길이 L2에 기초하여 설정된다. 이 때문에, 자기 검출기(50)의 출력은, 스트로크량에 따라서 변화된다. 이와 같이, 스트로크 검출 장치(100)에서는, 상기 구성의 자기 검출기(50)와, 상기 설정의 스케일(60)을 구비함으로써, 스트로크의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치(100)의 제1 변형예에 대해 설명한다.
상기 제1 실시 형태에서는, 제1 홀 소자(51)는, 제1 자석(52)과 제2 자석(53) 사이에 배치된다. 이 대신에, 제1 홀 소자(51)는, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향에 직교하는 방향으로, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)으로부터 이격된 위치에 배치되어도 된다.
이러한 배치라도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 제1 자석(52)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)는, 제1 홀 소자(51)에 있어서 상쇄된다. 또한, 스케일(60)의 폭 W1은, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 대향하는 측의 각각의 단부면의 사이의 길이(내측 단부 사이의 길이)를 L1로 하고, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 대향하는 측과 반대측의 각각의 단부면의 사이의 길이(외측 단부 사이의 길이)를 L2로 한 경우, L1＜W1＜L2의 관계를 만족시키도록 설정된다.
이 때문에, 상기 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘함과 함께, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 있어서의 자기 검출기(50)의 길이 L2가 상기 실시 형태와 비교하여 짧아지기 때문에, 설치 스페이스가 제한되는 경우라도 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.
다음으로, 도 5, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치(100)의 제2 변형예에 대해 설명한다.
상기 제1 실시 형태에서는, 자기 검출기(50)는 1개만 설치된다. 이 대신에, 자기 검출기(50)를 복수 배치해도 된다. 이 경우, 복수의 자기 검출기(50)는, 상이한 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되도록 각각 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 자기 검출기(50) 외에도 다른 자기 검출기(50)가 설치되는 경우, 다른 자기 검출기(50)의 출력은, 도 5에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 자기 검출기(50)의 출력인 실선과 비교하여, 피크값이 출력되는 스트로크량이 상이하도록 실린더 튜브(20)에 대해 설치된다. 이와 같이, 다른 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되는 복수의 자기 검출기(50)를 설치함으로써, 피스톤 로드(30)의 스트로크 방향이나 절대적인 스트로크량을 용이하게 연산하는 것이 가능해진다.
복수의 자기 검출기(50)는, 예를 들어 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향을 따라 연속해서 배치되어도 되고, 소정의 간격을 두고 배치되어도 된다. 또한, 일부가 피스톤 로드(30)의 주위 방향에 있어서 겹쳐지도록 배치되어도 된다. 이와 같이 복수의 자기 검출기(50)가 사용되는 경우는, 상기 제1 변형예에 나타나는 형상의 자기 검출기(50)를 사용함으로써 콤팩트하게 배치할 수 있다.
또한, 복수의 자기 검출기(50)가 사용되는 경우에는, 도 8 및 도 9에 나타낸 자기 검출기(50)가 사용되어도 된다. 이 자기 검출기(50)는, 제1 자속 검출부로서의 제1 홀 소자(51a)와, 제2 자속 검출부로서의 제2 홀 소자(51b)의 2개의 홀 소자를 가짐과 함께, 피스톤 로드(30)로부터 제2 홀 소자(51b)로 향하는 제3 자계(M3)를 발생시키는 제3 자계 발생부로서의 제3 자석(54)을 갖는다.
상기 구성의 자기 검출기(50)에서는, 제1 홀 소자(51a)로부터 피스톤 로드(30)로 향하는 자계를 발생시키는 제2 자석(53)이 제2 홀 소자(51b)로부터 피스톤 로드(30)로 향하는 자계를 발생시키는 자석으로서 겸용된다. 이와 같이, 홀 소자(51a, 51b)마다 자석을 2개씩 배치할 필요가 없기 때문에, 자기 검출기(50)의 제조 비용을 저감할 수 있음과 함께, 자기 검출기(50)를 콤팩트한 구조로 할 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치(200)에 대해 설명한다. 이하에서는, 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에는, 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
스트로크 검출 장치(200)의 기본적인 구성은, 제1 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치(100)와 마찬가지이다. 스트로크 검출 장치(200)는, 스케일(260)이 피스톤 로드(30)의 축 방향을 따라 나선 형상으로 설치되고, 자기 검출기(250)가, 피스톤 로드(30)의 스트로크량에 따라서 주위 방향으로 변위되는 스케일(260)에 대향하도록 배치되는 점에서 스트로크 검출 장치(100)와 상이하다.
자기 검출기(250)는, 자속의 변화를 검출하는 제1 자속 검출부로서의 제1 홀 소자(251)와, 제1 자계(M1)를 발생시키는 제1 자계 발생부로서의 제1 자석(252)과, 제2 자계(M2)를 발생시키는 제2 자계 발생부로서의 제2 자석(253)과, 제1 홀 소자(251)와 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 결합되는 요크(255)를 갖는다. 이들 구성은, 상기 제1 실시 형태의 자기 검출기(50)와 마찬가지이므로, 각 구성의 상세한 설명은 생략한다.
또한, 제1 홀 소자(51)의 피스톤 로드(30)측에는, 요크(255)와 마찬가지로, 자기 회로를 형성하기 위한 대향부(256)가 설치된다. 대향부(256)는 철재로 형성되고, 대향부(256)의 피스톤 로드(30)와 대향하는 면은, 피스톤 로드(30)의 측면(30c)의 형상에 맞추어 오목 형상으로 형성된다. 제1 자석(252)과 제2 자석(253)의 피스톤 로드(30)측에도 각각 대향부(257, 258)가 설치된다. 이 때문에, 자기 검출기(250)의 피스톤 로드(30)에 대향하는 면은, 원호 형상으로 된다. 상기 구성의 대향부(256∼258)를 설치함으로써, 곡면 형상의 표면을 갖는 피스톤 로드(30)에 대해 자기 검출기(250)를 가능한 한 접근시킬 수 있다.
스케일(260)은, 피스톤 로드(30)의 표면에 형성되는 띠 형상의 비자성체이며, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 대해 경사지게 설치된다. 구체적으로는, 스케일(260)은, 원기둥 형상의 피스톤 로드(30)의 표면에, 축 방향을 따라 나선 형상으로 형성된다.
스케일(260)에 대해 자기 검출기(250)는, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 배열되는 방향이 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 대해 직교하도록 배치된다. 그리고, 스케일(260)의 폭 W2는, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 대향하는 측의 각각의 단부면의 사이의 길이(내측 단부 사이의 길이)를 L3으로 하고, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 대향하는 측과 반대측의 각각의 단부면의 사이의 길이(외측 단부 사이의 길이)를 L4로 한 경우에, L3＜W2＜L4의 관계를 만족시키도록 설정된다.
또한, 스케일(260)의 폭 W2라 함은, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 배열되는 방향, 즉, 피스톤 로드(30)의 주위 방향이며, 자기 검출기(250)에 대향하는 스케일(260)의 길이가 피스톤 로드(30)의 진퇴에 따라서 변화하는 방향에 있어서의 스케일(260)의 길이를 의미한다. 스케일(260)의 폭 W2가 상기 관계를 만족시키도록 설정됨으로써, 후술하는 바와 같이, 자기 검출기(250)의 출력은 스트로크량에 따라서 변화하게 된다.
다음으로, 도 12a 내지 도 12e 및 도 13을 참조하여, 스트로크 검출 장치(200)에 의해 피스톤 로드(30)의 스트로크량이 검출되는 과정에 대해 설명한다. 도 12a 내지 도 12e는, 실린더(10)가 신장될 때의 자기 검출기(250)와 스케일(260)의 위치 관계를 나타내고 있다. 또한, 자기 검출기(250) 및 스케일(260)은, 도 11에 도시한 바와 같이 피스톤 로드(30)의 주위 방향을 따른 형상을 갖고 있지만, 도 12a 내지 도 12e에서는, 직선 상에 전개한 상태를 도시하고 있다. 도 13은 실린더(10)가 도 12a 내지 도 12e에 걸쳐 신장되었을 때의 자기 검출기(250)의 출력 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 12a의 상태에서는, 자기 검출기(250)는, 제1 자석(252)으로부터 제2 자석(253)에 걸친 부분이, 스케일(260)이 설치되어 있지 않은 피스톤 로드(30)의 측면(30c)에 대향한 상태로 된다. 피스톤 로드(30)는 자성체이기 때문에, 제1 자석(252)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(253)이 발생하는 제2 자계(M2)는, 각각 제1 홀 소자(251)를 통과하도록 형성된다. 여기서 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)는, 제1 홀 소자(251)가 설치되는 위치에 있어서 상쇄되도록 형성된다. 따라서, 제1 홀 소자(251)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는 거의 제로가 되고, 제1 홀 소자(251)의 전압 출력, 즉, 자기 검출기(250)의 출력값은 제로가 된다.
도 12a의 상태로부터 실린더(10)가 약간 신장되어, 도 12b의 상태로 되면, 제2 자석(253)으로부터 제1 홀 소자(251)에 걸친 부분이 스케일(260)에 대향한 상태로 된다. 이와 같이, 제2 자석(253)으로부터 제1 홀 소자(251)에 걸친 부분이 비자성체인 스케일(260)에 대향하면, 제2 자석(253)이 발생하는 제2 자계(M2)가 비자성체에 의해 차단되어, 제2 자계(M2)가 제1 홀 소자(251)에 미치는 영향이 작아진다. 한편, 제1 자계(M1)는, 피스톤 로드(30)를 통해 제1 홀 소자(251)를 통과하도록 형성된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(251)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(251)로 향하는 방향으로 큰 상태가 된다. 이 결과, 자기 검출기(250)의 출력값은, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(251)로 향하는 자속 밀도의 방향을 플러스 방향으로 한 경우, 플러스측으로 최대가 된다.
또한, 도 12a의 상태로부터 도 12b의 상태로 될 때까지의 동안, 제1 홀 소자(251)에 있어서의 제1 자계(M1)의 크기는 변화되지 않는 한편, 제2 자계(M2)의 크기는, 스케일(260)이 제2 자석(253)에 서서히 대향함으로써 서서히 작아진다. 즉, 도 12a의 상태로부터 도 12b의 상태로 될 때까지의 동안, 제1 홀 소자(251)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(251)로 향하는 방향에 있어서 점차 커진다. 이 때문에, 도 12a의 상태로부터 도 12b의 상태로 될 때까지의 동안, 자기 검출기(250)의 출력값은, 도 13에 실선으로 나타낸 바와 같이 서서히 증가한다.
실린더(10)가 조금 더 신장되어, 도 12c의 상태로 되면, 제1 자석(252)으로부터 제2 자석(253)에 걸친 부분이 스케일(260)에 대향한 상태로 된다. 이와 같이, 제1 자석(252)으로부터 제2 자석(253)에 걸친 부분이 비자성체인 스케일(260)에 대향하면, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)의 양쪽이 차단된다. 이 결과, 자기 검출기(250)의 출력값은 제로가 된다. 또한, 실제로는, 제1 홀 소자(251)에는, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)가 약한 상태에서 형성된다고 생각할 수 있지만, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)는 동일 정도의 강도로 되기 때문에, 결국, 제1 홀 소자(251)가 설치되는 위치에 있어서 상쇄되게 된다.
그리고, 도 12d의 상태로 되면, 제1 자석(252)으로부터 제1 홀 소자(251)에 걸친 부분이 스케일(260)에 대향한 상태로 된다. 이와 같이, 제1 자석(252)으로부터 제1 홀 소자(251)에 걸친 부분이 비자성체인 스케일(260)에 대향하면, 제1 자석(252)이 발생하는 제1 자계(M1)가 비자성체에 의해 차단되어, 제1 자계(M1)가 제1 홀 소자(251)에 미치는 영향이 작아진다. 한편, 제2 자계(M2)는, 피스톤 로드(30)를 통해 제1 홀 소자(251)를 통과하도록 형성된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(251)가 설치되는 위치에 있어서의 자속 밀도는, 제1 홀 소자(251)로부터 피스톤 로드(30)로 향하는 방향으로 큰 상태가 된다. 이 결과, 자기 검출기(250)의 출력값은, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(251)로 향하는 자속 밀도의 방향을 플러스 방향으로 한 경우, 마이너스측으로 최대가 된다.
도 12e의 상태는, 도 12a의 상태와 동일하고, 자기 검출기(250)의 출력값은 제로가 된다. 이와 같이, 자기 검출기(250)의 출력값은, 피스톤 로드(30)의 스트로크량에 따라서 정현파 형상으로 변화된다. 이 때문에, 피스톤 로드(30)의 스트로크량에 대한 자기 검출기(250)의 출력값의 변화에 기초하여, 실린더 튜브(20)에 대한 피스톤 로드(30)의 절대적인 스트로크량을 연산할 수 있다.
이상의 제2 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
스트로크 검출 장치(200)에서는, 제1 자석(252)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(253)이 발생하는 제2 자계(M2)는, 제1 홀 소자(251)에 있어서 상쇄된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(251)의 최대 검출 범위는, 각 자석(252, 253)이 발생하는 자계의 크기가 아닌, 스트로크의 변화에 따라서 변화하는 제1 자계(M1)의 크기와 제2 자계(M2)의 크기의 차에 맞추어 설정된다. 이 결과, 제1 홀 소자(251)의 분해능을 높이는 것이 가능해져, 스트로크의 변화량이 근소하고, 자계의 변화가 작은 경우라도 자계의 변화를 검출할 수 있다.
또한, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 배열되는 방향에 있어서의 스케일(260)의 길이 W2는, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)의 내측 단부 사이의 길이 L3과 외측 단부 사이의 길이 L4에 기초하여 설정된다. 이 때문에, 자기 검출기(250)의 출력은, 스트로크량에 따라서 변화된다. 이와 같이, 스트로크 검출 장치(200)에서는, 상기 구성의 자기 검출기(250)와, 상기 설정의 스케일(260)을 구비함으로써, 스트로크의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스트로크 검출 장치(200)의 변형예에 대해 설명한다.
상기 제2 실시 형태에서는, 자기 검출기(250)는 하나만 설치된다. 이 대신에, 자기 검출기(250)를 복수 배치해도 된다. 이 경우, 복수의 자기 검출기(250)는 다른 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되도록 각각 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 자기 검출기(250) 외에도 다른 자기 검출기(250)가 설치되는 경우, 다른 자기 검출기(250)의 출력은, 도 13에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 자기 검출기(250)의 출력인 실선과 비교하여, 피크값이 출력되는 스트로크량이 상이하도록 실린더 튜브(20)에 대해 설치된다. 이와 같이, 다른 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되는 복수의 자기 검출기(250)를 설치함으로써, 피스톤 로드(30)의 스트로크 방향이나 절대적인 스트로크량을 용이하게 연산하는 것이 가능해진다.
또한, 복수의 자기 검출기(250)는, 예를 들어 피스톤 로드(30)의 주위 방향을 따라 연속해서 배치되어도 되고, 소정의 간격을 두고 배치되어도 된다. 또한, 일부가 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 있어서 겹쳐지도록 배치되어도 된다. 이와 같이, 복수의 자기 검출기(250)를 주위 방향으로 배치함으로써, 스케일(260)의 변위를 연속해서 검출하는 것이 가능해진다. 이 결과, 스트로크가 긴 경우라도 스트로크량을 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 복수의 자기 검출기(250)를 주위 방향으로 배치함과 함께, 스케일(260)의 경사를 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 대해 크게 함으로써, 소정의 스트로크의 변화에 대한 자기 검출기(250)의 출력의 변화를 크게 할 수 있다. 이와 같이, 스트로크의 변화에 대한 출력의 변화를 크게 함으로써 스트로크량의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 주위 방향으로 복수의 자기 검출기(250)를 배치하는 경우에는, 도 8에 도시된 형상의 자기 검출기(50)를 사용함으로써, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향 및 주위 방향에 대해 콤팩트한 배치로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 구성, 작용 및 효과를 정리하여 설명한다.
스트로크 검출 장치(100, 200)는, 실린더 튜브(20)에 대해 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤 로드(30)의 표면에, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향을 따라 설치되는 스케일(60, 260)과, 스케일(60, 260)에 대향하도록 실린더 튜브(20)에 설치되고, 스케일(60, 260)에 의해 변화하는 자계에 따른 신호를 출력하는 자기 검출기(50, 250)를 구비하고, 자기 검출기(50, 250)는, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 직교하는 방향의 자속의 변화를 검출하는 제1 홀 소자(51, 251)와, 피스톤 로드(30)로부터 제1 홀 소자(51, 251)로 향하는 방향의 제1 자계(M1)를 발생시키는 제1 자석(52, 252)과, 제1 홀 소자(51, 251)로부터 피스톤 로드(30)로 향하는 방향의 제2 자계(M2)를 발생시키는 제2 자석(53, 253)을 갖고, 제1 자석(52, 252)과 제2 자석(53, 253)은, 자기 검출기(50, 250)가 스케일(60, 260)에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)가, 제1 홀 소자(51, 251)에 있어서 상쇄되도록 제1 홀 소자(51, 251)에 대해 각각 배치된다.
이 구성에서는, 제1 자석(52, 252)이 발생하는 제1 자계(M1)와 제2 자석(53, 253)이 발생하는 제2 자계(M2)는, 제1 홀 소자(51, 251)에 있어서 상쇄된다. 이 때문에, 제1 홀 소자(51, 251)의 최대 검출 범위는, 자석이 발생하는 자계의 크기가 아닌, 스트로크의 변화에 따라서 변화하는 제1 자계(M1)의 크기와 제2 자계(M2)의 크기의 차에 맞추어 설정된다. 이 결과, 제1 홀 소자(51, 251)의 분해능을 높이는 것이 가능해져, 스트로크의 변화량이 근소하고, 자계의 변화가 작은 경우라도 자계의 변화를 정확하게 검출할 수 있다. 이 결과, 스트로크의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 자석(52, 252)과 제2 자석(53, 253)이 배열되는 방향에 있어서의 스케일(60, 260)의 길이 W1, W2는, 제1 자석(52, 252)과 제2 자석(53, 253)의 내측 단부 사이의 길이 L1, L3보다 길고, 제1 자석(52, 252)과 제2 자석(53, 253)의 외측 단부 사이의 길이 L2, L4보다 짧다.
이 구성에서는, 제1 자석(52, 252)과 제2 자석(53, 253)이 배열되는 방향에 있어서의 스케일(60, 260)의 길이 W1, W2는, 제1 자석(52, 252)과 제2 자석(53, 253)의 내측 단부 사이의 길이 L1, L3과 외측 단부 사이의 길이 L2, L4에 기초하여 설정된다. 이 때문에, 자기 검출기(50, 250)의 출력은, 스트로크량에 따라서 변화된다. 이와 같이, 스트로크 검출 장치(100, 200)에서는, 상기 구성의 자기 검출기(50, 250)와, 상기 설정의 스케일(60, 260)을 구비함으로써, 스트로크의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향과 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향은 평행하고, 스케일(60)은 소정의 간격으로 복수 설치된다.
이 구성에서는, 실린더 튜브(20)에는, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향이 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향과 평행하게 되도록 자기 검출기(50)가 배치되고, 피스톤 로드(30)에는, 소정의 간격으로 복수의 스케일(60)이 설치된다. 이 때문에, 스트로크에 따라서, 자기 검출기(50)에 대향하는 스케일(60)의 면적이 변화됨과 함께, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)가 제1 홀 소자(51)에 미치는 영향이 변화된다. 이 결과, 자기 검출기(50)의 출력에 기초하여, 피스톤 로드(30)의 정확한 스트로크량을 검출할 수 있다.
또한, 제1 홀 소자(51)는, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)의 외측 단부 사이이며, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향에 직교하는 방향으로, 제1 자석(52) 및 제2 자석(53)으로부터 이격된 위치에 배치된다.
이 구성에서는, 제1 홀 소자(51)가, 제1 자석(52)과 제2 자석(53) 사이에 배치되지 않는다. 이 때문에, 제1 자석(52)과 제2 자석(53)이 배열되는 방향, 즉, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 있어서의 자기 검출기(50)의 길이는 짧아진다. 이 결과, 자기 검출기(50)의 설치 스페이스가 제한되는 경우라도 용이하게 설치할 수 있음과 함께, 스트로크 검출 장치(100)를 콤팩트화할 수 있다.
또한, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 배열되는 방향과 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향은 직교하고 있고, 스케일(260)은, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 대해 경사지는 띠 형상으로 형성된다.
이 구성에서는, 실린더 튜브(20)에는, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 배열되는 방향이 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향과 직교하도록 자기 검출기(250)가 배치되고, 피스톤 로드(30)에는, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 대해 경사지는 띠 형상으로 형성되는 스케일(260)이 설치된다. 이 때문에, 스트로크에 따라서, 자기 검출기(250)에 대향하는 스케일(260)의 면적이 변화됨과 함께, 제1 자계(M1)와 제2 자계(M2)가 제1 홀 소자(251)에 미치는 영향이 변화된다. 이 결과, 자기 검출기(250)의 출력에 기초하여, 피스톤 로드(30)의 정확한 스트로크량을 검출할 수 있다.
또한, 제1 홀 소자(251)는, 제1 자석(252)과 제2 자석(253) 사이에 배치된다.
이 구성에서는, 제1 홀 소자(251)가, 제1 자석(252)과 제2 자석(253) 사이에 배치된다. 이 때문에, 제1 자석(252)과 제2 자석(253)이 배열되는 방향에 직교하는 방향, 즉, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 있어서의 자기 검출기(250)의 두께는 얇아진다. 이 결과, 자기 검출기(250)의 설치 스페이스가 제한되는 경우라도 용이하게 설치할 수 있다.
또한, 자기 검출기(50, 250)는, 실린더 튜브(20)에 복수 설치되고, 복수의 자기 검출기는, 상이한 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되도록 각각 배치된다.
이 구성에서는, 복수의 자기 검출기가, 상이한 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되도록 각각 실린더 튜브(20)에 대해 설치된다. 이와 같이, 복수의 자기 검출기로부터 위상이 상이한 출력 파형이 얻어지므로, 피스톤 로드(30)의 스트로크 방향이나 절대적인 스트로크량을 용이하게 연산하는 것이 가능해진다.
또한, 자기 검출기(50, 250)는, 피스톤 로드(30)의 진퇴 방향에 직교하는 방향의 자속의 변화를 검출하는 제2 홀 소자(51b)와, 피스톤 로드(30)로부터 제2 홀 소자(51b)를 향하는 제3 자계(M3)를 발생시키는 제3 자석(54)을 더 갖고, 제3 자석(54)은 자기 검출기(50, 250)가 스케일(60, 260)에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서, 제2 자계(M2)와 제3 자계(M3)가, 제2 홀 소자(51b)에 있어서 상쇄되도록 제2 홀 소자(51b)에 대해 배치된다.
이 구성에서는, 제2 자석(53)이 발생하는 제2 자계(M2)와 제3 자석(54)이 발생하는 제3 자계(M3)가 제2 홀 소자(51b)에 있어서 상쇄된다. 즉, 제2 자석(53)은 제2 홀 소자(51b)로부터 피스톤 로드(30)를 향하는 자계를 발생시키는 자계 발생부로서 겸용된다. 이와 같이, 홀 소자마다 자석을 2개씩 배치할 필요가 없기 때문에, 2개의 홀 소자를 갖는 자기 검출기(50, 250)의 제조 비용을 저감할 수 있음과 함께, 자기 검출기(50, 250)를 콤팩트한 구조로 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
본원은 2015년 12월 24일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2015-252190호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (8)

  1. 스트로크 검출 장치이며,
    제1 부재에 대해 진퇴 가능하게 설치되는 제2 부재의 표면에, 상기 제2 부재의 진퇴 방향을 따라 설치되는 스케일과,
    상기 스케일에 대향하도록 상기 제1 부재에 설치되고, 상기 스케일에 의해 변화하는 자계에 따른 신호를 출력하는 자기 검출기를 구비하고,
    상기 자기 검출기는,
    상기 제2 부재의 진퇴 방향에 직교하는 방향의 자속의 변화를 검출하는 제1 자속 검출부와,
    제1 자계를 발생시키는 제1 자계 발생부와,
    제2 자계를 발생시키는 제2 자계 발생부를 갖고,
    상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부는, 상기 자기 검출기가 상기 스케일에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서, 상기 제1 자계와 상기 제2 자계가, 상기 제1 자속 검출부에 있어서 상쇄되도록 배치되는, 스트로크 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부가 배열되는 방향에 있어서의 상기 스케일의 길이는, 상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부의 내측 단부 사이의 길이보다 길고, 상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부의 외측 단부 사이의 길이보다 짧은, 스트로크 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부가 배열되는 방향과 상기 제2 부재의 진퇴 방향은 평행하고,
    상기 스케일은, 소정의 간격으로 복수 설치되는, 스트로크 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 자속 검출부는, 상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부의 외측 단부 사이이며, 상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부가 배열되는 방향에 직교하는 방향으로, 상기 제1 자계 발생부 및 상기 제2 자계 발생부로부터 이격된 위치에 배치되는, 스트로크 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부가 배열되는 방향과 상기 제2 부재의 진퇴 방향은 직교하고 있고,
    상기 스케일은, 상기 제2 부재의 진퇴 방향에 대해 경사지는 띠 형상으로 형성되는, 스트로크 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 자속 검출부는, 상기 제1 자계 발생부와 상기 제2 자계 발생부 사이에 배치되는, 스트로크 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기 검출기는, 상기 제1 부재에 복수 설치되고,
    복수의 상기 자기 검출기는, 상이한 스트로크량에 있어서 피크값이 출력되도록 각각 배치되는, 스트로크 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기 검출기는, 상기 제2 부재의 진퇴 방향에 직교하는 방향의 자속의 변화를 검출하는 제2 자속 검출부와, 상기 제2 부재로부터 상기 제2 자속 검출부로 향하는 제3 자계를 발생시키는 제3 자계 발생부를 더 갖고,
    상기 제3 자계 발생부는, 상기 자기 검출기가 상기 스케일에 대향하고 있지 않은 상태에 있어서, 상기 제2 자계와 상기 제3 자계가, 상기 제2 자속 검출부에 있어서 상쇄되도록 상기 제2 자속 검출부에 대해 배치되는, 스트로크 검출 장치.
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