WO2010021203A1 - 位置検出装置およびそれに用いるコントローラ - Google Patents

位置検出装置およびそれに用いるコントローラ Download PDF

Info

Publication number
WO2010021203A1
WO2010021203A1 PCT/JP2009/061724 JP2009061724W WO2010021203A1 WO 2010021203 A1 WO2010021203 A1 WO 2010021203A1 JP 2009061724 W JP2009061724 W JP 2009061724W WO 2010021203 A1 WO2010021203 A1 WO 2010021203A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lighting
led
controller
magnet
sensor head
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/061724
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聡 春日
義広 高橋
Original Assignee
株式会社コガネイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社コガネイ filed Critical 株式会社コガネイ
Priority to CN200980100510A priority Critical patent/CN101836088A/zh
Publication of WO2010021203A1 publication Critical patent/WO2010021203A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means

Definitions

  • the present invention relates to a position detection technique for detecting the position of a moving member such as a piston driven by a fluid pressure cylinder using liquid pressure or air pressure as a working medium.
  • the fluid pressure cylinder has a cylinder tube in which a piston is incorporated and a piston rod that protrudes outside and is attached to the piston.
  • a fluid such as compressed air, that is, a working medium
  • the rotary actuator has a housing with a swing shaft protruding outside, and a vane and a rack piston incorporated in the housing. By supplying fluid into the housing, the swing shaft is connected via the vane and the rack piston. Driven.
  • a position detecting device is used to automatically detect the position of a moving member such as a piston incorporated in various actuators such as a cylinder tube and a rotary actuator.
  • the position detection device has a sensor head or a sensor block in which a magnetic sensor or MR sensor (magnetoresistance element) that is sensitive to the magnetic force of a magnet attached to a moving member is incorporated.
  • the sensor head is attached to an actuator body such as a cylinder tube or a housing, and a detection signal is sent from the sensor head to the controller.
  • the magnetic sensor Since the resistance value of the magnetic sensor incorporated in the sensor head changes according to the strength of the magnetic field of the magnet, the magnetic sensor outputs an analog signal corresponding to the position of the magnet attached to the moving member. Therefore, when the magnet moves together with the moving member and the magnet moves to a predetermined detection stroke range in which the magnetic sensor is sensitive to the magnetic force, the magnetic sensor detects that the moving member is within the detection stroke range. be able to. Furthermore, the position of the moving member can be detected based on the output signal from the magnetic sensor.
  • a light emitting diode provided on the sensor head that is, an LED, is turned on by a signal processing circuit incorporated in the sensor head.
  • the controller determines that the moving member has reached a set position within the detection stroke range based on the output signal from the magnetic sensor, the controller outputs a signal to an external host computer or the like.
  • the controller By providing the controller with a display unit that displays the position of the moving member by a numerical value or the like based on the output signal from the magnetic sensor, the position information of the moving member relative to the sensor head can be numerically displayed on the controller.
  • the LED provided in the sensor head is turned on by a signal processing circuit incorporated in the sensor head.
  • a sensor head equipped with a magnetic sensor for example, in a cylinder tube incorporating a piston that reciprocates linearly with a fluid, the position of the piston with magnet is the position of the reciprocating end, or the intermediate position of the reciprocating end. It is attached to the cylinder tube to detect that. Since the position of the magnet-attached piston cannot be visually confirmed directly from the outside, an operator can attach the sensor head to an arbitrary position of the sensor mounting groove formed in the cylinder tube along the moving direction of the piston.
  • the conventional procedure is as follows.
  • the protruding length of the piston rod from the cylinder tube is set.
  • the sensor head is inserted into the sensor mounting groove of the cylinder tube and the sensor head is moved manually along the sensor mounting groove under the state where the piston rod has the set protruding length.
  • the position information of the magnet with respect to the sensor head is numerically displayed on the display unit of the controller, so the position where the sensor head is to be attached is determined according to the position information displayed on the display unit.
  • the sensor head is fixed at a predetermined position by fastening a mounting screw provided on the sensor head.
  • the detection stroke of the magnetic sensor is, for example, about 5 mm, and the operator recognizes that the magnet is within the detection stroke range with respect to the magnetic sensor by turning on the LED provided on the sensor head.
  • it is not possible to determine which position within the detection stroke range is the sensor head mounting and fixing position by lighting the LED provided on the sensor head, and observe the position information on the numerical display section of the controller. There must be.
  • the position of the detection stroke in which the magnetic sensor is sensitive to the magnetic force is indicated numerically on the numerical display section of the controller. This is performed while visually observing the position information. For example, when the display unit displays the range of the detection stroke of the magnetic sensor as a percentage, and when the display reaches a position around 50% as the optimum position, the sensor head is moved along the sensor mounting groove. When the value of the display unit becomes a value around 50%, the sensor head is fixed with the mounting screw.
  • the sensor head mounting position is set while visually observing the display and output of the controller. Therefore, to secure the sensor head to the optimal position with the mounting screw, a controller must be provided near the operator. Need to be.
  • the fluid cylinder provided in the production line for industrial products is attached to a complicated and large production apparatus, the fluid cylinder is often arranged away from the controller. For this reason, in order to find the optimum mounting position of the sensor head with respect to the fluid cylinder, in order to visually observe the display section of the controller near the fluid cylinder, the controller is removed from the original mounting position and the wiring is extended to extend the fluid cylinder. It is necessary to move to the mounting position. Such work is cumbersome and difficult.
  • An object of the present invention is to make it possible to easily perform the mounting operation of the sensor head to the actuator.
  • the position detection device of the present invention is a position detection device that detects the position of a moving member with a magnet that is movably incorporated inside an actuator body, on the outside of the actuator body, in response to the magnetic force of the magnet.
  • a sensor head provided with a magnetic sensor that outputs an output signal and an LED that lights up according to the position of the moving member, and connected to the sensor head via a cable, the output signal output from the magnetic sensor And a controller for controlling the turning on and off of the LED.
  • the controller includes a calculation unit that calculates position information of the magnet based on the output signal, a lighting position setting unit that sets a lighting position for lighting the LED, and the position information. It has a display part to display, and a comparison part which outputs a lighting signal to the LED when the position information from the calculation part becomes the lighting position.
  • the lighting position setting unit sets a lighting range determined by the first and second positions where the moving member is displaced in the moving direction, and the comparison unit is calculated from the calculation unit. A lighting signal is output to the LED when the position information is within the lighting range.
  • the position detection device of the present invention is a position detection device that detects the position of a moving member with a magnet that is movably incorporated inside an actuator body, on the outside of the actuator body, in response to the magnetic force of the magnet.
  • a sensor head provided with a magnetic sensor that outputs an output signal and an LED that lights up according to the position of the moving member, and connected to the sensor head via a cable, the output signal output from the magnetic sensor
  • a controller for controlling the turning on and off of the LED based on the controller, the controller calculating the position information of the magnet based on the output signal, and a first in which the moving member is displaced in the moving direction.
  • a lighting position setting section for setting a lighting range determined by the second two positions
  • a display section for displaying the position information
  • the position information from the serial arithmetic unit is characterized by having a comparison unit for outputting a lighting signal to the LED when a the lighting range.
  • the controller of the present invention is provided with a magnetic sensor sensitive to the magnetic force of a magnet of a moving member that is movably incorporated inside the actuator body and an LED that lights up according to the position of the moving member.
  • a controller connected to a sensor head via a cable and outputting a control signal to the outside based on an output signal from the magnetic sensor, the position information of the magnet based on the output signal output from the magnetic sensor
  • the calculation unit that calculates the lighting position setting unit that sets the lighting position for lighting the LED
  • the display unit that displays the position information It has a comparison part which outputs a lighting signal to the LED.
  • the lighting position setting unit sets a lighting range determined by the first and second positions where the moving member is displaced in the moving direction, and the comparison unit receives the position information from the calculation unit. When the LED reaches the lighting range, a lighting signal is output to the LED.
  • the position of the moving member with magnet incorporated in the actuator body is detected by the magnetic sensor of the sensor head provided outside the actuator body, and the LED provided in the sensor head is turned on. And turning off are controlled by a signal from a controller arranged away from the sensor head.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. It is an expansion perspective view of a sensor head.
  • A) is the schematic which shows an example of the element structure of a magnetic sensor
  • B) is an equivalent circuit schematic of the magnetic sensor shown by (A). It is a block diagram which shows the control circuit in the controller shown in FIG.
  • the actuator 10 shown in FIG. 1 is a pneumatic cylinder and has a cylinder tube 11.
  • the cylinder tube 11 has a substantially rectangular outer peripheral surface, and a cylinder hole 12 is formed through the inside in the longitudinal direction.
  • a head cover 13 is attached to one end of the cylinder tube 11 as shown in FIG. 2, and a rod cover 14 is attached to the other end.
  • a piston 15 is incorporated as a moving member so as to be capable of reciprocating in the axial direction, and a piston rod 16 is attached to the piston 15.
  • the piston rod 16 passes through a through hole formed in the rod cover 14 and protrudes to the outside.
  • the cylinder hole 12 is partitioned into two pressure chambers 17a and 17b by the piston 15, and the cylinder tube 11 has a supply / discharge port 18a communicating with one pressure chamber 17a and a supply / discharge port communicating with the other pressure chamber 17b.
  • a port 18a is formed.
  • the piston 15 is provided with a magnet 19, and the cylinder tube 11 is formed with a sensor mounting groove 21 in which a sensor head 20 is mounted extending in the longitudinal direction.
  • a sensor mounting groove 21 in which a sensor head 20 is mounted extending in the longitudinal direction.
  • two sensor mounting grooves 21 are formed on each of four outer surfaces of the cylinder tube 11, and a total of eight sensor mounting grooves 21 are formed on the cylinder tube 11.
  • the sensor head 20 can be mounted in any of the plurality of sensor mounting grooves 21.
  • the sensor mounting groove 21 has an opening 21 a that opens to the outside of the cylinder tube 11 and a storage portion 21 b that is wider than the opening 21 a.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the sensor head 20, and the sensor head 20 has a resin case body 22 having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the sensor mounting groove 21.
  • the sensor head 20 is fixed to the sensor mounting groove 21 at an arbitrary position in the longitudinal direction by a screw 23.
  • the case body 22 includes a magnetic sensor 24 and a light emitting diode, that is, an LED 25.
  • the sensor head 20 is connected to a plug 27 via a cable 26 as shown in FIG.
  • the plug 27 is detachably connected to a controller case 31 of the controller 30, and a plug 33 to which a power supply cable 32 and an output signal cable 32 are connected is detachably connected to the controller case 31. It is like that.
  • the controller case 31 has a base case body 34 and a display part case body 35 attached to the base case body 34.
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing an example of the element configuration of the magnetic sensor 24, and FIG. 4B is an equivalent circuit diagram of the magnetic sensor 24 shown in FIG. 4A.
  • the magnetic sensor 24 has eight magnetoresistive elements 1 to 8 formed on the substrate, and the magnetoresistive elements 1 to 8 extend in parallel to the substrate.
  • the magnetoresistive elements that are continuous and adjacent to each other are inclined by 45 degrees.
  • the eight magnetoresistive elements 1 to 8 form two sets of full bridge circuits, and the magnetic sensor 24 is a double full bridge type.
  • a magnetoresistive element bridge circuit A (24a) and a magnetoresistive element bridge circuit B (24b) are formed.
  • the sensor head 20 is attached to the central portion in the axial direction of the cylinder tube 11 in the case shown in FIGS.
  • the magnetic sensor 24 responds to the magnetic force of the magnet 19 and outputs an output signal corresponding to the position. Since the magnetic sensor 24 is a double full bridge type, the two magnetoresistive element bridge circuits 24a and 24b output an output signal having a phase difference of 90 degrees with respect to the axial direction of the magnet 19. To do.
  • the position of the magnet 19 in the detection stroke S can be obtained by calculation based on the output signals from the two magnetoresistive element bridge circuits 24a and 24b having a phase difference.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a control circuit in the sensor head 20 and the controller 30 shown in FIG.
  • the controller 30 has an arithmetic unit 41 to which output signals from the magnetoresistive element bridge circuits 24a and 24b are amplified and input by amplifiers 36a and 36b.
  • the calculation unit 41 calculates a position information signal of the magnet 19 based on output signals from the two magnetoresistive element bridge circuits 24 a and 24 b of the magnetic sensor 24.
  • the position information signal is output as a voltage signal that changes linearly when the magnet 19 reaches one end of the detection stroke S and then moves toward the other end.
  • a numerical value display 42 is provided in front of the display unit case body 35 of the controller 30 as shown in FIG. ing.
  • the display format in the numerical value display unit 42 can be displayed with an arbitrary scale or ratio. For example, when the magnet 19 reaches one end of the detection stroke S, the numerical value 0 is displayed, and when the magnet 19 reaches the other end, 100 is displayed, the numerical value of “0 to 100” indicates the detection stroke S.
  • the range is displayed on a scale divided into 100 equal parts. In this case, if the detected stroke S is 5 mm, it is displayed on the numerical value display unit 42 on a scale of 0.05 mm.
  • the range of the detection stroke S is divided into 500 equal parts by numerical values of 0 to 500, they are displayed on the numerical value display unit 42 on a scale of 0.01 mm.
  • the position information signal obtained by the calculation unit 41 is scaled by the scaling unit 43 and displayed on the numerical value display unit 42 with a set scale.
  • the controller 30 turns on the LED 25 of the sensor head 20.
  • the numerical display unit 42 displays the range of the detection stroke S of 5 mm with a numerical value of “0 to 500” and the LED 25 is turned on when the magnet 19 moves to the middle position of the detection stroke S, the numerical value is displayed.
  • the LED 25 is turned on when a numerical value of 250 is displayed on the display unit 42, and the LED 25 is turned off at other times.
  • the LED 25 is lit when the piston 15 which is a moving member is between two positions shifted in the moving direction. Thereby, for example, when the LED 25 is turned on when the piston 15 is in the intermediate position, the lighting range is between the two positions.
  • the LED 25 is turned on when a numerical value from “245” to “255” is displayed on the numerical value display unit 42. The LED 25 is turned on when it is within the range of 1 mm.
  • the up key 44, A down key 45 and a mode key 46 are provided. These keys 44 to 46 constitute a lighting range input unit.
  • the mode key 46 is operated to set the upper limit value of the lighting range among the range setting modes. Select.
  • the up key 44 or the down key 45 is operated to display an upper limit value, for example, the numerical value “255” in the above case, is displayed on the numerical value display section 42 and the mode key 46 is operated, the upper limit value is displayed. A value is entered.
  • the mode key 46 when the mode key 46 is operated in a state where the numerical value “245” is displayed on the numerical value display unit 42 by operating the up key 44 or the down key 45 as the lower limit value, the lower limit value is input. Is done. Each input value is stored in a memory (not shown) in the controller 30.
  • the controller 30 is provided with a setting unit 47 for setting the lighting range of the LED 25 determined by the upper limit value and the lower limit value input by each key operation.
  • the controller 30 includes a comparison unit 48 that compares the position information signal output from the scaling unit 43 and the lighting range signal output from the setting unit 47.
  • a lighting signal is sent to the LED drive circuit 49 of the controller 30, and the LED 25 is driven and lit by the controller 30.
  • the LED 25 is controlled to be turned on and off by the drive signal sent from the controller 30 to the sensor head 20 via the cable 26.
  • a lighting signal is sent from the comparison unit 48 to the LED 25, a lighting signal is also sent to the LED of the on / off display unit 51 at the same time, and the on / off display unit 51 has a key as shown in FIG. 44 to 46 and the numerical value display section 42 are provided.
  • Four sensor heads 20 are connected to the plug 27 shown in FIG. 1, and the controller 30 is provided with four on / off display portions 51 corresponding to the four sensor heads 20.
  • the four on / off display portions 51 are respectively denoted by symbols “a” to “d” corresponding to the four sensor heads 20. Therefore, when the on / off display portion 51a is turned on based on the output signal from the magnetic sensor 24 of the sensor head 20 shown in FIG. 1, when the piston 15 shown in FIG. The part 51a is lit. Position information of the piston 15 corresponding to the sensor head 20 whose on / off display portion 51a is lit is displayed on the numerical value display portion.
  • the position information signal from the magnetic sensor 24 is sent from the scaling unit 43 to the external control device such as an external host computer or main computer through the signal line 52.
  • an ON / OFF output signal is sent from the comparison unit 48 to the external control device via the driver 53.
  • the driver 53 For example, when the piston 15 is in a predetermined position, the compressed air is supplied to the pneumatic cylinder. When the supply is stopped, a drive signal is sent from the driver 53 to the electromagnetic valve (not shown) that opens and closes the pneumatic flow path through the signal line 54.
  • the controller 30 since the controller 30 is connected to the sensor head 20 by the cable 26 and is disposed at a position away from the sensor head 20, the position information of the piston 15 based on the output signal from the magnetic sensor 24. Is displayed on the controller 30 at a position distant from the sensor head 20. Therefore, when the sensor head 20 is attached to the cylinder tube 11, the numerical value displayed on the numerical value display unit 42 is visually observed while shifting the sensor head 20 in the longitudinal direction of the cylinder tube 11 as in the past. In order to set the mounting position, the controller 30 needs to be moved to the vicinity of the cylinder tube 11, or when the controller 30 is not moved, it is necessary to perform the mounting work by two operators on the controller 30 side and the cylinder tube side. There is, and the installation work is difficult.
  • the LED 25 is turned on by a signal from the controller 30. Therefore, if the LED 25 of the sensor head 20 is visually observed, the operator can determine that the sensor head 20 is in an appropriate position. Thereby, the attachment operation
  • the magnetic sensor 24 moves to a predetermined lighting range with respect to the magnet 19 of the piston 15. become.
  • the LED 25 is turned on by a signal from the controller 30, so that the numerical value of the numerical value display unit 42 is visually observed or in cooperation with other workers who observe the numerical value display unit 42.
  • the sensor head 20 can be easily fixed at the optimum mounting position without performing work.
  • the sensor head 20 when the lighting range is set for the LED 25 so that the LED 25 is turned on when the numerical value display unit 42 displays a value from “245” to “255”, the sensor head 20 is turned on. When the range is reached, the LED 25 provided on the sensor head 20 is turned on. Therefore, without observing the numerical display 42, the sensor head 20 is moved to observe the lighting of the LED 25, so that the optimum mounting position can be operated. The person can discriminate and can fix the sensor head 20 at the optimum position.
  • the lighting range of the LED 25 is maintained even if the sensor head 20 is slightly displaced. It becomes.
  • the sensor head 20 is switched from lighting to extinguishing when the sensor head 20 moves by 0.01 mm.
  • the range is set from “245” to “255”, the lighting stroke is 0.1 mm, so that the optimum position can be easily set by shifting the sensor head 20.
  • the sensor head 20 is fixed to the cylinder tube 11 using the screw 23.
  • the mounting position will have a large error.
  • the lighting range is set to a narrow range or the lighting position is set to only one numerically displayed point without providing the range. Even when the lighting position is set only for one numerically displayed point, the lighting range is set in advance within a predetermined stroke range before and after that point, for example, a range of 0.1 mm. This makes it easy to set the optimum position.
  • the set lighting range or position is displayed on the numerical value display section 42, and the LED 25 is switched from the off state to the lighting state. Simultaneously with the lighting of the LED 25, the LED of the on / off display unit 51 is lit, and an on / off signal is output from the signal line 54 to the external control device. Based on this on / off output signal, for example, a control signal is sent to the flow path switching solenoid valve in order to stop the supply of compressed air to the pneumatic cylinder.
  • the pneumatic cylinder shown in FIG. 1 is provided with a sensor head 20 for detecting the intermediate position of the piston 15.
  • a sensor head 20 for detecting the intermediate position of the piston 15.
  • the respective sensor heads are attached to the other sensor attachment grooves 21.
  • the magnetic sensor detects that the piston 15 has reached the reciprocating stroke end position
  • the forward limit position is detected with the piston rod 16 pulled out to the forward limit position. Therefore, another sensor head mounting operation for detecting the backward limit position is performed in a state where the piston rod 16 is retracted to the backward limit position.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a pneumatic cylinder as an actuator to which the sensor head 20 is mounted.
  • the actuator is not limited to a pneumatic cylinder, and a hydraulic cylinder, vane,
  • the position of the magnet can also be detected by attaching the sensor head 20 to a rotary actuator that reciprocally rotates the swing shaft by the rack piston.
  • the sensor head 20 can be attached not only to the sensor attachment groove 21 but also to an actuator body of a type in which the sensor attachment groove is not formed, as shown in FIG.
  • the sensor head 20 is attached to the outer surface of the actuator body using a binding band or the like.
  • the four sides of the case body 22 of the sensor head 20 are different from those shown in the figure. The shape is preferred.
  • the position detection device of the present invention is applied to a fluid pressure cylinder that reciprocates a piston rod.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

　位置検出装置は、マグネットの磁力に感応して出力信号を出力する磁気センサ２４が設けられたセンサヘッド２０を有し、アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれたマグネット付きの移動部材の位置をアクチュエータ本体の外側で検出する。センサヘッド２０には移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤ２５が設けられており、センサヘッド２０にケーブルを介して接続されたコントローラ３０は、磁気センサ２４から出力された出力信号に基づいてＬＥＤ２５の点灯および消灯を制御する。

Description

位置検出装置およびそれに用いるコントローラ
　本発明は液体圧や空気圧を作動媒体とする流体圧シリンダにより駆動されるピストン等の移動部材の位置を検出する位置検出技術に関する。
　流体圧シリンダはピストンが組み込まれるシリンダチューブとこの外部に突出してピストンに取り付けられるピストンロッドとを有し、シリンダチューブ内に圧縮空気等の流体つまり作動媒体を供給することによりピストンロッドが直線駆動される。ロータリアクチュエータは揺動軸が外部に突出して設けられたハウジングとこの内部に組み込まれるベーンやラックピストンとを有し、ハウジング内に流体を供給することによりベーンやラックピストンを介して揺動軸が駆動される。
　このように、シリンダチューブやロータリアクチュエータ等の種々のアクチュエータの内部に組み込まれたピストン等の移動部材の位置を自動的に検出するために、位置検出装置が使用されている。位置検出装置としては、特許文献１に記載されるように、移動部材に取り付けられたマグネットの磁力に感応する磁気センサつまりＭＲセンサ（磁気抵抗素子）が組み込まれたセンサヘッドつまりセンサブロックを有するものがあり、センサヘッドはシリンダチューブやハウジング等のアクチュエータ本体に取り付けられ、センサヘッドからはコントローラに検出信号が送られるようになっている。
　センサヘッドに組み込まれる磁気センサは、マグネットの磁界の強さに応じて抵抗値が変化することから、移動部材に取り付けられたマグネットの位置に応じたアナログ信号を磁気センサは出力する。したがって、移動部材とともにマグネットが移動して、磁気センサが磁力に感応する所定の検出ストロークの範囲にまでマグネットが移動すると、移動部材が検出ストロークの範囲内となっていることを磁気センサによって検出することができる。さらに、磁気センサからの出力信号に基づいて移動部材の位置を検出することができる。
　マグネットが磁力に感応する上記検出ストローク範囲内に位置しているときには、センサヘッドに設けられた発光ダイオードつまりＬＥＤがセンサヘッド内に組み込まれている信号処理回路によって点灯するようになっている。
特開平８－３３４３０５号公報
　コントローラは磁気センサからの出力信号に基づいて移動部材が検出ストロークの範囲内の設定された位置に到達したことを判定したときには、外部のホストコンピュータ等に対して信号を出力する。コントローラに磁気センサからの出力信号に基づいて移動部材の位置を数値等により表示する表示部を設けることにより、センサヘッドに対する移動部材の位置情報をコントローラに数値表示することができる。
　一方、センサヘッドに設けられたＬＥＤは、移動部材が検出ストロークの範囲内に到達すると、センサヘッド内に組み込まれている信号処理回路により点灯することになる。
　磁気センサを備えたセンサヘッドは、例えば、流体により直線往復動するピストンが組み込まれたシリンダチューブにおいては、マグネット付きピストンの位置が往復動端の位置となったことや、往復動端の中間位置となったことを検出するためにシリンダチューブに取り付けられている。マグネット付きピストンの位置は外部から直接的に目視して確認することができないので、センサヘッドをシリンダチューブにピストンの移動方向に沿って形成されたセンサ取付溝の任意の位置に作業者が取り付けるには、従来、以下の手順で行っている。
　まず、磁気センサによって検出すべきピストンの位置を設定するためにピストンロッドのシリンダチューブからの突出長さを設定する。ピストンロッドが設定された突出長さとなった状態のもとで、シリンダチューブのセンサ取付溝にセンサヘッドを差し込んでセンサ取付溝に沿って手作業によりセンサヘッドを移動させる。センサヘッドがピストンのマグネットに接近すると、マグネットのセンサヘッドに対する位置情報がコントローラの表示部に数値表示されるので、表示部に表示された位置情報に応じてセンサヘッドを取り付けるべき位置が決定される。取付位置が決定したら、センサヘッドに設けられている取付ねじを締結することによりセンサヘッドは所定の位置に固定される。
　磁気センサの検出ストロークは、例えば５ｍｍ程度となっており、マグネットが磁気センサに対してこの検出ストロークの範囲となっていることは、センサヘッドに設けられたＬＥＤの点灯により作業者は認識することができるが、この検出ストロークの範囲内のどの位置をセンサヘッドの取付固定位置とするかは、センサヘッドに設けられたＬＥＤの点灯では判断できず、コントローラの数値表示部の位置情報を観察しなければならない。
　このため、センサヘッドのシリンダチューブに対する最適な取付位置を探るには、磁気センサが磁力に感応する検出ストロークの範囲のうちいずれの位置にするかを、コントローラの数値表示部に数値で表示された位置情報を目視観察しながら行うことになる。例えば、表示部が磁気センサの検出ストロークの範囲を百分率で表示し、表示が５０％前後の位置となったときを最適位置として設定する場合には、センサヘッドをセンサ取付溝に沿って移動して表示部の値が５０％前後の数値となったときにセンサヘッドを取付ねじで固定することになる。
　このように、コントローラの表示や出力を目視観察しながらセンサヘッドの取付位置の設定を行うことになるので、センサヘッドを最適位置に取付ねじで固定するには、作業者の近くにコントローラが設けられている必要がある。しかしながら、工業製品の生産ラインに設けられる流体シリンダが複雑で大型の生産装置に取り付けられる場合には、流体シリンダはコントローラから離れて配置されることが多い。このため、センサヘッドの流体シリンダに対する最適な取付位置を探るには、コントローラの表示部を流体シリンダの近くで目視観察するために、コントローラを本来の取付位置から取り外すとともに配線を延長して流体シリンダの取付位置まで移動する必要がある。このような作業は面倒で困難である。
　一人の作業者がコントローラの表示部を目視観察し、他の作業者がセンサヘッドの位置を調整移動するようにし、両者が声を掛け合ってセンサヘッドの最適な取付位置を探る方法もあるが、このような作業も面倒で困難である。
　本発明の目的はセンサヘッドのアクチュエータに対する取付作業を容易に行い得るようにすることにある。
　本発明の位置検出装置は、アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれたマグネット付きの移動部材の位置を前記アクチュエータ本体の外側で検出する位置検出装置であって、前記マグネットの磁力に感応して出力信号を出力する磁気センサと前記移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤとが設けられたセンサヘッドと、前記センサヘッドにケーブルを介して接続され、前記磁気センサから出力された前記出力信号に基づいて前記ＬＥＤの点灯および消灯を制御するコントローラとを有することを特徴とする。
　本発明の位置検出装置において、前記コントローラは、前記出力信号に基づいて前記マグネットの位置情報を演算する演算部と、前記ＬＥＤを点灯させる点灯位置を設定する点灯位置設定部と、前記位置情報を表示する表示部と、前記演算部からの前記位置情報が前記点灯位置となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力する比較部とを有することを特徴とする。また、本発明の位置検出装置において、前記点灯位置設定部は前記移動部材が移動方向にずれた第１と第２の２つの位置により定まる点灯範囲を設定し、前記比較部は前記演算部からの前記位置情報が前記点灯範囲となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力することを特徴とする。
　本発明の位置検出装置は、アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれたマグネット付きの移動部材の位置を前記アクチュエータ本体の外側で検出する位置検出装置であって、前記マグネットの磁力に感応して出力信号を出力する磁気センサと前記移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤとが設けられたセンサヘッドと、前記センサヘッドにケーブルを介して接続され、前記磁気センサから出力された前記出力信号に基づいて前記ＬＥＤの点灯および消灯を制御するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記出力信号に基づいて前記マグネットの位置情報を演算する演算部と、前記移動部材が移動方向にずれた第１と第２の２つの位置により定まる点灯範囲を設定する点灯位置設定部と、前記位置情報を表示する表示部と、前記演算部からの前記位置情報が前記点灯範囲となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力する比較部とを有することを特徴とする。
　本発明のコントローラは、アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれた移動部材のマグネットの磁力に前記アクチュエータ本体の外側で感応する磁気センサと前記移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤが設けられたセンサヘッドにケーブルを介して接続され、前記磁気センサからの出力信号に基づいて外部に制御信号を出力するコントローラであって、前記磁気センサから出力された前記出力信号に基づいて前記マグネットの位置情報を演算する演算部と、前記ＬＥＤを点灯させる点灯位置を設定する点灯位置設定部と、前記位置情報を表示する表示部と、前記演算部からの前記位置情報が前記点灯位置となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力する比較部とを有することを特徴とする。本発明のコントローラにおいて、前記点灯位置設定部は前記移動部材が移動方向にずれた第１と第２の２つの位置により定まる点灯範囲を設定し、前記比較部は前記演算部からの前記位置情報が前記点灯範囲となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力することを特徴とする。
　本発明にあっては、アクチュエータ本体の内部に組み込まれたマグネット付き移動部材の位置をアクチュエータ本体の外側に設けられたセンサヘッドの磁気センサにより検出するようにし、センサヘッドに設けられたＬＥＤの点灯と消灯とをセンサヘッドから離れて配置されるコントローラからの信号により制御するようにしている。これにより、センサヘッドをアクチュエータ本体に取り付けるときには、センサヘッドに設けられたＬＥＤを目視することにより、センサヘッドの最適な取付位置を作業者が容易に判断することができ、センサヘッドの取付作業を容易に行うことができる。
本発明の一実施の形態である位置検出装置が装着されたアクチュエータを示す斜視図である。 図１における２－２線断面図である。 センサヘッドの拡大斜視図である。 （Ａ）は磁気センサのエレメント構成の一例を示す概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された磁気センサの等価回路図である。 図１に示したコントローラ内の制御回路を示すブロック図である。
　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。
　図１に示されるアクチュエータ１０は、空気圧シリンダであり、シリンダチューブ１１を有している。シリンダチューブ１１は外周面がほぼ四角形となっており、内部にはシリンダ孔１２が長手方向に貫通して形成されている。シリンダチューブ１１の一端部には図２に示されるようにヘッドカバー１３が取り付けられ、他端部にはロッドカバー１４が取り付けられている。ヘッドカバー１３とロッドカバー１４により閉塞されたシリンダ孔１２内には、ピストン１５が移動部材として軸方向に往復動自在に組み込まれており、ピストン１５にはピストンロッド１６が取り付けられている。ピストンロッド１６はロッドカバー１４に形成された貫通孔を貫通して外部に突出している。
　ピストン１５によりシリンダ孔１２内は２つの圧力室１７ａ，１７ｂに区画されており、シリンダチューブ１１には一方の圧力室１７ａに連通する給排ポート１８ａと、他方の圧力室１７ｂに連通する給排ポート１８ａが形成されている。一方の給排ポート１８ａから圧力室１７ａに圧縮空気を供給すると、ピストン１５は図２において左側に前進移動し、他方の給排ポート１８ｂから圧力室１７ｂに圧縮空気を供給すると、ピストン１５は逆方向に後退移動する。
　ピストン１５にはマグネット１９が設けられており、シリンダチューブ１１にはセンサヘッド２０が取り付けられるセンサ取付溝２１が長手方向に延びて形成されている。図１に示されるように、センサ取付溝２１はシリンダチューブ１１の４つの外面にそれぞれ２つずつ形成されており、合計８つのセンサ取付溝２１がシリンダチューブ１１に形成されている。センサヘッド２０は複数のセンサ取付溝２１のうちいずれにも装着することができる。センサ取付溝２１はシリンダチューブ１１の外部に開口した開口部２１ａと開口部２１ａよりも幅の大きな収容部２１ｂとを有している。
　図３はセンサヘッド２０の拡大斜視図であり、センサヘッド２０はセンサ取付溝２１の横断面形状に対応した横断面形状の樹脂製のケース体２２を有しており、ケース体２２にはねじ２３が装着されるようになっており、センサヘッド２０はセンサ取付溝２１の長手方向任意の位置にねじ２３により固定される。ケース体２２には磁気センサ２４と発光ダイオードつまりＬＥＤ２５とが組み込まれている。センサヘッド２０は図１に示されるようにケーブル２６を介してプラグ２７に接続されている。
　プラグ２７はコントローラ３０のコントローラケース３１に取り外し自在に接続されるようになっており、コントローラケース３１には電力供給用と出力信号用のケーブル３２が接続されたプラグ３３が取り外し自在に接続されるようになっている。コントローラケース３１は基部ケース体３４とこれに取り付けられる表示部ケース体３５とを有している。
　図４（Ａ）は磁気センサ２４のエレメント構成の一例を示す概略図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示された磁気センサ２４の等価回路図である。
　磁気センサ２４は、図４（Ａ）に示されるように、基板に形成された８つの磁気抵抗素子１～８を有し、それぞれの磁気抵抗素子１～８は相互に基板に平行に延びて連続しており、相互に隣り合った磁気抵抗素子は互いに４５度傾いている。８つの磁気抵抗素子１～８は、図４（Ｂ）に示されるように、２組のフルブリッジ回路を形成し、磁気センサ２４はダブルフルブリッジ型となっており、それぞれのフルブリッジ回路により磁気抵抗素子ブリッジ回路Ａ(２４ａ)と磁気抵抗素子ブリッジ回路Ｂ(２４ｂ)が形成されている。
　センサヘッド２０は、図１および図２に示す場合おいては、シリンダチューブ１１の軸方向中央部に取り付けられている。磁気センサ２４は移動部材としてのピストン１５が磁気センサ２４の検出ストロークＳの範囲内となっているときには、マグネット１９の磁力に感応してその位置に応じた出力信号を出力する。磁気センサ２４がダブルフルブリッジ型となっているので、２つの磁気抵抗素子ブリッジ回路２４ａと磁気抵抗素子ブリッジ回路２４ｂはマグネット１９の軸方向に対して９０度の位相差を持った出力信号を出力する。このように、位相差を持った２つの磁気抵抗素子ブリッジ回路２４ａ，２４ｂからの出力信号に基づいて検出ストロークＳのうちマグネット１９がどの位置となっているかを演算により求めることができる。
　図５は図１に示したセンサヘッド２０とコントローラ３０内の制御回路を示すブロック図である。コントローラ３０はそれぞれの磁気抵抗素子ブリッジ回路２４ａ，２４ｂからの出力信号がアンプ３６ａ，３６ｂにより増幅されて入力される演算部４１を有している。この演算部４１は磁気センサ２４の２つの磁気抵抗素子ブリッジ回路２４ａ，２４ｂからの出力信号に基づいてマグネット１９の位置情報信号を演算する。位置情報信号は、マグネット１９が検出ストロークＳの一端部に到達してから他端部に向けて移動する際に直線的に変化する電圧信号として出力される。
　この位置情報信号に基づいて検出ストロークＳのうちマグネット１９の磁気センサ２４に対する位置を表示するために数値表示部４２が図１に示されるようにコントローラ３０の表示部ケース体３５の正面に設けられている。数値表示部４２における表示形式は任意の尺度ないし割合で表示することができる。例えば、検出ストロークＳの一端部にマグネット１９が到達したときに、数値０を表示し、他端に到達したときに１００を表示するようにすると、「０～１００」の数値により検出ストロークＳの範囲が１００等分された尺度で表示される。この場合には検出ストロークＳが５mmであれば、０．０５mm毎の尺度で数値表示部４２に表示される。また、０～５００の数値により検出ストロークＳの範囲を５００等分して表示する場合には、０．０１mm毎の尺度で数値表示部４２に表示される。演算部４１により求められた位置情報信号はスケーリング部４３によりスケーリング処理されて、設定された尺度で数値表示部４２に表示される。
　マグネット１９が検出ストロークＳの範囲のうちいずれかの位置に到達したときに、コントローラ３０からセンサヘッド２０のＬＥＤ２５を点灯させるようにしている。例えば、数値表示部４２において「０～５００」の数値で５mmの検出ストロークＳの範囲を表示するようにし、マグネット１９が検出ストロークＳの中間位置まで移動したときにＬＥＤ２５を点灯させる場合には数値表示部４２に２５０の数値が表示されたときにＬＥＤ２５が点灯され、それ以外のときにはＬＥＤ２５は消灯された状態となる。
　ＬＥＤ２５が点灯する位置に範囲を設けるようにすると、移動部材であるピストン１５がその移動方向にずれた２つの位置の間となったときにＬＥＤ２５が点灯される。これにより、例えば、ピストン１５が中間位置となったときにＬＥＤ２５を点灯させる場合においては、２つの位置の間が点灯範囲となる。点灯範囲を設けると、例えば、数値表示部４２に「２４５」から「２５５」の数値が表示されたときにＬＥＤ２５を点灯させることになり、この場合には検出ストロークＳの中間位置のうち０．１mmの範囲に入っているときにＬＥＤ２５が点灯される。
　検出ストロークＳのうち所定の点灯範囲にマグネット１９が到達しているときにＬＥＤ２５を点灯させるために、図１に示されるように、コントローラ３０の表示部ケース体３５の正面にはアップキー４４，ダウンキー４５およびモードキー４６が設けられている。これらのキー４４～４６は点灯範囲入力部を構成しており、ＬＥＤ２５を点灯させる点灯範囲を入力するには、モードキー４６を操作して範囲設定モードのうち点灯範囲の上限値を設定するモードを選択する。この状態のもとで、アップキー４４またはダウンキー４５を操作して上限値、例えば上記した場合には「２５５」の数値を数値表示部４２に表示させてモードキー４６を操作すると、この上限値が入力される。同様に、例えば下限値として「２４５」の数値を、アップキー４４またはダウンキー４５を操作して数値表示部４２に表示させた状態のもとでモードキー４６を操作すると、この下限値が入力される。それぞれの入力値はコントローラ３０内の図示しないメモリに格納される。
　コントローラ３０には、それぞれのキー操作により入力された上限値と下限値とにより定まるＬＥＤ２５の点灯範囲を設定する設定部４７が設けられている。コントローラ３０は、図５に示されるように、スケーリング部４３から出力される位置情報信号と設定部４７から出力される点灯範囲信号とを比較する比較部４８を有しており、比較部４８は演算部４１からの位置情報信号が点灯範囲となっている場合には、コントローラ３０のＬＥＤ駆動回路４９に点灯信号を送り、ＬＥＤ２５はコントローラ３０により駆動されて点灯される。このように、ＬＥＤ２５はコントローラ３０からケーブル２６を介してセンサヘッド２０に送られる駆動信号により点灯と消灯が制御される。
　比較部４８からＬＥＤ２５に点灯信号が送られると、これと同時にオンオフ表示部５１のＬＥＤにも点灯信号が送られるようになっており、オンオフ表示部５１は、図１に示されるように、キー４４～４６と数値表示部４２との間に設けられている。図１に示すプラグ２７には４つのセンサヘッド２０が接続されるようになっており、コントローラ３０には４つのセンサヘッド２０に対応して４つのオンオフ表示部５１が設けられている。図１においては４つのオンオフ表示部５１には、４つのセンサヘッド２０に対応させてそれぞれ符号ａ～ｄが付されている。したがって、図１に示すセンサヘッド２０の磁気センサ２４からの出力信号に基づいてオンオフ表示部５１ａが点灯される場合には、図２に示すピストン１５が所定の点灯範囲内に到達すると、オンオフ表示部５１ａが点灯することになる。オンオフ表示部５１ａが点灯しているセンサヘッド２０に対応するピストン１５の位置情報が数値表示部４２に表示される。
　スケーリング部４３からは外部のホストコンピュータないしメインコンピュータ等の外部制御機器に対して磁気センサ２４からの位置情報信号が信号線５２により送られるようになっている。同様に、比較部４８からはドライバー５３を介して外部制御機器に対してオンオフ出力信号が送られるようになっており、例えば、ピストン１５が所定の位置となったときに空気圧シリンダに対する圧縮空気の供給を停止させる場合には、ドライバー５３からは空気圧流路を開閉する図示しない電磁弁に対して信号線５４により駆動信号が送られる。
　上述のように、コントローラ３０はセンサヘッド２０にケーブル２６により接続されており、センサヘッド２０からは離れた位置に配置されているので、磁気センサ２４からの出力信号に基づいてピストン１５の位置情報を表示する数値表示部４２は、センサヘッド２０から離れた位置のコントローラ３０に表示されることになる。したがって、センサヘッド２０をシリンダチューブ１１に取り付ける際に、従来のように、センサヘッド２０をシリンダチューブ１１の長手方向にずらしながら数値表示部４２に表示された数値を目視観察してセンサヘッド２０の取付位置を設定するには、コントローラ３０をシリンダチューブ１１の近傍に移動するか、またはコントローラ３０を移動しない場合にはコントローラ３０側とシリンダチューブ側との２人の作業者により取付作業を行う必要があり、その取付作業が困難である。
　これに対し、本発明の位置検出装置においては、磁気センサ２４とマグネット１９との相対位置がキー操作により入力された点灯範囲内となると、ＬＥＤ２５がコントローラ３０からの信号により点灯するようになっているので、センサヘッド２０のＬＥＤ２５を目視観察していれば、作業者はセンサヘッド２０が適正な位置となっていることを判別することができる。これにより、センサヘッド２０のシリンダチューブ１１に対する取付作業を容易に行うことができる。つまり、例えば、ピストン１５が所定の中間位置となったことを磁気センサ２４により検出する場合には、まず、ピストンロッド１６を所定の長さだけ突出させた状態とする。この状態のもとで、作業者がセンサヘッド２０をシリンダチューブ１１の長手方向に沿って移動させることにより、磁気センサ２４がピストン１５のマグネット１９に対して所定の点灯範囲内にまで移動することになる。点灯範囲内にセンサヘッド２０が到達すると、ＬＥＤ２５がコントローラ３０からの信号により点灯することになるので、数値表示部４２の数値を目視したり、数値表示部４２を観察する他の作業者と共同作業を行ったりすることなく、容易にセンサヘッド２０を最適な取付位置に固定することができる。
　例えば、上述のように、数値表示部４２に「２４５」から「２５５」の数値が表示されたときにＬＥＤ２５を点灯させるように、ＬＥＤ２５に点灯範囲を設定した場合には、センサヘッド２０が点灯範囲に到達すると、センサヘッド２０に設けられたＬＥＤ２５が点灯するので、数値表示部４２を目視観察することなく、センサヘッド２０を移動させてＬＥＤ２５の点灯を観察するだけで最適な取付位置を作業者は判別することができ、その最適位置にセンサヘッド２０を固定することができる。
　上述のように点灯範囲を設けると、作業者がセンサヘッド２０を移動させる際に、センサヘッド２０が僅かにずれてもＬＥＤ２５の点灯範囲を保つことになるので、センサヘッド２０の取付作業が容易となる。つまり、上述したように、０～５００の数値により表示する場合には、点灯位置を１点で表示すると、センサヘッド２０の移動時に０．０１mmずれると、点灯から消灯に切り換えられるが、例えば点灯範囲を「２４５」から「２５５」に設定すると、点灯するストロークは０．１mmとなるので、センサヘッド２０をずらすことによる最適位置の設定が容易となる。このようにして最適な取付位置が設定されたら、ねじ２３を用いてセンサヘッド２０がシリンダチューブ１１に固定される。
　設定される点灯範囲を大きなストロークに設定すると、取付位置は大きな誤差を持つことになる。このような誤差を無くすには、点灯範囲を狭い範囲に設定するか、範囲を設けることなく、数値表示された１点のみに点灯位置を設定することになる。なお、数値表示された１点のみに点灯位置を設定する場合においても、設定された１点のみならずその前後の所定のストロークの範囲、例えば０．１mmの範囲に予め点灯範囲を設定する方式とすると、最適位置の設定が容易となる。
　このようにしてセンサヘッド２０が取り付けられた状態のもとで、ピストンロッド１６を駆動するには、シリンダチューブ１１に外部から圧縮空気を供給する。ピストン１５がストローク端の位置から中間位置に接近してマグネット１９が磁気センサ２３の検出ストロークＳの範囲に到達すると、センサヘッド２０の磁気センサ２４がマグネット１９の磁力に感応して出力信号を演算部４１に出力する。磁気センサ２４からの出力信号に基づいて数値表示部４２には検出ストロークＳの範囲のうちマグネット１９がどの位置であるかを示す位置情報が数値で表示される。これと同時に、外部制御機器には信号線５２により位置情報信号がアナログ信号して出力される。外部制御機器にコントローラ３０の数値表示部と同様の数値表示部が設けられているときには、位置情報がその表示部に表示される。さらに、位置情報に基づいて他の駆動機器を作動制御することもできる。
　マグネット１９が設定された点灯範囲ないし点灯位置に到達すると、設定された点灯範囲ないし位置が数値表示部４２に表示されるとともにＬＥＤ２５が消灯状態から点灯状態に切り換えられる。ＬＥＤ２５の点灯と同時にオンオフ表示部５１のＬＥＤが点灯され、さらに、信号線５４から外部制御機器に対してオンオフ信号が出力される。このオンオフ出力信号に基づいて、例えば空気圧シリンダに対する圧縮空気の供給を停止するために、流路切換用の電磁弁に制御信号が送られる。
　図１に示す空気圧シリンダにはピストン１５の中間位置を検出するために、センサヘッド２０が設けられているが、ピストン１５が前進限位置となったときと後退限位置となったときにそれぞれを検出するために他のセンサヘッド２０をシリンダチューブ１１に装着するには、他のセンサ取付溝２１にそれぞれのセンサヘッドを取り付けることになる。このように、ピストン１５が往復動のストローク端の位置となったことを磁気センサにより検出する場合には、ピストンロッド１６を前進限位置に引き出した状態のもとで、前進限位置を検出するための他のセンサヘッドの取付作業を行い、ピストンロッド１６を後退限位置に引っ込めた状態のもとで後退限位置を検出するためのさらに他のセンサヘッドの取付作業を行うことになる。
　本発明は前記実施の形態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更可能である。例えば、図１および図２には、センサヘッド２０が装着されるアクチュエータとして空気圧シリンダが示されているが、アクチュエータとしては空気圧シリンダに限られることなく、油圧を作動媒体とする油圧シリンダ、ベーンやラックピストンにより揺動軸を往復回動するようにしたロータリアクチュエータにもセンサヘッド２０を装着してマグネットの位置を検出することもできる。
　センサヘッド２０のアクチュエータ本体に対する取付は、図１に示すように、センサ取付溝２１に取り付ける場合のみならず、センサ取付溝が形成されていないタイプのアクチュエータ本体にも取り付けることができる。その場合には、アクチュエータ本体の外面に結束バンド等を用いてセンサヘッド２０が取り付けられることになり、その場合にはセンサヘッド２０のケース体２２の横断面形状を図示する場合と相違して四辺形とすることが好ましい。
　本発明の位置検出装置は、ピストンロッドを往復動する流体圧シリンダに対して適用される。

Claims (6)

  1. 　アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれたマグネット付きの移動部材の位置を前記アクチュエータ本体の外側で検出する位置検出装置であって、
    　前記マグネットの磁力に感応して出力信号を出力する磁気センサと前記移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤとが設けられたセンサヘッドと、
    　前記センサヘッドにケーブルを介して接続され、前記磁気センサから出力された前記出力信号に基づいて前記ＬＥＤの点灯および消灯を制御するコントローラとを有することを特徴とする位置検出装置。
  2. 　請求項１記載の位置検出装置において、前記コントローラは、前記出力信号に基づいて前記マグネットの位置情報を演算する演算部と、前記ＬＥＤを点灯させる点灯位置を設定する点灯位置設定部と、前記位置情報を表示する表示部と、前記演算部からの前記位置情報が前記点灯位置となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力する比較部とを有することを特徴とする位置検出装置。
  3. 　請求項２記載の位置検出装置において、前記点灯位置設定部は前記移動部材が移動方向にずれた第１と第２の２つの位置により定まる点灯範囲を設定し、前記比較部は前記演算部からの前記位置情報が前記点灯範囲となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力することを特徴とする位置検出装置。
  4. 　アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれたマグネット付きの移動部材の位置を前記アクチュエータ本体の外側で検出する位置検出装置であって、
    　前記マグネットの磁力に感応して出力信号を出力する磁気センサと前記移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤとが設けられたセンサヘッドと、
    　前記センサヘッドにケーブルを介して接続され、前記磁気センサから出力された前記出力信号に基づいて前記ＬＥＤの点灯および消灯を制御するコントローラとを有し、
    　前記コントローラは、前記出力信号に基づいて前記マグネットの位置情報を演算する演算部と、前記移動部材が移動方向にずれた第１と第２の２つの位置により定まる点灯範囲を設定する点灯位置設定部と、前記位置情報を表示する表示部と、前記演算部からの前記位置情報が前記点灯範囲となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力する比較部とを有することを特徴とする位置検出装置。
  5. 　アクチュエータ本体の内部に移動自在に組み込まれた移動部材のマグネットの磁力に前記アクチュエータ本体の外側で感応する磁気センサと前記移動部材の位置に応じて点灯するＬＥＤが設けられたセンサヘッドにケーブルを介して接続され、前記磁気センサからの出力信号に基づいて外部に制御信号を出力するコントローラであって、
    　前記磁気センサから出力された前記出力信号に基づいて前記マグネットの位置情報を演算する演算部と、
    　前記ＬＥＤを点灯させる点灯位置を設定する点灯位置設定部と、
    　前記位置情報を表示する表示部と、
    　前記演算部からの前記位置情報が前記点灯位置となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力する比較部とを有することを特徴とするコントローラ。
  6. 　請求項５記載のコントローラにおいて、前記点灯位置設定部は前記移動部材が移動方向にずれた第１と第２の２つの位置により定まる点灯範囲を設定し、前記比較部は前記演算部からの前記位置情報が前記点灯範囲となったときに前記ＬＥＤに点灯信号を出力することを特徴とするコントローラ。
PCT/JP2009/061724 2008-08-22 2009-06-26 位置検出装置およびそれに用いるコントローラ WO2010021203A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200980100510A CN101836088A (zh) 2008-08-22 2009-06-26 位置检测设备及其使用的控制器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008213881A JP5180737B2 (ja) 2008-08-22 2008-08-22 位置検出装置およびそれに用いるコントローラ
JP2008-213881 2008-08-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010021203A1 true WO2010021203A1 (ja) 2010-02-25

Family

ID=41707082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/061724 WO2010021203A1 (ja) 2008-08-22 2009-06-26 位置検出装置およびそれに用いるコントローラ

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5180737B2 (ja)
CN (1) CN101836088A (ja)
WO (1) WO2010021203A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9909601B2 (en) 2010-11-16 2018-03-06 Illinois Tool Works Inc. Motor control
JP5382591B2 (ja) * 2010-12-21 2014-01-08 Ｓｍｃ株式会社 流体圧シリンダの位置検出装置
JP6546882B2 (ja) * 2016-06-02 2019-07-17 株式会社コガネイ 位置検出装置およびアクチュエータ
WO2017208674A1 (ja) * 2016-06-02 2017-12-07 株式会社コガネイ 位置検出装置およびアクチュエータ
JP6546881B2 (ja) * 2016-06-02 2019-07-17 株式会社コガネイ 位置検出装置およびアクチュエータ
JP7144363B2 (ja) 2019-06-27 2022-09-29 株式会社クボタ 土壌採取装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6256607A (ja) * 1985-09-02 1987-03-12 Smc Corp 流体圧シリンダにおける位置検出器取付用位置調整装置
JPH07103707A (ja) * 1993-10-06 1995-04-18 Mikurotetsuku:Kk アクチュエータの位置検出装置
JPH08334305A (ja) * 1995-06-07 1996-12-17 Smc Corp 位置検出装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6256607A (ja) * 1985-09-02 1987-03-12 Smc Corp 流体圧シリンダにおける位置検出器取付用位置調整装置
JPH07103707A (ja) * 1993-10-06 1995-04-18 Mikurotetsuku:Kk アクチュエータの位置検出装置
JPH08334305A (ja) * 1995-06-07 1996-12-17 Smc Corp 位置検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5180737B2 (ja) 2013-04-10
CN101836088A (zh) 2010-09-15
JP2010048698A (ja) 2010-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5180737B2 (ja) 位置検出装置およびそれに用いるコントローラ
JP3696075B2 (ja) 磁気センサー付き切換弁
US6263915B1 (en) Directional control valve having position detecting function
JP5331986B2 (ja) 流体圧機器の駆動検出回路及び駆動検出方法
KR100478986B1 (ko) 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터
CN108361234B (zh) 一种具有智能流量控制的多路阀装置
US9062693B2 (en) Fluid operated actuator
US6267140B1 (en) Directional control valve having position detecting function
KR101209375B1 (ko) 압력 스위치
CA2586868A1 (en) Hydraulic pressure control apparatus and hydraulic circuit
CN110894834A (zh) 流体机械
CN220770204U (zh) 具有位置检测功能的电液换向阀
CN110714507A (zh) 阀构造体和建筑机械
JP3150648B2 (ja) シリンダー駆動装置
TWM477520U (zh) 可定位的氣／油壓供應裝置
KR20030075002A (ko) 서보액튜에이터 메니폴드
JPH08329803A (ja) 制御スイッチ
ITFI20140065U1 (it) Attuatore elettropneumatico con regolazione elettronica della posizione e della forza di spinta
WO2010031411A1 (en) Modular fluid actuator
KR20080007892A (ko) 실린더 스피드 자동제어 시스템 및 그 시스템을 이용한실린더 스피드 자동제어 방법
JP2009185909A (ja) 方向制御弁

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980100510.3

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09808139

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09808139

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1