JP2919587B2 - Position detection device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体圧シリンダにおけるピストンのストロ
ーク位置などを検出するための位置検出装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a position detecting device for detecting a stroke position of a piston in a fluid pressure cylinder.
従来より、油圧シリンダや空気圧シリンダなどの流体
圧シリンダには、そのピストンのストローク位置を検出
するための位置検出装置が取りつけられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a position detecting device for detecting a stroke position of a piston is attached to a hydraulic cylinder such as a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.
従来の位置検出装置は、合成樹脂などからなるハウジ
ング内に、磁気抵抗素子又はホール素子などの磁気セン
サーが取り付けられたプリント基板が配置されて構成さ
れている。2. Description of the Related Art A conventional position detecting device is configured by disposing a printed circuit board on which a magnetic sensor such as a magnetoresistive element or a Hall element is mounted in a housing made of synthetic resin or the like.
このような位置検出装置は、例えばシリンダチューブ
の外周面に装着され、シリンダチューブ内を摺動するピ
ストンに取り付けられた永久磁石の磁界を検出する。Such a position detecting device is mounted on, for example, the outer peripheral surface of a cylinder tube, and detects a magnetic field of a permanent magnet attached to a piston that slides in the cylinder tube.
つまり、ピストンのストローク方向（軸方向）の位置
に応じて磁気センサーを通過する磁束密度が変化し、こ
れに応じて磁気センサーが出力する検知信号の大きさが
変化する。検知信号が予め設定された閾値よりも大きく
なったときに、ピストンが位置検出装置に接近した旨の
信号である検出信号を出力するのである。That is, the magnetic flux density passing through the magnetic sensor changes according to the position of the piston in the stroke direction (axial direction), and the magnitude of the detection signal output by the magnetic sensor changes accordingly. When the detection signal becomes larger than a preset threshold value, a detection signal which is a signal indicating that the piston has approached the position detecting device is output.
ところが、流体圧シリンダにおいては、シリンダチュ
ーブの材質により、また使用する流体の圧力により、シ
リンダチューブの肉厚が異なる。例えば、ステンレス鋼
ではアルミニウム合金に比較して肉厚が薄く、また油圧
用では空気圧用に比較して肉厚が厚い。However, in a fluid pressure cylinder, the thickness of the cylinder tube differs depending on the material of the cylinder tube and the pressure of the fluid used. For example, stainless steel has a smaller thickness than an aluminum alloy, and hydraulics have a greater thickness than pneumatics.
このようにシリンダチューブの肉厚が変わると、位置
検出位置と永久磁石との間隔、すなわち磁気センサーと
永久磁石との距離が変わるので、磁気センサーに加わる
磁界の強さが変わる。When the thickness of the cylinder tube changes in this manner, the distance between the position detection position and the permanent magnet, that is, the distance between the magnetic sensor and the permanent magnet changes, so that the strength of the magnetic field applied to the magnetic sensor changes.
そのため、位置検出装置の検出動作幅（ピストンのス
トローク方向において位置検出装置から検出信号が出力
される幅）が変わり、安定した検出動作が行えないとい
う問題があった。For this reason, the detection operation width of the position detection device (the width in which the detection signal is output from the position detection device in the stroke direction of the piston) changes, and there has been a problem that a stable detection operation cannot be performed.
例えば、シリンダチューブの肉厚が厚くなれば検出動
作幅が少なくなる。また、シリンダチューブの肉厚が薄
くなれば、検出動作幅が大きくなり、肉厚が薄くなりす
ぎると多点動作（検出動作がストローク方向位置に応じ
て複数回生起すること）を起こす場合がある。For example, as the thickness of the cylinder tube increases, the detection operation width decreases. Further, when the thickness of the cylinder tube is reduced, the detection operation width is increased, and when the thickness is excessively reduced, a multipoint operation (a detection operation occurs a plurality of times depending on the position in the stroke direction) may occur. .
このような問題に対処するためには、使用するシリン
ダチューブの肉厚に応じて、位置検出装置の感度を種々
調整しておく必要がある。In order to cope with such a problem, it is necessary to variously adjust the sensitivity of the position detecting device according to the thickness of the cylinder tube to be used.
位置検出装置の感度を調整する方法として、アモルフ
ァス合金などの軟磁性体からなる調整板を磁気センサー
と永久磁石との間に配置することが提案されている（例
えば特開昭63−122902号）。As a method of adjusting the sensitivity of the position detecting device, it has been proposed to arrange an adjusting plate made of a soft magnetic material such as an amorphous alloy between a magnetic sensor and a permanent magnet (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-122902). .
しかし、調整板を磁気センサーと永久磁石との間に配
置した場合には、磁気センサーを通過する磁束が調整板
によって大きく影響を受けるため、調整板の寸法形状の
精度及び調整板を配置する位置精度を高くする必要があ
り、位置検出装置の感度調整が容易ではなかった。However, when the adjusting plate is disposed between the magnetic sensor and the permanent magnet, the magnetic flux passing through the magnetic sensor is greatly affected by the adjusting plate. It was necessary to increase the accuracy, and it was not easy to adjust the sensitivity of the position detection device.
また、磁気センサーと永久磁石との間に調整板を配置
することによって、ピストンに装着された永久磁石に対
する感度は低下して調整されるものの、外部から到来す
る磁界に対しては感度が余り低下せず感度が高いままで
あるから、外部磁界による誤動作が起こり易くなってい
た。In addition, by arranging the adjustment plate between the magnetic sensor and the permanent magnet, the sensitivity to the permanent magnet mounted on the piston is reduced and adjusted, but the sensitivity to the magnetic field coming from the outside is reduced too much. However, since the sensitivity is kept high without causing any malfunction, malfunction due to an external magnetic field is likely to occur.
本発明は、上述の問題に鑑み、感度調整が容易であり
且つ外部磁界による誤動作の起こり難い位置検出装置を
提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a position detection device that can easily adjust sensitivity and is less likely to malfunction due to an external magnetic field.
請求項１の発明に係る位置検出装置は、上述の課題を
解決するため、移動物体に設けられた永久磁石の磁界に
よって当該移動物体の位置を検出するための位置検出装
置であって、前記永久磁石の磁界を検知して磁界の強さ
に応じた検知信号を出力する磁気センサーと、前記磁気
センサーに加わる磁界の強さを減少させるための軟磁性
体からなる調整板とを有し、前記永久磁石は、その磁極
が前記移動物体の移動方向に沿って配置され、且つ、前
記磁気センサーは、前記永久磁石の磁極の配置方向と平
行な磁界を検知するように配置されており、前記調整板
は、前記磁気センサーの前記永久磁石の側と反対側にお
いて、当該磁気センサーが感応する磁界の方向と平行な
方向に配置されてなる。A position detecting device according to a first aspect of the present invention is a position detecting device for detecting the position of a moving object by using a magnetic field of a permanent magnet provided on the moving object. A magnetic sensor that detects the magnetic field of the magnet and outputs a detection signal according to the strength of the magnetic field, and an adjustment plate made of a soft magnetic material for reducing the strength of the magnetic field applied to the magnetic sensor, The permanent magnet is arranged such that its magnetic pole is arranged along the moving direction of the moving object, and the magnetic sensor is arranged so as to detect a magnetic field parallel to the arrangement direction of the magnetic pole of the permanent magnet. The plate is arranged on the opposite side of the permanent magnet of the magnetic sensor in a direction parallel to the direction of the magnetic field to which the magnetic sensor is sensitive.
請求項２の発明に係る位置検出装置は、前記磁気セン
サーと前記調整板との間に、これらの間隔を調整して当
該位置検出装置の感度を調整するための非磁性体からな
るスペーサが設けてなる。In the position detecting device according to the second aspect of the present invention, a spacer made of a non-magnetic material is provided between the magnetic sensor and the adjusting plate to adjust the distance between the magnetic sensor and the adjusting plate to adjust the sensitivity of the position detecting device. It becomes.
調整板によって、磁気センサーを通過する磁束が減少
し、位置検出装置の感度が低下する。The adjustment plate reduces the magnetic flux passing through the magnetic sensor and reduces the sensitivity of the position detecting device.
調整板が永久磁石とは反対側になるので、同じ側にあ
る場合に比較してその影響は少ない。Since the adjustment plate is on the opposite side to the permanent magnet, the influence is less than when the adjustment plate is on the same side.
スペーサの板厚を適当なものに設定することによっ
て、位置検出装置の感度が調整される。By setting the thickness of the spacer to an appropriate value, the sensitivity of the position detecting device is adjusted.
調整板は、外部磁界に対して、磁気的なシールド作用
を果たす。その結果、外部磁界による磁気センサーへの
影響が低減し、それによる誤動作が起こり難くなる。The adjustment plate performs a magnetic shielding function against an external magnetic field. As a result, the influence of the external magnetic field on the magnetic sensor is reduced, and the resulting malfunction is less likely to occur.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明に係る位置検出装置２を有した流体圧
シリンダ３の断面正面図、第２図は位置検出装置２の調
整板16の平面図である。FIG. 1 is a sectional front view of a fluid pressure cylinder 3 having a position detecting device 2 according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an adjusting plate 16 of the position detecting device 2.
位置検出装置２は、流体圧シリンダ３のシリンダチュ
ーブ４の外周面に取り付けられており、シリンダチュー
ブ４の内周面を摺動するピストン５に装着された永久磁
石６の磁界によって作動する。永久磁石６は、流体圧シ
リンダ３のストローク方向（第１図の矢印M1方向）に沿
って、Ｎ極又はＳ極を有している。The position detecting device 2 is attached to the outer peripheral surface of the cylinder tube 4 of the fluid pressure cylinder 3, and is operated by a magnetic field of a permanent magnet 6 mounted on a piston 5 that slides on the inner peripheral surface of the cylinder tube 4. The permanent magnet 6 has an N pole or an S pole along the stroke direction of the fluid pressure cylinder 3 (the direction of the arrow M1 in FIG. 1).
位置検出装置２は、ハウジング11、プリント基板12、
発光ダイオード13、磁気センサー14、スペーサ15、調整
板16、リード線17などから構成されている。The position detecting device 2 includes a housing 11, a printed circuit board 12,
It comprises a light emitting diode 13, a magnetic sensor 14, a spacer 15, an adjusting plate 16, a lead wire 17, and the like.
ハウジング11は、合成樹脂などの非磁性材料からな
り、筐状又は容器状に形成されている。The housing 11 is made of a non-magnetic material such as a synthetic resin, and is formed in a housing or container shape.
プリント基板12には、発光ダイオード13、磁気センサ
ー14、図示しない比較器、及びその他の回路部品が実装
されており、ピストン５のストローク位置を検出するた
めの検出回路を形成している。プリント基板12はハウン
ジング11の内部に配置され、合成樹脂などを充填するこ
とによって固定されている。A light emitting diode 13, a magnetic sensor 14, a comparator (not shown), and other circuit components are mounted on the printed circuit board 12, and form a detection circuit for detecting the stroke position of the piston 5. The printed circuit board 12 is disposed inside the housing 11, and is fixed by filling it with a synthetic resin or the like.
発光ダイオード13は、磁気センサー14の検知信号に基
づいた検出状態に応じて点灯する。The light emitting diode 13 lights up according to the detection state based on the detection signal of the magnetic sensor 14.
磁気センサー14は、永久磁石６の磁界を検知して磁界
の強さに応じた検知信号を出力するもので、例えば、磁
気抵抗素子、ホール素子などが用いられる。The magnetic sensor 14 detects the magnetic field of the permanent magnet 6 and outputs a detection signal according to the strength of the magnetic field. For example, a magnetic resistance element, a Hall element, or the like is used.
磁気センサー14は、流体圧シリンダ３のストローク方
向（矢印M1方向）の磁界に対して感度が最大となるよう
に配置されている。The magnetic sensor 14 is arranged so that sensitivity to the magnetic field in the stroke direction of the fluid pressure cylinder 3 (direction of the arrow M1) is maximized.
スペーサ15は、合成樹脂などの非磁性材料からなる板
状のものであり、その板厚を適当なものに設定すること
によって、位置検出装置２の感度を調整するものであ
る。The spacer 15 is a plate-shaped member made of a non-magnetic material such as a synthetic resin, and adjusts the sensitivity of the position detecting device 2 by setting an appropriate plate thickness.
調整板16は、アモルファス合金などの軟磁性体からな
る板状のものであり、磁気センサー11に加わる磁界の強
さを減少させるためのものである。調整板16は、磁気セ
ンサー14の面積よりも少々大きく、磁気センサー14の上
側、すなわち永久磁石６と反対側において、磁気センサ
ー14が感応する磁界の方向（矢印M1方向）と平行な方向
に配置されている。The adjustment plate 16 is a plate-shaped member made of a soft magnetic material such as an amorphous alloy, and is for reducing the strength of a magnetic field applied to the magnetic sensor 11. The adjustment plate 16 is slightly larger than the area of the magnetic sensor 14, and is disposed above the magnetic sensor 14, that is, on the side opposite to the permanent magnet 6, in a direction parallel to the direction of the magnetic field (the direction of the arrow M <b> 1) to which the magnetic sensor 14 is sensitive. Have been.
リード線17は、上述の検出回路からの検出信号を出力
し、また検出回路への電源を供給するためのものであ
る。The lead wire 17 is for outputting a detection signal from the above-described detection circuit and for supplying power to the detection circuit.
第３図は位置検出装置２の要部を拡大して示す断面正
面図である。FIG. 3 is a cross-sectional front view showing a main part of the position detecting device 2 in an enlarged manner.
第３図において、磁気センサー14とスペーサ15との
間、及びスペーサ15と調整板16との間には、両面テープ
又は接着剤などの接着奏21,22がそれぞれ介在し、これ
によって、これらが互いに一体化されている。3, between the magnetic sensor 14 and the spacer 15 and between the spacer 15 and the adjusting plate 16, adhesive performances 21 and 22 such as a double-sided tape or an adhesive are interposed, respectively. They are integrated with each other.
第４図は永久磁石６による磁界の状態を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a state of a magnetic field generated by the permanent magnet 6.
第４図において、実線で示す曲線Haは、調整板16が無
い場合における磁気センサー14を通過する磁束の有効成
分（矢印M1方向の成分）による磁界の強さを示してい
る。In FIG. 4, a curve Ha indicated by a solid line indicates the strength of the magnetic field due to the effective component (the component in the direction of the arrow M1) of the magnetic flux passing through the magnetic sensor 14 when the adjustment plate 16 is not provided.
また、破線で示す曲線Hbは、調整板16が有る場合にお
ける磁気センサー14を通過する磁束の有効成分による磁
界の強さを示している。A curve Hb indicated by a broken line indicates the strength of the magnetic field due to the effective component of the magnetic flux passing through the magnetic sensor 14 when the adjustment plate 16 is provided.
これらの曲線Ha,Hbによると、永久磁石６の真上で最
も大きいピークが、その両側で小さい２つのピークが、
それぞれ現れているが、これらのピークは、調整板16が
ある場合の方が無い場合に比較して小さくなっている。According to these curves Ha and Hb, the largest peak directly above the permanent magnet 6 and the two smaller peaks on both sides thereof are:
Each peak appears, but these peaks are smaller when the adjustment plate 16 is provided than when the adjustment plate 16 is not provided.
これは、磁気センサー14を通過していた磁束の一部が
調整板16を通過することにより、磁気センサー14を通過
する磁束が減少するためである。This is because a part of the magnetic flux that has passed through the magnetic sensor 14 passes through the adjustment plate 16, so that the magnetic flux that passes through the magnetic sensor 14 decreases.
また、第４図のラインLsは、位置検出装置２が検出信
号を出力するためのしきい値を示している。In addition, a line Ls in FIG. 4 indicates a threshold value for the position detection device 2 to output a detection signal.
その結果、調整板16が有る場合の位置検出装置２の動
作幅Ebは、調整板16が無い場合の動作幅Ebに比較して小
さくなっている。As a result, the operating width Eb of the position detecting device 2 when the adjusting plate 16 is provided is smaller than the operating width Eb when the adjusting plate 16 is not provided.
つまり、調整板16が設けられることによって、位置検
出装置２の動作幅が小さくなる。調整板16と磁気センサ
ー14との間隔が小さくなるにしたがって、つまりスペー
サ15の板厚が小さくなるにしたがって、磁気センサー14
を通過する磁束が減少し、動作幅が小さくなる。したが
って、スペーサ15の板厚を適当に設定しておくことによ
って位置検出装置２の感度を調整することができるので
ある。That is, the provision of the adjustment plate 16 reduces the operation width of the position detection device 2. As the distance between the adjusting plate 16 and the magnetic sensor 14 decreases, that is, as the thickness of the spacer 15 decreases, the magnetic sensor 14
The magnetic flux passing through is reduced, and the operating width is reduced. Therefore, the sensitivity of the position detecting device 2 can be adjusted by setting the thickness of the spacer 15 appropriately.
シリンダチューブ４の肉厚、及び永久磁石６の強さに
よって、磁気センサー14に加わる磁界の強さが異なった
ものとなるので、これら流体圧シリンダ３の仕様に応じ
て、スペーサ15の板厚を設定し位置検出装置２の感度を
調整しておけばよい。The strength of the magnetic field applied to the magnetic sensor 14 varies depending on the thickness of the cylinder tube 4 and the strength of the permanent magnet 6, so that the thickness of the spacer 15 is reduced according to the specifications of the fluid pressure cylinder 3. What is necessary is just to set and adjust the sensitivity of the position detecting device 2.
上述の実施例によると、調整板16が永久磁石６とは反
対側にあるので、調整板16が永久磁石６の側にある場合
と比較して、磁気センサー14を通過する磁束に対して調
整板16が与える影響が少なく、したがって、スペーサ15
の板厚、調整板16の寸法、形状、位置など、種々のパラ
メータの調整幅が広くなり、それだけこれらパラメータ
の精度を低くすることができ、位置検出装置２の感度調
整が容易なものとなる。According to the above-described embodiment, since the adjusting plate 16 is on the opposite side of the permanent magnet 6, the adjusting plate 16 is adjusted for the magnetic flux passing through the magnetic sensor 14 as compared with the case where the adjusting plate 16 is on the side of the permanent magnet 6. The effect of the plate 16 is small and therefore the spacer 15
The width of adjustment of various parameters, such as the plate thickness of the adjustment plate 16 and the size, shape, and position of the adjustment plate 16, is widened, and the accuracy of these parameters can be reduced accordingly, and the sensitivity adjustment of the position detection device 2 becomes easy. .
また、外部から到来する磁界に対しては、調整板16が
磁気センサー14を磁気的にシールドするように作用する
ため、外部磁界に対する感度が低下してそれによる誤動
作が起こり難くなる。Further, since the adjusting plate 16 acts to magnetically shield the magnetic sensor 14 with respect to a magnetic field arriving from the outside, the sensitivity to the external magnetic field is reduced and a malfunction due to the magnetic field is less likely to occur.
上述の実施例においては、調整板16を磁気センサー14
の真上に配置したが、前後いずれかにずらせてもよい。
その場合には、位置検出装置２の感度が前後において非
対称となり、又は前後のいずれかにずれることが起こり
得るので、これを積極的に利用して種々の感度特性の位
置検出装置２を得ることが可能である。In the above-described embodiment, the adjustment plate 16 is
, But may be shifted forward or backward.
In such a case, the sensitivity of the position detecting device 2 may be asymmetrical in the front and rear, or may be shifted to either of the front and rear. Therefore, the position detecting device 2 may be actively used to obtain the position detecting device 2 having various sensitivity characteristics. Is possible.
上述の実施例において、磁気センサー14、スペーサ1
5、調整弁16の寸法、形状、数量、発光ダイオード13の
個数、色、点灯状態、検出回路の構成、位置検出装置２
の構造、形状などは、上述した以外に種々変更すること
ができる。In the above embodiment, the magnetic sensor 14, the spacer 1
5. Size, shape, quantity of adjustment valve 16, number of light emitting diodes 13, color, lighting state, configuration of detection circuit, position detection device 2
Can be variously changed in addition to the above.
また、本発明の位置検出装置は、流体圧シリンダ３の
ピストン５以外の種々の移動物体の検出に用いることが
できる。Further, the position detecting device of the present invention can be used for detecting various moving objects other than the piston 5 of the fluid pressure cylinder 3.
本発明によると、感度調整が容易であり且つ外部磁界
による誤動作の起こり難い位置検出装置を提供すること
ができる。According to the present invention, it is possible to provide a position detection device that can easily adjust sensitivity and is less likely to malfunction due to an external magnetic field.
第１図は本発明に係る位置検出装置を有した流体圧シリ
ンダの断面正面図、 第２図は位置検出装置の調整板の平面図、 第３図は位置検出装置の要部を拡大して示す断面正面
図、 第４図は永久磁石による磁界の状態を示す図である。 ２……位置検出装置、５……ピストン（移動物体）、６
……永久磁石、14……磁気センサー、15……スペーサ、
16……調整板。1 is a sectional front view of a hydraulic cylinder having a position detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of an adjusting plate of the position detecting device, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the position detecting device. FIG. 4 is a diagram showing a state of a magnetic field generated by a permanent magnet. 2 ... Position detecting device, 5 ... Piston (moving object), 6
... permanent magnet, 14 ... magnetic sensor, 15 ... spacer,
16 ... Adjustment plate.
Claims (2)
って当該移動動物体の位置を検出するための位置検出装
置であって、 前記永久磁石の磁界を検知して磁界の強さに応じた検知
信号を出力する磁気センサーと、 前記磁気センサーに加わる磁界の強さを減少させるため
の軟磁性体からなる調整板と を有し、 前記永久磁石は、その磁極が前記移動物体の移動方向に
沿って配置され、且つ、前記磁気センサーは、前記永久
磁石の磁極の配置方向と平行な磁界を検知するように配
置されており、 前記調整板は、前記磁気センサーの前記永久磁石の側と
反対側において、当該磁気センサーが感応する磁界の方
向と平行な方向に配置されてなる ことを特徴とする位置検出装置。1. A position detecting device for detecting the position of a moving object using a magnetic field of a permanent magnet provided on a moving object, wherein the position detecting device detects the magnetic field of the permanent magnet and responds to the strength of the magnetic field. A magnetic sensor that outputs a detection signal, and an adjusting plate made of a soft magnetic material for reducing the strength of a magnetic field applied to the magnetic sensor, wherein the permanent magnet has a magnetic pole in a moving direction of the moving object. And the magnetic sensor is arranged so as to detect a magnetic field parallel to the direction of arrangement of the magnetic poles of the permanent magnet, and the adjusting plate is opposite to the permanent magnet side of the magnetic sensor. The position detection device, wherein the magnetic sensor is disposed on a side in a direction parallel to a direction of a magnetic field to be sensed.
は、これらの間隔を調整して当該位置検出装置の感度を
調整するための非磁性体からなるスペーサが設けられて
なることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。2. A spacer made of a non-magnetic material is provided between the magnetic sensor and the adjusting plate for adjusting the distance between the magnetic sensor and the adjusting plate to adjust the sensitivity of the position detecting device. The position detecting device according to claim 1.
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