JP4558531B2 - Cylinder position measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダチューブ内部を直動するロッド、ピストンの位置を計測するシリンダの位置計測装置に関するものである。 The present invention relates to a cylinder position measuring device that measures the position of a rod and piston that move linearly inside a cylinder tube.
油圧シリンダ等のシリンダチューブの内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外部に磁力センサを設け、磁力センサを通過する磁力線を検出することによって、シリンダのピストン（ロッド）の位置を計測するという装置は、既に公知となっている。 The piston of the cylinder (rod) is provided by providing a permanent magnet on the piston that moves directly with the rod inside the cylinder tube, such as a hydraulic cylinder, and by providing a magnetic sensor outside the cylinder tube and detecting the lines of magnetic force that pass through the magnetic sensor. An apparatus for measuring the position of is already known.
下記特許文献１には、シリンダチューブ内部のピストンに、永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外周のほぼ半分を覆うセンサ取付具をシリンダチューブに固定し、このセンサ取付部に磁力センサを装着するという発明が記載されている。 In the following Patent Document 1, a permanent magnet is provided on a piston inside a cylinder tube, and a sensor fixture that covers almost half of the outer periphery of the cylinder tube is fixed to the cylinder tube, and a magnetic sensor is attached to the sensor mounting portion. The invention has been described.
また、下記特許文献２には、シリンダヘッドに、ロッドの直動量を回転量として検出するロータリエンコーダを設けるとともに、シリンダチューブの途中にあってチューブ外周面にリセット用磁力センサを設け、このリセット用磁力センサで、チューブ内部を直動するピストンに固定された磁石で発生した磁力を検出して、その磁力がピーク値に達したときに、ロータリエンコーダの検出値から得られる計測位置を原点位置にリセットするという発明が記載されている。 In Patent Document 2 below, a rotary encoder that detects the amount of linear movement of the rod as a rotation amount is provided in the cylinder head, and a reset magnetic sensor is provided on the outer peripheral surface of the tube in the middle of the cylinder tube. The magnetic force sensor detects the magnetic force generated by the magnet fixed to the piston that moves directly inside the tube, and when the magnetic force reaches the peak value, the measurement position obtained from the detected value of the rotary encoder is set to the origin position. The invention of resetting is described.
また、下記特許文献３には、シリンダチューブ内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外側に、磁力センサを、合成樹脂によって囲み高透磁率材料の磁気バイパス上に配置する態様で、設けるという発明が記載されている。
しかしながら、油圧シリンダのチューブは、内部の高圧の圧油を密封して高圧の圧油によって容易に変形や損傷が生じないように設計する必要があり、強度が高く厚い磁性材料（鉄鋼材）で形成されている。 However, the tube of the hydraulic cylinder must be designed so that the internal high pressure oil is sealed so that it is not easily deformed or damaged by the high pressure oil, and is made of a strong and thick magnetic material (steel). Is formed.
このためシリンダチューブの壁は、内部の永久磁石で生成された磁力線が外部に漏れることを防止する磁気シールドとして機能する。それゆえ、磁力センサで検出される信号レベルは、ベースレベルに比して極めて低く、信号レベルの変化は、極めて緩慢である。また、信号レベルは、他の磁界発生源（ノイズ）やピストンのガタや温度等の影響を受けやすい。このため磁力センサの検出信号から正確なストローク位置を計測することは難しく、位置計測の精度が劣化するおそれがある。なお、磁力線を透過しやすくするためにシリンダチューブを高透磁率材で構成することも可能であるが、材料強度が弱くコストが高くなるという問題が生じる。 For this reason, the wall of a cylinder tube functions as a magnetic shield which prevents the magnetic force line produced | generated by the internal permanent magnet from leaking outside. Therefore, the signal level detected by the magnetic sensor is very low compared to the base level, and the change in the signal level is very slow. Further, the signal level is easily affected by other magnetic field generation sources (noise), piston play, temperature, and the like. For this reason, it is difficult to accurately measure the stroke position from the detection signal of the magnetic sensor, and the accuracy of position measurement may be deteriorated. Although it is possible to make the cylinder tube of a high magnetic permeability material in order to facilitate the transmission of the magnetic lines of force, there arises a problem that the material strength is weak and the cost is high.
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、シリンダチューブが厚く磁気シールドとして機能している場合であっても、簡単な構造で低コストをもって、磁力センサで磁力線を検出し易くして、シリンダの位置計測を精度を向上させることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and even when the cylinder tube is thick and functions as a magnetic shield, the magnetic sensor can easily detect magnetic lines of force with a simple structure and low cost. An object of the present invention is to improve the accuracy of cylinder position measurement.
なお、特許文献１、２は、単に、磁力線のシリンダチューブの外周に磁力センサを取り付けるということしか記載されておらず、シリンダチューブの外部の磁力センサでは磁力線が検出されにくいという問題点の指摘やそれに対する技術的課題、技術的解決手段は何ら記載されていない。また、特許文献３には、磁力センサを合成樹脂によって囲み高透磁率材料の磁気バイパス上に配置するという構成が記載されているが、構造が複雑であり高コストを招く。 In addition, Patent Documents 1 and 2 merely describe that a magnetic force sensor is attached to the outer periphery of the cylinder tube of the magnetic force line, and point out that the magnetic force line is difficult to be detected by the magnetic force sensor outside the cylinder tube. No technical problem or technical solution for it is described. Further, Patent Document 3 describes a configuration in which a magnetic sensor is surrounded by a synthetic resin and disposed on a magnetic bypass made of a high magnetic permeability material. However, the structure is complicated and causes high costs.
第１発明は、
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性材料で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）を覆うひさしであって、前記磁石（３５０）を起点とする磁力線が前記磁力センサ（３０１、３０２）を通り前記磁石（３５０）に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし（３１０）と
を備えたことを特徴とする。
The first invention is
In the cylinder position measuring device for measuring the position of the linear motion members (201, 202) that linearly move inside the cylinder tube (250),
A magnet (350) provided on the linear motion member (201);
A magnetic sensor (301, 302) provided outside the cylinder tube (250) for detecting the magnetic force generated by the magnet (350);
An eaves made of a magnetic material and covering the magnetic force sensors (301, 302), and a path of magnetic lines starting from the magnet (350) through the magnetic force sensors (301, 302) and returning to the magnet (350) And an eaves (310) formed in a shape and size to form the shape.
第２発明は、第１発明において、
前記磁力センサ（３０１、３０２）は、
磁性体で構成されたバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）に、
装着されていること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
The magnetic force sensors (301, 302)
A band (320) composed of a magnetic material, which is pressed and fixed to the outer circumference of the cylinder tube (250),
It is characterized by being attached.
第３発明は、
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性体で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）が装着されるバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）と
を備えたことを特徴とする。
The third invention is
In the cylinder position measuring device for measuring the position of the linear motion member (201, 202) that linearly moves inside the cylinder tube (250),
A magnet (350) provided on the linear motion member (201);
A magnetic sensor (301, 302) provided outside the cylinder tube (250) for detecting the magnetic force generated by the magnet (350);
A band made of a magnetic material, to which the magnetic force sensor (301, 302) is attached, and a band (320) fixed in pressure contact with the outer periphery of the cylinder tube (250). To do.
第４発明は、第１発明において、
磁力センサ（３０１、３０２）は、ひさし（３１０）に固定され、ひさし（３１０）には、磁力センサ（３０１、３０２）に電気的に接続されるハーネスの端子（３１２）が内蔵されていること
を特徴とする。
A fourth invention is the first invention,
The magnetic force sensors (301, 302) are fixed to the eaves (310), and the eaves (310) incorporate a harness terminal (312) electrically connected to the magnetic force sensors (301, 302). It is characterized by.
第１発明を図面に即して説明すると、図２に示すように、ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
The first invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, the
磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
In the
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１、３０２の底面３００Ｂを配置して、磁力センサ３０１、３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構成となっている。
That is, the
図３（ａ）に示すように、ひさし３１０があることによって、磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、ひさし３１０を透過し、磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成する。
As shown in FIG. 3A, the presence of the
このように本第１発明によれば、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさし３１０を設け、磁石３５０を起点とする磁力線がシリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、３０２、ひさし３１０を通過して磁石３５０に戻る経路を形成するようにしたので、たとえシリンダチューブ２５０が強度を確保するために厚いものであったとしても、チューブの２５０外部に設けられた磁力センサ３０１、３０２で磁力線を確実に検出することができるようになる。この結果、磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度が飛躍的に向上する。
Thus, according to the first aspect of the present invention, the
また、第２発明では、第１発明の構成に加えて、磁力センサ３０１、３０２は、バンド３２０によって、シリンダチューブ２５０の外周面に固定される。バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。ひさし３１０とバンド３２０の相乗的な効果により、磁石３５０で生成された磁力は、磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。
In the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the
また、バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定されるため、シリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなく、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
Further, since the
また、バンド３２０によって、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の外周に固定するようにしたので、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に容易に装着することができる。
In addition, since the
第３発明は、ひさし３１０を介することなく、バンド３２０に磁力センサ３０１、３０２を直接、装着することで、シリンダチューブ２５０の外周に固定する構成も含む。
The third invention also includes a configuration in which the
第４発明では、図２に示すように、リセットセンサとしての磁力センサ３０１、３０２が、ひさし３１０に固定されており、ひさし３１０には、磁力センサ３０１、３０２に電気的に接続されるハーネスの端子３１２が内蔵されている。すなわち、リセットセンサ３０１、３０２の筐体３１０がハーネスのジャンクションボックスを兼ねている。
In the fourth invention, as shown in FIG. 2,
以下、図面を参照して本発明に係るシリンダの位置計測装置の実施の形態について説明する。 Embodiments of a cylinder position measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１（ａ）は、シリンダ２００と、ストローク位置センサとしての回転センサ１００と、リセットセンサとしての磁力センサ３００の位置関係を、シリンダ２００の縦断面図で示している。 FIG. 1A shows the positional relationship of the cylinder 200, the rotation sensor 100 as a stroke position sensor, and the magnetic force sensor 300 as a reset sensor in a longitudinal sectional view of the cylinder 200. FIG.
図１（ａ）に示すように、シリンダ２００の壁であるシリンダチューブ２５０には、ピストン２０１が摺動自在に設けられている。ピストン２０１には、ロッド２０２が取り付けられている。ロッド２０２は、シリンダヘッド２０３に摺動自在に設けられている。シリンダヘッド２０３とピストン２０１とシリンダ内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室２０４Ｈを構成する。ピストン２０１を介してシリンダヘッド側油室２０４Ｈとは反対側の油室がシリンダボトム側油室２０４Ｂを構成している。
As shown in FIG. 1A, a piston 201 is slidably provided on a
シリンダヘッド２０３には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室２０４Ｈに入り込まないようにするロッドシール２０５ａ、ダストシール２０５ｂが設けられている。
The cylinder head 203 is provided with a rod seal 205a and a
シリンダチューブ２５０には、油圧ポート２０６Ｈ、２０６Ｂが形成されている。油圧ポート２０６Ｈを介して、シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｈから油圧ポート２０６Ｈを介して圧油が排出される。油圧ポート２０６Ｂを介して、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｂから油圧ポート２０６Ｂを介して圧油が排出される。
The
シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、シリンダボトム側油室２０４Ｂから圧油が排出されることによって、ロッド２０２が縮退し、あるいは、シリンダヘッド側油室２０４Ｈから圧油が排出され、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給されることによって、ロッド２０２が伸張する。すなわち、ロッド２０２は図中左右方向に直動する。
When pressure oil is supplied to the cylinder head
シリンダヘッド側油室２０４Ｈの外部にあって、シリンダヘッド２０３に密接した場所には、回転センサ１００を覆い、内部に収容するケース２０７が形成されている。ケース２０７は、シリンダヘッド２０３にボルト等によって締結等されて、シリンダヘッド２０３に固定されている。すなわち、ケース２０７（回転センサ１００）は、シリンダチューブ２５０に簡易に取り付けたり、取り外すことができる。
A case 207 that covers the rotation sensor 100 and accommodates it inside is formed outside the cylinder head
回転センサ１００を構成する後述する回転ローラ１１０は、その表面がロッド２０２の表面に接触し、ロッド２０２の直動に応じて回転自在に設けられている。すなわち、回転ローラ１１０によって、ロッド２０２の直線運動が回転運動に変換される。
A rotation roller 110 (to be described later) constituting the rotation sensor 100 has a surface in contact with the surface of the
回転ローラ１１０は、その回転中心軸１１０ｃが、ロッド２０２の直動方向に対して、直交（紙面の背後方向、看者方向）するように配置されている。ケース２０７には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミが回転ローラ１１０とロッド２０２との間に入り込まないようにするダストシール２０８が設けられている。これにより回転ローラ１１０とロッド２０２との間に塵埃等が入り込んで、回転ローラ１１０が動作不良となるような事態を回避することができる。つまり、回転センサ１００は、ケース２０７に設けられたダストシール２０８と、シリンダヘッド２０３に設けられたダストシール２０５ｂとによって防塵構造となっている。
The rotation roller 110 is arranged such that the rotation center shaft 110c is orthogonal to the linear movement direction of the rod 202 (the rear direction of the paper, the viewer direction). The case 207 is provided with a
回転センサ１００は、上述した回転ローラ１１０と、回転ローラ１１０の回転量を検出する図示しない回転センサ部とを少なくとも備えている。回転センサ部で検出された回転ローラ１１０の回転量を示す信号は、演算処理部４００に送られ、シリンダ２００のロッド２０２の位置（ストローク）に変換される。
The rotation sensor 100 includes at least the above-described rotation roller 110 and a rotation sensor unit (not shown) that detects the rotation amount of the rotation roller 110. A signal indicating the rotation amount of the rotating roller 110 detected by the rotation sensor unit is sent to the arithmetic processing unit 400 and converted into the position (stroke) of the
回転センサ１００の回転ローラ１１０とロッド２０２と間では、滑り（スリップ）が発生することは避けられず、この滑りによって回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置と、ロッド２０２の実際の位置との間には、誤差（滑りによる累積誤差）が生じる。そこで、この回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置を、原点位置（基準位置）にリセットするために、シリンダチューブ２５０の外部には、リセットセンサとしての磁力センサ３００が設けられている。
Slip (slip) is inevitably generated between the rotation roller 110 and the
すなわち、ピストン２０１には、磁力線を生成する磁石３５０が設けられている。磁石３５０は、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に対して垂直な図中鉛直方向に、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けられている。なお、磁石３５０を、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向と平行な方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けてもよい。
That is, the piston 201 is provided with a magnet 350 that generates lines of magnetic force. The magnet 350 is provided on the piston 201 so that the N pole and the S pole are arranged in the vertical direction in the drawing perpendicular to the linear movement direction of the piston 201 and the
磁力センサ３００は、ピストン２０１の直動方向に沿って所定距離離間されて配置された２個の磁力センサ３０１、３０２からなる。磁力センサ３０１、３０２は、磁石３５０で生成された磁力線を透過して、磁力（磁束密度）を検出し、磁力（磁束密度）に応じた電気信号（電圧）を出力する。磁力センサ３０１、３０２は、既知の原点位置に設けられている。磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置が、原点位置（基準位置）にリセットされる。
The magnetic force sensor 300 includes two
また、２個の磁力センサ３０１、３０２の検出位置に基づいて、ピストン２０１、ロッド２０２の絶対移動距離を計測することができる。たとえば、回転センサ１００の回転ローラ１１０が経年変化によって消耗すると、回転センサ１００の検出回転量から得られるロッド２０２の移動距離は、実際のロッド２０２の移動距離よりも小さくなるが、ピストン２０１が２個の磁力センサ３０１、３０２間を移動したときに回転センサ１００の検出回転量から得られる移動距離Ｌ′と、実際の２個の磁力センサ３０１、３０２間の距離Ｌとの比率Ｌ/Ｌ′に基づいて、回転センサ１００の検出回転量から得られる移動距離を補正することができる。
Further, the absolute movement distance of the piston 201 and the
磁力センサ３０１、３０２としては、たとえばホールＩＣが使用される。
As the
磁力センサ３０１、３０２は、ひさし３１０に装着されている。ひさし３１０は、バンド３２０に装着されている。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に固定されている。バンド３２０は、磁性材料によって構成されている。バンド３２０の材料としては、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
The
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、つまりシリンダチューブ２５０の横断面図を示している。 FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定される。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外径に応じた断面半円弧状のバンド部材３２０Ａと、同じく断面半円弧状のバンド部材３２０Ｂとからなり、バンド部材３２０Ａと、バンド部材３２０Ｂとは、ボルト３２１によって締結され、締結されることによりシリンダチューブ２５０の外周に圧接される。一方のバンド部材３２０Ａには、ひさし３１０が装着されている。このためシリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなくして、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。また、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
The
また、バンド３２０のシリンダチューブ２５０への固定位置の変更が容易かつ簡単に行え、磁力センサ３０１、３０２を、シリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に、容易にかつ簡単に装着することができる。
In addition, the fixing position of the
（第１実施例）
図２は、磁力センサ３０１、３０２と、ひさし３１０と、バンド３２０の構成の詳細を示している。
(First embodiment)
FIG. 2 shows details of the configuration of the
図２（ａ）は、図１（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図を拡大して示している。図２（ｂ）は、図１（ｂ）に対応するシリンダチューブ２５０の横断面図（図２（ａ）のＡ視）を拡大して示している。図２（ｃ）は、図２（ａ）をＺ視方向（図中下方から上方に向かう方向）からみた図である。
FIG. 2A is an enlarged longitudinal sectional view of the
図２（ｄ）は、磁力センサ３０１、３０２の各面を定義する図である。
FIG. 2D is a diagram for defining each surface of the
磁力センサ３００（３０１、３０２）は、直方体形状の部材であり、底面３００Ｂ、上面３００Ｔ、前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ、後面３００Ｇを有している。
同図２に示すように、磁石３５０は、ピストン２０１のシリンダヘッド側油室２０４Ｈに臨む面に、ホルダリング３５１によって固定されている。
The magnetic sensor 300 (301, 302) is a rectangular parallelepiped member, and has a
As shown in FIG. 2, the magnet 350 is fixed to the surface of the piston 201 facing the cylinder head side oil chamber 204 </ b> H by a
ホルダリング３５１と磁石３５０をピストン２０１に共締めすることで、磁石３５０がピストン２０１に固定される。
The magnet 350 is fixed to the piston 201 by fastening the
ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
The
ひさし３１０と磁力センサ３０１、３０２の配置は、図２（ａ）中左右対称であり同様な位置関係にあるので、一方の磁力センサ３０１を代表させて説明する。
The arrangement of the
ひさし３１０のバンド固定面３１０Ａは、バンド部材３２０Ａに固定される。ひさし３１０のチューブ密着面３１０Ｂは、シリンダチューブ２５０の外周面に密着される。
The
磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
The
磁力センサ３０１の前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側には、真ちゅう製の板材３１１が設けられる。
A
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１、３０２の底面３００Ｂを配置して、磁力センサ３０１、３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構成となっている。
That is, the
一方の磁力センサ３０１について説明したが、他方の磁力センサ３０２についても同様にして、ひさし３１０に装着される。
Although one
ひさし３１０には、端子３１２を備えた端子台３１３が内蔵されている。また、ひさし３１０には、図示しないハーネスが挿通される穴であって、端子３１２に連通する挿通穴３１４が形成されている。磁力センサ３０１、３０２と、端子３１２とは、図示しない電気信号線によって接続される。端子３１２には、ひさし３１０の外部から、挿通穴３１４を介して、ハーネスが接続される。
The
このように本実施例では、リセットセンサとしての磁力センサ３０１、３０２が、ひさし３１０に固定されており、ひさし３１０には、磁力センサ３０１、３０２に電気的に接続されるハーネスの端子３１２が内蔵されている。すなわち、リセットセンサ３０１、３０２の筐体３１０がハーネスのジャンクションボックスを兼ねている。
As described above, in this embodiment, the
上記ハーネスは、演算処理部４００に接続される。この演算処理部４００では、磁力センサ３０１、３０２の検出信号と、回転センサ１００の検出信号とが演算処理されて、ロッド２０２（ピストン２０１）の直動位置が計測される。すなわち、回転センサ１００の検出結果からロッド２０２の位置が計測されるとともに、磁力線センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置が原点位置（基準位置）にリセットされる。
The harness is connected to the arithmetic processing unit 400. In the arithmetic processing unit 400, the detection signals of the
図３（ａ）は、図２（ａ）に対応する図であり、磁石３５０の磁極Ｎを起点とし磁極Ｓを終点とする磁力線の経路を概念的に示している。 FIG. 3A is a diagram corresponding to FIG. 2A and conceptually shows a path of magnetic lines of force starting from the magnetic pole N of the magnet 350 and ending with the magnetic pole S. FIG.
図３（ｂ）は、比較例であり、本第１実施例のひさし３１０が仮にないとした場合の磁力線の経路を概念的に示している。
FIG. 3B is a comparative example and conceptually shows a path of magnetic lines of force when the
同図３（ａ）と図３（ｂ）とを対比してわかるように、ひさし３１０があることによって、磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、ひさし３１０を透過し、磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成するが、ひさし３１０がない場合には、磁石３５０で生成された磁力は、シリンダチューブ２５０によって遮られてしまいチューブ２５０外部の磁力センサ３０１まで磁力線が到達しないか、僅かにしか到達しない。図３では、一方の磁力センサ３０１について磁力線を示したが、他方の磁力線センサ３０２についても同様である。
As can be seen by comparing FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b), the presence of the
また、バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。このようにひさし３１０とバンド３２０の相乗的な効果により、磁石３５０で生成された磁力は、磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。
Further, since the
以上のように本第１実施例によれば、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさし３１０を設け、磁石３５０を起点とする磁力線がシリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、３０２、ひさし３１０を通過して磁石３５０に戻る経路を形成するようにしたので、たとえシリンダチューブ２５０が強度を確保するために厚い磁性材料で構成されていたとしても、チューブの２５０外部に設けられた磁力センサ３０１、３０２で磁力線を確実に検出することができるようになる。この結果、磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度が飛躍的に向上する。
As described above, according to the first embodiment, the
つぎに、上記第１実施例の変形例について説明する。 Next, a modification of the first embodiment will be described.
（第２実施例）
上述した第１実施例では、バンド３２０によって、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の外周に固定するようにしているが、磁力センサ３０１、３０２の固定方法は任意である。また、第１実施例では、磁力センサ３００を２個設けるようにしているが、磁力センサ３００は、１個の磁力センサ３０１だけであってもよい。
(Second embodiment)
In the first embodiment described above, the
図４は、シリンダチューブ２５０の外周に、１個の磁力センサ３０１が装着されたひさし３１０を、バンドなしで固定する斜視図にて示している。
FIG. 4 is a perspective view in which the
同図４に示すように、第１実施例と同様に、磁力センサ３０１は、上面３００Ｔ、後面３００Ｇが、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂがシリンダチューブ２５０の外周面側に配置されている。
As shown in FIG. 4, similarly to the first embodiment, the
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１の底面３００Ｂを配置し、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇをひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構造となっている。
That is, since the
図５は、バンド３２０以外の装着部材で、ひさし３１０を、シリンダチューブ２５０の外周に固定する装着例を示している。
FIG. 5 shows a mounting example in which the
すなわち、シリンダの種類によっては、シリンダチューブ２５０の外周の長手方向に沿って、複数のタイロッド２６０が架け渡された構造のものがある。
That is, depending on the type of cylinder, there is a structure in which a plurality of
そこで、ひさし３１０に、複数（２本）のタイロッド２６０、２６０が挿通される挿通穴２６０Ａを形成し、この挿通穴２６０Ａに、タイロッド２６０を挿通させることで、ひさし３１０をシリンダチューブ２５０の外周に固定してもよい。
Therefore, an insertion hole 260A through which a plurality (two) of
（第３実施例）
上述した第１実施例、第２実施例では、ひさし３１０を、磁力センサ３０１の上面３００Ｔの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも上面３００Ｔの全体を覆う必要はない。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, the
また、上述した第１実施例、第２実施例では、ひさし３１０を、磁力センサ３０１の後面３００Ｇの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも後面３００Ｇの全体を覆う必要はない。
In the first and second embodiments described above, the
図６は、磁力センサ３０１の一部を覆う形状、大きさに形成されたひさし３１０の第１例を例示している。
FIG. 6 illustrates a first example of the
図６（ａ）は、図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を上面からみた図である。
6A is a longitudinal sectional view of the
同図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ひさし３１０は、磁力センサ３０１の後面３００Ｇについては全体を覆うが、上面３００Ｔについては一部を覆う形状、大きさに形成されている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
図６（ｃ）は、図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）を上面からみた図である。
6C is a longitudinal sectional view of the
同図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、ひさし３１０は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇについて一部を覆う形状、大きさに形成されている。
As shown in FIGS. 6C and 6D, the
いずれにせよ、ひさし３１０としては、磁力センサ３０１（３０２）をどの程度覆うのかが問題なのではなく、図３（ａ）で概念的に示したように、磁石３５０を起点とする磁力線が磁力センサ３０１を通り磁石３５０に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されていればよい。
In any case, the length of the
（第４実施例）
上述した第１実施例〜第３実施例では、磁力センサ３０１（３０２）をひさし３１０を介してシリンダチューブ２５０の外周に固定する構造としているが、ひさし３１０を介することなく、バンド３２０に磁力センサ３０１（３０２）を直接、装着することで、シリンダチューブ２５０の外周に固定してもよい。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments described above, the magnetic force sensor 301 (302) is fixed to the outer periphery of the
図７（ａ）は図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、図７（ｃ）は図７（ａ）を上面からみた図である。
7A shows a longitudinal section of the
同図７に示すように、磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、カバー３０４によって覆われ、カバー３０４は、バンド３２０に接続されている。カバー３０４は、真ちゅう等の非磁性材料で構成されている。
As shown in FIG. 7, the
磁力センサ３０１は、後面３００Ｇがバンド３２０の側面３２０Ｓに配置される態様で、バンド３２０に装着されている。
The
このため、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、上面３００Ｔ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側には、磁性材料が配置されておらず（磁性材料から開放されている）、磁力センサ３０１の後面３００Ｇ側については、磁性材料（バンド３２０）が配置された構造となっている。
For this reason, no magnetic material is disposed on the
このように構成した場合にも、バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となって、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１に集中的に集められるため、チューブ２５０内部の磁石３５０で生成された磁力を磁力センサ３０１で確実に検出することが可能となる。
Even in such a configuration, the
１００ 回転センサ ２０１ ピストン ２０２ ロッド ２５０ シリンダチューブ ３００ ３０１、３０２ 磁力センサ（リセットセンサ） ３１０ ひさし ３２０ バンド ３５０ 磁石 ４００ 演算処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Rotation sensor 201
Claims (3)
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性材料で構成され、磁力センサ（３０１、３０２）の底面（３００Ｂ）がシリンダチューブ（２５０）の外側に対向するとともに、磁力センサ（３０１、３０２）の前面（３００Ｆ）が開放される位置関係で、磁力センサ（３０１、３０２）の前記底面（３００Ｂ）とは反対側の上面（３００Ｔ）および前記前面（３００Ｆ）とは反対側の後面（３００Ｇ）を覆うひさし（３１０）が備えられ、
磁力センサ（３０１、３０２）の後面（３００Ｇ）に、磁性体で構成されたバンド（３２０）が配置され、このバンド（３２０）によってひさし（３１０）がシリンダチューブ（２５０）の外周に固定されており、
前記ひさし（３１０）は、前記磁石（３５０）を起点とする磁力線が前記磁力センサ（３０１、３０２）を通り前記磁石（３５０）に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されていること
を特徴とするシリンダの位置計測装置。 In the cylinder position measuring device for measuring the position of the linear motion member (201, 202) that linearly moves inside the cylinder tube (250),
A magnet (350) provided on the linear motion member (201);
A magnetic sensor (301, 302) provided outside the cylinder tube (250) for detecting the magnetic force generated by the magnet (350);
It is made of a magnetic material, and the bottom surface (300B) of the magnetic sensor (301, 302) faces the outside of the cylinder tube (250), and the front surface (300F) of the magnetic sensor (301, 302) is opened. And an eaves (310) covering the upper surface (300T) opposite to the bottom surface (300B) of the magnetic sensor (301, 302) and the rear surface (300G) opposite to the front surface (300F),
A band (320) made of a magnetic material is arranged on the rear surface (300G) of the magnetic sensor (301, 302), and the eaves (310) is fixed to the outer periphery of the cylinder tube (250) by the band (320). And
The eaves (310) is shaped and sized to form a path in which the magnetic lines of force starting from the magnet (350) pass through the magnetic sensors (301, 302) and return to the magnet (350) . <br/> position measuring device of the cylinder characterized by.
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）とが備えられ、
磁力センサ（３０１）の底面（３００Ｂ）がシリンダチューブ（２５０）の外側に対向する位置関係で、磁力センサ（３０１）の前記底面（３００Ｂ）に隣接する後面（３００Ｇ）に、磁性体で構成されたバンド（３２０）の側面（３２０Ｓ）が接続され、このバンド（３２０）がシリンダチューブ（２５０）の外周に固定されている
ことを特徴とするシリンダの位置計測装置。 In the cylinder position measuring device for measuring the position of the linear motion member (201, 202) that linearly moves inside the cylinder tube (250),
A magnet (350) provided on the linear motion member (201);
Wherein provided on the outside of the cylinder tube (250), and is provided with magnetic sensors (301, 302) for detecting the produced by a magnet (350) a magnetic force,
The bottom surface (300B) of the magnetic sensor (301) is made of a magnetic material on the rear surface (300G) adjacent to the bottom surface (300B) of the magnetic sensor (301) with the positional relationship facing the outside of the cylinder tube (250). The side surface (320S) of the band (320) is connected, and the band (320) is fixed to the outer periphery of the cylinder tube (250).
Position measuring device of the cylinder, characterized in that.
を特徴とする請求項１記載のシリンダの位置計測装置。 The magnetic force sensors (301, 302) are fixed to the eaves (310), and the eaves (310) incorporate a harness terminal (312) electrically connected to the magnetic force sensors (301, 302). The cylinder position measuring device according to claim 1.
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