JP2008020032A - Position detector for fluid pressure cylinder - Google Patents
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Abstract
【課題】位置検出装置をそのリード線の引き出し側がピストン側又はヘッド側のいずれになるように流体圧シリンダに取り付けても、安定した位置検出を行うことを可能にする。
【解決手段】位置検出装置10は、流体圧シリンダ11に取り付けられた状態において、ピストン12に設けられた磁石16に対して縦配置となる回路基板20と、回路基板20の両面に、1つずつピストン12の移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で配置された2つの磁気センサ21,22とを備えている。磁気センサ21,22は、磁石16からの磁界の強さに対応した抵抗値を示す磁気抵抗素子の出力電圧を基準電圧と比較器で比較するとともに比較結果を出力する。位置検出装置10は、2つの磁気センサ21,22の一方が検出状態の時に発光する発光ダイオードと、2つの磁気センサ21,22の両方が検出状態の時に発光する発光ダイオードとを備えている。
【選択図】図1Even if a position detection device is attached to a fluid pressure cylinder so that a lead wire drawing side is on a piston side or a head side, stable position detection can be performed.
A position detection device (10) includes a circuit board (20) vertically arranged with respect to a magnet (16) provided on a piston (12) in a state of being attached to a fluid pressure cylinder (11), and one on both surfaces of the circuit board (20). Two magnetic sensors 21 and 22 are provided in a state where they are shifted in the moving direction of the piston 12 and a part of the operation range is overlapped. The magnetic sensors 21 and 22 compare the output voltage of the magnetoresistive element showing the resistance value corresponding to the strength of the magnetic field from the magnet 16 with the reference voltage and the comparator and output the comparison result. The position detection device 10 includes a light emitting diode that emits light when one of the two magnetic sensors 21 and 22 is in a detection state, and a light emitting diode that emits light when both of the two magnetic sensors 21 and 22 are in a detection state.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、流体圧シリンダ用位置検出装置に係り、詳しくはMR素子(磁気抵抗素子)を利用して、流体圧シリンダのピストン位置を検出する場合等に用いられる流体圧シリンダ用位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detecting device for a fluid pressure cylinder, and more particularly to a position detecting device for a fluid pressure cylinder used when detecting a piston position of a fluid pressure cylinder using an MR element (magnetoresistance element). .
従来、エアシリンダ等のような流体圧を利用した流体圧シリンダが知られている。この種の流体圧シリンダの使用時には、通常、ピストンがストロークのどの位置にあるのかを何らかの手段により検出する必要がある。そして、このようなピストン位置の検出を実現するための手段として、検出素子にMR素子(磁気抵抗素子)を使用した構成の磁気センサを備えた流体圧シリンダ用位置検出装置(以下、単に位置検出装置と称す場合もある。)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a fluid pressure cylinder using fluid pressure, such as an air cylinder, is known. When this type of fluid pressure cylinder is used, it is usually necessary to detect the position of the piston in some stroke by some means. As a means for realizing such piston position detection, a fluid pressure cylinder position detection device (hereinafter simply referred to as position detection) provided with a magnetic sensor having an MR element (magnetoresistance element) as a detection element. Is sometimes referred to as a device) (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された位置検出装置は、シリンダ本体の軸方向に沿って所定距離だけ離間させて設けた2つの磁気センサを備え、シリンダのピストンに装着された磁石の磁気を検出してピストンの位置を検出する。図5(a)〜(d)に示すように、2つの磁気センサ51,52は、磁石53の磁界54を磁石53の移動に伴って、一方のみが検出する状態(図5(b),(d)の状態)と、両方が同時に検出する状態(図5(c)の状態)となる位置関係に配置されている。そして、一方の磁気センサ51又は磁気センサ52が検出した時は第1の発光ダイオードが点灯し、両方の磁気センサ51,52が検出した時は第1及び第2の発光ダイオードが点灯するようになっている。そして、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードの両方が点灯する範囲をピストンの最適範囲とし、いずれか一方の発光ダイオードのみが点灯する範囲を許容範囲としている。
The position detection device disclosed in Patent Document 1 includes two magnetic sensors provided apart from each other by a predetermined distance along the axial direction of the cylinder body, and detects the magnetism of a magnet mounted on the piston of the cylinder. The position of is detected. As shown in FIGS. 5A to 5D, the two
また、2つの磁気センサの出力信号を処理して、ピストンが許容範囲の時は赤色の発光ダイオードが点灯し、最適範囲の時は緑色の発光ダイオードが点灯するようにした2色表示式の位置検出装置が製造販売されている。 Two-color display position that processes the output signals of the two magnetic sensors so that the red light-emitting diode lights up when the piston is within the allowable range, and the green light-emitting diode lights up when the piston is within the optimum range. The detection device is manufactured and sold.
また、位置検出装置の作り易さや製造コストを考慮して、2つの磁気センサを1つのチップ内に磁石の移動方向に並べて配置し、両磁気センサの出力信号を処理する複数の論理回路を1つのチップに形成し、両チップを基板上に実装して合成樹脂のケース内に埋設した位置検出装置も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 In consideration of the ease of manufacturing the position detection device and the manufacturing cost, two magnetic sensors are arranged side by side in the moving direction of the magnet in one chip, and a plurality of logic circuits for processing the output signals of both magnetic sensors are provided. There has also been proposed a position detection device that is formed on one chip, both chips are mounted on a substrate, and embedded in a synthetic resin case (see, for example, Patent Document 2).
これらの位置検出装置は、2つの磁気センサがいずれも基板の片面に取り付けられた構成であつた。また、磁気センサとその出力信号を処理する比較器を1チップ化したICも存在するが、そのICチップを使用した場合も、位置検出装置は2つの磁気センサが基板の片面に配置された状態で構成される。
一般に位置検出装置は、流体圧シリンダの外周面にピストンロッドの移動方向に沿って延びるように形成された取付け溝に、その取付け溝に沿って移動可能かつ任意の位置にて固定ねじで固定可能に流体圧シリンダに取り付けられる。そして、位置検出装置を流体圧シリンダに取り付ける場合、設置者(作業者)は、位置検出装置を取付け溝に係合させ、ピストンを検出したい位置に取り付け溝に沿って移動させ、最適位置を表示する発光ダイオードが点灯する位置を探して、そこに位置検出装置を取付け固定していた。 In general, the position detection device can be moved along the mounting groove formed on the outer peripheral surface of the fluid pressure cylinder along the moving direction of the piston rod, and can be fixed with a fixing screw at any position. Attached to the hydraulic cylinder. When the position detection device is attached to the fluid pressure cylinder, the installer (operator) engages the position detection device with the attachment groove, moves the piston along the attachment groove to a position where the piston is to be detected, and displays the optimum position. The position detection device was attached and fixed to the position where the light emitting diode to be turned on was searched.
近年、位置検出装置のより小型化が要望されており、基板の幅が数mmの位置検出装置が要求されている。位置検出装置として小型化が要望されている流体圧シリンダでは、位置検出装置によるピストン位置の検出精度も最適範囲の幅が1〜1.5mm程度で許容範囲と最適範囲を合わせた幅は2.5mm程度の要求がある。このような要求に対応するには、磁気センサを磁石に対して横置き(横配置)にするより、縦置き(縦配置)にするのが好ましい。 In recent years, there has been a demand for further downsizing of the position detecting device, and a position detecting device having a substrate width of several mm is required. In a fluid pressure cylinder that is required to be miniaturized as a position detection device, the detection accuracy of the piston position by the position detection device is also about 1 to 1.5 mm in width of the optimum range, and the combined width of the allowable range and the optimum range is 2. There is a demand of about 5 mm. In order to meet such demands, it is preferable to set the magnetic sensor vertically (vertically) rather than horizontally (horizontal) with respect to the magnet.
ここで、縦置きとは、図6に示すように、流体圧シリンダ61の外周面にピストンロッド62の移動方向に沿って延びるように形成された取付け溝63aに沿って位置検出装置64を取り付けた状態において、基板65の幅方向における一方の端面が、ピストン66に装着された環状の磁石67と対向する状態に配置された状態を意味する。横置きとは、基板65の表面又は裏面が、ピストン66に装着された環状の磁石67と対向する状態に配置された状態を意味する。
Here, as shown in FIG. 6, the vertical installation means that the position detection device 64 is attached along the attachment groove 63 a formed on the outer peripheral surface of the
縦置きの場合、磁気センサ68の出力(正しくは磁気センサを構成する磁気抵抗素子の出力であるが、磁気センサの出力と称す。)は、図7(a)に示すように中央のピークPmの両側に、下向きの小さなピークPsが出る曲線となる。横置きの場合、磁気センサ68の出力は、図7(b)に示すように中央のピークPmの両側に、上向きの小さなピークPsが出る曲線となる。したがって、横置きの場合は閾値を設定する際に、中央のピークPmの両側に存在する小さなピークPsのピーク値より大きな値に設定する必要があり、磁気センサ68の許容誤差等を考慮すると閾値以上になる中央のピークPmにより決定される検出範囲が狭くなる。一方、縦置きの場合は、中央のピークPmの両側に存在する小さなピークPsはマイナス側の出力として出るため、閾値を設定する際に両側に存在する小さなピークPsを考慮せずに設定しても支障がない。その結果、縦置きの場合、閾値の設定の自由度が横置きに比べて高くなる。
When placed vertically, the output of the magnetic sensor 68 (correctly the output of the magnetoresistive element constituting the magnetic sensor, but referred to as the output of the magnetic sensor) is the peak Pm at the center as shown in FIG. On both sides of the curve, a downward downward peak Ps appears. In the horizontal orientation, the output of the
位置検出装置64を流体圧シリンダ61に取り付ける場合、位置検出装置64の一端から引き出されるリード線69が流体圧シリンダ61のロッド側(ピストンロッド62が見える側)、ヘッド側のどちらに向いても良い仕様となっており、設置者の使い易い向きを選択できる。ところが、2つの磁気センサ68が基板65の片面に装着されている構成では、図6に実線で示すように、磁気センサ68が図6において基板65の右側になるように位置検出装置64が取付け溝63aに取り付けられた場合と、破線で示す左側になるように位置検出装置64が取り付けられた場合とで磁気センサ68と磁石67との間の距離が異なる。
When the position detection device 64 is attached to the
磁石67の表面に近いほど磁束密度が大きく、強い磁界が磁気センサ68に作用するほど磁気センサ68の出力電圧のピーク値や発生磁界分布に対する出力曲線が大きくなることが知られている。そして、基板65の厚さが0.5mm程度であっても、2つの磁気センサ68の出力は異なる状態となり、磁気センサ68の出力電圧は、磁気センサ68と磁石67とが近い距離L1の場合には図8に実線で示す状態となり、磁気センサ68と磁石67とが遠い距離L2の場合には図8に破線で示す状態となる。また、2つの磁気センサ68の出力と閾値から決定されるセンサの動作範囲及び表示灯の点灯色は、それぞれ図8に示すように、センサ1及びセンサ2のいずれか一方がON状態では赤色点灯になり、センサ1及びセンサ2の両方がON状態では緑色点灯になる。そして、近い距離L1の場合の方が、遠い距離L2の場合よりもセンサ信号を処理した位置検出装置の動作範囲や緑色点灯範囲(最適範囲)が広くなる。
It is known that the closer to the surface of the
なお、図8において、2つの磁気センサ68をセンサ1、センサ2と表示し、センサのONとはセンサの出力電圧が閾値以上になった検出状態を意味し、センサのOFFとはセンサの出力電圧が閾値未満になった非検出状態を意味する。
In FIG. 8, two
このように2つの磁気センサを基板の片側に配置した位置検出装置の場合、位置検出装置の取付け溝に対する装着方向によって動作範囲の最適範囲が変動することになる。その結果、ピストン停止位置がばらつく使い方(例えば、シリンダの押し圧によって固定されるワーク間の寸法に大きなばらつきがある場合)では、最適取付け範囲に収まってピストンが停止することが少なくなり、全体の動作範囲も狭くなるので、ピストンの停止位置が磁気センサの動作範囲から外れて位置検出できなくなってしまうことが起こり得る。 Thus, in the case of the position detection device in which the two magnetic sensors are arranged on one side of the substrate, the optimum range of the operation range varies depending on the mounting direction of the position detection device with respect to the mounting groove. As a result, in applications where the piston stop position varies (for example, when there is a large variation in the dimensions between workpieces fixed by the cylinder pressing pressure), the piston is less likely to stop within the optimum mounting range, and the overall Since the operating range is also narrowed, it may happen that the piston stop position deviates from the operating range of the magnetic sensor, making it impossible to detect the position.
また、流体圧シリンダが小さいことと、ピストンの位置検出精度を高めることとが相俟って磁石の幅(ピストンの移動方向の長さ)が狭くなり、磁石の幅が1つの磁気センサの幅と同程度になった場合、2つの磁気センサを基板の片面にピストンの移動方向に隣接して配置したのでは、磁気センサの動作範囲の一部が重なるように配置することはできない。そして、2つの磁気センサをその動作範囲の一部が重なるように基板の片面に配置するには、図9に示すように、2つの磁気センサ68を基板65の幅方向にずらして配置する必要がある。しかし、この配置では各磁気センサ68と磁石67との距離が異なる状態となるため、同じ感度の磁気センサ68を使用して位置検出装置64を構成するのが難しくなる。
In addition, the small size of the fluid pressure cylinder and the improvement of the position detection accuracy of the piston reduce the width of the magnet (the length in the direction of movement of the piston), and the width of the magnet is the width of one magnetic sensor. If the two magnetic sensors are arranged adjacent to each other in the direction of movement of the piston on one surface of the substrate, they cannot be arranged so that a part of the operation range of the magnetic sensors overlaps. In order to arrange the two magnetic sensors on one side of the substrate so that a part of the operation range thereof is overlapped, it is necessary to dispose the two
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、位置検出装置をそのリード線の引き出し側がピストン側又はヘッド側のいずれになるように流体圧シリンダに取り付けても装置の動作範囲は変わらず、安定した位置検出を行うことができる流体圧シリンダ用位置検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its object is to provide a position detecting device even if it is attached to a fluid pressure cylinder such that the lead-out side of the lead wire is on the piston side or the head side. It is an object of the present invention to provide a fluid pressure cylinder position detecting device capable of performing stable position detection without changing the operation range of the above.
前記の目的を達成するため請求項1に記載の発明は、磁気発生手段からの磁界の強さに対応した抵抗値を示す磁気抵抗素子の出力電圧を基準電圧と比較器で比較するとともに比較結果を出力する磁気センサを備えた流体圧シリンダ用位置検出装置であって、前記位置検出装置が流体圧シリンダに取り付けられた状態において、前記流体圧シリンダのピストンに設けられた磁石に対して縦配置となる基板と、前記基板の両面に、1つずつ前記ピストンの移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で配置された2つの磁気センサと、前記2つの磁気センサの一方が検出状態の時に発光する第1の表示手段と、前記2つの磁気センサの両方が検出状態の時に発光する第2の表示手段とを備えた。ここで、「縦配置」とは、基板の幅方向における一方の端面が、ピストンに装着された磁石の表面と対向するように配置された状態を意味する。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the output voltage of the magnetoresistive element showing the resistance value corresponding to the strength of the magnetic field from the magnetism generating means is compared with the reference voltage by the comparator and the comparison result is obtained. A position detection device for a fluid pressure cylinder provided with a magnetic sensor that outputs a vertical position with respect to a magnet provided on a piston of the fluid pressure cylinder when the position detection device is attached to the fluid pressure cylinder Two magnetic sensors arranged on the both sides of the substrate, in a state shifted one by one in the moving direction of the piston, and in a state where a part of the operation range overlaps, on both surfaces of the substrate, First display means that emits light when one of them is in a detection state, and second display means that emits light when both of the two magnetic sensors are in a detection state. Here, “vertical arrangement” means a state in which one end face in the width direction of the substrate is arranged so as to face the surface of the magnet attached to the piston.
この発明の位置検出装置が流体圧シリンダに取り付けられた状態では、基板の両面に1つずつ取り付けられている2つの磁気センサの磁石までの距離が異なる状態になる。そして、流体圧シリンダに対する位置検出装置の取付け方向が180度変更された場合、位置検出装置の動作点は多少変動するが、動作範囲は変わらない。そして、ピストンの移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で配置された2つの磁気センサの両方が同時に検出状態となる最適範囲も変わらない。そのため、位置検出装置の設置者が第2の表示手段の点灯状態を確認して位置検出装置を流体圧シリンダに取り付けることにより、取付け方向に拘わらず位置検出装置は適正な位置に取り付けられ安定した位置検出が可能となる。 When the position detection device of the present invention is attached to the fluid pressure cylinder, the distances to the magnets of the two magnetic sensors attached to the both surfaces of the substrate one by one are different. When the mounting direction of the position detecting device with respect to the fluid pressure cylinder is changed by 180 degrees, the operating point of the position detecting device varies somewhat, but the operating range does not change. The optimum range in which both of the two magnetic sensors arranged in a state shifted in the moving direction of the piston and a part of the operation range overlap with each other is in the detection state does not change. Therefore, when the installer of the position detection device confirms the lighting state of the second display means and attaches the position detection device to the fluid pressure cylinder, the position detection device is attached to an appropriate position and stabilized regardless of the attachment direction. Position detection is possible.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記磁気センサは、前記磁気抵抗素子と前記比較器とが別のチップで構成されている。この発明では、磁気抵抗素子と比較器とが1チップ化された場合に比較して、比較器の配置位置の自由度が高くなる。 According to a second aspect of the present invention, in the magnetic sensor according to the first aspect, the magnetoresistive element and the comparator are formed of different chips. In the present invention, the degree of freedom of the arrangement position of the comparator is higher than when the magnetoresistive element and the comparator are integrated into one chip.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記磁気センサは、前記磁気抵抗素子と前記比較器とが1チップ化されたICである。この発明では、磁気抵抗素子と比較器とが別のチップに構成された場合に比較して、位置検出装置の製造が簡単になる。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the magnetic sensor is an IC in which the magnetoresistive element and the comparator are integrated into one chip. In the present invention, the manufacture of the position detection device is simplified as compared with the case where the magnetoresistive element and the comparator are configured on separate chips.
本発明によれば、位置検出装置をそのリード線の引き出し側がピストン側又はヘッド側のいずれになるように流体圧シリンダに取り付けても装置の動作範囲は変わらず、安定した位置検出を行うことができる。 According to the present invention, even if the position detection device is attached to the fluid pressure cylinder so that the lead-out side of the lead wire is on the piston side or the head side, the operation range of the device does not change and stable position detection can be performed. it can.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。流体圧シリンダ用位置検出装置(以下、単に位置検出装置と称す。)は、エアシリンダ、油圧シリンダ等の流体圧シリンダにおいてピストン位置の検出のために使用される。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. A fluid pressure cylinder position detection device (hereinafter simply referred to as a position detection device) is used for detecting a piston position in a fluid pressure cylinder such as an air cylinder or a hydraulic cylinder.
図1(a)に示すように、流体圧シリンダ11の外周面には、ピストンロッド12aの移動方向に沿って延びるように取付け溝13a,13bが複数(この実施形態は2個)形成されている。位置検出装置10は、取付け溝13a又は取付け溝13bに沿って移動可能かつ任意の位置にて固定ねじ14で固定可能に流体圧シリンダ11に取り付けられる。なお、位置検出装置10の取付け位置を適宜変更可能とするため、図示しないが、取付け溝13a,13bは流体圧シリンダ11の他の面にも設けられている場合もある。
As shown in FIG. 1A, a plurality of mounting
図1(b)に示すように、ピストン12の外周面に形成された収容溝15には磁石16が環状に設けられている。位置検出装置10は磁石16がピストン12と共に所定位置に移動した時に出力信号を発するように構成されている。位置検出装置10は、基板としての回路基板20を備えており、回路基板20上に各種の電子部品が実装されている。電子部品としては、2つの磁気センサ21,22及び図示しない表示手段、トランジスタ、抵抗器(いずれも図2に図示)等がある。そして、各種電子部品及び回路基板20はケース23内に収容されるとともに、図示しない樹脂でモールドされている。2つの磁気センサ21,22には同じ性能のものが使用されている。ケース23は略直方体状に形成され、ケース23の一端からはリード線24が引き出されている。位置検出装置10はリード線24が引き出された側と反対側の面が流体圧シリンダ11の外面と対向する状態で取付け溝13a等に固定されるようになっている。また、表示手段の点灯状態を目視で確認可能とするため、ケース23は、一部が透明あるいは一部の肉厚が薄く形成されている。
As shown in FIG. 1 (b), a
回路基板20は、位置検出装置10が流体圧シリンダ11に取り付けられた状態において、流体圧シリンダ11のピストン12に設けられた環状の磁石16に対して縦配置となるようにケース23内に収容されている。図1(b),(c)に示すように、2つの磁気センサ21,22は、回路基板20の両面に、1つずつピストン12の移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で配置されている。なお、図1(b),(c)は、位置検出装置10及び流体圧シリンダ11の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。
The
次に、位置検出装置10の電気的構成を図2に基づいて説明する。
図2に示すように、磁気センサ21,22は、磁気抵抗素子25a,25bを含むブリッジ回路25と、比較器26とを備えている。磁気抵抗素子25a,25bは、磁気発生手段からの磁界の強さに対応した抵抗値を示す素子である。ブリッジ回路25は、電源VccとグランドGNDとの間に接続されるとともに、2個の磁気抵抗素子25a,25bと2個の分圧抵抗25c,25dとから構成されている。両磁気抵抗素子25a,25bの接続点が比較器26の非反転入力端子に接続されて比較器26に磁気検出信号が入力されるとともに、両分圧抵抗25c,25dの接続点が比較器26の反転入力端子に接続されて比較器26に基準電圧Vrが入力されるようになっている。比較器26はブリッジ回路25からの出力信号を比較して二値化するとともに増幅して出力する。比較器26は、磁気抵抗素子25a,25bの出力電圧(即ち、比較器26の非反転入力端子への入力電圧Vi)と、基準電圧Vrとを比較して、入力電圧Viが基準電圧Vrよりも大きくなると、H(High)レベルの信号を出力する。
Next, the electrical configuration of the
As shown in FIG. 2, the
各磁気センサ21,22の出力端子は、イクスクルーシブOR回路27及びAND回路28に接続されている。イクスクルーシブOR回路27の出力端子は抵抗器R1を介してトランジスタTr11のベース端子に接続されている。トランジスタTr11のコレクタ端子には第1の表示灯としての発光ダイオードLED1のカソード端子が接続されるとともに、発光ダイオードLED1のアノード端子は抵抗器R2を介して電源Vccに接続されている。発光ダイオードLED1には点灯色が赤色の発光ダイオードが使用されている。
The output terminals of the
AND回路28の出力端子は抵抗器R1を介してトランジスタTr12のベース端子に接続されている。トランジスタTr12のコレクタ端子には第2の表示灯としての発光ダイオードLED2のカソード端子が接続されるとともに、発光ダイオードLED2のアノード端子は抵抗器R2を介して電源Vccに接続されている。発光ダイオードLED2には点灯色が緑色の発光ダイオードが使用されている。
The output terminal of the AND
両トランジスタTr11,Tr12のエミッタ端子はトランジスタTr13のベース端子に接続されている。トランジスタTr13のエミッタ端子はグランドGNDに接続され、トランジスタTr13のコレクタ端子は出力端子Pに接続されている。また、トランジスタTr13のコレクタ端子とエミッタ端子との間にツェナーダイオード29が接続され、トランジスタTr13のベース端子とエミッタ端子との間に抵抗器R3が接続されている。
The emitter terminals of the transistors Tr11 and Tr12 are connected to the base terminal of the transistor Tr13. The emitter terminal of the transistor Tr13 is connected to the ground GND, and the collector terminal of the transistor Tr13 is connected to the output terminal P.
次に前記のように構成された位置検出装置10の作用を説明する。
位置検出装置10は図1(a)に示すように、例えば、流体圧シリンダ11の取付け溝13aの所定位置に取り付けられて使用される。位置検出装置10が取り付けられた流体圧シリンダ11が作動してピストン12が移動すると、ピストン12と共に磁石16も移動する。その結果、磁石16と各磁気センサ21,22との距離が変化し、各磁気センサ21,22の比較器26の非反転入力端子に入力される入力電圧Viとなる磁気抵抗素子25a,25bの接続点の電圧(磁気抵抗素子の出力電圧)も磁石16との距離に対応して変化する。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 1A, the
磁気抵抗素子の出力電圧は比較器26への入力電圧Viとなって基準電圧Vrと比較され、入力電圧Viが基準電圧Vrより高ければ比較器26の出力、即ち磁気センサ21,22の出力はHレベルの信号となり、入力電圧Viが基準電圧Vr以下であれば比較器26の出力、即ち磁気センサ21,22の出力はLレベルの信号となる。磁気センサ21,22のいずれか一方からHレベルの信号が出力されると、イクスクルーシブOR回路27の出力がHレベルとなってトランジスタTr11がオン状態になり、赤色発光の発光ダイオードLED1が点灯するとともに、トランジスタTr13のべース端子にHレベルの信号が入力される。その結果、トランジスタTr13もオン状態となり、出力端子PがLレベルになるため、この信号をシーケンス制御の信号に使用することができる。
The output voltage of the magnetoresistive element becomes the input voltage Vi to the
両磁気センサ21,22からHレベルの信号が出力されると、AND回路28の出力がHレベルとなってトランジスタTr12がオン状態になり、緑色発光の発光ダイオードLED2が点灯するとともに、トランジスタTr13のべース端子にHレベルの信号が入力される。その結果、トランジスタTr13もオン状態となり、出力端子PがLレベルになるため、この信号をシーケンス制御の信号に使用することができる。
When H level signals are output from both
磁気センサ21,22は縦配置の回路基板20の異なる面にそれぞれ配置されているため、磁石16の表面との最短距離が異なる状態になる。磁気抵抗素子の出力電圧は磁気センサ21,22と磁石16との距離が最短になった状態でピークとなる。したがって、図4に示すように、リード線24の引き出し位置をピストンロッド12a側になるように位置検出装置10が取付け溝13aに取り付けられた状態、即ち磁気センサ21と磁石16とが近い距離L1となるように取り付けられた状態では、両磁気センサ21,22の磁気抵抗素子の出力電圧は図3に実線で示す状態となる。即ち、磁石16との最短距離が短い磁気センサ21の磁気抵抗素子における出力電圧のピークP1の方が磁気センサ22の磁気抵抗素子における出力電圧のピークP2より高くなり、センサの動作範囲、即ち出力電圧が閾値(比較器26の基準電圧Vr)より大きくなる範囲は磁気センサ21の方が磁気センサ22より広くなる。なお、図3において、センサ出力と表示しているのは磁気抵抗素子の出力電圧、即ち比較器26の非反転入力端子に入力される入力電圧Viである。
Since the
また、リード線24の引き出し位置を流体圧シリンダ11のヘッド側になるように位置検出装置10が取付け溝13aに取り付けられた状態、即ち磁気センサ22と磁石16とが近い距離L1となるように取り付けられた状態では、両磁気センサ21,22の磁気抵抗素子の出力電圧は図3に破線で示す状態となる。即ち、磁石16との最短距離が短い磁気センサ22の磁気抵抗素子における出力電圧のピークP2の方が磁気センサ21の磁気抵抗素子における出力電圧のピークP1より高くなり、センサの動作範囲、即ち出力電圧が閾値(比較器26の基準電圧Vr)より大きくなる範囲は磁気センサ22の方が磁気センサ21より広くなる。
Further, the
図3に示すように、個々の磁気センサ21及び磁気センサ22について見ると、位置検出装置10の流体圧シリンダ11に対する取付け方向が変更されると、動作範囲(ONになる範囲)が変化する。実線で示す出力の形状と、破線で示す出力の形状とは線対称形状となるため、位置検出装置10の流体圧シリンダ11に対する取付け方向が異なる場合を比較すると、両磁気センサ21,22が共にONになる範囲(緑の表示灯のON範囲)の幅(ピストンの移動距離)は同じになる。しかし、磁気センサ21,22がOFFからONに切り替わるポイントがずれるため、両磁気センサ21,22が共にONになる範囲を挟んで両側に存在するいずれか一方の磁気センサがONになる範囲(赤の表示灯のON範囲)の幅は異なる。そして、ピストンロッド12aの引き込み状態から突出状態へのピストン12の移動時において、磁気センサ21がOFFからONに切り替わるポイントのずれ量X1と、磁気センサ22がONからOFFに切り替わるポイントのずれ量X2とは等しくなる。また、磁気センサ22がOFFからONに切り替わるポイントのずれ量Y1と、磁気センサ21がONからOFFに切り替わるポイントのずれ量Y2とは等しくなる。従って、位置検出装置10の動作範囲(磁気センサ21,22の少なくとも一方がON状態になる範囲)及び最適範囲(磁気センサ21,22の両方がON状態になる範囲)の幅は同じになる。
As shown in FIG. 3, when the
なお、リード線24の引き出し位置をピストンロッド12a側になるように位置検出装置10が取付け溝13bに取り付けられた場合も、磁気センサ22と磁石16とが近い距離L1となる。即ち、位置検出装置10の方向を変更しなくても、取付け溝13a,13bのどちらに取り付けるかによっても、磁気センサ21,22のどちらが磁石16と近い距離L1となるかが決まる。
Even when the
位置検出装置10の最適範囲がずれても、位置検出装置10を11に取り付ける際、設置者(作業者)は、最適範囲であることを表示する緑色発光の発光ダイオードLED2が点灯する位置を目標として位置検出装置10を固定するため、変動分は取り付け固定の際に吸収されるため、問題はない。
Even when the optimum range of the
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)位置検出装置10は、磁気抵抗素子の出力電圧を基準電圧Vrと比較器26で比較するとともに比較結果を出力する磁気センサ21,22を備えている。そして、位置検出装置10が流体圧シリンダ11に取り付けられた状態において、流体圧シリンダ11のピストン12に設けられた磁石16に対して縦配置となる回路基板20の両面に、1つずつピストン12の移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で磁気センサ21,22が配置されている。したがって、位置検出装置10をそのリード線24の引き出し側がピストン20側又はヘッド側のいずれになるように流体圧シリンダ11に取り付けても装置の動作範囲は変わらず、安定した位置検出を行うことができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)2つの磁気センサ21,22の一方が検出状態の時に発光する発光ダイオードLED1と、2つの磁気センサ21,22の両方が検出状態の時に発光する発光ダイオードLED2とを備えている。したがって、位置検出装置の設置者が発光ダイオードLED2の点灯状態を確認して位置検出装置10を流体圧シリンダ11に取り付けることにより、取付け方向に拘わらず位置検出装置10は適正な位置に取り付けられ、安定した位置検出が可能となる。
(2) The light emitting diode LED1 that emits light when one of the two
(3)磁気センサ21,22は、磁気抵抗素子25a,25bと比較器26とが1チップ化されたICである。したがって、磁気抵抗素子25a,25bと比較器26とが別のチップに構成された場合に比較して、位置検出装置10の製造が簡単になる。
(3) The
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
・ 磁気センサ21,22は、磁気抵抗素子25a,25bと比較器26とが別のチップで構成されていてもよい。この場合、比較器26を磁気抵抗素子25a,25bから離して配置することができ、磁気抵抗素子25a,25bと比較器26とが1チップ化された場合に比較して、比較器26の配置位置の自由度が高くなる。
The embodiment is not limited to the above, and may be configured as follows, for example.
In the
・ 2つの磁気センサ21,22の一方が検出状態の時に発光する第1の表示手段と、
2つの磁気センサ21,22の両方が検出状態の時に発光する第2の表示手段とは赤色発光の発光ダイオード(LED)と緑色発光のLEDとの組み合わせに限らず、異なる色の発光色のLEDを組み合わせた構成としてもよい。
First display means that emits light when one of the two
The second display means that emits light when both of the two
・ 第1の表示手段及び第2の表示手段は異なる色の発光素子が点灯する構成に限らず、発光色は同じで発光部の面積が変わる構成としたり、発光部の数が異なる構成にしたりしてもよい。例えば、2つの磁気センサ21,22の一方が検出状態の時には1つのLEDが点灯し、2つの磁気センサ21,22の両方が検出状態の時には2つのLEDが点灯する構成にしてもよい。
The first display unit and the second display unit are not limited to the configuration in which the light emitting elements of different colors are lit, but the configuration in which the emission color is the same and the area of the light emitting unit is changed, or the number of the light emitting units is different. May be. For example, one LED may be turned on when one of the two
・ 表示手段は発光ダイオードに限らず、発光ダイオード以外の発光素子、例えばエレクトロルミネッセンス素子(EL素子)を使用してもよい。
・ 各トランジスタTr11〜Tr13としてバイポーラトランジスタに代えて他のトランジスタ、例えば、MOSトランジスタ(MOSFET)を使用してもよい。
-A display means is not restricted to a light emitting diode, You may use light emitting elements other than a light emitting diode, for example, an electroluminescent element (EL element).
Other transistors, for example, MOS transistors (MOSFETs) may be used as the transistors Tr11 to Tr13 in place of the bipolar transistors.
・ 2つの磁気センサ21,22の一方が検出状態の時に第1の表示手段を発光させ、2つの磁気センサ21,22の両方が検出状態の時に第2の表示手段を発光させるように磁気センサ21,22の出力を処理する回路構成は、イクスクルーシブOR回路27とAND回路28との組み合わせに限らない。
The magnetic sensor so that the first display means emits light when one of the two
・ 位置検出装置として第1の表示手段及び第2の表示手段を内蔵せず、2つの磁気センサ21,22の出力を処理する処理回路(例えば、イクスクルーシブOR回路27及びAND回路28)の出力端子を備えた構成としてもよい。そして、前記処理回路の出力端子を別体の表示部あるいはマイコンに接続して最適範囲と許容範囲の確認を行うようにしてもよい。
A processing circuit (for example, the exclusive OR
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
(1)請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記第1の表示手段は赤色発光ダイオードであり、前記第2の表示手段は緑色発光ダイオードである。この場合、従来の2色発光の位置検出装置の部品の多くを流用することができる。
Next, technical ideas that can be grasped from the above-described embodiment and other examples will be described below together with their effects.
(1) In the invention according to any one of claims 1 to 3, the first display means is a red light emitting diode, and the second display means is a green light emitting diode. In this case, many of the components of the conventional two-color light emission position detecting device can be used.
(2)磁気発生手段からの磁界の強さに対応した抵抗値を示す磁気抵抗素子の出力電圧を基準電圧と比較器で比較するとともに比較結果を出力する磁気センサを備えた流体圧シリンダ用位置検出装置であって、前記位置検出装置が流体圧シリンダに取り付けられた状態において、前記流体圧シリンダのピストンに設けられた磁石に対して縦配置となる基板と、前記基板の両面に、1つずつ前記ピストンの移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で配置された2つの磁気センサと、前記2つの磁気センサの出力信号を入力して前記2つの磁気センサの一方が検出状態にあることを示す第1の出力信号を出力する第1の出力部(イクスクルーシブOR回路27)と、前記2つの磁気センサの出力信号を入力して前記2つの磁気センサの両方が検出状態にあることを示す第2の出力信号を出力する第2の出力部(AND回路28)とを備えた流体圧シリンダ用位置検出装置。この(2)に記載の発明によれば、位置検出装置をそのリード線の引き出し側がピストン側又はヘッド側のいずれになるように流体圧シリンダに取り付けても装置の動作範囲は変わらず、安定した位置検出を行うことができる。また、位置検出装置に検出状態を確認する発光表示手段を備えた構成に比較して位置検出装置を小型化することができる。 (2) The position for the fluid pressure cylinder provided with the magnetic sensor for comparing the output voltage of the magnetoresistive element showing the resistance value corresponding to the strength of the magnetic field from the magnetism generating means with the reference voltage and the comparator and outputting the comparison result In the state in which the position detection device is attached to the fluid pressure cylinder, one detection device is provided on a substrate vertically disposed with respect to a magnet provided on a piston of the fluid pressure cylinder, and on both surfaces of the substrate. Two magnetic sensors arranged in a state where they are displaced in the moving direction of the piston one by one and a part of the operation range is overlapped, and one of the two magnetic sensors by inputting the output signals of the two magnetic sensors The first output unit (exclusive OR circuit 27) that outputs a first output signal indicating that the two magnetic sensors are in a detection state, and the two magnetic sensors output signals are input to the two magnetic sensors. Position detecting apparatus for a fluid pressure cylinder having a second output portion which both capacitors and outputs a second output signal indicating that the detected state and (AND circuit 28). According to the invention described in (2), even if the position detection device is attached to the fluid pressure cylinder so that the lead-out side of the lead wire is on the piston side or the head side, the operation range of the device does not change and is stable. Position detection can be performed. In addition, the position detection device can be downsized as compared with a configuration in which the position detection device includes a light emitting display means for confirming the detection state.
LED1…第1の表示手段としての発光ダイオード、LED2…第2の表示手段としての発光ダイオード、Vr…基準電圧、10…位置検出装置、11…流体圧シリンダ、12…ピストン、16…磁石、20…基板としての回路基板、21,22…磁気センサ、25a,25b…磁気抵抗素子、26…比較器。 LED1 ... light emitting diode as first display means, LED2 ... light emitting diode as second display means, Vr ... reference voltage, 10 ... position detecting device, 11 ... fluid pressure cylinder, 12 ... piston, 16 ... magnet, 20 ... Circuit boards as boards, 21, 22 ... Magnetic sensors, 25a, 25b ... Magnetoresistive elements, 26 ... Comparators.
Claims (3)
前記位置検出装置が流体圧シリンダに取り付けられた状態において、前記流体圧シリンダのピストンに設けられた磁石に対して縦配置となる基板と、
前記基板の両面に、1つずつ前記ピストンの移動方向にずれた状態で、かつ動作範囲の一部が重なる状態で配置された2つの磁気センサと、
前記2つの磁気センサの一方が検出状態の時に発光する第1の表示手段と、
前記2つの磁気センサの両方が検出状態の時に発光する第2の表示手段と
を備えた流体圧シリンダ用位置検出装置。 A fluid pressure cylinder position detection device comprising a magnetic sensor for comparing the output voltage of a magnetoresistive element exhibiting a resistance value corresponding to the strength of a magnetic field from a magnetism generating means with a reference voltage and outputting a comparison result. There,
In a state where the position detection device is attached to a fluid pressure cylinder, a substrate that is vertically disposed with respect to a magnet provided on a piston of the fluid pressure cylinder;
Two magnetic sensors disposed on both surfaces of the substrate one by one in a state shifted in the moving direction of the piston and in a state where a part of the operation range overlaps;
First display means for emitting light when one of the two magnetic sensors is in a detection state;
A fluid pressure cylinder position detecting device comprising: a second display means for emitting light when both of the two magnetic sensors are in a detection state.
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