(57)【要約】【課題】  シリンダチューブ外面に長手方向のレールを有する流体圧シリンダに対して位置検出センサを取り付けるためのセンサ取付機構において、指向性のある位置検出センサを適切な方向に向けて装着できるようにする。【解決手段】  シリンダチューブ２外面の長手方向の溝状のレール３に、ピストンの動作位置を検出するための指向性のある位置検出センサ３０を、センサ取付具１０を介して取付ける。このセンサ取付具１０は、レール３への固定部１１と、該固定部に連設されて、レール壁４の外側においてシリンダチューブ２の表面に近接または接するセンサ装着部１５とを有する。このセンサ装着部には、位置検出センサ３０における磁力検出の指向性をほぼシリンダの中心に向け、該センサをシリンダの軸線と平行する方向に沿うように装着する装着ガイド１６を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ外面の長手方向に向けて該外面から突出状態に設けられた溝状のレールに、位置検出用磁石を備えたピストンの動作位置を検出するための指向性のある位置検出センサを、センサ取付具を介して取付けるようにしたセンサ取付機構であって、
上記センサ取付具は、上記レールへ固定する固定部と、該固定部に連設されて、上記溝状のレールを形成するレール壁の外側においてシリンダチューブの表面に近接または接するセンサ装着部とを有し、
上記センサ装着部が、上記位置検出センサを一定の姿勢でシリンダの軸線と平行する方向に沿うように装着する装着ガイドを備え、
該装着ガイドに装着した上記位置検出センサの姿勢が、該センサにおける磁力検出の指向性がほぼシリンダの中心を向く姿勢である、
ことを特徴とする流体圧シリンダにおけるセンサ取付機構。  
【請求項２】
上記センサ装着部が、上記固定部に隣接する装着ガイドに、上記位置検出センサを固定するためのボルトを螺挿するボルト穴を有し、該装着ガイドに、そこから上記チューブ外面に沿って延びる位置検出センサの保持溝を備えた溝部材を付設している、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダにおけるセンサ取付機構。
【請求項３】
上記シリンダチューブ外面の溝状のレールが、口縁に沿った内向きフランジ部を有する上記レール壁の一対により形成され、
上記センサ取付具の固定部が、上記溝状のレールに嵌入されたナットに螺挿する取付ボルトのボルト穴と、上記レール壁のフランジ部間に嵌入されてレールに対する取付姿勢を決める嵌合突起とを有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダにおけるセンサ取付機構。
【請求項４】
上記センサ取付具が、レールへ固定する固定部のボルト穴の中心軸線の周りで１８０度向きを変えてレールに固定可能であり、かつ、１８０度向きを変えた二つのセンサ取付具の固定部が、レールの長手方向の両端面のいずれにおいても相互に接合した状態でレールに固定可能である、
ことを特徴とする請求項３に記載の流体圧シリンダにおけるセンサ取付機構。
【請求項５】
上記センサ装着部に装着される位置検出センサの磁力検出の指向性の中心軸線が、シリンダの中心とレールの中心を結ぶ線に対して１５〜７５度の範囲内にある、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の流体圧シリンダにおけるセンサ取付機構。
【請求項６】
位置検出センサが、その磁気検出部位に、基板上に水平方向の磁界に対して反応する回路パターンと垂直方向の磁界に対して反応する回路パターンとを有していて、それらにおける検出成分の差として検出した磁気に対応する電気信号が出力される磁気抵抗素子を備えたものであり、
上記垂直方向を磁力検出の指向性の方向として、その磁気検出部位がセンサ本体に組み込まれている、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の流体圧シリンダにおけるセンサ取付機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダチューブ外面に長手方向のレールを有する流体圧シリンダに対して位置検出センサを取り付けるためのセンサ取付機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体圧シリンダには、ピストンの動作位置を確認するために、位置検出センサが取り付けられる。この位置検出センサは、該シリンダ内のピストンに取り付けた磁石に対応して該シリンダの外部に設けられるものである。
この位置検出センサの取り付けには、従来から、流体圧シリンダの形態に応じて、シリンダチューブの外面に設けた長手方向のレールにセンサ取付具を介して位置検出センサを取り付けるレールタイプ、シリンダチューブの両端カバーを相互に連結するタイロッドを利用してセンサ取付具を取り付けるタイロッドタイプ、シリンダチューブ外面に凹設した溝を利用してその溝内に位置検出センサを直接取り付ける溝タイプなどがある。
【０００３】
これらのうち、上記タイロッドタイプは、その使用がタイロッドのある流体圧シリンダに限られる。また、溝タイプのものでは、単一の溝内に位置検出センサの長さ以下に近接して複数のセンサを配設することができず、複数センサを近接配置するには複数の溝をシリンダチューブ外面に設ける必要がある。すなわち、一般的に、流体圧シリンダでは、ストローク両端部分の位置検出を要求される場合が多く、シリンダストロークが位置検出センサの長さに比して比較的大きい場合には、位置検出センサの設置が容易であるが、ストロークが短い場合には、上記溝タイプのものでは位置検出センサ同士が物理的に干渉し、また、特に小型のシリンダにおいては溝の配置がスペース的に制限されるため、位置検出センサを設置できなくなる。
【０００４】
これに対し、上記レールタイプのものでは、位置検出センサ自体の取付位置がそのレールを形成するレール壁の外側になるので、センサ取付具の構造を工夫して一対のレール壁の両外側面を利用することにより、単一のレールでも複数の位置検出センサを近接配置することが可能になる点で有利なものである。
なお、上記レールを用いる場合には、位置検出センサ自体を上記レールに取り付けることもできるが、この場合には汎用のセンサを利用できなくなり、特殊な取付構造を持つばかりでなく、リード線の引っ張り等に対する強度をも備えたものを別途用意する必要がある。
【０００５】
一方、この種のピストン位置を検出する位置検出センサとしては、磁力を利用して接点を開閉させるリードスイッチ式、及び磁気抵抗素子を用いた電気的接点のない電子式と呼ばれる磁力検知方式が一般的である。
この電子式位置検出センサは、寿命や環境への適応性から、近年、多用されるようになったもので、使用されている磁気抵抗素子が磁気の変化量を電気信号に変換して検出し、その検出出力に基づいてピストンの動作位置を確認するものであるが、磁気抵抗素子自体が磁力検出についての指向性を有しているため、その指向性の中心軸線がシリンダの中心を向くように取り付ける必要がある。
【０００６】
しかしながら、上述したレールタイプのセンサ取付機構では、位置検出センサ自体の取付位置が、そのレールを形成するレール壁の外側になるので、レールの中心とシリンダの中心を結ぶ線に対して位置検出センサを平行に取り付けるようにした場合には、上記位置検出センサの指向性の中心軸線がシリンダの中心方向に向かず、特に、シリンダチューブの径が小さい場合には、上記指向性の中心軸線が、レールの中心とシリンダの中心を結ぶ線に対して大きなずれ量を持つことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の技術的課題は、複数の位置検出センサを近接配置するのに有利な上記レールタイプのセンサ取付機構において、上記指向性のある位置検出センサを適切な方向に向けて装着できるようにしたセンサ取付機構を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、上記レールにセンサ取付具を介して位置検出センサを取り付けるようにして、汎用の位置検出センサを利用可能にし、更に、該センサ取付具によって位置検出センサの外力からの保護を容易にすると共に、位置検出センサの交換時等に、該センサの検出位置や指向性の方向を適切に維持するための取付位置、取付姿勢の再現性が得られるようにしたセンサ取付機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明のセンサ取付機構は、シリンダチューブ外面の長手方向に向けて該外面から突出状態に設けられた溝状のレールに、位置検出用磁石を備えたピストンの動作位置を検出するための指向性のある位置検出センサを、センサ取付具を介して取付けるようにしたセンサ取付機構であって、上記センサ取付具は、上記レールへ固定する固定部と、該固定部に連設されて、上記溝状のレールを形成するレール壁の外側においてシリンダチューブの表面に近接または接するセンサ装着部とを有し、上記センサ装着部が、上記位置検出センサを一定の姿勢でシリンダの軸線と平行する方向に沿うように装着する装着ガイドを備え、該装着ガイドに装着した上記位置検出センサの姿勢が、該センサにおける磁力検出の指向性がほぼシリンダの中心を向く姿勢であることを特徴とするものである。
上記センサ取付機構において、センサ装着部に装着される位置検出センサの磁力検出の指向性の中心軸線は、通常、シリンダの中心とレールの中心を結ぶ線に対して１５〜７５度の範囲内に保持される。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記センサ装着部が、上記固定部に隣接する装着ガイドに、上記位置検出センサを固定するためのボルトを螺挿するボルト穴を有するものとし、該装着ガイドに、そこから上記チューブ外面に沿って延びる位置検出センサの保持溝を備えた溝部材が付設される。
また、上記シリンダチューブ外面の溝状のレールが、口縁に沿った内向きフランジ部を有する上記レール壁の一対により形成され、上記センサ取付具の固定部が、上記溝状のレールに嵌入されたナットに螺挿する取付ボルトのボルト穴と、上記レール壁のフランジ部間に嵌入されてレールに対する取付姿勢を決める嵌合突起とを有するものとして構成される。
【００１０】
本発明の他の好ましい実施の形態においては、上記センサ取付具が、レールへ固定する固定部のボルト穴の中心軸線の周りで１８０度向きを変えてレールに固定可能であり、かつ、１８０度向きを変えた二つのセンサ取付具の固定部が、レールの長手方向の両端面のいずれにおいても相互に接合した状態でレールに固定可能であるものとして構成される。
【００１１】
本発明のセンサ取付機構によって取り付けられる位置検出センサとして、具体的には、磁気検出部位に、基板上に水平方向の磁界に対して反応する回路パターンと垂直方向の磁界に対して反応する回路パターンとを有していて、それらにおける検出成分の差として検出した磁気に対応する電気信号が出力される磁気抵抗素子を備えたものを用いることができ、この位置検出センサは、上記垂直方向を磁力検出の指向性の方向として、その磁気検出部位がセンサ本体に組み込まれるものである。
【００１２】
上記構成を有するセンサ取付機構によれば、センサ取付具におけるセンサ装着部に、位置検出センサをシリンダの軸線と平行する方向に沿って一定の姿勢で装着する装着ガイドを備え、上記装着ガイドによって得られる上記位置検出センサの一定の姿勢が、該センサにおける磁力検出の指向性がほぼシリンダの中心を向く姿勢になるようにしているので、位置検出センサを単に上記装着ガイドに装着するだけで、常に位置検出センサを適切な姿勢で取り付けることができる。特に、小型あるいは小ストロークの流体圧シリンダにおいては、シリンダ周囲に配置される固定用部材及びボルト等の磁性体により、シリンダに内蔵している磁石による位置検出センサを動作させる磁束分布に変化が起こり得るが、上記センサ取付機構によれば、そのような影響を最小限にして安定した位置検出を行うことができる。
【００１３】
また、上述した本発明のセンサ取付機構においては、上記流体圧シリンダのレールにセンサ取付具を介して位置検出センサを取り付けるようにしているので、汎用の位置検出センサを利用することができ、更に、位置検出センサの形状変更等の改良に際してシリンダ本体に変更を加えることなく、センサ装着具の形状変更によって対応することができる。
また、該センサ取付具によって位置検出センサを外力から保護できると共に、位置検出センサの交換時等に、該センサの検出位置や指向性の方向を適切に維持するための取付位置、取付姿勢の再現性を得ることができる。
なお、上記センサ取付具のセンサ装着部における装着ガイドにおいて、ある特定の径を持つ流体圧シリンダに適合するようにセンサの姿勢を設定しても、そのセンサの姿勢は他の径の流体圧シリンダにおいて適切であるとは限らない。そのため、多種の径の流体圧シリンダに本発明のセンサ取付機構を適用する場合には、流体圧シリンダの径に応じてセンサの取付姿勢を変えた複数種のセンサ取付具を用意することが必要になる。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明のセンサ取付機構によれば、複数の位置検出センサを近接配置するのに有利な上記レールタイプのセンサ取付機構において、上記指向性のある位置検出センサを適切な方向に向けて装着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１ないし図４は、本発明に係るセンサ取付機構の一例を示すものである。
本発明に基づいて位置検出スイッチを取り付ける流体圧シリンダ１は、図１，２，４等からわかるように、シリンダチューブ２の外面の長手方向に向けて該外面から突出状態に設けられた溝状のレール３に、位置検出用磁石を備えたピストン（図示せず）の動作位置を検出するための指向性のある位置検出センサ３０を、センサ取付具１０を介して取付けるようにしたものである。上記位置検出用磁石は、流体圧シリンダのピストンの周囲に嵌着した環状のもので、シリンダの軸線方向に磁束が向くように磁化されている。
また、上記シリンダチューブ２は、アルミニウム等の非磁性材料からなり、その外面に一体的に形成された溝状のレール３は、口縁に沿った内向きフランジ部５を有するレール壁４の一対により形成され、センサ取付具１０を固定するために、その内部に上記フランジ部間から脱出しないようなナット８を嵌入できるようにしている。
【００１６】
上記センサ取付具１０は、合成樹脂等により成形され、上記流体圧シリンダ１のレール３へ固定する固定部１１と、該固定部１１に連設されて、上記溝状のレール３を形成するレール壁４の外側においてシリンダチューブ２の表面に近接または接するセンサ装着部１５とを備えている。
上記固定部１１は、シリンダチューブ２の外面の溝状のレール３に嵌入されたナット８に螺挿する取付ボルト９のボルト穴１２と、上記レール壁４のフランジ部５間に嵌入されてレール３に対するセンサ取付具１０の取付姿勢を決める嵌合突起１３とを備えている。上記レール３は、その中心線が流体圧シリンダ１の中心に向かうように形成されたものであり、それに伴って上記取付ボルト９の中心軸線も流体圧シリンダ１の中心に向うように構成されている。
【００１７】
また、上記センサ装着部１５は、位置検出センサ３０を装着するための部位であって、固定部１１がレール３に固定された状態でレール壁４の外面に当接するレール当接壁１５ａと、シリンダチューブ２の外面に当接する底壁１５ｂとを有し、上記固定部１１に隣接する部位の内部に、位置検出センサ３０の頭部を嵌入させる装着ガイド１６を備え、更に、このセンサ装着部１５には、装着ガイド１６からシリンダチューブ２の外面に沿って延びる位置検出センサ３０を保持するための保持溝１７ａを備えた溝部材１７を付設している。
上記センサ装着部１５及びそれに付設された溝部材１７は、位置検出センサ３０のリード線等に外力が作用する場合の該センサの保護のために有効なものであるが、後述の位置検出センサ３０における動作表示灯（ＬＥＤ）３３が隠れない範囲内で設置する必要がある。
【００１８】
上記装着ガイド１６は、その内部に断面非円形の位置検出センサ３０の頭部を嵌着するための該センサの形状に適合した凹部によって形成され、上記位置検出センサ３０を一定の姿勢で流体圧シリンダ１の軸線と平行する方向に沿うように装着可能にしたものである。
また、上記センサ装着部１５には、装着ガイド１６に装着した位置検出センサ３０のねじ部３４にボルト１９を螺挿して該センサ３０を一定の姿勢で固定するためのボルト穴１８を設けている。このボルト穴１８は、雌ねじのない単なる穴により形成される。
装着ガイド１６に装着した位置検出センサ３０についての上記一定の姿勢とは、該センサにおける磁力検出の指向性がほぼ流体圧シリンダ１の中心を向く姿勢のことである。この姿勢は、装着ガイド１６に対する断面非円形の位置検出センサ３０の嵌着によって得ることもできるが、上記ボルト１９をセンサ装着部１５のボルト穴１８を通して位置検出センサ３０のねじ部３４に螺挿することによっても得られるものである。
【００１９】
上記センサ装着部１５における装着ガイド１６において、ある特定の径を持つ流体圧シリンダに適合するように位置検出センサ３０の姿勢を設定しても、そのセンサの姿勢は他の径の流体圧シリンダにおいて適切であるとは限らない。そのため、多種の径の流体圧シリンダに本発明のセンサ取付機構を適用する場合には、流体圧シリンダの径に応じてセンサの取付姿勢を変えた複数種のセンサ取付具を用意することが必要になる。この場合、実用的な流体圧シリンダの径が一定の範囲内にあるので、図４に示すように、センサ装着部１５に装着される位置検出センサ３０の磁力検出の指向性の中心軸線Ｌ２と、シリンダ１の中心とレール３の中心を結ぶ線Ｌ１との間の角度αは、通常、１５〜７５度の範囲内に設定される。
【００２０】
従って、流体圧シリンダの径との関連において上記中心軸線Ｌ２が適切に傾斜したセンサ取付具１０をレール３に固定しておくと、位置検出センサ３０の交換時等に、該センサの検出位置や指向性の方向を適切に維持するための取付位置、取付姿勢の再現性を得ることができる。
【００２１】
上記構成を有するセンサ取付具１０は、図５に示すように、レール３に固定する固定部１１のボルト穴１２の中心軸線（Ｌ１）の周りで１８０度向きを変え、従って固定部１１の嵌合突起１３を逆向きにしてレール３に固定可能であり、そして、上記固定部１１はそれをレール３に固定した場合における該レールの長手方向両端面を平面状に形成しているので、１８０度向きを変えた二つのセンサ取付具１０の各固定部１１が、レールの長手方向の両端面のいずれにおいても相互に接合した状態でレールに固定可能であり、図３に示すように磁力を検出する磁気抵抗素子３５がセンサ装着部１５から離れた位置にあると、あらゆる位置的関係において二つのセンサを配設することが可能になる。
【００２２】
次に、図３及び図６〜図１０を参照して、上記位置検出センサ３０の構成及びその指向性の概要について説明する。
位置検出センサ３０自体の構成は、図３及び図６に示すように、その非円形断面のセンサ本体３１の先端部に前記ボルト１９が螺挿されるねじ部３４を備え、その反対側に該センサの検出信号を外部に出力するリード線３２が接続され、中間部上面に動作表示灯３３が設けられている。更に、その内部に、磁気検出部位である磁気抵抗素子３５及びその信号処理を行うスイッチ主回路３６が収容されている。なお、これらの各要素はセンサ本体３１内に樹脂でモールドされる。
【００２３】
上記磁気抵抗素子３５は、図７に示すように、基板３５ａ上に水平方向の磁界に対して反応する回路パターン３７と垂直方向の磁界に対して反応する回路パターン３８とを有し、位置検出時には、端子ａ−ｃ間及びｂ−ｃ間の中点電圧をスイッチ主回路３６における判定回路に入力し、両端子間における検出成分の差として、検出した磁気に対応する電気信号が出力されるものである。図８の（Ａ）（Ｂ）は、ピストンの周囲に設けられた磁石の磁界のベクトルの量的分布を磁石のストローク方向に示したものであり、（Ａ）は上記水平方向の検出成分、（Ｂ）は垂直方向の検出成分を示している。上記（Ａ）の場合は磁石中心０においてピークを持ち、上記（Ｂ）の場合には磁石の磁極面付近にピークを持ち、磁石中心０ではほぼ０となる。なお、図８において横軸は変位を示し、縦軸は出力を示している。
【００２４】
上記磁気抵抗素子３５の基板３５ａが、図９（Ａ）に示すように、磁石Ｍの中心から放射方向に向く直線上に配置されている場合は、図１０（Ａ）に示すように、該位置検出センサ３０の出力は、上述した図８の（Ａ）及び（Ｂ）の検出成分の差として右端に示すような態様で出力され、図８の（Ａ）のピークの両側に現れている余分なピークが打ち消されている（破線の囲みを参照）ので、誤動作する可能性が低い。一方、図９の（Ｂ）に示すように基板３５ａが配置される場合は、図８の（Ｂ）に示した垂直方向の検出成分がないので、図１０（Ｂ）に示すように、位置検出センサの出力は、その主ピークの両側に閾値レベルに接近する余分なピークが残存し（破線の囲みを参照）、このピークが周囲に配置される磁性体等で微妙に変動するので、誤動作が生じ易くなる。
【００２５】
このように、上記基板３５ａの配置の角度（図４のα）により、上記磁気抵抗素子３５の磁力検出成分が変化するので、上記基板３５ａが図９の（Ａ）に示す状態、すなわち垂直方向の次回に対して反応する回路パターン３８における当該垂直方向を磁力検出の指向性の方向として、その方向が流体圧シリンダ１の中心に向くようにしてセンサ本体３１に組み込まれている。これにより、位置検出センサ３０に最も安定した動作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るセンサ取付機構の実施例を示す分解斜視図である。
【図２】上記実施例のセンサ取付状態を示す端面図である。
【図３】上記実施例のセンサ取付具における位置検出センサの軸線に沿う縦断面図である。
【図４】位置検出センサの指向性に関連する説明図である。
【図５】二つのセンサ取付具の取付態様についての説明図である。
【図６】位置検出センサの外観を示す斜視図である。
【図７】磁気抵抗素子の回路パターンを示す説明図である。
【図８】磁気抵抗素子による検出出力を示し、（Ａ）は水平方向成分、（Ｂ）垂直方向成分の線図である。
【図９】位置検出センサの基板の配置を説明するためのもので、（Ａ）は垂直方向の配置、（Ｂ）は水平方向の配置を示す説明図である。
【図１０】位置検出センサの出力の説明図で、（Ａ）は図９（Ａ）の基板配置の場合の出力、（Ｂ）は図９（Ｂ）の基板配置の場合の出力を示すものである。
【符号の説明】
【００２７】
１      流体圧シリンダ
２      シリンダチューブ
３      レール
４      レール壁
５      フランジ部
８      ナット
９      取付ボルト
１０    センサ取付具
１１    固定部
１２    ボルト穴
１３    嵌合突起
１５    センサ装着部
１６    装着ガイド
１７    溝部材
１７ａ  保持溝
１８    ボルト穴
１９    ボルト
３０    位置検出センサ
３１    センサ本体
３３    動作表示灯
３４    ねじ部
３５    磁気抵抗素子
３５ａ  基板
３７，３８  回路パターン
Ｍ      磁石
【図１】
2006052744.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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