JPH02248708A

JPH02248708A - アクチュエータ用位置検出装置

Info

Publication number: JPH02248708A
Application number: JP7023589A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Yoshida; 光孝吉田
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 1989-03-22
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2592521B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はアクチュエータに用いられる位置検出装置に関
し、特にエアシリンダのような流体圧アクチュエータの
短ストロークのピストン位贋検出が可能とされるアクチ
ュエータ用位置検出装置に適用して有効な技術に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、たとえばエアシリンダのような流体圧アクチー
エータにおいて、ピストンのストローク位置を検出する
ためにはリードスイッチや磁気抵抗素子などの検出素子
を設けた位置検出装置が使用されている。

この種の位置検出装置はそれ自体が小形化されるよう努
力が重ねられているが、アクチュエータの小形化への要
求が強くなっている現在では、位置検出装置の小形化が
アクチュエータの小形化に追従しきれなくなっているの
が現実である。

特に、たとえばロボットや精密自動機器、半導体製造機
器などに用いられるアクチュエータでは、アクチ二二一
タのピストンのストローク自体が極めて短くなってきて
いる。

そこで、従来、このような短ストロークのアクチュエー
タにおけるピストン位置の検出を行うために、位置検出
装置を各ストローク端について１個ずつ設け、しかもこ
れらの位置検出装置をそれぞれピストン移動方向および
その直角方向に位置をずらして配設するようにしたもの
が考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような技術では、位置検出装置自体
が複数個必要であることに加えて、位置検出装置の寸法
を小形化するにも限度があるため、全体として大形の位
置検出装置となってしまう。

また、複数個の位置検出装置をアクチユエータに取付け
るために、位置検出装置の個数に応じた取付溝や取付具
が必要であり、それらの溝加工や取付具の製造に要する
コストの向上、さらにはアクチユエータへの取付作業の
繁雑化などの問題がある。

さらに、従来は、特に動作距離の長い、すなわちＯＮ時
間の長い位置検出装置の場合には、そのセツティングが
困難で、セツティングの調整が必要となる上に、短スト
ロークのピストンなどの位置検出が困難であるなどの問
題があることも本発明者は見い出した。

そこで、本発明の目的は、１個の位置検出装置のみで両
ストローク端のような複数の位置を検出できる技術を提
供することにある。

本発明の他の目的は、極めて短いストロークの移動部の
位置検出を精確に行うことが可能な技術を提供すること
にある。

本発明のさらに他の目的は、小形で実装の簡単なアクチ
エエータ用位置検出装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本発明のアクチエエータ用位置検出装置は、
１つのケース内に基板が収納され、該複数個の基板の一
生面に複数個の検出素子が実装され、該検出素子がアク
チュエータの移動部の移動方向に互いに変位されて内蔵
されてなるものである。

また、前記検出素子および基板が合成樹脂で一体成形さ
れたケース内に埋設されているものである。

さらに、前記複数個の検出素子が１チップの検出器に形
成されているものである。

〔作用〕

前記したアクチエエータ用位置検出装置によれば、１つ
のケース内に複数個の検出素子が内蔵されていることに
より、１個の位置検出装置のみで両ストローク端などの
複数位置を精確に検出でき、セツティングの調整が不要
となる。

また、１つのケース内の複数個の検出素子の位置を所望
の距離だけ互いに変位させることにより、超短ストロー
クの位置検出が可能となる。

さらに、検出素子および基板がケース内に合成樹脂で一
体成形されることにより、検出素子および基板の密閉状
態にあける保護が可能となる。

また、複数個の検出素子が１チップの検出器に形成され
ることにより、検出器自体のコンパクト化が可能となる
。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるアクチュエータ用位置
検出装置の概略的拡大斜視図、第２図はこの位置検出装
置をエアシリンダに実装した状態を示す斜視図、第３図
は位置検出装置の回路図、第４図（ａ）〜（６）は第３
図の各回路素子の出力信号を示す波形図である。

まず、第１図により本実施例のアクチエエータ用位置検
出装置の構成を説明する。

本実施例の位置検出装置ｌは、基板２と、この基板２に
実装された検出器３と、この検出器３で検出された信号
を処理する専用または汎用の集積回路素子４と、表示用
の発光ダイオード５と、リード線６とで構成されている
。そして、これらの基板２および検出器３、集積回路素
子４は、たとえばエポキシ樹脂などの合成樹脂のケース
７の中に一体的に成形されて埋設されている。

本実施例の検出器３は、−例として磁気抵抗素子で構成
される２個の検出素子３ａ、３ｂが１チップに形成され
ており、たとえば第２図に示すアクチユエータとしての
シリンダ８のピストン（図示せず）の両ストローク端が
それぞれの検出素子３ａ、３ｂにより検出される構造と
されている。

すなわち、２個の検出素子３ａ、３ｂが内蔵された検出
器３は基板２の一方の主面に実装され、雨検出素子３ａ
、３ｂによりピストンの両ストローク端を検出するため
、ピストンのストロークの長さに一致する距離だけピス
トンの移動方向に互いに位置がずらされて配置されてい
る。

また、本実施例の場合、検出されるストロークが超短ス
トロークである場合にも容易に対応できるものであり、
そのために前記のように２個の検出素子３ａ、３ｂがそ
れぞれ１チップに形成されている。また、３点以上の位
置を検出したい場合には、３個以上の検出素子を相互に
所望の距離をおいて１チップ内に収納すればよい。この
ような構造とすることにより、検出器３自体のコンパク
ト化が可能となる。

前記集積回路素子４は、それぞれ検出素子３ａ。

３ｂの各々に基板２上のプリント配線（図示せず）で電
気的に接続され、第３図に示すように各検出素子３ａ、
３ｂからの検出信号を増幅する増幅器９ａ、９ｂと、増
幅器９ａ、９ｂからの増幅信号を基準電圧と比較する比
較器１０ａ、ｌＯｂと、比較器１０ａ、ｊｏｂからのス
イッチング信号を論理積演算する論理積素子１１と、比
較器１０ａ。

１０ｂからのスイッチング信号を論理積素子ｉｔのイン
ヒビット信号により強制的にＯＦＦにする出力素子１２
ａ、１２ｂとからなる。

また、出力素子１２ａ、１２ｂは、たとえば論理積素子
１１のインヒビット信号を符号変換する変換素子と、比
較器ｔｏａ、ｔａｂからのスイッチング信号と変換素子
の符号変換出力とを論理積演算する論理積素子などで構
成される。

さらに、発光ダイオード５も、それぞれの出力回路に接
続され、ピストンの両ストローク端の検出を表示する発
光ダイオード５ａ、５ｂよりなる。

なお、第１図では明確化のために省略されているが、第
２図に示すように位置検出装置１をシリンダ本体１３の
取付溝１４に取付けるため、位置検出装置１の側面には
取付フランジ部１５が一体的に突設され、この取付フラ
ンジＢ１５においてねじ１６により位置検出装置ｆｆが
シリンダ本体！３に取付けられている。

なお、シリンダ８にふいて、１７はピストンロッド、１
８は圧縮空気の給排ポート、１９は取付孔である。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、本実施例のアクチユエータ用位置検出装置１を製
作する場合、検出素子３ａ、３ｂが内蔵された検出器３
、集積回路素子４、発光ダイオード５ａ、５ｂｓさらに
リード１１６を基板２に実装し、それをケース７の中に
収容し、樹脂を注入して封入する。この場合、これらの
検出器３および集積回路素子４などは基板２の一方の主
面に実装されている。これにより、封入される検出器３
などが１個のケース７の中に内蔵されたアクチユエータ
用位置検出装置１が得られ、これらの検出器３、集積回
路素子４および発光ダイオード５ａ。

５ｂの密閉状態における保護が可能とされる。

次に、このアクチュエータ用位置検出装置ｌを第２図の
ようにシリンダ８に適用した場合について、その作動を
第３図および第４図に基づいて説明する。

まず、シリンダ８のピストン（図示せず）のストローク
端は、それぞれ検出素子３ａまたは３ｂによって検出さ
れる。すなわち、シリンダ８のピストンに設けられた磁
石（図示せず）の接近を各検出素子３ａ、３ｂで検出す
ることにより得られた位置検出信号は、各検出素子３ａ
、−３ｂからそれぞれ増幅器９ａ、９ｂに出力される。

そして、増幅器９ａ、９ｂで増幅された位置検出信号は
、検出素子３ａ、３ｂにおけるピストン移動方向の相互
間距離、すなわちピストンのストローク距離Ｓに対応し
て、第４図（ａ）に示すように各検出素子３ａ、３ｂの
位置でピークとなる増幅信号Ａ、Ｂとして出力される。

さらに、各増幅器９ａ、９ｂからの増幅信号Ａ。

Ｂは比較器１１）ａ、１０ｂに人力され、比較器１０　
ａ　；　：Ｈ：ｉ、Ｏｂ、ｊこより比較され、シ２リン
ダ８のピストンが、ど−ミち・ら、のストローク端にあ
、・るかが検知される。　パ２．Ｓ・１、こ、の時、検出素子３ａ、３ｂから増幅器９ａ。

９ｂを経て、増幅された各増幅信号Ａ、Ｂは、比較器１
０ａ、ｌＯｂにより各検出素子３ａ、３ｂが同時にＯＮ
になる状態が確保される基準電圧Ｖと比較され、ＯＮと
ＯＦＦとの間でスイッチングされるスイッチング信号Ｃ
，Ｄとして出力される。

そして、第４図（ｂ）に示すように、比較器１０ａ。

１０ｂからのスイッチング信号Ｃ，Ｄは、ストローク距
離Ｓの位置を中心にＯＮ状態となる。

さらに、各比較器１０ａ、１０ｂからのスイッチング信
号Ｃ，Ｄは、論理積素子１１に入力され、論理積演算さ
れることにより、第４図（Ｃ）に示すように両スイッチ
ング信号Ｃ，ＤがＯＮ状態の時にＯＮとされるインヒピ
ット信号Ｅが出力される。

また、比較器１０ａ、ｌＯｂからのスイッチング信号Ｃ
，Ｄと、論理積素子１１からのインヒビット信号Ｅが出
力素子１２ａ、１２ｂに入力され、スイッチング信号Ｃ
，Ｄがインヒビット信号Ｅにより強制的にＯＦＦ状態と
される。そして、出力素子１２ａ、１２ｂの出力信号Ｆ
、Ｇは、第４図（ｄ）に示すようにストローク距離Ｓの
両端側でＯＮ状態となり、位置検出装置ｌの出力端子０
ＵＴＩ。

０ＵＴ２に各ストローク端の検出信号として出力される
。さらに、これに応じて発光ダイオード５ａまたは５ｂ
が発光され、シリンダ８の両ストローク端に右ける位置
検出の動作表示が行われる。

以上のように、本実施例の位置検出装置１においては、
複数個の検出素子３ａ、３ｂが１つのケース７に収納さ
れることにより、１個の位置検出装置１のみで両ストロ
ーク端などの複数位置を精確に検出でき、また複数個の
検出素子３ａ、３ｂの位置を所望の距離だけ互いに変位
させることにより、超短ストロークの位置検出が可能で
ある。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例の検出器３については、複数個の検
出素子３ａ、３ｂを１チップに形成する場合について説
明したが、これに限られず、各検出素子３ａ、３ｂをそ
れぞれｌチップに形成し、複数個の検出素子３ａ、３ｂ
を並設して実装してもよく、また１枚の基板２に設ける
必要はない。

また、本発明におけるケース７は、必ずしも合成樹脂の
成形品に限らず、箱形など他の形式のケース７であって
もよい。

さらに、本実施例の位置検出装置１は、シリンダ８に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、たとえばロークリアクチニエータなどのアク
チユエータについても広く適用可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

（１）、　　１つのケース内に収納された基板の一生面
に複数個の検出素子が実装され、これらの検出素子がア
クチユエータの移動部の移動方向に互いに変位されて内
蔵されることにより、複数個の検出素子の相互間距離を
必要に応じて適宜に形成することができるので、短スト
ロークの移動部の検出を確実に行うことができ、特に超
短ストロークのアクチユエータに適応することができる
。

（２）、検出素子および基板が合成樹脂で一体成形され
たケース内に埋設されることにより、検出素子および基
板が密閉状態において保護されるので、位置検出装置の
寿命および信頼性の向上が可能である。

（３）、複数個の検出素子が１チップの検出器に形成さ
れることにより、検出器のコンパクト化が可能にされる
と同時に、２つ以上の位置検出装置に別れる場合に比べ
て、位置検出装置の小形化が実現できる。

（４）、前記（１）、（２）および（３）により、位置
検出装置の配線構造右よび実装が簡単になると同時に、
低コスト化が可能とされる位置検出装置を得ることがで
きる。

（５）、前記（３）により、位置検出装置における検出
素子のセツティングの調整が不要とされ、また検出器の
実装および位置検出装置のセツティングが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるアクチュエータ用位置
検出装置の概略的拡大斜視図、第２図は本実施例の位置
検出装置をエアシリンダに実装した状態を示す斜視図、
第３図は本実施例の位置検出装置の回路図、第４図（ａ
）〜（６）は第３図の各回路素子の出力信号を示す波形
図である。ｌ・・・・・・・・位置検出装置、２・・・・・・・・基板、３・・・・・・・・検出器、３ａ、３ｂ・・・・検出素子、４・・・・・・・・集積回路素子、５゜６　・７　・８　・９ａ。１０ａ。１　ｌ　・１２ａ。ｌ　３　・　・１４　・　・ｌ　５　・　・１６　・　・１７　・　・１８　・　・ｌ　９　・　・Ａ、　　Ｂ　　・Ｃ，Ｄ　・Ｅ　・　・　・Ｆ、Ｇ− ８・　・　・・発光ダイオード、・　リード線、・ケース、・シリンダ（アクチュエータ）、・増幅器、・比較器、・論理積素子、・出力素子、・シリンダ本体、・取付溝、・取付７ランジ部、・ねじ、０ピストンロンド、・給排ポート、・取付孔、・増幅信号、・スイッチング信号、・インヒビット信号、・出力信号、・ストローク距離、Ｖ・・・・・・・・・基準電圧。特許出願人　　株式会社　小金井製作所代理人　弁理士
　　筒　井　大　相同　　　弁理士　　　中　　野　　敏　　失策３図ｂｂ１υＯ２ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１、１つのケース内に基板が収納され、該基板の一主面
に複数個の検出素子が実装され、該複数個の検出素子が
アクチュエータの移動部の移動方向に互いに変位されて
内蔵されていることを特徴とするアクチュエータ用位置
検出装置。２、前記検出素子および基板が合成樹脂で一体成形され
たケース内に埋設されていることを特徴とする請求項１
記載のアクチュエータ用位置検出装置。３、前記複数個の検出素子が１チップの検出器に形成さ
れていることを特徴とする請求項１または２記載のアク
チュエータ用位置検出装置。