JPH055444Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、空圧あるいは油圧で作動する流体
圧シリンダや方向切換弁のスプール等、一般産業
機械に用いられる各種ロツドの位置を検出する装
置に関する。

〔従来の技術〕

実開昭61−137001号公報に従来の技術によるロ
ツドの位置検出装置が開示されている。この従来
の技術は、第４図及び第５図に示すように、表面
に螺旋状に導電体よりなる被検出部５１が設けら
れたロツド５０の周囲に、ロツド５０の軸線と直
交する仮想平面Ｍ上に四個の検出器５２ａ，５２
ｂ，５２ｃ，５２ｄを等間隔（等角度）おきに配
備したものである。この従来例によると、ロツド
５０が図中において右又は左へ移動し、被検出部
５１が上記仮想平面Ｍを通過するときに四個の検
出器５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄが順次作動
し、被検出部５１が一ピツチ進む間に四個のパル
ス信号を発生する。このパルス信号をカウントす
ることによりロツド移動量を検出することがで
き、また、一定時間内に発生したパルス信号の数
を演算することによつてロツド移動速度を検出す
ることができる。

他方、この考案の出願人は次の構成のロツドの
位置検出装置を実開昭61−62472号として出願し
た。この技術は、金属の種類によつて渦電流セン
サの出力が相違するという原理を応用したもの
で、ロツドに設けられた複数の凹所のうち、隣合
う三つの凹所のそれぞれに異種金属を充填してお
き、ロツドが右又は左へ移動するのに伴つて渦電
流センサから出力される異なる波高のパルス信号
を処理するものである。この技術によると、続い
て発生する四つのパルス信号のうち所定のパルス
信号の波高とその次に生じたパルス信号の波高と
の関係を微分し、その値をあらかじめ定めた基準
値と比較しその大小によつてロツド移動方向を検
出でき、また、パルス信号をカウントすることに
よつてロツド移動量を検出することができる。さ
らに、一定時間内に発生したパルス信号の数を演
算することによつてロツド移動速度を検出するこ
とができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、ロツドの位置は、基準位置に対する
ロツド移動方向と基準位置からのロツド移動量と
が判ることにより検出できるが、叙述した公報の
技術では、ロツド移動量を検出できるだけであ
り、ロツドの移動方向が左右いずれであつても同
一パターンでパルス信号が出力されるのでロツド
移動方向を他の手段で検出しない限り、ロツド位
置を正確に検出することができないという問題が
あるのに対し、叙述の出願人が提案した技術で
は、ロツド移動方向とロツド移動量がいずれも検
出でき、正確なロツドの位置を検出できる点で上
記公報のものよりも優れている。

しかしながら、出願人が提案した技術は、金属
の種類によつて渦電流センサの出力が相違すると
いう原理を応用し、三種類の異種金属を充填した
三個の凹所によつて一組の被検出部を構成するも
のであるから、ロツド部分の加工が複雑になつて
作りにくく、コスト高になるという問題があつ
た。また、加工が複雑なため、特に方向切換弁の
スプールなどのような小型装置におけるロツド位
置の制御に利用しにくいという問題もあつた。

この考案は以上の問題を解決するもので、ロツ
ドの移動により被検出部が一ピツチ移動する間
に、複数のパルス信号のそれぞれを互いに相違す
る時間間隔で発生させるようにすることによつ
て、ロツド部分の加工の難易が上記公報のものと
同程度であるにもかかわらず、ロツドの位置を正
確に検出することが可能なロツドの位置検出装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の目的を達成するために講じた手段は、表
面に螺旋状に被検出部が設けられたロツドの周囲
に配備される複数の検出器を、隣接する検出器の
間の角度がそれぞれの検出器の相互間で相違する
状態で配備したことである。

〔作用〕

以上のように構成されたロツドの位置検出装置
は次のように作用する。たとえば、隣接する検出
器の対向角度がロツドの周囲における一方向にお
いて順次大きくなるように複数の検出器を配備し
た場合を考えると、ロツドの等速移動に伴つて螺
旋状の被検出部がそれぞれの検出器との対応箇所
を通過するときに発生するパルス信号の時間間隔
は、経時により次第に増大し、時間間隔が最大に
なつた直後に時間間隔が最小になり、再び時間間
隔が次第に増大するというパターンを繰り返す。
従つて、この場合は、上記パターンの一サイクル
内において任意に選んだ二種類の時間間隔を比較
することによりロツド移動方向が検出される。ま
た、全パルス信号をカウントすることによつてロ
ツド移動量が検出される。なお、一定時間内に発
生したパルス信号の数を演算することによつてロ
ツド移動速度が検出される。

〔実施例〕

第１図はこの考案の第一実施例を示す概略側面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図
であり、１はロツド（たとえば油圧シリンダのピ
ストンロツド）、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはロツ
ドカバー等に配備された検出器の一例である渦電
流センサを示している。ロツド１の表面には螺旋
状に被検出部３が設けられている。この被検出部
３の具体的構成は特に詳述しないが、渦電流セン
サ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがロツド１の表面に生
じる渦電流の変化に応じたパルス信号を出力する
ものであることから、渦電流を変化させ得る要素
を具備する構成であればどのような構成のもので
もよい。たとえば、螺旋溝に地金（すなわちロツ
ド１の材質）と相違する種類の金属を充填したも
の、ロツド１の表面を部分的にクフトライド、高
周波焼入れ等の焼入れしてその組織を変化させた
ものなどを採用できる。上記渦電流センサ２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれは、ロツド１の軸線
と直交する仮想平面Ｍ上に配備されており、か
つ、渦電流センサ２ａと２ｂの間の角度α、同２
ｂと２ｃの間の角度β、同２ｃと２ｄの間の角度
γ、同２ｄと２ａの間の角度δは互いに異なる角
度に設定されている。

次に作用を説明する。

第３図は上記渦電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄから出力されるパルス信号特性を示す図であ
る。同図中、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ渦電流セ
ンサ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより出力されるパ
ルス信号の波形を示し、L₁はパルス信号ａが発
生してからパルス信号ｂが発生するまでの間にロ
ツド１が移動した距離、L₂はパルス信号ｂが発
生してからパルス信号ｃが発生するまでの間にロ
ツド１が移動した距離、L₃はパルス信号ｃが発
生してからパルス信号ｄが発生するまでの間にロ
ツド１が移動した距離、L₄はパルス信号ｄが発
生してから再びパルス信号ａが発生するまでの間
にロツド１が移動した距離を示し、L₁＋L₂＋L₃
＋L₄は螺旋状の被検出部３の一ピツチと同一の
長さである。また、T₁はパルス信号ａが発生し
てからパルス信号ｂが発生するまでの時間間隔、
T₂はパルス信号ｂが発生してからパルス信号ｃ
が発生するまでの時間間隔、T₃はパルス信号ｃ
が発生してからパルス信号ｄが発生するまでの時
間間隔、T₄はパルス信号ｄが発生してから再び
パルス信号ａが発生するまでの時間間隔を示し、
T₁＋T₂＋T₃＋T₄は螺旋状の被検出部３の一ピツ
チ分が移動するのに要する時間間隔である。な
お、横軸は螺旋状の被検出部３における位相を表
している。

たとえばロツド１が第１図の矢印ｘで示す方向
に移動していくと、被検出部３の被検出点３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄが渦電流センサ２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄにこの順に次々と対向していき、それぞ
れの渦電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがパル
ス信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを出力する。

ここで、叙述した対向角度αが45度、βが75
度、γが105度、δが135度に設定されており、螺
旋状の被検出部３が一ピツチ分移動する間はロツ
ド１の速度変化が無いとすると、つまり、油圧シ
リンダーの場合は、通常、ポンプ側に流量制御弁
を備えており、ロツドの速度は油流量が一定であ
れば殆ど変化しないと考えて良いので、速度変化
は無いと仮定しても良く、叙述のパルス発生の時
間間隔T₁，T₂，T₃，T₄は順次長くなり、T₁＜
T₂＜T₃＜T₄となる。従つて、任意の時間間隔、
たとえばT₁とT₂を単純に比較し、その差（T₁−
T₂）が負になればロツド１が第１図に矢印ｙで
示す左方向へ移動していることが検出され、その
差が正になればロツド１が第１図に矢印ｘで示す
右方向へ移動していることが検出される。

他方、空気圧シリンダーにおいては、空気は油
に較べて圧縮性が大きいので、速度制御が難し
く、移動速度が変化する場合が考えられるが、通
常、ポンプ側には圧力制御弁をそなえており、一
定の圧力が加わるので、ロツド１の加速度は正で
殆ど一定と考えて良く、加速度が正で一定であれ
ば、例えば、L3／T1とL4／T4で算出される速度
を単純に比較することによつてロツド１の移動方
向を検知することも可能である。即ち、その差
（（L3／T1）−（L4／T4））が負になればロツド１
が第１図に矢印ｙで示す左方向へ移動しているこ
とが検出され、その差が正になればロツド１が第
１図に矢印ｘで示す右方向へ移動していることが
検出される。また、T₁の仮定値を設定すること
によりロツド移動方向を確実に検出することが可
能である。この場合を詳しく説明すると、たとえ
ばL₂／T₂はパルス信号ｃが発生したときのロツ
ド１の移動速度V₁であり、L₁の値は一定である
から、V₁×L₁＝T₁′にすると時間間隔T₁を仮定
することができる。こうして仮定した時間間隔
T₁′とT₂とを比較すると、ロツド１はパルス信号
ｃが発生したときの移動速度で移動していたもの
と考えることができるからT₁′とT₂との差異が大
きくなり、ロツド移動方向を確実に検出できる。

次に、ロツド移動量はパルス信号の全数をカウ
ントすることにより検出される。さらに、ロツド
移動速度は、Ｌ／Ｔ（但し、ＬはL₁，L₂，L₃，
L₄、ＴはT₁，T₂，T₃，T₄を意味する。）を計算
し、平均化することによつて検出できる。

以上説明した実施例では、検出器としての渦電
流センサ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをロツド１の軸
線と直交する同一の仮想平面上に配備したものを
説明したが、複数の渦電流センサの配備位置はそ
のような仮想平面上に限る必要は無く、ロツドの
軸線と斜めに交叉する同一の仮想平面上に配備し
ても、また、それぞれの渦電流センサを同一の仮
想平面上に配備しなくてもよい。これらの配備方
法に関し、ロツドの軸線と直交する同一の仮想平
面上に配備する場合には、渦電流センサの数を増
大させないときにその設置スペースを確保しにく
くなるなどの問題を生じることがあるが、他の二
者の場合にはそのような問題を解消できる利点が
ある。また、隣接する渦電流センサの対向角度
は、叙述した実施例のようにロツドの周囲に一方
向において順次大きくなるように設定する必要は
必ずしもなく、それぞれの検出器の相互間で相違
しておればよい。さらに、検出器としては渦電流
センサ以外のものを用いてもよい。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案のロツドの位置検出装
置は、ロツド移動量やロツド移動速度を検出でき
るのみならず、冒頭で説明した公報の技術に対し
て複数の検出器の配備の仕方を工夫するだけで、
その公報の技術では検出できなかつたロツド移動
方向を検出できるようになる。従つて、ロツド部
分の加工の難易が上記公報のものと同程度であつ
て一本の螺旋溝を形成するだけで済むにもかかわ
らず、ロツドの位置を正確に検出することが可能
なロツドの位置検出装置を提供できるようにな
り、油圧シリンダや空圧シリンダのロツド位置の
制御のほか、方向切換弁のスプールなどの小型装
置のロツド位置の制御にも容易に利用できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す概略側面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、第
３図は複数の渦電流センサから出力されるパルス
信号特性を示す図、第４図は従来装置の概略断面
図、第５図は第４図のＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。 １……ロツド、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ……渦
電流センサ（検出器の一例）、３……被検出部、
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……被検出点、α，β，
γ，δ……隣接する検出器の対向角度。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 表面に螺旋状に被検出部が設けられたロツドの
   軸を中心とした同心円上に複数個の検出器が配備
   されたものにおいて、複数の検出器を、順に出て
   くる各検出器出力のパルス信号の数、或いはその
   時間間隔から前記ロツドの移動量、移動速度及び
   移動方向を検知できるように、隣接する検出器の
   間の前記ロツドの軸を中心とした角度がそれぞれ
   の検出器の相互間で相違する状態で配備すること
   を特徴とするロツドの位置検出装置。