JPS63111401A - バルブ位置センサ並びにバルブ位置検出方法 - Google Patents

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〕 本発明は油圧系プランジャバルブの間接位置センサー並
びに油圧系プランジャバルブの間接位置検出方法に係る
。

〔従来の技術〕

従来、油圧系プランジャ型のバルブを制御するために差
動トランス式の位置検出メータが使用されている。この
位置検出メータの構造は、プランジャ弁に連結した可動
鉄心の周囲に差動トランスを配し、可動鉄心の摺動に応
じて生じる電圧変化を測定する態様のものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最近、工作機械、建設機械、クレーン等における油圧制
御では、バルブ開閉をセンサーで検出しながらコンピュ
ータで制御するため、微細なバルブの動きを確実に検出
する必要にせまられている。

しかし、プランジャ型バルブにおいては、高圧の油の中
に検出器を内蔵することは電気的取出部の問題を含めて
不可能なのでシリンダの外部から間接的に検知すること
が考えられる。

そのため、従来、差動トランス方式が多く使われている
が、充分な感度を得るためには巻線のスペースが多く、
回路的にも複雑になり高価になる難点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決し、ローコストでコンパクト
、かつ温度変化にも影響をうけにくく正確な微小位置変
化も測定することのできる油圧系バルブの間接位１セン
サー並びに油圧系バルブの間接位置検出方法を提供する
ことを目的とするもので、具体的な手段として、 （１）　　シリンダの外周部に磁気センサをシリンダ長
手方向への可摺動自在に固定し、該磁気センサは片面に
磁気抵抗素子を存する永久磁石を該素子がシリンダに対
向状に接する態様で配設し、シリンダには先端部のヨー
クを前記磁気センサの対向間に配する態様で検出シャフ
トを可摺動状に内嵌し、該検出シャフト基端部は油圧系
プランジャ型バルブに同軸状に連結可能状に構成したこ
とを特徴とするバルブ位置センサ。

（２）並びに、片面に磁気抵抗素子を固着した永久磁石
をプランジャ弁と連動するヨークを内蔵するシリンダ外
周に磁気抵抗素子を対向状として配設し、ヨークの変位
による磁界位置の変位による磁気抵抗素子の抵抗変化を
利用しアナログ電圧の出力としてプランジャ弁の変位を
検出することを特徴とするバルブ位置検出方法を構成す
る。

〔作用〕

まず機械的には、非磁性体の検出用シリンダの内腔内に
ヨークを先端に向けて検出シャフトが内嵌されていて、
シリンダの基端部はバルブシリンダに、また検出シャフ
トの基端部は油圧系プランジャバルブに各々連結して使
用する。

しかして、油圧系プランジャバルブが変位したとき、検
出シャフト先端部のヨークが変位し、これによって、ヨ
ークと間接的に対向状に配しである磁気センサに対する
磁界が移動することになり、磁気抵抗素子の出力電圧が
変動する。、すなわち、バルブの変位に比例した出力電
圧が得られるので、この電圧変化を測定することによっ
てバルブの変位度を間接的に正確に検知することができ
る。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は油
圧系バルブ位置センサ要部断面図である。

シリンダ１は基端縁部にバルブシリンダ１２に連結する
おねじから成る連結部４を形成してその先方部にフラン
ジ３を設けている。シリンダ１先端縁部は周面に平行な
平坦面を設はセンサ取付部ＬＡ、ＬＡを形成し、その先
端部に關節具取付部５を突設しておねじを螺刻している
。該調節具取付部５にはローレットから成る関節具６を
螺着している。調節具６の基端縁部周面には、周面に沿
って環状に案内溝６Ａを刻設している。

前記取付部ＩＡ、ＩＡには磁気センサ７を嵌装している
。該磁気センサ７は第２図に断面を示すように、方形枠
状のヨーク板７Ａ内側に永久磁石７Ｂ、７Ｃを２（’ａ
、各々Ｓ極とＮ極を対向させて配設し、両磁石７Ｂ、７
Ｃの対向内側面に磁気抵抗素子７Ｄ、７Ｅを固着してあ
り、該磁気抵抗素子？Ｄ、７Ｅを前記シリンダのセンサ
取付部ＩＡ。

Ｉ八に密接させる態様で嵌装させている。

前記ヨーク板７Ａの一側面には調整板７Ｆを固定し、そ
の先端部を曲成して２又状とし、前記関節具６の案内溝
６Ａに係合させである。

上記構成において、関節具６をねしなりに回すとＭｇｆ
／ｊＪ節具６は調節具取付部５の長手方向に進退するた
め、稠節板７Ｆを介して磁気センサ７もセンサ取付部Ｉ
Ａ、ＩＡの長平方向に進退移動し、すなわち磁気センサ
７の設定位置を移動調整させることができる。この場合
、調節具６が回転するとき、調整板７Ｆ先端部と案内溝
６Ａは摺接している。

前記調整板７Ａは、板体を折曲げて形成して、その突合
わせ部において両端部７ｃ、１Ｉ−ｉを対向状に横倒へ
突出させ、ネジ７Ｊ止めとしである。

前記磁気抵抗素子７Ｄ、７Ｅは第３図に示すように、１
個の永久磁石７Ｂ、７Ｃの各々に対して２個の磁気抵抗
素子７Ｄ、７Ｄ’と７２，７Ｅ’を各々直列状に結線７
に、７にで接続し、該結線７に、７Ｋから出力線７Ｌ、
７Ｌを延出している。

また、各磁気抵抗素子７Ｄ、７Ｄ’、７Ｅ、７Ｅ′の首
部素子？Ｄ、７Ｅには一方にプラスの一方にマイナスの
入力回路７Ｍ、７Ｍ’を接続し、各尾部素子？Ｄ’、７
Ｅ’には対向する側の首部素子７Ｄ’、Ｉ已に接続され
ている入力回路７Ｍ。

７Ｍ’から迅回線７Ｎ、７Ｎを接続してクロス接続をし
ている０図中符号８，８′は出力端子である。

前記検出シリンダ１の内腔２には第４図によく示す検出
シャフト９を摺動自在に嵌装している。

該検出シャフト９はステンレススチール製の丸棒体であ
り、バルブと連結してバルブの変位を検出するためのも
ので先端部に軟鉄から成るヨークＩＯを固着している。

また検出シャフト９の基端部には、バルブ（プランジャ
）１ｋに連結する連結部９Ｂを、おねじの螺刻をもって
形成している。

また検出シャフト９基端縁部には、やや大径のストッパ
９Ａを形成してあり、該ストッパ９Ａにより検出シャフ
ト９のシリンダｌ内への過分の移動が停止される。

上記構成において、第１図に示すように、検出シャフト
９は連結部９Ｂをプランジャ１１と連結し、シリンダｌ
の連結部４をバルブシリンダ１２に連結する。この状態
で、プランジャ１１が所定の位置にセットできるように
、前記調節具６を回動させて磁気センサ７をシリンダ１
のセンサ取付部ＬＡ、ＬＡに沿って長手方向へ進退させ
る。

次にプランジャ１１が長手方向に移動した場合、これと
連動してヨーク１０が進退移動すると、磁気抵抗素子７
Ｄ、７Ｄ’、７Ｅ、７Ｅ’に対する磁界位置が変化し、
その結果、出力端子８，８′間の電圧はプラス、マイナ
スと変化する。

前記磁気抵抗素子は、磁界によって抵抗値を制御できる
抵抗素子であり、この磁気抵抗効果は、ホール効果に基
づいている。素子内を通るキャリア（担体）は、電流方
向に垂直な磁界の作用をうけると方向が傾いて、キャリ
アのバスが長くなって素子の抵抗値は上昇する。この原
理を利用した磁気抵抗素子をそれぞれ磁石に固着した上
で、第３図の如くブリッヂに組み合せ、シリンダ外壁に
対向して設置したもので第５図はシリンダ内のヨークを
移動した時の出力特性の一例を示す。

例えば、シリンダの肉厚が０．１鶴であると±１鶴のス
トロークに対し±０．７８　Ｖであり、同じ（肉厚が１
ｕでは±０．３■と小さくなるが、出力の直線部分は殆
ど同じなので充分の検出精度をもつことができる。

本発明においては、バルブと連動して動くヨークをシリ
ンダ１の外部から間接的に磁気センサで位置を検出する
ものであり、前記差動トランス方式に比して、高周波は
使用しないから高価な部材を必要とせず安価に、かつコ
ンパクトに作ることができ、径小なスペースにつけるこ
とができる。

コイルを使うものではないため、環境の温度変化に影響
されないし、位置決め変位による没取り時間を多（要さ
ない等の特長を有している。

なお、前記磁気センサは前記構成に限定されるものでは
なく、適宜設計変更することができる。

例えば第６図以下に示すように、シリンダ１と磁気セン
サ７の取付態様を変化させることができる。すわなち、
第６図に示す実施例はシリンダ１の二面を対称に切削し
て平行な平坦面から成るセンサ取付部ＬＢ、ＬＢを形成
してこのセンサ取付部ＩＢ、ＩＢに磁気センサ７の磁気
抵抗素子７Ｄ。

７Ｄを接する態様に装着するもので、これは油圧が高く
てシリンダ１の肉厚を厚くしたものに用いる。第７図に
示す実施例はシリンダｌの肉厚が薄いものを示し、この
場合はシリンダ１外周面には特に加工をしないでそのま
ま用いる。第８図に示す実施例はシリンダ１の肉厚の厚
いものに対して、シリンダ１外周に対称に長手方向へ長
い嵌装溝から成るセンサ取付部１ｃ、ＩＣを刻設して、
該センサ取付部ＬＣ，１Ｇに磁気センサ７の磁石７Ｇ。

７Ｃを係合させたものである。この第６図ないし第８図
に示す実施例においては何れもヨーク仮７Ａは図示省略
したが、第２図に示したヨーク板７Ａでもよいし、また
管状に形成したものであってもよい。

前記各実施例において、プランジャのストロークの長短
により磁気センサ７及びヨークｌＯを必要な長さにすれ
ばよい、また、極めて小さなバルブの変位ストロークの
設定を必要とするとき等において測定の正確を期したい
場合等には、前記シャフト９の先端部と先端縁部に一定
の間隔（例えばｌｏｗ）をあけて、２つのヨークを配設
し、この二つのヨークに対応するようシリンダにも磁気
センサ７を２個配設することができる。該２個の磁気セ
ンサは第１図における調整板７Ｆで連結させればよい。

〔効果〕

本発明は次のようなすぐれた効果を有している。

（１）　　高周波を使用しないから、高価な部材を必要
と七ず、コンパクトにかつ安価に製作することができ、
諸機械の油圧系バルブ開閉をコンピュータにより制御す
る応用範囲を拡大することができる。

（２）　　磁気センサは磁気抵抗素子を有する永久磁石
をヨークに対して間接的に対向状に配設したものである
ため、バルブの微細な変位も大きな出力で正確に検出す
ることができる。

（３）またバルブの位置決め変更による段取り時間を多
（要さないため、作業性と保守管理性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図はバルブ位置セン
サの断面図、第２図は磁気センサの断面図、第３図は磁
気センサの回路図、第４図はバルブと連動するシャフト
の正面図、第５図は出力特性を示すグラス、第６図、第
７図、第８図は磁気センサとシリンダとの関係を示す他
の実施例の要部断面図である。 １・・・シリンダ ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ・・・センサ取付部 ２・・・内腔　　　　　　３・・・）−ラング４・・・
連結部　　　　　５・・・調節具取付部６・・・調節具
　　　　　６Ａ・・・案内溝７・・・磁気センサ　　　
７Ａ・・・ヨーク板７Ｂ、７Ｃ・・・永久磁石 ７Ｄ、７Ｄ’、７Ｅ、７Ｅ’・・・磁気抵抗素子７Ｆ・
・・調整板　　　　７Ｍ、７Ｍ’・・・入力回路７Ｎ・
・・迂回線　　　　７Ｐ・・・嵌装溝８．８′・・・出
力端子　９・・・検出シャフト９Ａ・・・ストッパ　　
　９Ｂ・・・連結部１０・・・ヨーク　　　　１１・・
・プランジャ１２・・・バルブシリンダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダの外周部に磁気センサをシリンダ長手方
   向への可摺動自在に固定し、該磁気センサは片面に磁気
   抵抗素子を有する永久磁石を該素子がシリンダに対向状
   に接する態様で配設し、シリンダには先端部のヨークを
   前記磁気センサの対向間に配する態様で検出シャフトを
   可摺動状に内嵌し、該検出シャフト基端部は油圧系プラ
   ンジャ型バルブに同軸状に連結可能状に構成したことを
   特徴とするバルブ位置センサ。
2. （２）前記磁気センサは、永久磁石のＮ極とＳ極を対向
   状としてシリンダ外周面に接していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載するバルブ位置センサ。
3. （３）片面に磁気抵抗素子を固着した永久磁石をプラン
   ジャ弁と連動するヨークを内蔵するシリンダ外周に磁気
   抵抗素子を対向状として配設し、ヨークの変位による磁
   界移動に比例した磁気抵抗素子からの出力電圧を連続的
   に得てプランジャ弁の変位を検出することを特徴とする
   バルブ位置検出方法。