JPS635201A - 直線変位検出装置 - 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、ロボットアーム等の油圧又は空圧のシリンダ
ー装置の突出し量を検出し、適正な突出し量に調整し、
かつ、絶えず適正突出し量を維持する直線変位検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、位置変位を検出する手段として、例えば特開昭５
９−１７６６０１号公報や特開昭６０−１０７５０１号
公報等には、変位物体の表面に磁気格子を設け、その周
辺に磁気センサーを設ける方法が種々提案されている。

又、特開昭５８−９５２０２号公報には、油圧又は空圧
のシリンダτ装置、特にロッド自体を永久磁石特性を有
する磁性素材で形成し、−定波長の電気信号で磁化した
ロッドの移動量を読取ヘッドで検知する技術が開示され
ている。更に、特開昭５９−１２０８０２号公報にはロ
ッド自体を磁性素材で形成すると共に、このロッドをレ
ーザ光線、その地熱線、電子線等により局部的に一種の
焼入れ状態とし、帯磁率の異なる磁気変質部をロッドの
表面に形成し、移動量を読取ヘッドで検知する技術が開
示されている。　　゛ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ロボット等のシリンダーのアームは往々にして力の加わ
る作業を行うため、剛性と共に靭性を有する素材が要求
される。しかしながら、磁性素材に充分な靭性を有する
ものはなく、そのほとんどが脆い素材である。したがっ
て、上記特開昭５８−９５２０２号公報や特開昭５９−
１２０８０２号公報のように、シリンダーのロッド自体
を磁性素材で形成することは、曲げ応力や衝撃が加わる
作業に使用することが不可能となり、その使用範囲が著
しく限定される。　更に、特開昭５８−９５２０２号公
報の方法は一定波長の電気信号で磁化しているため、保
磁力も弱く正確な読取りを確保することができない。−
方、特開昭５９−１２０８０２号公報の方法はレーザ光
線等を使用しているため、高価になり、しかも形成され
た磁気格子が不明確であり、着磁が磁性素材表面に限定
されるため、その保磁力も小さい。

本発明者らは、この種シリンダー装置の変位測定にあた
り、ロッドの外筒をステンレス等の靭性を有する非磁性
素材で形成し、内部に垂直磁化格子を形成する方法を検
討した。その結果、高い４′ｎ度を確保するためには磁
気格子が充分に微細であっても、また、シリンダーの用
途に応じて厚い非磁性外筒を使用しても、センサーが確
実に検知することができるために、磁力線を遠方に飛ば
すことができる充分な磁束密度と、揃った磁束射出方向
を与え、更に長期にわたる保磁力を存すると共に、靭性
を有するロッドが必要であることが判明した。

〔問題解決の手段〕

本発明は上記問題を解決するものであって、その構成は
、機械的応力に耐え、かつ非磁性素材からなる外筒内に
、両面に磁極を有する薄板磁石を、高透磁性薄板を介し
てＳ極とｓｉ、Ｎ極とＮ極をそれぞれ対向させて交互に
積層してなる複合磁石を挿入したロッドを設けたもので
あって、該積層磁石を構成する磁石及び高透磁性素材の
少なくとも一方が、磁性素材をプラスチック又はゴム状
物で結着させてなる素材であり、上記外筒の外表面に接
近して磁気センサーの′読取ヘッドを設置したことを特
徴とする。

本発明に係る、外筒の素材としてはステンレスが一最的
であり、特に非磁性の５ｌｊＳ　３０４や５ＵＳ３１６
等が好ましい。或いは青銅やアルミニウムなどの非鉄金
属も使用できる。

複合磁石を構成する薄層磁石の素材はフェライト、アル
ニコ、希土＃ＦＡ６ｆｆ石、サマリウムコバルト等特に
限定しないが、フェライトや希±Ｍ　６ｆｆ石は減磁し
がたく、保磁力も大きく好ましい素材である。これら磁
性素材はそれ自体を薄板にして用いてもよいが、粉末を
プラスチック又はゴム状物と混合結合すると穐い素材に
靭性を付与することができる。プラスチックとしてはナ
イロン、ポリエステル、ポリウレタン等が使用され、ゴ
ム状物としては、ブタジェンゴム、シリコーンゴム、ウ
レタンゴム等の合成ゴム、天然ゴム等の各種ゴムが使用
できる。

高透磁性素材は軟鉄、ケイ素柵、パーマロイ、パーメン
ダーなどが一般的である。高透磁性素材も板をそのまま
使用してもよく、又粉末を薄板磁石と同様にしてプラス
チック又はゴム状物と結着して用いてもよい。いずれに
しても、ａ板磁石又は高透磁性素材の何れか一方、また
は両者がプラスチック又はゴム状物ご結着されて靭性を
付与された素材であることを要する。

薄板磁石は両面に磁極を有するものを使用し、その配置
はＳ極とＳ極、Ｎ極とＮ極を高透磁性薄板を介して対向
させる。このように配置することにより磁力線を遠方に
飛ばせることができる。

変位読取りの位置は磁石と交互に積層される高１３６ｆ
ｆ性材の位置に対応する。したがって、読取ピンチは磁
石と高透磁性材の厚さの和によって決定される。精度を
高めるにはこれらの材料の薄板としての厚み精度を高め
ると共に、平滑度を良好にすることが必要である。更に
高透磁性材の厚さを減少させることが有効である。しか
し、磁束の到達距離との関連上、磁石の厚さの１／１０
から２倍の範囲が好ましい。実用的な読取位置との距離
は高透磁性材の厚さの１〜５倍を越えないことが好まし
い。

〔作用〕

本発明は、磁力線の射出方向を揃え、遠方に飛ばすため
に外筒の内部に、両面に磁極を有する薄板磁石の同径を
対向させて、高透磁性薄板と交互に配列した。この結果
、高透磁性薄板から積層面と平行した方向に揃えられて
飛ぶ磁束密度が高まることにより、遠方にまで強力な磁
界を形成し、厚い非磁性材からなる外筒を使用しても磁
気センサーは確実に磁気格子の変位位置を読取ることが
できる。更に、これら磁性素材として、磁性粉末をプラ
スチック又はゴム状物で結着した素材を使用し、その外
側を靭性を有する外筒で覆っているため、若干の変形に
も対応でき、曲げ応力やねじれ応力或いは衝撃力が加わ
る用途にも使用される。

〔実施例〕

第１図は、本発明の１実施例を示す断面図であり、第２
図は第１図の１点鎖線部分の拡大図である。１はシリン
ダー、２はピストンであり、空気圧入部３から供給され
る空圧によりシリンダー内を摺動する。４は空気通路で
ある。５はピストンロッドの外筒であり、内部に複合磁
石６が挿入されている。７はピストンロッドの拡大説明
図である。８は読取ヘッドであり、ピストンロンドアの
摺動面に接して埋設した。読取へラド８からの信号は破
線で示す制ｍ回路により空気圧入弁９からの空気圧入量
を調整する。複合磁石６は軟鉄薄板１０と薄板磁石１１
とを交互に配列したものであり、本実施例においては、
薄板磁石としてフェライト９０重量部と６−ナイロン１
０重量部を混合、溶融して結着したものを用いた。薄層
磁石は第２図に示すような極配宣とした。

本実施例においては、ピストンロッドの径１５ＩＩＩ１
１とし、ステンレスの外筒の厚さ１１１１１１１％直径
１２．５ＩＩ１１、厚さ２ＩＩＩ１１、の磁石と、同径
でｌｏｏｍ厚の軟鉄板を積層した。外筒の表面でガウス
メーターにより磁束密度の変化を測定したところ、積層
ピッチに対応して±３２０Ｇの磁束密度の偏差が得られ
た。

〔効果〕

本発明によれば、ピストンロッド外表面に近接して設け
た読取ヘッドが確実に読取れる充分な磁束密度を、厚い
外筒の外周においても確保することができると共に、充
分な靭性を有するロッドが得られ、シリンダー装置の制
御が簡便な手段により確保され、使用範囲が大幅に拡大
した。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は断面図、第２図
は第１図の１点鎖線の部分の拡大図である。 図面中、符号 １はシリンダー、２はピストン、３は空気圧入部、４は
空気通路、５はピストンロッドの外筒、６は複合磁石、
７はピストンロッド、 ８は読取ヘッド、９は空気圧入弁、１０は軟鉄薄板、１
１は薄牟反磁石である。 特許出願人　電気化学工業株式会社 （外１名） 代理人　弁理士　鈴木定子（外１名） 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油圧或いは空圧シリンダー装置のピストンロッドにおい
   て、非磁性素材からなる外筒内に、両面に磁極を有する
   薄板磁石を、高透磁性薄板を介してＳ極とＳ極、Ｎ極と
   Ｎ極をそれぞれ対向させて交互に積層してなる複合磁石
   を挿入したロッドを設けたものであって、該積層磁石を
   構成する磁石及び高透磁性薄板の少なくとも一方が、磁
   性素材をプラスチック又はゴム状物で結着させてなる素
   材であり、上記外筒の外表面に接近して磁気センサーの
   読取ヘッドを設置してなる直線変位検出装置。