JP2568000B2 - Rodless cylinder piston position detection mechanism - Google Patents
Rodless cylinder piston position detection mechanismInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシリンダチューブ内のピ
ストン側の磁石とシリンダチューブ外の追従体側の磁石
との間の磁気吸引力に基づいて追従動作を引き起こすロ
ッドレスシリンダにおけるピストン位置検出機構に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston position detecting mechanism in a rodless cylinder which causes a tracking operation based on a magnetic attraction force between a magnet on the piston side inside a cylinder tube and a magnet on the follower side outside the cylinder tube. It is a thing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のロッドレスシリンダとして実公
昭５７−４５４４２号公報に開示されるものがある。こ
の従来装置では非磁性体製のシリンダチューブ外に追従
体をスライド可能に設置しており、追従体側の磁石とシ
リンダチューブ内のピストン側の磁石との間の吸引作用
によって追従体がピストンの移動に追随してスライドさ
れる。2. Description of the Related Art A rodless cylinder of this type is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 57-45442. In this conventional device, the follower is slidably installed outside the non-magnetic cylinder tube, and the follower moves the piston due to the attraction between the magnet on the follower side and the magnet on the piston side in the cylinder tube. Slides following.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このようなロッドレス
シリンダにおけるピストン位置を検出する場合、追従体
側の磁石をピストン位置検出機構の被検出対象とする方
法が考えられる。しかし、シリンダ内外のいずれの磁石
に関しても強磁力化のために複数枚の磁石をヨークで隔
絶して並設する構成が採用されているため、これら各磁
石がピストン位置検出機構に近接したときにはピストン
位置検出機構が複数回作動してしまう。それゆえ、正確
なピストン位置を把握することができないという問題が
ある。また、追従側の複数枚の磁石のうち両端の磁石を
ピストン位置検出機構の被検出対象としても、検出すべ
きピストン位置としては両端付近のみとなり、ストロー
ク途中のピストン位置検出を行うことができないという
問題がある。When detecting the piston position in such a rodless cylinder, a method is conceivable in which the magnet on the follower side is the object to be detected by the piston position detecting mechanism. However, for both magnets inside and outside the cylinder, a structure in which a plurality of magnets are separated by a yoke and arranged side by side in order to increase the magnetic force is adopted, so when these magnets approach the piston position detection mechanism, the piston The position detection mechanism operates multiple times. Therefore, there is a problem that an accurate piston position cannot be grasped. Further, even if the magnets at both ends of the plurality of magnets on the following side are detected by the piston position detection mechanism, the piston positions to be detected are only in the vicinity of both ends, and the piston position cannot be detected during the stroke. There's a problem.
【０００４】また、ストローク途中の位置検出を行うた
めには、追従用磁石以外の新たな磁石を追従体上に設置
する方法が考えられる。しかしながら、追従用磁石の外
側には追従用磁石の磁束の流出防止用として磁性体製の
シールド板が配置されるため、小型の位置検出用磁石で
は磁束がシールド板に吸収されてしまい、充分な検出感
度が得られない。充分な磁力を得るために磁石を大型に
するとロッドレスシリンダ全体の大型化が避けられな
い。Further, in order to detect the position in the middle of the stroke, a method of installing a new magnet other than the follow-up magnet on the follower body can be considered. However, since a shield plate made of a magnetic material is arranged outside the follow-up magnet to prevent the magnetic flux from flowing out from the follow-up magnet, the magnetic flux is absorbed by the shield plate in a small-sized position detecting magnet, which is sufficient. Detection sensitivity cannot be obtained. Increasing the size of the magnet to obtain a sufficient magnetic force inevitably increases the size of the entire rodless cylinder.
【０００５】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的はピストンに大型の位置検出用磁石を
設置することなしに正確な位置検出を行い得るロッドレ
スシリンダのピストン位置検出機構を提供することであ
る。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a piston position detecting mechanism of a rodless cylinder capable of performing accurate position detection without installing a large position detecting magnet on the piston. Is to provide.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため
に、本発明は非磁性体製のシリンダチューブ内のピスト
ン側の磁石と、シリンダチューブ外の追従体側の磁石と
の間の磁気吸引力に基づく追従動作を引き起こすロッド
レスシリンダにおいて、追従体側の磁石の周囲に追従体
と一体的に移動する磁界遮蔽体を配設し、所定位置のピ
ストン位置検出器の磁気感応領域に対応させるための追
従体側の磁石の磁束漏洩口を磁界遮蔽体によって区画形
成すると共に、磁束漏洩口に磁束密度増大用の補助磁石
を配設した。To achieve the above object, the present invention provides a magnetic attraction force between a piston-side magnet in a cylinder tube made of a non-magnetic material and a follower-side magnet outside the cylinder tube. In a rodless cylinder that causes a follow-up motion based on, a magnetic field shield that moves integrally with the follower is arranged around the magnet on the follower side, so as to correspond to the magnetic sensitive area of the piston position detector at a predetermined position. The magnetic flux leakage port of the magnet on the follower side is defined by the magnetic field shield, and an auxiliary magnet for increasing the magnetic flux density is arranged at the magnetic flux leakage port.
【０００７】[0007]
【作用】磁界遮蔽体によってピストンストローク方向へ
幅狭な磁束漏洩口を形成することにより追従体側の磁石
の限られた磁束が漏洩し、その磁束ベクトルは磁束密度
増大用の補助磁石の磁束ベクトルと合成されることによ
り増幅された１つの磁束ベクトルとなる。そのため、ピ
ストン位置検出機構が検出する磁束密度の波形は大きな
１ピーク波形となる。従って、ピストン位置検出機構が
複数回作動することはなく、ピストン位置を正確に特定
することができる。[Function] By forming a narrow magnetic flux leakage port in the piston stroke direction by the magnetic field shield, the limited magnetic flux of the magnet on the follower side leaks, and the magnetic flux vector is the same as the magnetic flux vector of the auxiliary magnet for increasing the magnetic flux density. One magnetic flux vector is amplified by being combined. Therefore, the waveform of the magnetic flux density detected by the piston position detection mechanism has a large one-peak waveform. Therefore, the piston position detection mechanism does not operate multiple times, and the piston position can be accurately specified.
【０００８】[0008]
【実施例】以下に本発明を具体化した一実施例について
図１〜図４に基づき説明する。１は非磁性体製のシリン
ダチューブであり、その両端にはエンドブロック２，３
が嵌入固定されている。シリンダチューブ１内にはピス
トン４が収容されており、ピストン４によってシリンダ
チューブ１内が室１ａ，１ｂに区画されている。各エン
ドブロック２，３には作動流体供給通路２ａ，３ａが室
１ａ，１ｂに連通するように貫設されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the present invention will be described below with reference to FIGS. Reference numeral 1 is a cylinder tube made of non-magnetic material, and end blocks 2 and 3 are provided at both ends thereof
Is inserted and fixed. A piston 4 is housed in the cylinder tube 1, and the interior of the cylinder tube 1 is partitioned by the piston 4 into chambers 1a and 1b. Working fluid supply passages 2a and 3a are provided in each of the end blocks 2 and 3 so as to communicate with the chambers 1a and 1b.
【０００９】ピストン４は、基軸５と、基軸５に嵌合さ
れた複数の環状の永久磁石６と、各磁石６の両側に並列
支持された複数の環状のヨーク７と、基軸５の両端部に
螺合された締め付け部材８とからなり、両締め付け部材
８の締め付けによって永久磁石６及びヨーク７が基軸５
に締め付け固定されている。両締め付け部材８の外端に
は緩衝リング９が止着されており、周面にはシールリン
グ１０及びピストンリング１１が嵌合されている。The piston 4 includes a base shaft 5, a plurality of annular permanent magnets 6 fitted to the base shaft 5, a plurality of annular yokes 7 supported in parallel on both sides of each magnet 6, and both ends of the base shaft 5. And a permanent magnet 6 and a yoke 7 are fastened to each other by the fastening of both fastening members 8.
It is fastened and fixed to. A buffer ring 9 is fixed to the outer ends of both tightening members 8, and a seal ring 10 and a piston ring 11 are fitted to the peripheral surfaces.
【００１０】シリンダチューブ１上には追従テーブル１
２がスライド可能に嵌合支持されている。追従テーブル
１２は、非磁性体製のカバー１３とカバー１３のカバー
１３内に内蔵された一対の軸受１５と、両軸受１５間に
並設された永久磁石１６，１６ａ，１６ｂ及びヨーク１
７とから構成されている。永久磁石１６，１６ａ，１６
ｂはピストン４上の永久磁石６と吸引関係にあり、各永
久磁石１６，１６ａ，１６ｂ，６の厚みは同一、かつヨ
ーク１７，７の厚みも同一である。従って、ピストン４
側の永久磁石６と追従テーブル１２側の永久磁石１６，
１６ａ，１６ｂとは、図１に示すように１対１で重合対
応しており、追従テーブル１２が室１ａ，１ｂにおける
作動流体供給排出によるピストン４の移動に追従する。A follow-up table 1 is provided on the cylinder tube 1.
2 is slidably fitted and supported. The follow-up table 12 includes a cover 13 made of a non-magnetic material, a pair of bearings 15 incorporated in the cover 13 of the cover 13, permanent magnets 16, 16a, 16b arranged in parallel between the bearings 15 and the yoke 1.
7 and 7. Permanent magnets 16, 16a, 16
b has an attraction relationship with the permanent magnet 6 on the piston 4, and the thickness of each permanent magnet 16, 16a, 16b, 6 is the same, and the thickness of the yokes 17, 7 is also the same. Therefore, the piston 4
Side permanent magnet 6 and the following table 12 side permanent magnet 16,
16a and 16b correspond to each other in a one-to-one manner as shown in FIG. 1, and the follow-up table 12 follows the movement of the piston 4 due to the supply and discharge of the working fluid in the chambers 1a and 1b.
【００１１】両エンドブロック２，３間には非磁性体製
の取り付けレール１８が架設支持されており、取り付け
レール１８には磁気感応型のピストン位置検出器１９が
取り付けられている。図１及び図２に示すように、取り
付けレール１８側の追従テーブル１２の側面上には磁性
体製の一対の磁界遮蔽板２０，２１が間隙Ｇをもって止
着されている。磁界遮蔽板２０，２１は磁束を遮断し、
追従テーブル１２側の永久磁石１６から取り付けレール
１８側へ出る磁束が両磁界遮蔽板２０，２１によって部
分的に遮断される。即ち、追従テーブル１２内から取り
付けレール１８側へ出る磁束は間隙Ｇから漏洩する。本
実施例では間隙Ｇ（以下、磁束漏洩口という）の間隔は
一枚の永久磁石１６の厚みＬ1 とヨーク１７の厚みＬ2
の２倍との和（Ｌ1 ＋２Ｌ2 ）より若干大きく設定され
ており、磁束漏洩口Ｇから漏洩する磁束は、磁束漏洩口
Ｇの真下に位置する永久磁石１６ａからの磁束及びそれ
に隣接する永久磁石１６ｂからの磁束の一部になってい
る。A mounting rail 18 made of a non-magnetic material is erected between the end blocks 2 and 3, and a magnetically sensitive piston position detector 19 is mounted on the mounting rail 18. As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of magnetic field shield plates 20 and 21 made of a magnetic material are fixed to the side surface of the follow-up table 12 on the mounting rail 18 side with a gap G. The magnetic field shield plates 20 and 21 block magnetic flux,
The magnetic flux emitted from the permanent magnet 16 on the follow-up table 12 side to the mounting rail 18 side is partially blocked by the magnetic field shield plates 20 and 21. That is, the magnetic flux emitted from the tracking table 12 to the mounting rail 18 side leaks from the gap G. In this embodiment, the gap G (hereinafter, referred to as a magnetic flux leakage port) has a thickness L1 of one permanent magnet 16 and a thickness L2 of the yoke 17.
Is set to be slightly larger than the sum (L1 + 2L2) of the magnetic flux leaking port G, and the magnetic flux leaking from the magnetic flux leaking port G is the magnetic flux from the permanent magnet 16a located immediately below the magnetic flux leaking port G and the permanent magnet 16b adjacent thereto. Is part of the magnetic flux from.
【００１２】磁束漏洩口Ｇには磁束密度増大用の補助磁
石２２が永久磁石１６ａに対向する位置に設けられてお
り、カバー１３の表面に対して樹脂製接着剤によって熱
接着されている。磁束密度増大用の補助磁石２２は永久
磁石１６ａと同一の厚みを有する。磁束Ｎ，Ｓの向きが
永久磁石１６ａの磁極Ｎ，Ｓの向きと同一になるように
配置されている。図３に示すように、各永久磁石１６，
１６ａ，１６ｂの磁極Ｎ，Ｓは順次逆向き設定されてい
る。矢印Ｖ1 は永久磁石１６，１６ａ，１６ｂの磁束ベ
クトルを表し、矢印Ｖ2 は補助磁石２２の磁束ベクトル
を表す。矢印Ｖ0 は磁束漏洩口Ｇから漏洩する永久磁石
１６ａ，１６ｂの磁束ベクトルＶ1 と補助磁石２２の磁
束ベクトルＶ2 との合成ベクトルを表す。ピストン位置
検出器１９の相対移動経路上の磁束ベクトルＶ0 は、磁
石１６ａ，１６ｂの磁極方向と補助磁石２２の磁極方向
との位置関係によって増幅された磁束ベクトルとなる。
従って、この磁束ベクトルＶ0 はピストン４が移動する
際にピストン位置検出器１９と交差し、ピストン位置検
出器１９がオン作動する。An auxiliary magnet 22 for increasing the magnetic flux density is provided in the magnetic flux leakage port G at a position facing the permanent magnet 16a, and is thermally bonded to the surface of the cover 13 with a resin adhesive. The auxiliary magnet 22 for increasing the magnetic flux density has the same thickness as the permanent magnet 16a. The magnetic fluxes N and S are arranged so that their directions are the same as the magnetic poles N and S of the permanent magnet 16a. As shown in FIG. 3, each permanent magnet 16,
Magnetic poles N and S of 16a and 16b are sequentially set in opposite directions. The arrow V1 represents the magnetic flux vector of the permanent magnets 16, 16a, 16b, and the arrow V2 represents the magnetic flux vector of the auxiliary magnet 22. An arrow V0 represents a combined vector of the magnetic flux vector V1 of the permanent magnets 16a and 16b leaking from the magnetic flux leakage port G and the magnetic flux vector V2 of the auxiliary magnet 22. The magnetic flux vector V0 on the relative movement path of the piston position detector 19 becomes a magnetic flux vector amplified by the positional relationship between the magnetic pole directions of the magnets 16a and 16b and the auxiliary magnet 22.
Therefore, this magnetic flux vector V0 intersects with the piston position detector 19 when the piston 4 moves, and the piston position detector 19 is turned on.
【００１３】図４は曲線Ｃ1 ，Ｃ2 ，は取り付けレール
１８側における追従テーブル１２周囲の磁束密度を示
し、破線はピストン位置検出器１９の磁気感応レベルの
しきい値±Ｔを示している。曲線Ｃ1 は磁界遮蔽板２
０，２１が存在すると共に補助磁石２２が配設される本
実施例の場合、曲線Ｃ2は磁界遮蔽板２０，２１及び補
助磁石２２が存在しない従来装置の場合である。In FIG. 4, the curves C1 and C2 show the magnetic flux density around the follow-up table 12 on the mounting rail 18 side, and the broken line shows the magnetic sensitivity level threshold value ± T of the piston position detector 19. The curve C1 is the magnetic field shield 2
In the case of the present embodiment in which 0 and 21 are present and the auxiliary magnet 22 is provided, the curve C2 is the case of the conventional device in which the magnetic field shielding plates 20 and 21 and the auxiliary magnet 22 are not present.
【００１４】曲線Ｃ2 では磁束密度の極大が２箇所、極
小が２箇所生じており、それぞれ磁気感応レベルのしき
い値＋Ｔ以上、若くは−Ｔ以下の値を示している。従っ
て、この４箇所の極部がピストン位置検出器１９に差し
掛かるとピストン位置検出器１９がオン作動する。とこ
ろが、ピストン位置検出器１９がピストン４の片側行程
で４回オン作動してしまうため、ピストン位置検出とし
ての用をなさない。In the curve C2, two maximum magnetic flux densities and two magnetic flux densities are minimum values, which are respectively above the threshold value of magnetic sensitivity level + T and below -T, respectively. Therefore, when these four pole parts approach the piston position detector 19, the piston position detector 19 is turned on. However, since the piston position detector 19 is turned on four times in one side stroke of the piston 4, it cannot be used for detecting the piston position.
【００１５】これに対して曲線Ｃ1 では極大が１箇所の
みであり、その極大値は永久磁石１６ａ，１６ｂ及び補
助磁石２２の磁束の合成によって磁気感応レベルのしき
い値＋Ｔ以上に設定し得る。即ち、磁束ベクトル合成に
よる磁束密度増大によってしきい値±Ｔの設定が容易と
なり、この極部がピストン位置検出器１９に差し掛かっ
たときのみピストン位置検出器１９がオン作動する。従
って、ピストン位置検出器１９はピストン４の片側行程
中オン作動を１回のみ行う正常な位置検出を行い、ピス
トンストローク範囲内では取り付けレール１８上のピス
トン位置検出器１９の任意位置で正確なピストン位置検
出が行われる。On the other hand, the curve C1 has only one maximum, and the maximum can be set to the magnetic sensitive level threshold value + T or more by combining the magnetic fluxes of the permanent magnets 16a and 16b and the auxiliary magnet 22. That is, the threshold value ± T can be easily set by increasing the magnetic flux density by combining the magnetic flux vectors, and the piston position detector 19 is turned on only when this pole portion approaches the piston position detector 19. Therefore, the piston position detector 19 performs normal position detection by performing the ON operation only once during the one-sided stroke of the piston 4, and within the piston stroke range, an accurate piston position is detected at an arbitrary position of the piston position detector 19 on the mounting rail 18. Position detection is performed.
【００１６】磁性体製のシールド上に直に位置検出用の
大きな磁石を設置する方式では、位置検出に有効な磁束
密度領域が磁石から遠くなるため、ピストン位置検出器
１９の相対移動経路がシリンダチューブ１から遠くな
り、ロッドレスシリンダ全体が大型化する。しかしなが
ら、磁束ベクトルの合成による磁束密度増大効果によっ
て位置検出に充分な磁束密度が得られる本実施例では、
補助磁石２２としては小型のものを用いることが可能に
なり、位置検出に有効な磁束密度が補助磁石２２の近く
で得られる。従って、ピストン位置検出器１９の相対移
動経路をシリンダチューブ１の近くに設定することがで
き、装置全体が大型化することなない。また、磁石の大
型化に伴うピストン動作の低速化という問題も生じな
い。In a system in which a large magnet for position detection is directly installed on a magnetic shield, the magnetic flux density region effective for position detection is far from the magnet, so the relative movement path of the piston position detector 19 is a cylinder. The distance from the tube 1 increases, and the entire rodless cylinder increases in size. However, in the present embodiment in which a sufficient magnetic flux density for position detection is obtained by the effect of increasing the magnetic flux density by combining the magnetic flux vectors,
As the auxiliary magnet 22, a small one can be used, and a magnetic flux density effective for position detection can be obtained near the auxiliary magnet 22. Therefore, the relative movement path of the piston position detector 19 can be set near the cylinder tube 1 without increasing the size of the entire apparatus. Further, the problem of slowing down the piston operation due to the increase in size of the magnet does not occur.
【００１７】補助磁石２２の磁極の配置に仕方は必ずし
も前記実施例のように配置する必要はなく、例えば、若
干傾いて配置されていても、合成された磁束ベクトルＶ
0 が増幅される位置関係が磁石１６ａ，１６ｂとの間に
あればよい。本発明は勿論前記実施例のみに限定される
ことなく、例えば、補助磁石２２と磁束遮蔽板２０，２
１とが接触しない範囲で補助磁石２２の厚み、或いは磁
束漏洩口Ｇの幅を適宜変更したり、或いは磁束漏洩口Ｇ
の幅を調節可能な構造に変更すること等が可能である。The method of arranging the magnetic poles of the auxiliary magnet 22 does not necessarily have to be the same as in the above-described embodiment, and for example, even if the magnetic poles are slightly inclined, the combined magnetic flux vector V
It suffices if the positional relationship in which 0 is amplified is between the magnets 16a and 16b. The present invention is, of course, not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, the auxiliary magnet 22 and the magnetic flux shielding plates 20, 2
1, the thickness of the auxiliary magnet 22 or the width of the magnetic flux leakage port G may be changed appropriately, or the magnetic flux leakage port G may be changed.
The width can be changed to an adjustable structure.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のロッドレ
スシリンダのピストン位置検出機構によると、ピストン
に大型の位置検出用磁石を設置することなしに正確な位
置検出を行い得るという優れた効果を奏する。As described above in detail, according to the piston position detecting mechanism of the rodless cylinder of the present invention, it is possible to perform accurate position detection without installing a large position detecting magnet on the piston. Produce an effect.
【図１】 本発明を具体化した一実施例を示す側断面図
である。FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment embodying the present invention.
【図２】 前記実施例における平面図である。FIG. 2 is a plan view of the above embodiment.
【図３】 前記実施例における磁束ベクトルを示す部分
拡大側断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged side sectional view showing a magnetic flux vector in the embodiment.
【図４】 前記実施例における磁束密度を示すグラフで
ある。FIG. 4 is a graph showing a magnetic flux density in the example.
１ シリンダチューブ、４ ピストン、６ （ピストン
側の永久）磁石、１２追従体（追従テーブル）、１６
（追従テーブル側の永久）磁石、１９ ピストン位置検
出器、２０，２１ 磁界遮蔽体（磁界遮蔽板）、２２
（磁束密度増大用の）補助磁石、Ｇ 磁束漏洩口または
間隙。1 cylinder tube, 4 pistons, 6 (permanent piston side) magnet, 12 follower (following table), 16
(Permanent on the tracking table side) Magnet, 19 Piston position detector, 20, 21 Magnetic field shield (magnetic field shield), 22
Auxiliary magnet (for increasing magnetic flux density), G Flux leak or gap.
Claims (1)
のピストン（４）側の磁石（６）と、シリンダチューブ
（１）外の追従体（１２）側の磁石（１６）との間の磁
気吸引力に基づく追従動作を引き起こすロッドレスシリ
ンダにおいて、追従体（１２）側の磁石（１６）の周囲
に追従体（１２）と一体的に移動する磁界遮蔽体（２
０，２１）を配設し、所定位置のピストン位置検出器
（１９）の磁気感応領域に対応させるための追従体（１
２）側の磁石（１６）の磁束漏洩口（Ｇ）を磁界遮蔽体
（２０，２１）によって区画形成すると共に、磁束漏洩
口（Ｇ）に磁束密度増大用の補助磁石（２２）を配設し
たことを特徴とするロッドレスシリンダのピストン位置
検出機構。1. A magnet (6) on the piston (4) side in a non-magnetic cylinder tube (1) and a magnet (16) on the follower body (12) side outside the cylinder tube (1). In the rodless cylinder that causes the follow-up operation based on the magnetic attraction force of the magnetic field shield (2) that moves integrally with the follower (12) around the magnet (16) on the side of the follower (12).
0, 21), and a follower (1) for corresponding to the magnetically sensitive area of the piston position detector (19) at a predetermined position.
The magnetic flux leakage port (G) of the magnet (16) on the side 2) is partitioned by the magnetic field shields (20, 21), and the magnetic flux leakage port (G) is provided with an auxiliary magnet (22) for increasing the magnetic flux density. A piston position detection mechanism for rodless cylinders characterized by the above.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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