JP6421444B2 - 位置検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、位置検出センサに関し、一層詳細には、例えば、アクチュエータに取り付けてアクチュエータの動作状態を連続して検出することが可能な位置検出センサに関する。

従来から、例えば、アクチュエータを構成するシリンダ内のピストン位置を検出するため、ピストンにマグネットを装着し、該マグネットの磁気を検出する磁気センサをアクチュエータの外側に配設し、圧力流体の供給作用下にピストンを往復動作させ、磁気センサが検出するマグネットの磁気によりピストン位置を確認している。

この場合、磁気センサを収容するホルダに円柱状の取付部材を連結して位置検出センサを構成し、該位置検出センサをシリンダの側面に軸方向全長にわたって開口する断面円形状のセンサ溝に取り付ける（特許文献１参照）。

この位置検出センサの取り付けに際しては、まず、円柱状の取付部材をシリンダの軸方向端面からセンサ溝に挿入し、センサ溝に沿って所定の位置まで移動せしめる。その後、ホルダと取付部材とを連結するボルトの締め付け量を調整し、センサ溝の開口部に形成された膨出部をホルダと取付部材とで挟持することにより、位置検出センサの取り付けが完了する。

特開２００８−５１８００号公報

しかしながら、特許文献１の位置検出センサでは、シリンダに対するセンサの取り付けは、取付部材をシリンダの軸方向端部から所望の位置まで手作業で挿入することによって行われるため、作業効率を向上させることが困難であり、しかもシリンダの軸方向端部近傍に広い作業スペースを必要とする等の制約がある。

本発明は、このような課題も考慮しつつ、上記特許文献と関連してなされたものであり、アクチュエータに対する位置検出センサの取り付けが簡単で効果的に行なうことが可能で、作業用空間もさほどに広くなく、しかもセンサをアクチュエータに仮組み付けした状態でセンサ取付溝から離脱しにくい位置検出センサを提供することを目的とする。

本発明に係る位置検出センサは、アクチュエータの側面に開口しアクチュエータの軸線方向に延びるセンサ取付溝に取り付けられる位置検出センサであって、センサ本体を収容するハウジング部とセンサ取付溝に挿入されるガイド部を有し、ガイド部の形状は、ガイド部がセンサ取付溝に挿入され始めてから挿入が終わるまでの間に、アクチュエータの軸線と平行な軸線回りにガイド部を一方向に回動する動作と、ガイド部を一方向とは逆の方向に回動する動作とを必要とする形状とされ、ガイド部をセンサ取付溝に挿入した後に固定具が適用されることによってセンサ取付溝への取り付けが完了することを特徴とする。

上記の位置検出センサによれば、アクチュエータの側面から位置検出センサを取り付けることができ、アクチュエータの軸方向に取り付けのための作業スペースを必要としない。しかも、ガイド部のセンサ取付溝からの離脱は、ガイド部のセンサ取付溝への挿入と同様、ガイド部を一方向に回動する動作とその逆方向に回動する動作とを必要とするので、センサ取付溝が横向きあるいは下向きに開口する状態に置かれたアクチュエータに対して位置検出センサを取り付ける場合であっても、固定具が適用される前の仮組み付け状態において、位置検出センサがセンサ取付溝から不意に外れるおそれがない。

上記の位置検出センサにおいて、ハウジング部のガイド部と対向する側からガイド部にかけて貫通する固定具用の取付穴が形成されているのが好ましい。これによれば、ガイド部がセンサ取付溝に挿入された状態で固定する作業が容易になる。

また、ハウジング部の長手方向両端部に切欠部が形成され、取付穴は、切欠部の底面からガイド部にかけて貫通するものであってもよい。これによれば、位置検出センサがその両端でセンサ取付溝に固定されるので、位置検出センサを安定して固定することができ、また、固定具の頭部が切欠部に収容されるので、固定具がハウジング部から突出することがない。

さらに、センサ取付溝は、アクチュエータの側面から垂下する平面形状の第１案内面と、第１案内面と平行に所定間隔離間する第２案内面と、第１案内面と第２案内面のそれぞれの終端部を連結し円弧状に湾曲する第３案内面とを有すると好適である。これによれば、ガイド部をセンサ取付溝内に安定して保持することができる。

さらにまた、ガイド部は、ハウジング部から垂下する平面形状の第１ガイド面と、第１ガイド面と平行に所定間隔離間する第２ガイド面と、第１ガイド面の終端部に連結して円弧状に膨出する第３ガイド面と、第２ガイド面と繋がり、第１ガイド面に近接する方向に傾斜した後、再び第２ガイド面と平行に近づくように傾斜する第４ガイド面と、第４ガイド面と繋がり、第２ガイド面と略平行な第５ガイド面とを有し、第３ガイド面の終端部は第５ガイド面の終端部と繋がっていてもよい。これによれば、ガイド部の断面における幅方向中心線は緩やかな蛇行線を描くものとなり、ガイド部がセンサ取付溝に挿入された位置検出センサが一方向に傾斜しただけではセンサ取付溝から離脱することのない構成とすることができる。

また、第１ガイド面と第２ガイド面との間隔は、第３ガイド面と第５ガイド面の間の最大肉厚部の厚さと略等しく、かつ、第１案内面と第２案内面との間隔より若干小さく、第３ガイド面の曲率半径は、第３案内面の曲率半径に略等しくてもよい。これによれば、ガイド部をセンサ取付溝に挿入する際に、ガイド部の傾斜を許容することができ、また、特に固定具を適用した際に、ガイド部の第３ガイド面をセンサ取付溝の第３案内面に圧接させて、位置検出センサをシリンダ本体に容易に固定することができる。

さらに、アクチュエータはシリンダ装置であって、シリンダ装置は、シリンダ本体の内部にマグネットを装着したピストンを有し、ハウジング部は、その長手方向に沿って複数の磁気センサを収容してもよい。これによれば、ピストンの位置をそのストローク範囲できめ細かく検出することができる。

さらにまた、固定具は雄ねじであってもよい。これによれば、固定具を簡単な構成としつつ、センサ取付溝に対する位置検出センサの保持力を容易に調整することができる。

本発明に係る位置検出センサによれば、アクチュエータの側面から位置検出センサを取り付けることができ、アクチュエータの軸方向に取り付けのための作業スペースを必要としない。また、アクチュエータに位置検出センサを仮組み付けした状態において、位置検出センサがセンサ取付溝から不意に外れるおそれがない。

本発明の実施形態に係る位置検出センサの斜視図である。 図１に示す位置検出センサの正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１に示す位置検出センサおよびシリンダ本体の概要側面説明図である。 図５Ａ〜図５Ｄは、図１に示す位置検出センサをシリンダ本体に取り付ける手順を示す図である。

以下、本発明に係る位置検出センサについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。なお、図４および図５Ａ〜図５Ｄにおいて、シリンダ本体（アクチュエータ）４０は、センサ取付溝４２の形成領域の周辺のみが模式的に示されている。

本発明の実施形態に係る位置検出センサ１０は、マグネットが装着されたピストン（図示せず）を有するシリンダ本体４０の外面に取り付けられる。

図１〜図３に示すように、位置検出センサ１０は、信号処理系の回路を組み込んだ基板１２ａと磁気センサ（図示せず）を組み込んだ基板１２ｂを収容する長尺なハウジング部１４と、ハウジング部１４から突出するとともにハウジング部１４の長手方向の略全長にわたって延びるガイド部１６を有し、ハウジング部１４とガイド部１６は単一の樹脂により一体成形される。特に、本実施形態で示される位置検出センサ１０は、シリンダ本体４０の内部を往復動作するピストンの変位状態を一端から他端にわたってリニアに検出するために、軸方向においてシリンダ本体４０よりも若干短い長さを保有する。このため、基板１２ｂにはその略全長にわたって等間隔に複数の磁気センサが配設されている。

図４に示すように、ハウジング部１４は、互いに略直交する第１側面１８および第１底面２０を有し、さらに第１底面２０に対して斜めに交差する第２底面２２を有する。前記第１側面１８の頂部と第２底面２２の終端部は、第１底面２０と略平行な上面２１、第１側面１８と略平行な第２側面２３等によって連結されている。

ガイド部１６は、ハウジング部１４の第１底面２０から略垂下する平面形状の第１ガイド面２４と、この第１ガイド面２４と所定間隔離間して平行な第２ガイド面２６を備える。第１ガイド面２４の終端部位は、第２底面２２の延在方向に湾曲して膨出する第３ガイド面２８に繋がっている。一方、第２ガイド面２６は、その終端部から第１ガイド面２４に近接する方向に緩やかに湾曲して傾斜した後、再び第２ガイド面２６と平行に近づくように傾斜する第４ガイド面３０を介して、第２ガイド面２６と略平行な第５ガイド面３２に繋がっている。第３ガイド面２８の終端部は、第５ガイド面３２の終端部に繋がっている。これにより、ガイド部１６の断面における仮想幅方向中心線３４は、緩やかな蛇行線を描く。

図１に示すように、ハウジング部１４の長手方向両端部には、上面２１の端部をＵ字状に切り欠いた切欠部３６が形成されるとともに、前記切欠部３６の底面には第４ガイド面３０と第５ガイド面３２に向けて貫通する取付穴３８が形成されている。取付穴３８の内面には雌ねじが形成されている。図１に示すように、取付穴３８に雄ねじからなる固定具５６が螺入自在である。

図４に示すように、アクチュエータを構成するシリンダ本体４０には、その側面５８に開口し、軸線方向全長にわたって延びるセンサ取付溝４２が形成されている。センサ取付溝４２は、シリンダ本体４０の側面５８から垂下する第１案内面４４と、第１案内面４４に平行に垂下する第２案内面４６と、これらの第１案内面４４と第２案内面４６の終端部を互いに連結する円形状の第３案内面４８から形成される。

第１ガイド面２４と第２ガイド面２６との間隔は、第３ガイド面２８と第５ガイド面３２の間の最大肉厚部の厚さと略等しく、センサ取付溝４２の開口幅、すなわち第１案内面４４と第２案内面４６との間隔より若干小さい。一方、ガイド部１６の第３ガイド面２８の曲率半径は、センサ取付溝４２の第３案内面４８の曲率半径に略等しい。

なお、図中、参照符号５０は、基板１２ａ、１２ｂに搭載された磁気センサ等の電子部品に必要な電力を供給するとともに、磁気センサで検知したピストンの位置検出信号を取り出すためのリード線を示し、参照符号５２は位置検出センサ１０のオンオフを行なうための操作部を示し、参照符号５４は位置検出センサ１０の動作状態を示すＬＥＤである。

本実施形態に係る位置検出センサ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、図４および図５Ａ〜図５Ｄを参照しながら、その作用および効果について説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｄにおける上下方向が鉛直方向であるとは限らないことは勿論である。

位置検出センサ１０を長尺なシリンダ本体４０に取り付けるに際しては、まず、ガイド部１６の第５ガイド面３２がセンサ取付溝４２の第２案内面４６に沿うようにして、ガイド部１６の先端をセンサ取付溝４２にまっすぐに挿入する（図５Ａ参照）。第５ガイド面３２全体がセンサ取付溝４２に挿入され、第４ガイド面３０が第２案内面４６の開口縁部に突き当たったところで、位置検出センサ１０を少しずつ傾けながら（図において時計回りに回動させながら）センサ取付溝４２に押し込む（図５Ｂ参照）。次いで、ハウジング部１４の第２底面２２がシリンダ本体４０の側面５８に対して略平行に隣接する状態となったところで、位置検出センサ１０を元の向きに戻す（図において反時計回りに回動させる）（図５Ｃ参照）。

このとき、ガイド部１６の第１ガイド面２４および第２ガイド面２６は、それぞれセンサ取付溝４２の第１案内面４４および第２案内面４６と平行な位置関係で隣接し、かつ、ガイド部１６の第３ガイド面２８はセンサ取付溝４２の第３案内面４８に略隙間なく嵌合している。また、ハウジング部１４の第１底面２０は、シリンダ本体４０の側面５８に略平行に隣接している。この状態で、ハウジング部１４の取付穴３８に、雄ねじからなる固定具５６を螺入し、固定具５６の先端をガイド部１６の第４ガイド面３０と第５ガイド面３２の境界部分から所定量突出させてセンサ取付溝４２の第３案内面４８に当接させる（図５Ｄ参照）。すると、位置検出センサ１０の回動が阻止されるとともに、ガイド部１６の第３ガイド面２８がセンサ取付溝４２の第３案内面４８の第１案内面４４側に圧接して取り付けが完了する。ここで、固定具５６の先端部は第４ガイド面３０と第５ガイド面３２の境界部分から突出すると説明したが、取付穴３８が配設される位置によって第４ガイド面３０または第５ガイド面３２から固定具５６の先端部が突出してもよいことは勿論である。

メンテナンス等のため、位置検出センサ１０をシリンダ本体４０から取り外すときは、位置検出センサ１０をシリンダ本体４０に取り付けるときと逆の手順をとればよい。

すなわち、まず、固定具５６の先端が少なくともガイド部１６の第４ガイド面３０と第５ガイド面３２から引き込まれた位置に来るまで固定具５６の螺合を解きながら後退させる。次に、ハウジング部１４の第２底面２２がシリンダ本体４０の側面５８と略平行になるように、かつ、ガイド部１６の第１ガイド面２４および第２ガイド面２６の一部がセンサ取付溝４２から抜け出すように、位置検出センサ１０を傾ける（時計方向に回動させる）。ハウジング部１４の第２底面２２がシリンダ本体４０の側面５８と略平行に隣接する状態となったところで、位置検出センサ１０を上記とは逆方向に少しずつ傾けながら（反時計回りに回動させながら）、センサ取付溝４２から引き出す。こうして、位置検出センサ１０をシリンダ本体４０から外すことができる。

上記のとおり、位置検出センサ１０は、一方向への傾斜（回動）動作とその逆方向への傾斜（回動）動作を経なければ、シリンダ本体４０から離脱しない。このため、ガイド部１６をセンサ取付溝４２に挿入した後、固定具５６を適用する前の状態において、センサ取付溝４２の長手方向に対する位置検出センサ１０の位置を調整する等の作業が行われる際に、位置検出センサ１０が不意に外れることがない。特に、シリンダ本体４０が軸線を水平方向に向けて載置され、センサ取付溝４２が横向きあるいは下向きに開口する場合でも、仮組み付けした位置検出センサ１０が自重や振動によってセンサ取付溝４２から離脱するおそれがない。

本実施形態に係る位置検出センサ１０によれば、シリンダ本体４０の軸方向に交叉するように挿入して取り付けることができるので、シリンダ本体４０の軸方向に沿って取り付けるための広い作業スペースを必要としない。しかも、ガイド部１６のセンサ取付溝４２からの離脱は、ガイド部１６を一方向に回動する動作とその逆方向に回動する動作とを必要とするので、固定具５６が適用される前の仮組み付け状態において、センサ取付溝４２から不意に外れるおそれがない。

また、ハウジング部１４の長手方向両端部に切欠部３６が形成され、固定具５６用の取付穴３８が、切欠部３６の底面からガイド部１６にかけて貫通するので、位置検出センサ１０を安定して固定することができるとともに、固定具５６の頭部が切欠部３６に収容されてハウジング部１４から突出することがない。

本実施形態では、ハウジング部１４の長手方向の略全長にわたってガイド部１６が形成されているが、固定具５６用の取付穴３８が設けられる部位にのみガイド部が形成されてもよい。また、取付穴３８はハウジング部１４の長手方向両端部に設けられているが、該取付穴３８は、例えばハウジング部１４の長手方向中央部に１箇所だけ設けられてもよい。さらに、ハウジング部１４は、ガイド部１６とともに単一の樹脂で成形されているが、ハウジング部については、基板１２ａ、１２ｂの収容空間を有する中空の硬質樹脂と、該収容空間に充填される軟質樹脂とから構成されてもよい。

本発明に係る位置検出センサは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、本実施形態はアクチュエータとして圧力流体を用いるシリンダを例示しているが、シリンダに限らず、電動アクチュエータにも用いることができ、また、リニアガイドに応用することも可能である。

１０…位置検出センサ １４…ハウジング部
１６…ガイド部 ２４…第１ガイド面
２６…第２ガイド面 ２８…第３ガイド面
３０…第４ガイド面 ３２…第５ガイド面
３６…切欠部 ３８…取付穴
４０…シリンダ本体（アクチュエータ） ４２…センサ取付溝
４４…第１案内面 ４６…第２案内面
４８…第３案内面 ５６…固定具

Claims (8)

1. アクチュエータの側面に開口し前記アクチュエータの軸線方向に延びるセンサ取付溝に取り付けられる位置検出センサであって、
   センサ本体を収容するハウジング部と前記センサ取付溝に挿入されるガイド部を有し、
   前記ガイド部の形状は、前記ガイド部が前記センサ取付溝に挿入され始めてから挿入が終わるまでの間に、前記アクチュエータの軸線と平行な軸線回りに前記ガイド部を一方向に回動する動作と、前記ガイド部を前記一方向とは逆の方向に回動する動作とを必要とする形状とされ、
   前記ガイド部を前記センサ取付溝に挿入した後に固定具が適用されることによって前記センサ取付溝への取り付けが完了する
   ことを特徴とする位置検出センサ。
2. 請求項１記載の位置検出センサにおいて、
   前記ハウジング部の前記ガイド部と対向する側から前記ガイド部にかけて貫通する前記固定具用の取付穴が形成されている
   ことを特徴とする位置検出センサ。
3. 請求項２記載の位置検出センサにおいて、
   前記ハウジング部の長手方向両端部に切欠部が形成され、
   前記取付穴は、前記切欠部の底面から前記ガイド部にかけて貫通するものである
   ことを特徴とする位置検出センサ。
4. 請求項１記載の位置検出センサにおいて、
   前記センサ取付溝は、
   アクチュエータの側面から垂下する平面形状の第１案内面と、
   前記第１案内面と平行に所定間隔離間する第２案内面と、
   前記第１案内面と前記第２案内面のそれぞれの終端部を連結し円弧状に湾曲する第３案内面とを有する
   ことを特徴とする位置検出センサ。
5. 請求項４記載の位置検出センサにおいて、
   前記ガイド部は、
   前記ハウジング部から垂下する平面形状の第１ガイド面と、
   前記第１ガイド面と平行に所定間隔離間する第２ガイド面と、
   前記第１ガイド面の終端部に連結して円弧状に膨出する第３ガイド面と、
   前記第２ガイド面と繋がり、前記第１ガイド面に近接する方向に傾斜した後、再び前記第２ガイド面と平行に近づくように傾斜する第４ガイド面と、
   前記第４ガイド面と繋がり、前記第２ガイド面と略平行な第５ガイド面とを有し、
   前記第３ガイド面の終端部は前記第５ガイド面の終端部と繋がっており、
   前記第１ガイド面は、前記ガイド部を前記一方向に回動する動作および前記ガイド部を前記一方向とは逆の方向に回動する動作における回動軸と平行である
   ことを特徴とする位置検出センサ。
6. 請求項５記載の位置検出センサにおいて、
   前記第１ガイド面と前記第２ガイド面との間隔は、前記第３ガイド面と前記第５ガイド面の間の最大肉厚部の厚さと略等しく、かつ、前記第１案内面と前記第２案内面との間隔より若干小さく、
   前記第３ガイド面の曲率半径は、前記第３案内面の曲率半径に略等しい
   ことを特徴とする位置検出センサ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の位置検出センサにおいて、
   前記アクチュエータはシリンダ装置であって、
   前記シリンダ装置は、シリンダ本体の内部にマグネットを装着したピストンを有し、
   前記ハウジング部は、その長手方向に沿って複数の磁気センサを収容する
   ことを特徴とする位置検出センサ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の位置検出センサにおいて、
   前記固定具は雄ねじである
   ことを特徴とする位置検出センサ。

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