特開 2024-179461 位置検出スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179461

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】位置検出スイッチ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/28 20060101AFI20241219BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

F15B15/28 C

G01B7/00 101H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098327

(22)【出願日】2023-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 真実

(72)【発明者】

【氏名】藤田 隆

(72)【発明者】

【氏名】相馬 亮介

【テーマコード（参考）】

2F063

3H081

【Ｆターム（参考）】

2F063AA02

2F063BA05

2F063DA01

2F063DA05

2F063GA52

3H081AA03

3H081BB03

3H081CC01

3H081DD39

3H081GG04

3H081GG15

3H081GG21

3H081GG28

3H081HH04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】溶接磁界等の外部磁界をシリンダ磁界と確実に区別して、スイッチ信号を切り換えることができる位置検出スイッチを提供する。
【解決手段】エリア遷移情報生成部２０は、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力に基づいてピストンエリアを判定し、ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移した場合はエリア遷移情報を更新する一方、ピストンエリアが連続しない二つのエリアの間で飛び越し遷移した場合はエリア遷移情報を更新しない。スイッチ信号生成部２８は、少なくともエリア遷移情報に基づいてスイッチ信号を切り換える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体圧シリンダのピストンに取り付けられたマグネットの磁界を検出する第１～第３ＭＲセンサを備えるとともに、エリア遷移情報生成部およびスイッチ信号生成部を備える位置検出スイッチであって、
前記エリア遷移情報生成部は、前記第１～第３ＭＲセンサの出力に基づいてピストンエリアを判定し、前記ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移した場合はエリア遷移情報を更新する一方、前記ピストンエリアが連続しない二つのエリアの間で飛び越し遷移した場合は前記エリア遷移情報を更新せず、前記スイッチ信号生成部は、少なくとも前記エリア遷移情報に基づいてスイッチ信号を切り換え、前記ピストンが所定の動作範囲にあるとき前記スイッチ信号が所定の状態である位置検出スイッチ。

【請求項2】

請求項１記載の位置検出スイッチにおいて、
前記第１ＭＲセンサの出力を動作範囲閾値と比較して第１比較信号を出力する第１比較部と、前記第２ＭＲセンサの出力を前記動作範囲閾値と比較して第２比較信号を出力する第２比較部と、前記第３ＭＲセンサの出力を前記動作範囲閾値と比較して第３比較信号を出力する第３比較部とを備え、
前記スイッチ信号生成部は、前記エリア遷移情報および前記第１～第３比較信号に基づいて前記スイッチ信号を切り換える位置検出スイッチ。

【請求項3】

請求項１記載の位置検出スイッチにおいて、
前記第１～第３ＭＲセンサは、同一の出力特性を有し、前記ピストンの変位方向に沿って等間隔に配置される位置検出スイッチ。

【請求項4】

請求項１記載の位置検出スイッチにおいて、
前記ピストンエリアの判定は、前記第１～第３ＭＲセンサの出力相互間の大小関係に基づいて行われる位置検出スイッチ。

【請求項5】

請求項１記載の位置検出スイッチにおいて、
最適位置判定部を備え、前記最適位置判定部は、前記第２ＭＲセンサの出力を最適位置閾値と比較して前記ピストンが最適位置にあるか否かを判定し、前記最適位置は前記動作範囲に含まれる位置検出スイッチ。

【請求項6】

請求項５記載の位置検出スイッチにおいて、
前記ピストンが前記最適位置にあるとき、第１表示灯を点灯する信号を出力し、前記ピストンが前記動作範囲にあるが前記最適位置にないとき、第２表示灯を点灯する信号を出力する位置検出スイッチ。

【請求項7】

請求項１記載の位置検出スイッチにおいて、
前記第１ＭＲセンサの出力を動作範囲閾値と比較して第１比較信号を出力する第１比較部と、前記第２ＭＲセンサの出力を前記動作範囲閾値と比較して第２比較信号を出力する第２比較部と、前記第３ＭＲセンサの出力を前記動作範囲閾値と比較して第３比較信号を出力する第３比較部と、時間計測部とを備え、
前記時間計測部は、前記第１～第３ＭＲセンサのうち隣接する二つのＭＲセンサの出力について一方のＭＲセンサの出力が動作範囲閾値以上となってから他方のＭＲセンサの出力が動作範囲閾値以上となるまでの時間、または、前記第１～第３ＭＲセンサのうち隣接する二つのＭＲセンサの出力について一方のＭＲセンサの出力が動作範囲閾値未満となってから他方のＭＲセンサの出力が動作範囲閾値未満となるまでの時間を計測し、計測された時間が所定範囲に収まっているか否かを判定して判定信号を出力し、
前記スイッチ信号生成部は、前記エリア遷移情報、前記第１～第３比較信号および前記判定信号に基づいて前記スイッチ信号を切り換える位置検出スイッチ。

【請求項8】

請求項７記載の位置検出スイッチにおいて、
前記計測された時間が前記所定範囲に収まっていない場合、注意信号を出力する位置検出スイッチ。

【請求項9】

請求項１記載の位置検出スイッチにおいて、
前記第１～第３ＭＲセンサの出力の最大値が所定以上減少していないか監視する診断部を備える位置検出スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧シリンダのピストンの位置を検出する位置検出スイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ピストンにマグネット（永久磁石）を装着するとともに、シリンダチューブにマグネットの磁界を検出する磁気センサを設けることにより、ピストンの位置を検出する位置検出スイッチが知られている。

【0003】

このような位置検出スイッチが外部磁界が存在する環境下で使用される場合、外部磁界の影響を受けてピストンの位置が誤検出されるおそれがある。外部磁界が作用してもピストンの位置が誤検出されないようにした位置検出スイッチも知られている。

【0004】

例えば、特許文献１には、２つの磁気センサをピストンの移動方向に沿って離れた位置に配置し、２つの磁気センサが所定以上の時間間隔を置いて磁界を検知したときにピストンが特定の位置にあることを検出する装置が記載されている。これらの磁気センサに溶接機から強い外部磁界が作用した場合は、２つの磁気センサがほぼ同時にオンになるので、ピストンに装着されたマグネットの磁界と外部磁界とを区別することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６－２４９６０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の２つの磁気センサは、配置間隔が小さい場合、ピストンの移動速度が速いときは、ピストンに装着されたマグネットの磁界をほぼ同時に検知してオンになってしまう。これを避けるため、２つの磁気センサの配置間隔を大きくすると、外部磁界が弱まったときに２つの磁気センサが同一強度の外部磁界を同時に受けられなくなる。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る位置検出スイッチは、流体圧シリンダのピストンに取り付けられたマグネットの磁界を検出する第１～第３ＭＲセンサを備えるとともに、エリア遷移情報生成部およびスイッチ信号生成部を備える。エリア遷移情報生成部は、第１～第３ＭＲセンサの出力に基づいてピストンエリアを判定し、ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移した場合はエリア遷移情報を更新する一方、ピストンエリアが連続しない二つのエリアの間で飛び越し遷移した場合はエリア遷移情報を更新しない。スイッチ信号生成部は、少なくともエリア遷移情報に基づいてスイッチ信号を切り換え、ピストンが所定の動作範囲にあるときスイッチ信号が所定の状態である。

【発明の効果】

【0009】

上記位置検出スイッチによれば、ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移したか、連続しない二つのエリアの間で飛び越し遷移したかが判別される。このため、溶接磁界等の外部磁界をシリンダ磁界と確実に区別して、スイッチ信号を切り換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る位置検出スイッチの基本構成を流体圧シリンダとともに示す図である。

【図2】図２は、図１の位置検出スイッチにおける第１～第３ＭＲセンサの出力を示す図である。

【図3】図３は、図１の位置検出スイッチのブロック図である。

【図4】図４は、本発明の第２実施形態に係る位置検出スイッチのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る位置検出スイッチについて、複数の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。以下の説明において、左右の方向に関する言葉を用いたときは、便宜上、図面における方向をいうものであり、部材等の実際の配置を限定するものではない。

【0012】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る位置検出スイッチ１０について、図１～図３を参照しながら説明する。位置検出スイッチ１０が取り付けられる流体圧シリンダ４０は、例えば、溶接対象のワークをクランプするために使用される。

【0013】

図１に示されるように、流体圧シリンダ４０は、シリンダチューブ４２と、シリンダチューブ４２内に摺動可能に配設されるピストン４４と、ピストン４４に連結されるピストンロッド４６とを含む。シリンダチューブ４２の右端は、ロッドカバー４８で封止され、シリンダチューブ４２の左端は、ヘッドカバー５０で封止される。以下の説明において、ピストン４４の変位方向（左右方向）をＡ方向という。また、ヘッドカバー５０に向かうピストン４４の変位方向をＡ１方向といい、ロッドカバー４８に向かうピストン４４の変位方向をＡ２方向という。

【0014】

ピストン４４の外周部には、環状のマグネット（永久磁石）５２が取り付けられている。マグネット５２はＡ方向に着磁されており、マグネット５２の左側端面がＮ極、右側端面がＳ極となっている。マグネット５２の周囲には、マグネット５２の左側端面から出て、マグネット５２の径方向外側を通り、マグネット５２の右側端面に戻る磁界（磁束）５４が形成されている。外部磁界と区別するため、このマグネット５２による磁界５４を「シリンダ磁界」という。本実施形態では、マグネット５２の左側端面がＮ極、右側端面がＳ極であるとして説明するが、Ｎ極とＳ極は逆であってもよい。

【0015】

位置検出スイッチ１０は、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６を含み、シリンダチューブ４２の外側に取り付けられる。第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６は、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサであり、同一の出力特性を有する。第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６は、Ａ方向に等間隔に配置される。

【0016】

図２は、ピストン４４の位置Ｘに応じた第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３を示す図である。横軸はピストン４４の位置Ｘを表し、縦軸は第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３を表している。第１ＭＲセンサ１２の出力曲線は点線で示される。第２ＭＲセンサ１４の出力曲線は実線で示される。第３ＭＲセンサ１６の出力曲線は一点鎖線で示される。Ａ方向に関し、マグネット５２の中央が第２ＭＲセンサ１４に対応する位置にあるとき（図１参照）、ピストン４４が原点にある（Ｘ＝０）とする。ピストン４４が原点からＡ２方向に変位する場合、Ｘの値は正であり、ピストン４４が原点からＡ１方向に変位する場合、Ｘの値は負である。

【0017】

第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、Ｘ＝０のとき、最大値Ｖｍａｘとなる。第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、Ｘ＝ＸｃおよびＸ＝－Ｘｃのときゼロであり、－Ｘｃ＜Ｘ＜Ｘｃの範囲で正であり、Ｘ＜－ＸｃおよびＸ＞Ｘｃの範囲で負である。

【0018】

第１ＭＲセンサ１２の出力曲線は、第２ＭＲセンサ１４の出力曲線をＸｂだけ左方にシフトしたものである。第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１は、Ｘ＝－Ｘｂのとき、最大値Ｖｍａｘとなる。第３ＭＲセンサ１６の出力曲線は、第２ＭＲセンサ１４の出力曲線をＸｂだけ右方にシフトしたものである。第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３は、Ｘ＝Ｘｂのとき、最大値Ｖｍａｘとなる。Ｘｄ＝Ｘｂ＋Ｘｃとすると、第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１は、Ｘ＝－Ｘｄのときゼロであり、第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３は、Ｘ＝Ｘｄのときゼロである。

【0019】

第１ＭＲセンサ１２の出力曲線は、Ｘ＝－Ｘａ（－Ｘｂ＜－Ｘａ）において、第２ＭＲセンサ１４の出力曲線と交わる。Ｘ＝－Ｘａにおける第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１および第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、いずれもＶａである。第３ＭＲセンサ１６の出力曲線は、Ｘ＝Ｘａ（Ｘａ＜Ｘｂ）において、第２ＭＲセンサ１４の出力曲線と交わる。Ｘ＝Ｘａにおける第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２および第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３は、いずれもＶａである。

【0020】

ピストン４４が最適位置にあるか否かを判定するため、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が最適位置閾値ＴＨ１と比較される。第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、ピストン４４の位置ＸがＸｆおよび－Ｘｆのとき、最適位置閾値ＴＨ１と等しい。Ｖ２≧ＴＨ１のとき、ピストン４４が最適位置にある（－Ｘｆ≦Ｘ≦Ｘｆ）と判定される。ピストン４４が最適位置にあることは、例えば緑色の表示灯（第１表示灯）が点灯することによって、作業者に報知される。なお、本実施形態では、Ｘｆ＝Ｘｂとなっている。

【0021】

ピストン４４が最適位置を含む所定の動作範囲（以下単に「動作範囲」という）にあるか否かを判定するため、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３が動作範囲閾値ＴＨ２と比較される。動作範囲閾値ＴＨ２は最適位置閾値ＴＨ１より小さい。第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、ピストン４４の位置ＸがＸｇ（Ｘｆ＜Ｘｇ＜Ｘｃ）および－Ｘｇのとき、動作範囲閾値ＴＨ２と等しい。第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３は、ピストン４４の位置ＸがＸｈ（Ｘｃ＜Ｘｈ＜Ｘｄ）のとき、動作範囲閾値ＴＨ２と等しい。第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１は、ピストン４４の位置Ｘが－Ｘｈのとき、動作範囲閾値ＴＨ２と等しい。

【0022】

ピストン４４の位置Ｘが－ＸｄからＸｄまで変化する場合、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２がＴＨ２以上になると、ピストン４４が動作範囲に入ったと判定される。その後、第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３がＴＨ２を下回ると、ピストン４４が動作範囲から外れたと判定される。すなわち、ピストン４４がＡ２方向に変位する場合、動作範囲は、－Ｘｇ≦Ｘ≦Ｘｈである。ピストン４４の位置ＸがＸｄから－Ｘｄまで変化する場合、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２がＴＨ２以上になると、ピストン４４が動作範囲に入ったと判定される。その後、第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１がＴＨ２を下回ると、ピストン４４が動作範囲から外れたと判定される。すなわち、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合、動作範囲は、－Ｘｈ≦Ｘ≦Ｘｇである。本実施形態では、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合とＡ２方向で変位する場合とで動作範囲が異なるが、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合とＡ２方向に変位する場合とで動作範囲が同一であってもよい。

【0023】

ピストン４４が動作範囲に入ったと判定されると、スイッチ信号ＳＷがオフからオンになる。ピストン４４が動作範囲から外れたと判定されると、スイッチ信号ＳＷがオンからオフになる。スイッチ信号ＳＷがオンであり、かつ、ピストン４４が最適位置にない場合、例えば赤色の表示灯（第２表示灯）が点灯する。赤色の表示灯が点灯することにより、作業者は、ピストン４４が最適位置からずれていることを認識できる。ピストン４４が最適位置からずれている原因として、ピストン４４が不安定領域にあることが考えられるほか、シリンダチューブ４２に対する位置検出スイッチ１０の取付位置が振動によりずれたこと等が考えられる。動作範囲とスイッチ信号ＳＷとの関係は、上記と逆であってもよい。すなわち、ピストン４４が動作範囲に入ったと判定されるとスイッチ信号ＳＷがオンからオフになり、ピストン４４が動作範囲から外れたと判定されるとスイッチ信号ＳＷがオフからオンになる関係であってもよい。要するに、ピストン４４が動作範囲に入ったこと、および、ピストン４４が動作範囲から外れたことをスイッチ信号ＳＷによって判定できればよい。

【0024】

ピストン４４の位置Ｘについて、－ＸｄからＸｄまでの範囲を連続する６つのエリアに分ける。－Ｘｄ≦Ｘ＜－Ｘｃが第１エリアＡ１であり、－Ｘｃ≦Ｘ＜－Ｘａが第２エリアＡ２である。－Ｘａ≦Ｘ＜０が第３エリアＡ３であり、０≦Ｘ≦Ｘａが第４エリアＡ４である。Ｘａ＜Ｘ≦Ｘｃが第５エリアＡ５であり、Ｘｃ＜Ｘ≦Ｘｄが第６エリアＡ６である。前述したピストン４４の位置－Ｘｈは、第１エリアＡ１に含まれる。前述したピストン４４の位置－Ｘｇは、第２エリアＡ２に含まれる。前述したピストン４４の位置Ｘｇは、第５エリアＡ５に含まれる。前述したピストン４４の位置Ｘｈは、第６エリアＡ６に含まれる。

【0025】

ピストン４４が第１～第６エリアＡ１～Ａ６のいずれのエリアにあるかは、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３に基づいて判定される。具体的には、Ｖ１≧０およびＶ２＜０が満たされたとき、ピストン４４は第１エリアＡ１にあると判定される。Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ１およびＶ２≧０が満たされたとき、ピストン４４は第２エリアＡ２にあると判定される。Ｖ３＜Ｖ１≦Ｖ２およびＶ１＞０が満たされたとき、ピストン４４は第３エリアＡ３にあると判定される。Ｖ１≦Ｖ３≦Ｖ２およびＶ３＞０が満たされたとき、ピストン４４は第４エリアＡ４にあると判定される。Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３およびＶ２≧０が満たされたとき、ピストン４４は第５エリアＡ５にあると判定される。Ｖ２＜０およびＶ３≧０が満たされたとき、ピストン４４は第６エリアＡ６にあると判定される。

【0026】

ピストン４４が第１～第６エリアＡ１～Ａ６以外のエリアである第７エリアＡ７にあることも、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３に基づいて判定される。すなわち、ピストン４４がＸ＜－ＸｄのエリアまたはＸ＞Ｘｄのエリアにあることも、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３に基づいて判定される。具体的には、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３がいずれも負であるとき、ピストン４４は第７エリアＡ７にあると判定される。この判定方法に代えて、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の絶対値がいずれも所定の閾値より小さいときにピストン４４が第７エリアＡ７にあると判定されてもよい。この場合の所定の閾値は、動作範囲閾値ＴＨ２より小さい。

【0027】

第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３に基づいてピストン４４が第１～第７エリアＡ１～Ａ７のいずれにあるかを判定する方法は、上記具体例に限られない。例えば、ピストン４４が第１エリアＡ１にあることを判定するための条件として、Ｖ１≧０およびＶ２＜０のほかに、Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ１を追加してもよい。また、本実施形態では、ピストン４４が位置するエリア（以下「ピストンエリア」という）を７つに分けたが、ピストンエリアの数はこれに限られない。

【0028】

ピストンエリアが第１～第７エリアＡ１～Ａ７のいずれであるかの判定は、所定の制御周期毎に行われる。ある制御周期において、ピストン４４が第１～第７エリアＡ１～Ａ７のうち一つのエリアにあると判定され、次の制御周期において、ピストン４４が別のエリアにあると判定されたとする。すなわち、新たに判定されたピストンエリア（以下「現ピストンエリア」という）が前回判定されたピストンエリア（以下「前ピストンエリア」という）と異なり、ピストンエリアが遷移したとする。

【0029】

シリンダ磁界の変化によってピストンエリアが遷移した場合、現ピストンエリアは、前ピストンエリアと連続するエリアである。一方、溶接磁界によってピストンエリアが遷移した場合、現ピストンエリアは、前ピストンエリアと連続しないエリアである。第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６に溶接磁界が作用すると、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３が急激に変化するため、通常の制御周期であれば、見かけ上、連続しない二つのエリアの間で飛び越して遷移する。ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移したか、連続しない二つのエリアの間で飛び越し遷移したかを判別することによって、溶接磁界等の外部磁界をシリンダ磁界と区別することができる。

【0030】

位置検出スイッチ１０の作用について、図３のブロック図に基づいてさらに詳しく述べる。位置検出スイッチ１０は、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６のほか、制御部１８、エリア遷移情報生成部２０、第１～第３比較部２２、２４、２６、スイッチ信号生成部２８、最適位置判定部３０、第１～第３診断部３２、３４、３６および通信部３８を備える。最適位置閾値ＴＨ１および動作範囲閾値ＴＨ２は、制御部１８に保持されている。

【0031】

エリア遷移情報生成部２０は、エリア判定部２０ａ、エリア遷移判定部２０ｂおよびエリア遷移情報記憶部２０ｃを備える。第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３は、制御周期毎にエリア判定部２０ａに入力される。エリア判定部２０ａは、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３に基づいて、ピストンエリアが第１～第７エリアＡ１～Ａ７のいずれであるかを判定し、現ピストンエリアをエリア遷移判定部２０ｂに送る。なお、ピストンエリアが第１～第７エリアＡ１～Ａ７のいずれかであることが判定されない場合は、エラーとして処理される。

【0032】

エリア遷移判定部２０ｂは、前ピストンエリアを記憶しており、現ピストンエリアを前ピストンエリアと比較する。現ピストンエリアが前ピストンエリアと異なり、かつ、現ピストンエリアが前ピストンエリアと連続するエリアである場合、エリア遷移判定部２０ｂは、エリア遷移情報記憶部２０ｃに記憶されたエリア遷移情報ＴＲを更新する。現ピストンエリアが前ピストンエリアと連続しないエリアである場合、エリア遷移情報ＴＲは更新されない。エリア遷移判定部２０ｂは、エリア遷移情報記憶部２０ｃに記憶されたエリア遷移情報ＴＲを、制御周期毎にスイッチ信号生成部２８に出力する。

【0033】

例えば、ｎ番目の制御周期において、ピストンエリアが第１エリアＡ１から第２エリアＡ２に遷移し、（ｎ＋１）番目の制御周期において、ピストンエリアが第２エリアＡ２に留まっていたとする。この場合、ｎ番目の制御周期で出力されるエリア遷移情報ＴＲ、および、（ｎ＋１）番目の制御周期で出力されるエリア遷移情報ＴＲは、いずれも、ピストンエリアが第１エリアＡ１から第２エリアＡ２に遷移したことを示す情報である。すなわち、エリア遷移判定部２０ｂは、最新のエリア遷移情報ＴＲを、制御周期毎にスイッチ信号生成部２８に出力する。

【0034】

ここで、ピストンエリアが第１エリアＡ１から第２エリアＡ２に遷移したことを示す情報をＴＲ１２と表記し、ピストンエリアが第２エリアＡ２から第１エリアＡ１に遷移したことを示す情報をＴＲ２１と表記する。他の二つのエリアの組合せの間で遷移したことを示す情報についても同じ要領である。エリア遷移情報ＴＲは、ＴＲ７１、ＴＲ１２、ＴＲ２３、ＴＲ３４、ＴＲ４５、ＴＲ５６、ＴＲ６７、ＴＲ７６、ＴＲ６５、ＴＲ５４、ＴＲ４３、ＴＲ３２、ＴＲ２１およびＴＲ１７の合計１４種類である。

【0035】

第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１は、制御周期毎に第１比較部２２に入力される。第１比較部２２は、予め制御部１８から入力された動作範囲閾値ＴＨ２を保持している。第１比較部２２は、第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１を動作範囲閾値ＴＨ２と比較し、第１比較信号Ｃ１をスイッチ信号生成部２８に出力する。第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１が動作範囲閾値ＴＨ２未満であるとき、第１比較信号Ｃ１は１である。第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１が動作範囲閾値ＴＨ２以上であるとき、第１比較信号Ｃ１は０である。

【0036】

第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、制御周期毎に第２比較部２４に入力される。第２比較部２４は、予め制御部１８から入力された動作範囲閾値ＴＨ２を保持している。第２比較部２４は、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２を動作範囲閾値ＴＨ２と比較し、第２比較信号Ｃ２をスイッチ信号生成部２８に出力する。第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が動作範囲閾値ＴＨ２以上であるとき、第２比較信号Ｃ２は１であり、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が動作範囲閾値ＴＨ２未満であるとき、第２比較信号Ｃ２は０である。

【0037】

第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３は、制御周期毎に第３比較部２６に入力される。第３比較部２６は、予め制御部１８から入力された動作範囲閾値ＴＨ２を保持している。第３比較部２６は、第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３を動作範囲閾値ＴＨ２と比較し、第３比較信号Ｃ３をスイッチ信号生成部２８に出力する。第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３が動作範囲閾値ＴＨ２未満であるとき、第３比較信号Ｃ３は１である。第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３が動作範囲閾値ＴＨ２以上であるとき、第３比較信号Ｃ３は０である。

【0038】

スイッチ信号生成部２８は、エリア遷移情報ＴＲおよび第１～第３比較信号Ｃ１～Ｃ３に基づいてスイッチ信号ＳＷを生成する。スイッチ信号生成部２８は、制御周期毎に、スイッチ信号ＳＷを制御部１８に出力する。

【0039】

ピストン４４がＸ＜－ＸｄのエリアからＸ＞ＸｄのエリアまでＡ２方向に変位する場合を考える。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ７１である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１２であり、かつ、第２比較信号Ｃ２が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１２であり、かつ、第２比較信号Ｃ２が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２３、ＴＲ３４またはＴＲ４５である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５６であり、かつ、第３比較信号Ｃ３が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５６であり、かつ、第３比較信号Ｃ３が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６７である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。

【0040】

ピストン４４がＸ＞ＸｄのエリアからＸ＜－ＸｄのエリアまでＡ１方向に変位する場合を考える。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ７６である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６５であり、かつ、第２比較信号Ｃ２が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６５であり、かつ、第２比較信号Ｃ２が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５４、ＴＲ４３またはＴＲ３２である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２１であり、かつ、第１比較信号Ｃ１が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２１であり、かつ、第１比較信号Ｃ１が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１７である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。

【0041】

上記説明で理解されるように、第２比較信号Ｃ２は、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合およびＡ２方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオフからオンに切り換えるために使われる。第１比較信号Ｃ１は、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオンからオフに切り換えるために使われる。第３比較信号Ｃ３は、ピストン４４がＡ２方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオンからオフに切り換えるために使われる。スイッチ信号ＳＷのオンオフに関する動作は、上記と逆であってもよい。

【0042】

第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２は、制御周期毎に最適位置判定部３０に入力される。最適位置判定部３０は、予め制御部１８から入力された最適位置閾値ＴＨ１を保持している。最適位置判定部３０は、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２を最適位置閾値ＴＨ１と比較し、最適位置信号Ｇを生成する。最適位置判定部３０は、制御周期毎に、最適位置信号Ｇを制御部１８に出力する。第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が最適位置閾値ＴＨ１以上であるとき、最適位置信号Ｇは１であり、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が最適位置閾値ＴＨ１未満であるとき、最適位置信号Ｇは０である。

【0043】

制御部１８は、通信部３８を介して外部と双方向に通信可能となっている。制御部１８は、スイッチ信号生成部２８から受け取ったスイッチ信号ＳＷに応じて、流体圧シリンダ４０と関連して動作する外部機器の制御に用いる信号ＳＷ´を通信部３８を介して外部に出力する。制御部１８は、スイッチ信号ＳＷおよび最適位置信号Ｇに基づいて、図示しない表示灯を制御する信号を出力する。スイッチ信号ＳＷがオンまたはオフの所定の状態であり、かつ、最適位置信号Ｇが１のとき、表示灯を緑色に点灯する指令信号Ｇ１が制御部１８から出力される。スイッチ信号ＳＷがオンまたはオフの所定の状態であり、かつ、最適位置信号Ｇが０のとき、表示灯を赤色に点灯する指令信号Ｇ２が制御部１８から出力される。

【0044】

外部から位置検出スイッチ１０に対して最適位置閾値ＴＨ１および動作範囲閾値ＴＨ２の設定変更を行うことができる。制御部１８は、通信部３８を介して最適位置閾値ＴＨ１の設定変更に関するデータを受け取ると、新たな最適位置閾値ＴＨ１を最適位置判定部３０に出力する。制御部１８は、通信部３８を介して動作範囲閾値ＴＨ２の設定変更に関するデータを受け取ると、新たな動作範囲閾値ＴＨ２を第１～第３比較部２２、２４、２６に出力する。

【0045】

マグネット５２は、経年変化に伴って磁力が低下（減磁）する。特に、マグネット５２は、溶接磁界に晒されると、あるいは、高温環境下に長期間置かれると、減磁する。このような事象が生じると、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３の最大値Ｖｍａｘが最適位置閾値ＴＨ１を超えない程度まで減少する可能性がある。

【0046】

そこで、第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３の最大値Ｖｍａｘが経年変化等により所定以上減少していないか監視することを目的として、第１～第３診断部３２、３４、３６が設けられている。第１診断部３２には第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１が入力され、第２診断部３４には第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が入力され、第３診断部３６には第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３が入力される。以下、第１診断部３２における処理内容を説明するが、第２診断部３４および第３診断部３６における処理内容もこれと同様である。

【0047】

第１診断部３２は、最大値判定部３２ａ、最大値記憶部３２ｂおよび監視部３２ｃを有する。最大値判定部３２ａは、第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１が増加から減少に転じる毎に、そのときの出力（減少に転じる直前の出力Ｖ１）を最大値Ｖｍａｘとして最大値記憶部３２ｂに送る。最大値記憶部３２ｂは、最大値判定部３２ａから受け取った最大値Ｖｍａｘデータを時系列で記憶する。

【0048】

監視部３２ｃは、定期的に、最大値記憶部３２ｂに記憶された多数の最大値Ｖｍａｘデータのうち、直近の所定数のデータについて平均値を算出し、これを当初の所定数のデータの平均値と比較する。そして、直近の所定数のデータの平均値が当初の所定数のデータの平均値よりも所定値以上小さいと判定した場合、制御部１８に対して注意信号Ｅ１を出力する。

【0049】

制御部１８は、第１診断部３２の監視部３２ｃから注意信号Ｅ１を受け取ると、マグネット５２の減磁が発生した蓋然性が高いことを報知するため、通信部３８を介して注意信号Ｅ１´を外部に出力する。これにより、作業者に対して、部品交換等のメンテナンスを促したり、最適位置閾値ＴＨ１の調整を促したりすることができる。

【0050】

本実施形態では、第１診断部３２で第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１の最大値Ｖｍａｘを監視し、第２診断部３４で第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２の最大値Ｖｍａｘを監視し、第３診断部３６で第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３の最大値Ｖｍａｘを監視している。しかしながら、共通の診断部によって第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３の最大値Ｖｍａｘを総合的に監視してもよい。第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３のうち複数の出力の最大値Ｖｍａｘが所定以上減少している場合は、マグネット５２の減磁が原因となっている蓋然性が高い。第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３のうち一つの出力の最大値Ｖｍａｘのみが所定以上減少している場合は、当該ＭＲセンサの感度低下が原因となっている蓋然性が高い。共通の診断部がこれらの事象を区別して注意信号を出力すれば効率的である。

【0051】

本実施形態によれば、スイッチ信号ＳＷは、少なくともエリア遷移情報ＴＲに基づいて切り換えられ、エリア遷移情報ＴＲは、ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移したことに基づく情報である。このため、溶接磁界等の外部磁界をシリンダ磁界と確実に区別して、スイッチ信号ＳＷを切り換えることができる。

【0052】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る位置検出スイッチ６０について、図４を参照しながら説明する。位置検出スイッチ６０は、時間計測部６２を備え、スイッチ信号ＳＷを切り換えるための条件として時間に関する条件が追加される点で、第１実施形態に係る位置検出スイッチ１０と異なる。なお、第１実施形態に係る位置検出スイッチ１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0053】

第１～第３ＭＲセンサ１２、１４、１６の出力Ｖ１～Ｖ３は、制御周期毎に時間計測部６２に入力される。時間計測部６２は、予め制御部１８から入力された動作範囲閾値ＴＨ２を保持している。時間計測部６２は、第１～第４時間計測部６２ａ～６２ｄを備える。

【0054】

第１時間計測部６２ａは、第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１が閾値ＴＨ２以上となってから第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が閾値ＴＨ２以上となるまでの時間を計測する。すなわち、第１時間計測部６２ａは、ピストン４４が－Ｘｈから－ＸｇまでＡ２方向に変位するのに要した時間（以下「第１変位時間」という）を計測する。第１時間計測部６２ａは、第１変位時間が所定範囲に収まっているか否かを判定し、時間計測部６２は、制御周期毎に判定信号Ｊ１をスイッチ信号生成部２８に出力する。第１変位時間が所定範囲に収まっていることが判定されたとき、判定信号Ｊ１は１であり、それ以外のとき、判定信号Ｊ１は０である。

【0055】

第２時間計測部６２ｂは、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が閾値ＴＨ２未満となってから第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３が閾値ＴＨ２未満となるまでの時間を計測する。すなわち、第２時間計測部６２ｂは、ピストン４４がＡ２方向にＸｇからＸｈまで変位するのに要した時間（以下「第２変位時間」という）を計測する。第２時間計測部６２ｂは、第２変位時間が所定範囲に収まっているか否かを判定し、時間計測部６２は、制御周期毎に判定信号Ｊ２をスイッチ信号生成部２８に出力する。第２変位時間が所定範囲に収まっていることが判定されたとき、判定信号Ｊ２は１であり、それ以外のとき、判定信号Ｊ２は０である。

【0056】

第３時間計測部６２ｃは、第３ＭＲセンサ１６の出力Ｖ３が閾値ＴＨ２以上となってから第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が閾値ＴＨ２以上となるまでの時間を計測する。すなわち、第３時間計測部６２ｃは、ピストン４４がＸｈからＸｇまでＡ１方向に変位するのに要した時間（以下「第３変位時間」という）を計測する。第３時間計測部６２ｃは、第３変位時間が所定範囲に収まっているか否かを判定し、時間計測部６２は、制御周期毎に判定信号Ｊ３をスイッチ信号生成部２８に出力する。第３変位時間が所定範囲に収まっていることが判定されたとき、判定信号Ｊ３は１であり、それ以外のとき、判定信号Ｊ３は０である。

【0057】

第４時間計測部６２ｄは、第２ＭＲセンサ１４の出力Ｖ２が閾値ＴＨ２未満となってから第１ＭＲセンサ１２の出力Ｖ１が閾値ＴＨ２未満となるまでの時間を計測する。すなわち、第４時間計測部６２ｄは、ピストン４４が－Ｘｇから－ＸｈまでＡ１方向に変位するのに要した時間（以下「第４変位時間」という）を計測する。第４時間計測部６２ｄは、第４変位時間が所定範囲に収まっているか否かを判定し、時間計測部６２は、制御周期毎に判定信号Ｊ４をスイッチ信号生成部２８に出力する。第４変位時間が所定範囲に収まっていることが判定されたとき、判定信号Ｊ４は１であり、それ以外のとき、判定信号Ｊ４は０である。

【0058】

第１～第４変位時間に関する上記所定範囲は、少なくとも、通常のピストン速度から想定され得る下限値を用いて定義される。計測された第１～第４変位時間が下限値未満である場合、スイッチ信号ＳＷの切り換えは行われない。これにより、溶接磁界等の外部磁界によるスイッチ信号ＳＷの切り換えを一層確実に阻止することができる。以下、この作用についてさらに述べる。なお、第１～第４変位時間に関する上記所定範囲は、後述する注意信号Ｅ４を考慮した場合、通常のピストン速度から想定され得る上限値および下限値によって定義されてもよい。

【0059】

スイッチ信号生成部２８は、エリア遷移情報ＴＲ、第１～第３比較信号Ｃ１～Ｃ３および判定信号Ｊ１～Ｊ４に基づいて、スイッチ信号ＳＷを生成する。スイッチ信号生成部２８は、制御周期毎にスイッチ信号ＳＷを制御部１８に出力する。

【0060】

ピストン４４がＸ＜－ＸｄのエリアからＸ＞ＸｄのエリアまでＡ２方向に変位する場合を考える。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ７１である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１２であり、かつ、第２比較信号Ｃ２が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１２であり、第２比較信号Ｃ２が１であり、かつ、判定信号Ｊ１が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１２であり、第２比較信号Ｃ２が１であり、かつ、判定信号Ｊ１が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。

【0061】

エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２３、ＴＲ３４またはＴＲ４５である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５６であり、かつ、第３比較信号Ｃ３が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５６であり、第３比較信号Ｃ３が１であり、かつ、判定信号Ｊ２が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５６であり、第３比較信号Ｃ３が１であり、かつ、判定信号Ｊ２が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６７である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。

【0062】

ピストン４４がＸ＞ＸｄのエリアからＸ＜－ＸｄのエリアまでＡ１方向に変位する場合を考える。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ７６である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６５であり、かつ、第２比較信号Ｃ２が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６５であり、第２比較信号Ｃ２が１であり、かつ、判定信号Ｊ３が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ６５であり、第２比較信号Ｃ２が１であり、かつ、判定信号Ｊ３が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。

【0063】

エリア遷移情報ＴＲがＴＲ５４、ＴＲ４３またはＴＲ３２である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２１であり、かつ、第１比較信号Ｃ１が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２１であり、第１比較信号Ｃ１が１であり、かつ、判定信号Ｊ４が０である場合、スイッチ信号ＳＷはオンである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ２１であり、第１比較信号Ｃ１が１であり、かつ、判定信号Ｊ４が１である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。エリア遷移情報ＴＲがＴＲ１７である場合、スイッチ信号ＳＷはオフである。

【0064】

上記説明で理解されるように、判定信号Ｊ１は、ピストン４４がＡ２方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオフからオンに切り換えるために使われる。判定信号Ｊ２は、ピストン４４がＡ２方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオンからオフに切り換えるために使われる。判定信号Ｊ３は、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオフからオンに切り換えるために使われる。判定信号Ｊ４は、ピストン４４がＡ１方向に変位する場合、スイッチ信号ＳＷをオンからオフに切り換えるために使われる。スイッチ信号ＳＷのオンオフに関する動作は、上記と逆であってもよい。

【0065】

計測された第１～第４変位時間が所定範囲に収まっていない場合、流体圧シリンダ４０に供給されるエア圧が適正範囲から外れていることが原因となっているか、流体圧シリンダ４０の部品が劣化していることが原因となっている可能性がある。時間計測部６２は、計測された第１～第４変位時間が所定範囲に収まっていないと判定した場合、制御部１８に対して注意信号Ｅ４を出力する。制御部１８は、時間計測部６２から注意信号Ｅ４を受け取ると、不適正な供給エア圧、または、流体圧シリンダ４０劣化の可能性を報知するため、通信部３８を介して注意信号Ｅ４´を外部に出力する。

【0066】

本実施形態によれば、スイッチ信号ＳＷは、少なくともエリア遷移情報ＴＲおよび判定信号Ｊ１～Ｊ４に基づいて切り換えられる。エリア遷移情報ＴＲは、ピストンエリアが連続する二つのエリアの間で遷移したことに基づく情報であり、判定信号Ｊ１～Ｊ４は、ピストン４４が所定の変位をするのに要する時間を考慮した情報である。このため、溶接磁界等の外部磁界をシリンダ磁界と一層確実に区別して、スイッチ信号ＳＷを切り換えることができる。

【0067】

本発明に係る位置検出スイッチは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0068】

１０、６０…位置検出スイッチ
１２…第１ＭＲセンサ １４…第２ＭＲセンサ
１６…第３ＭＲセンサ ２０…エリア遷移情報生成部
２２…第１比較部 ２４…第２比較部
２６…第３比較部 ２８…スイッチ信号生成部
３０…最適位置判定部 ３２…第１診断部（診断部）
３４…第２診断部（診断部） ３６…第３診断部（診断部）
４０…流体圧シリンダ ４４…ピストン
５２…マグネット ６２…時間計測部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】