CN101089406A - 具有行程传感器的流体压缸单元 - Google Patents

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Abstract

一种具有行程传感器的流体压缸单元。行程传感器(100)检测活塞(2a)相对于流体压缸的缸(1)的相对位置。行程传感器(100)包括：被固定到活塞(2a)的磁体(4)和被固定到缸(1)的传感器探针(3)。传感器探针(3)产生响应相对于磁体(4)的相对位置的信号。磁体(4)被夹持在固定到活塞(2a)的保持架(6)和由活塞(2a)支撑的支座构件(5)之间。通过在磁体(4)和保持架(6)之间夹持可弹性变形的减震构件(7)，在保护磁体(4)不会因过大的夹持力而受损的同时，提高磁体(4)相对于活塞(2a)定位的精度。

Description

具有行程传感器的流体压缸单元
技术领域
本发明涉及行程传感器在流体压缸(fluid pressurecylinder)中的安装。
背景技术
日本特许厅1999年公布的JPH11-190308A提出了一种用于检测流体压缸的行程位置的行程传感器。
该行程传感器包括传感器探针，该传感器探针的基端固定到缸上，该传感器探针的顶端通过形成在活塞中心部中的开口插入到在活塞杆中轴向形成的孔中。
磁致伸缩线沿轴向植入传感器探针中。通过对磁致伸缩线施加脉冲电流，在传感器探针的外周沿圆周方向形成磁场。通过在该状态下将磁体布置成面对传感器探针的外周，沿圆周方向的磁场和由磁体形成的沿轴向的磁场合成(integrate)，结果在磁体的位置处产生磁场的扭转应变(torsional strain)。该现象被称为Wiedemann效应。
磁场的扭转应变被作为声波沿磁致伸缩线传输。该声波沿磁致伸缩线的传播时间(propagation period)与距磁体的距离成线性关系。通过测量该声波在磁致伸缩线的预定位置的传播时间，可检测到磁体与传感器探针的相对位置。
发明内容
根据现有技术，磁体被置于形成在活塞中心位置的凹部中。凹部的开口面对缸的底部。磁体被夹持在盖状保持架(holder)和凹部的底部之间。保持架通过安装螺杆固定到凹部的底部。
根据安装螺杆所产生的紧固力，磁体的轴向位置可轻微变化。该变化导致行程位置的检测误差。此外，如果对螺杆施加过大的扭矩以牢牢地固定磁体，则磁体可能由于过大的紧固力而破损。
因此，本发明的一个目的是提高磁体相对于活塞定位的精度，同时保护磁体免受过大的紧固力。
为了达到上述目的，本发明提供一种流体压缸单元，其包括：缸；活塞，其收容在缸中，以便可沿轴向自由滑动；以及行程传感器，其用于检测活塞相对于缸的相对位置。
行程传感器包括：磁体，其被固定到缸和活塞中的一个；以及传感器探针，其被固定到缸和活塞中的另一个。传感器探针产生响应相对于磁体沿轴向的相对位置的信号。
流体压缸单元还包括减震构件，该减震构件被夹持在缸和活塞中的一个与磁体之间。减震构件根据作用在缸和活塞中的一个与磁体之间的紧固力而沿轴向发生弹性变形。
本发明的详细内容以及其它特征和优点将在说明书的其余部分阐述并由附图示出。
附图说明
图1是根据本发明的液压缸单元的纵剖视图。
图2是液压缸单元的磁体保持部的放大纵剖视图。
图3是根据本发明另一实施例的磁体保持部的放大纵剖视图。
具体实施方式
参考附图的图1，液压缸单元包括：缸1；活塞2a，其被装入缸1中，以便可自由滑动；以及活塞杆2，其连接到活塞2a，并沿轴向从缸1突出。
在缸1中由活塞2a划定液压室R。液压室R根据从液压源P提供的液压在缸1内沿轴向驱动活塞2a，该液压源P布置在缸1的外部。
具体地，当从液压源P向液压室R提供液压时，液压室R膨胀，活塞2a朝图的右手侧移位。于是，活塞杆2从缸1中突出。该动作称为液压缸单元的伸张(elongation)动作。
另一方面，当从液压室R向液压源P释放液压时，液压室R收缩，活塞2a在缸1中朝图的左手侧移位。于是，活塞杆2侵入(invade)缸1。该动作称为液压缸单元的收缩动作。
为了检测活塞杆2相对于缸1沿轴向的相对位置，或者换句话说，为了检测活塞2a的行程位置，液压缸单元包括行程传感器100。
行程传感器100包括固定到缸1的传感器探针3和固定到活塞2a的磁体4。
传感器探针3由非磁性材料形成。传感器探针3穿过形成在底盖构件11中的孔，该底盖构件11固定到缸1的底部1a。传感器探针3的基部3b被旋入(screw into)底盖构件11中。传感器探针3突入到缸1中并被保护筒(sheath)32覆盖。保护筒32由非磁性材料制成，其一端被装配到底盖构件11中的孔内。传感器探针3穿过装配在保护筒32中的环状定心引导件33，由此传感器探针3被保持在与保护筒32同心的状态。
圆筒状凹部A形成在面对缸1的底部1a的活塞2a的中心部。与凹部A相连接的孔2b沿轴向形成在活塞杆2中。传感器探针3和保护筒32经过凹部A并插入孔2b中。定心引导件34装配到保护筒32的顶端的外周。定心引导件34与孔2b的内周接触以将保护筒32保持在与孔2b同心的状态。
沿轴向延伸的磁致伸缩线被装入传感器探针3中。探针头(probe head)3a被装配到传感器探针3的基部，以使其暴露于底盖构件11的外部。线缆3c经由探针头3a连接到磁致伸缩线，以便向磁致伸缩线提供脉冲电流。
参考图2，磁体4被装入凹部A中。磁体4形成为沿轴向长的圆筒形状。也可将磁体4构造成环状，或通过将环状磁体元件沿轴向累积而构造磁体4。
磁体4被装入固定到凹部A的底部2c的盖状保持架6中。保持架6由非磁性材料制成，且设有保护筒32经过的通孔。磁体4被布置成面对保持架6中的保护筒32的外周。
在保持架6的底部62b上形成环状槽，减震构件7被装配在该环状槽内。
由非磁性材料制成且具有与凹部A的直径相同的直径的支座构件5被装配到凹部A中，以与凹部A的底部2c接触。在保持架6的开口处形成凸缘62a。预先设定凸缘62a的直径使得凸缘62a的外周与凹部A的内周2d接触。在凹部A中，装有磁体4的保持架6通过安装螺杆61被固定到活塞2a，该安装螺杆61穿过形成在凸缘62a和支座构件5中的螺栓孔5a并被旋入活塞2a中。
在该固定状态下，磁体4被夹持在减震构件7和支座构件5之间。减震构件7由橡胶材料或合成树脂制成的O形环构成。减震构件7的尺寸设定为使得减震构件7从保持架6的底部62b中的环状槽朝支座构件5突出。通过将安装螺杆61紧固到活塞2a上，磁体4压靠减震构件7并使减震构件7变形。磁体4经由变形的减震构件7最终由底部62b支撑。
如果预先用例如粘合剂将保持架6临时固定到支座构件5，则可以容易地进行将磁体4和保持架6装配到凹部A中的操作。
行程传感器100的操作原理与现有技术的相同。
根据本发明，磁体4被夹持在支座构件5和由保持架6的底部62b支撑的减震构件7之间。即使当安装螺杆61的紧固力过大时，减震构件7的变形也能避免过大的压缩力作用于磁体4上，从而保护磁体4不会因过大的紧固力而受损。另一方面，即使当安装螺杆61的紧固力不足时，减震构件7也能对磁体4施加弹性力以保持磁体4与支座构件5接触。因此，根据本发明，可与安装螺杆61的紧固力无关地以高精度将磁体4保持在预定位置。
接着，参考图3，将说明本发明的另一实施例。
在本实施例中，整个保持架6被形成为圆筒状。在保持架6的外周上形成外螺纹62c，在凹部A的内周2d上形成内螺纹。通过将外螺纹62c旋入凹部A的内周2d上的内螺纹，或者换句话说，通过将保持架6直接旋入凹部A中，将保持架6固定到活塞2a。在被旋入凹部A中的保持架6的紧固力作用下，如第一实施例的情况一样，磁体4经由减震构件7被夹持在支座构件5和底部62b之间。
根据本实施例，同样，减震构件7的变形在确保磁体4的精确定位的同时保护磁体4不会因过大的紧固力而受损。此外，在本实施例中省去了安装螺杆61，因此可减少安装行程传感器100所需的部件数量。
2006年6月16日在日本提交的特愿2006-166835的内容通过引用包含于此。
尽管以上已参考本发明的一些实施例说明了本发明，但是本发明不限于上述实施例。在权利要求书的范围内，本领域技术人员将作出上述实施例的变形和修改。
例如，在上述实施例中，在磁体4被固定到活塞2a的同时，传感器探针3被固定到缸1，但是本发明可应用于以下流体压传感器：其中，在传感器探针被固定到活塞的同时，磁体被固定到缸上。
在上述实施例中，减震构件7被布置在形成于保持架6的底部62b上的环状槽中，但是用于容纳减震构件7的环状槽也可形成在支座构件5中。
在上述实施例中，液压缸是单杆型，但是本发明可以应用于双杆型液压缸。本发明可应用到包括民用或建筑结构的地震隔离用缸等任何种类的液压缸。此外，应用本发明的流体压缸不应限于液压缸。本发明也可应用到例如气压缸。
要求排他权或专有权的本发明的实施例由权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种流体压缸单元，其包括：
缸(1)；
活塞(2a)，其收容在所述缸(1)中，以便可沿轴向自由滑动；
行程传感器(100)，其用于检测所述活塞(2a)相对于缸(1)的相对位置，所述行程传感器(100)包括：磁体(4)，其被固定到所述缸(1)和所述活塞(2a)中的一个；以及传感器探针(3)，其被固定到所述缸(1)和所述活塞(2a)中的另一个，所述传感器探针(3)产生响应相对于所述磁体(4)沿所述轴向的相对位置的信号；以及
减震构件(7)，其被夹持在所述缸(1)和所述活塞(2a)中的一个与所述磁体(4)之间，所述减震构件(7)根据作用在所述缸(1)和所述活塞(2a)中的一个与所述磁体(4)之间的紧固力而沿所述轴向弹性变形。
2.根据权利要求1所述的流体压缸单元，其特征在于，所述传感器探针(3)被固定到所述缸(1)，所述磁体(4)被固定到所述活塞(2a)。
3.根据权利要求2所述的流体压缸单元，其特征在于，所述活塞(2a)在中心部具有凹部(A)，所述磁体(4)形成为面对所述传感器探针(3)的外周的圆筒状且被容纳在保持架(6)中，所述保持架(6)被布置在凹部(A)中且固定到所述活塞(2a)，所述减震构件(7)介于所述保持架(6)和所述磁体(4)之间。
4.根据权利要求3所述的流体压缸单元，其特征在于，所述保持架(6)形成为具有底部(62b)的盖状，所述减震构件(7)被容纳在形成于所述保持架(6)的所述底部(62b)中的环状槽中，所述磁体(4)经由所述减震构件(7)被夹持在所述活塞(2a)和所述保持架(6)的所述底部(62b)之间。
5.根据权利要求4所述的流体压缸单元，其特征在于，所述减震构件(7)由橡胶或合成树脂形成的环状构件构成。
6.根据权利要求5所述的流体压缸单元，其特征在于，将所述减震构件(7)的尺寸设定为使得所述减震构件(7)沿所述轴向从所述环状槽突出并且当所述减震构件(7)被所述磁体(4)挤压时所述减震构件(7)发生弹性变形。
7.根据权利要求4所述的流体压缸单元，其特征在于，所述保持架(6)包括与所述凹部(A)的内周(2d)接触的凸缘(62a)，并且所述保持架(6)通过穿过所述凸缘(62a)的安装螺杆(61)被固定到所述活塞(2a)。
8.根据权利要求4所述的流体压缸单元，其特征在于，所述保持架(6)被直接旋入所述凹部(A)的内周(2d)。
9.根据权利要求7或8所述的流体压缸单元，其特征在于，所述流体压缸单元还包括被夹持在所述保持架(6)和所述活塞(2a)之间的支座构件(5)，其中，所述支座构件(5)具有与所述凹部(A)的所述内周(2d)接触的外周，所述磁体(4)的一轴向端经由所述支座构件(5)由所述活塞(2a)支撑，所述磁体(4)的另一轴向端经由所述减震构件(7)由所述保持架(6)的所述底部(62b)支撑。
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