JP2002349507A - アクチュエータ位置検出センサ及びこれを用いた油圧システム - Google Patents
アクチュエータ位置検出センサ及びこれを用いた油圧システムInfo
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Abstract
する作動油の流れを検知することにより前記アクチュエ
ータの位置を検出するアクチュエータ位置検出センサを
提供する。 【解決手段】 アクチュエータ位置検出センサ9は、油
路10Hと、油路10Hの途中に介在され、互いに噛合
し回転自在に支持されて油路10Hを流れる作動油によ
り回転する一対のギヤ13、14と、各ギヤの回転を夫
々検出する回転センサ15、16とを備えて成る。ギヤ
13、14は、油路10Hを流れる作動油により回転
し、回転センサ15、16がギヤ13、14の回転を検
出して信号を出力する。回転センサ15、16からの信
号の位相のズレによりギヤ13、14の回転方向即ち、
油路10Hを流れる作動油の方向を検出することがで
き、回転するギヤ13、14の歯をカウントすることに
より油路10Hに接続されるアクチュエータの位置(ス
トローク)を検出することができる。
Description
置検出センサ及びこれを用いた油圧システムに関する。
備えた工作機械においては、油圧シリンダのストローク
を検出する位置検出センサが設けられている。位置検出
センサとしては、従来からリミットスイッチが使用され
ており、油圧シリンダの所定ストローク位置例えば、始
端・終端位置等のストロークエンド、あるいは途中の所
望のストローク位置にリミットスイッチを設ける一方、
ロッドの先端にドグを設け、当該ロッドの伸張・短縮に
応じて前記各リミットスイッチを作動させて、油圧シリ
ンダのストローク(位置)を検出するようにしている。
出センサとしてリミットスイッチを使用すると、検出位
置から制御盤まで配線する必要があり、配線も長くな
る。特に、複雑な制御を行う油圧システムにおいては多
数の油圧シリンダが使用され、これらのシリンダに夫々
複数のリミットスイッチが設けられている場合には、リ
ミットスイッチが多数必要とされ、取付が煩雑となり、
配線も多くなり、見栄えが悪くなるばかりでなく、断線
等の事故も発生しやすくなる。更に、リミットスイッチ
は、構造上作動子が外部に裸出しているために塵埃や液
滴等に晒され、動作不良や誤動作を起こし易い等の問題
がある。
で、油圧回路に接続されてアクチュエータに供給する作
動油の流れを検知することにより前記アクチュエータの
位置を検出するアクチュエータ位置検出センサ及びこの
アクチュエータ位置検出センサを用いた油圧システムを
提供することを目的とする。
に請求項1の発明では、油路と、前記油路の途中に介在
され、互いに噛合して回転自在に支持されて前記油路を
流れる作動油により回転する一対のギヤと、前記各ギヤ
の回転を夫々検出する回転センサとを備えたことを特徴
とする。
る作動油により回転し、各回転センサがこれらの回転す
るギヤを検出して信号を出力する。各回転センサからの
信号を受けて、2つの信号の位相のズレにより前記ギヤ
の回転方向即ち、前記油路を流れる作動油の方向を検出
することができ、回転するギヤの歯をカウントし、その
カウント値により前記油路に接続されるアクチュエータ
のストローク位置を検出することができる。
源からの作動油圧により作動するアクチュエータと、前
記油圧源とアクチュエータとの間に介在され前記アクチ
ュエータに供給する作動油の流れを制御する電磁切換弁
とを備えた油圧システムにおいて、前記電磁切換弁と前
記アクチュエータとの間の油路に請求項1に記載のアク
チュエータ位置検出センサを設けたことを特徴とする。
圧システムにおいて、アクチュエータ位置検出センサ
は、電磁切換弁に取り付けられていることを特徴とす
る。油圧源の作動油圧は電磁切換弁を介してアクチュエ
ータに供給され、当該アクチュエータは、電磁切換弁の
切換位置により伸張又は短縮制御される。これらの電磁
切換弁とアクチュエータとの間の油路に介在されている
アクチュエータ位置検出センサは、互いに噛合する一対
のギヤが前記油路を流れる作動油により回転し、各回転
センサがこれらの回転するギヤを検出して信号を出力す
る。各回転センサからの信号を受けて、2つの信号の位
相のズレにより前記ギヤの回転方向即ち、前記油路を流
れる作動油の方向を検出することができ、前記アクチュ
エータの伸張又は短縮を検出することができる。また、
回転するギヤの歯をカウントし、そのカウント値により
前記アクチュエータの位置(ストローク)を検出するこ
とができる。これにより、リミットスイッチを使用する
ことなく前記アクチュエータの位置を検出することが可
能となる。
タ位置検出センサ及びこれを用いた油圧システムの実施
形態を図面により詳細に説明する。図1は、本発明に係
るアクチュエータ位置検出センサを用いた油圧システム
の概略構成図を示し、油圧システム1は、例えば、工作
機械に配設された油圧アクチュエータとしての油圧シリ
ンダ2、油圧シリンダ2に油圧(作動油圧)を供給する
油圧源としての油圧ポンプ3及び作動油タンク4、電磁
切換弁ブロック5、及び制御手段としての制御回路6に
より構成されている。電磁切換弁ブロック5は、マニホ
ールド7、電磁切換弁8、及びアクチュエータ位置検出
センサ9から成る。アクチュエータ位置検出センサ9
は、マニホールド7と電磁切換弁8との間にサンドイッ
チ状に介在されており、電磁切換弁8から油圧シリンダ
2に供給される作動油の流れを検知することにより、油
圧シリンダ2の伸張・短縮及びストローク(位置)を検
出する。尚、図1の油圧システム1においては、説明を
簡単にするために油圧シリンダ2を1本備えた構成とし
ている。
の組立斜視図を示す。マニホールド7は、上下両面を貫
通する一対の油路7A、7Bが、左右両側面を貫通する
一対の油路7C、7Dが夫々並行に設けられており、油
路7A、7Bと油路7C、7Dとは独立している。そし
て、油路7A、7Bは、下面側が閉塞されており、油路
7C、7Dは、左側面側が閉塞されている。マニホール
ド7の一端面7aには油路7E〜7Hが設けられてお
り、油路7E、7Fは、油路7A、7Bに連通され、油
路7G、7Hは、油路7C、7Dに連通されている。油
路7Aは、例えば、油圧ポンプ3側の油路に接続されて
作動油の供給通路とされ、油路7Bは、タンク4側に接
続されて作動油のリターン通路とされる。また、油路7
C、7Dは、油圧シリンダ2に接続される。
センサ9は、本体10、ケース11、端板12、一対の
ギヤ13、14及び近接センサ15、16から成る。本
体10は、両端面10a、10b間にマニホールド7の
端面7aの油路7E〜7Hと対応して油路10E〜10
Hが設けられている。油路10E〜10Gは、端面10
aと10b間を貫通されており、油路10Hは、図3に
示すように内部で90°折れ曲がって側面10cに開口
部10I、10Jとして開口されている。
側面10cに設けられた軸孔10d、10eにベアリン
グ(図示せず)を介して回転自在に軸支されており、噛
合開始及び/又は噛合終了位置に開口部10I、10J
が位置している。ケース11は、板体をなし、ギヤ13
と14を収納する繭形の孔11aが設けられており、ギ
ヤ13と14がその内周面を摺動回転する。孔11aの
くびれている部位11b、11bは、開口部10I、1
0Jに対応して切り欠かれた凹曲面とされてこれらの開
口部10I、10Jに開口されている。このケース11
は、本体10の側面10cに装着され、更に端板12が
装着され、ボルト孔12a、11cを順次挿通し本体1
0のネジ孔10fに螺合するボルト17により複数箇所
で本体10に液密に固定される。このようにして、本体
10の油路10Hの途中に、互いに噛合して回転可能に
一対のギヤ13、14が介在されている。
部10Iから繭形の孔11aに流入した作動油は、噛合
するギヤ13、14の各隣り合う歯13a、14a間の
各溝13b、14b内に順次入り、これらのギヤ13、
14を夫々矢印A、B方向に回転させて開口部10Jか
ら流出する。反対に同図(b)に示すように油路10H
の開口部10Jから繭形の孔11aに流入した作動油
は、噛合するギヤ13、14の各溝13b、14b内に
順次入り、これらのギヤ13、14を夫々矢印A'、B'
方向に回転させて開口部10Iから流出する。噛合して
いるギヤ13、14は、油路10Hを流れる作動油の方
向に応じて回転方向が変化する。従って、これらのギヤ
13、14の回転方向を検出することで、作動油の流れ
の方向即ち、油圧シリンダ2の伸張・短縮を検知するこ
とができ、回転するギヤ13、14の歯13a、14a
の数をカウントすることで、油圧シリンダ2のストロー
ク(位置)を検出することができる。
は、開口部10I又は10Jから繭形の孔11aに流入
する作動油が、ギヤ13、14の各溝13b、14bに
交互に入り込み、これらのギヤ13、14を回転させて
開口部10J又は10Iに交互に流出される。従って、
ギヤ13、14の各溝13b、14b内に入り込む作動
油流量ΔQとギヤ13、14の歯13a、14aのカウ
ント値Nとにより、通過する作動油流量Q(=ΔQ・
N)を検出することができ、この作動油流量Qにより油
圧シリンダ2のストロークを検出することもできる。
が穿設されており、回転センサ15、16がギヤ13、
14の各歯13a、14aの先端近傍側面と対向可能に
装着されている。これらの回転センサ15、16は、例
えば、磁気式近接センサ(MRセンサ)で、回転するギ
ヤ13、14の各歯13a、14aを検出して信号を出
力する。
電磁切換弁で、端面8aにセンサ本体10の端面10a
に開口する油路10E〜10Hと対応して油路(ポー
ト)8E〜8H(図1)が設けられている。これらの油
路8E〜8Hは、油路10E〜10Hに連通される。電
磁切換弁8とアクチュエータ位置検出センサ9は、マニ
ホールド7の端面7aに装着され、ボルト孔8b、10
gを順次挿通しマニホールド7のネジ孔7cに螺合する
ボルト18により複数箇所でマニホールド7に液密に固
定されて一体的に構成される。そして、マニホールド7
とアクチュエータ位置検出センサ9と電磁切換弁8とに
夫々対応して設けられた油路7E〜7H、10E〜10
H、8E〜8H(図1)が連通される。このようにし
て、電磁切換弁ブロック5が構成される。
7Bは、油路20、21を介して油圧ポンプ3、タンク
4に接続され、油路7C、7Dは、油路22、23を介
して油圧シリンダ2のポート2A、2Bに接続される。
また、電磁弁8の各ソレノイド8Sa、8Sb、及び回転セ
ンサ15、16が制御回路6に接続される。電磁弁8
は、ソレノイド8Saが付勢されると位置8SAに切り換え
られ、ソレノイド8Sbが付勢されると位置8SBに切り換
えられる。
の信号により、ギヤ13、14の回転方向及び歯13
a、14aの数をカウントして、油圧シリンダ2の伸張
・短縮や、ストローク位置を検出する。即ち、制御回路
6は、回転センサ15、16から入力される2つの信号
の位相のズレによりギヤ13、14の回転方向を検出し
て、油圧シリンダ2に供給する作動油の方向(図3の矢
印A、B又は矢印A'、B'方向)を検出する。これによ
り、油圧シリンダ2の伸張・短縮を検出することができ
る。尚、回転センサ15、16は、ギヤ13、14に対
して出力信号の位相のズレが最適な値となるように配置
されている。
6からの信号により回転するギヤ13、14の歯13
a、14aの数をカウントし、このカウント値により油
圧シリンダ2の始端・終端位置や、所望のストローク位
置を検出する。例えば、始端位置のカウント値を0と
し、終端位置におけるカウント値をNxと設定すること
で、カウント値がNxに達したときに油圧シリンダ2が
終端位置まで伸張したことを検出することができる。更
に、油圧シリンダ2の所定のストローク位置とカウント
値Nmとを対応させることで、前記ストローク位置を検
出することができる。更に、アクチュエータ位置検出セ
ンサ9を電磁切換弁8に一体的に設けることでこれらと
制御回路6とを接続する配線を纏めることができ、見栄
えが良くなる。
は、1つで複数のリミットスイッチの機能を有している
ことで、リミットスイッチを使用する場合に比してコス
トの低減が図られる。更に、リミットスイッチの作動子
のように外部に裸出するものが無く、塵埃や液滴等に起
因する作動不良や誤動作を起こすこともない。以下に作
用を説明する。
状態において電磁切換弁8が位置8SAに切り換えられて
おり、油圧シリンダ2が短縮して停止しているとする。
この状態において、制御回路6からの信号により電磁切
換弁8が位置8SBに切り換えられると、油圧ポンプ3か
ら油路7A、7E、10E、8E、8H、10H、開口
部10I、10J、油路7H、7D、23の経路で油圧
シリンダ2のポート2Bに作動油(油圧)が供給され、
ピストン2bが図中左方に押動されてロッド2aが伸張
する。ロッド2aの伸張に伴いシリンダ内の作動油がポ
ート2Aから油路22、7C、7G、10G、8G、8
F、10F、7F、7B、21の経路でタンク4に流れ
る。
置検出センサ9のギヤ13、14は、油路10Hを開口
部10Iから10Jに流れる作動油により矢印A、B方
向に回転し、回転センサ15、16がこれらのギヤ1
3、14の歯13a、14aを検出して信号を出力す
る。制御回路6は、これらの回転センサ15、16から
の信号により、作動油の方向即ち、油圧シリンダ2のロ
ッド2aが伸張していることを検出し、且つギヤ13、
14の歯13a、14aのカウント値により油圧シリン
ダ2のストローク位置を検出している。
端位置に達すると、当該油圧シリンダ2が機械的に当該
終端位置に停止し、供給されている油圧により、当該停
止位置に保持される。制御回路6は、アクチュエータ位
置検出センサ9の回転センサ15、16からの信号によ
り、ギヤ13、14の歯13a、14aのカウント値が
Nxに達すると、油圧シリンダ2が終端位置に達したこ
とを検出する。
と、油圧ポンプ3から油路7A、7E、10E、8E、
8G、10G、7G、7C、22の経路で油圧シリンダ
2のポート2Aに作動油(油圧)が供給され、ピストン
2bが図中右方に押動されてロッド2aが短縮し、シリ
ンダ内の作動油がポート2Bから油路23、7D、7
H、10H、10J、10I、8H、8F、10F、7
F、7B、21の経路でタンク4に流れる。
置検出センサ9のギヤ13、14は、油路10Hを開口
部10Jから10Iに流れる作動油により矢印A'、B'
方向に回転し、回転センサ15、16がこれらの回転す
るギヤ13、14の歯13a、14aを検出して信号を
出力する。制御回路6は、回転センサ15、16からの
信号により、油圧シリンダ2のロッド2aが短縮してい
ることを検出し、且つギヤ13、14の歯13a、14
aのカウント値N(前記カウント値Nxからのカウントダ
ウン値)により油圧シリンダ2のストローク位置を検出
している。
端位置に達すると、当該油圧シリンダ2が機械的に当該
始端位置に停止し、供給されている油圧により、当該停
止位置に保持される。制御回路6は、アクチュエータ位
置検出センサ9の回転センサ15、16からの信号によ
り、ギヤ13、14の歯13a、14aのカウント値が
0に達すると、油圧シリンダ2が始端位置に達したこと
を検出する。
した場合、油圧シリンダ2のロッド2aは、切換位置8
SA又は8SBにおいて始端又は終端位置(ストロークエン
ド)まで移動して停止する。従って、制御回路6は、ア
クチュエータ位置検出センサ9からの信号により油圧シ
リンダ2が始端又は終端位置に達したことを電気的に確
認することになる。この場合、アクチュエータ位置検出
センサ9は、油圧シリンダ2が始端又は終端位置に達し
たことを電気的に確認するための位置検出センサとして
機能する。
を使用した場合には、中立位置に切り換えることで、油
圧シリンダ2を任意の位置(ストローク)に停止させる
ことができる。従って、制御回路6は、アクチュエータ
位置検出センサ9からの信号により油圧シリンダ2の位
置(ストローク)を検出し、予め設定した所定位置に達
したときに前記電磁切換弁を中立位置に切り換えること
で油圧シリンダ2を前記所定位置に停止させることがで
きる。この場合、アクチュエータ位置検出センサ9は、
油圧シリンダ2の位置(ストローク)を任意の位置に停
止させるための位置検出センサとして機能する。
ブロック5にパイロットチェック弁、絞り弁等を設けて
も良い。例えば、アクチュエータ位置検出センサ9とマ
ニホールド7との間に絞り弁やパイロットチェック弁を
サンドイッチ状に介在させ、アクチュエータ位置検出セ
ンサ9から油圧シリンダ2(アクチュエータ)に至る油
路10Gと7Gとの間、又は油路10Hと7Hとの間に
直列に接続する。
ステム1は、油圧シリンダ2を1本備えた構成とし、こ
れに対応して1つの電磁切換弁ブロック5を設けた場合
について記述したが、複数の油圧シリンダを備えた油圧
システムにおいては、1つのマニホールドに電磁切換弁
ブロック5を複数並列に設けて多連とする。例えば、図
5に示すように縦長のマニホールド21に図1に示すマ
ニホールド7に相当する複数例えば、4つの取付部21
―1〜21−4を形成し、油圧ポンプ側の油路21A、
リターン側の油路21Bを共通とし、側面21bに各取
付部21―1〜21−4毎に油路21C、21Dを設
け、端面21aに各取付部21―1〜21−4毎に油路
21E〜21Hを設け、各取付部21―1〜21−4の
油路21E、21Fを油路21A、21Bに、各油路2
1G、21Hを各油路21C、21Dに連通接続する。
このマニホールド21の各取付部21−1〜21−4に
夫々図1に示すアクチュエータ位置検出センサ9、電磁
切換弁8を装着して、4連の電磁切換弁ブロックを構成
する。そして、油路21A、21Bを油圧ポンプ、タン
クの油路に接続し、各取付部21−1〜21−4の油路
21C、21Dに夫々油圧シリンダ(何れも図示せず)
を接続する。
チュエータ位置検出センサをマニホールド21にまとめ
て配置することができ、前記各油圧シリンダが互いに離
れた位置に配置されている場合でも前記各アクチュエー
タ位置検出センサと制御回路との間の配線をまとめるこ
とができると共に短くすることができ、油圧システムの
簡素化、見栄えの向上、断線事故の低減を図ることがで
きる。特に、多数の油圧シリンダを備えた油圧システム
においては、上記効果は著しいものとなる。
は、油路と、前記油路の途中に介在され、互いに噛合し
て回転自在に支持されて前記油路を流れる作動油により
回転する一対のギヤと、前記各ギヤの回転を夫々検出す
る回転センサとを備えた構成とすることで、前記油路に
接続されるアクチュエータのストローク位置を検出する
ことが可能となり、1つのアクチュエータ位置検出セン
サで複数のリミットスイッチの機能を有し、しかも、配
線数は、回転センサからの配線で済み、リミットスイッ
チに比べて配線数を大幅に少なくすることができる。
項1に記載のアクチュエータ位置検出センサを使用する
ことで、制御回路までの配線数を少なく、且つ短くする
ことができ、見栄えの向上が図られる。特に、複数のア
クチュエータが使用される油圧システムにおいて、複数
のアクチュエータが離れた位置に配置されている場合で
もこれらのアクチュエータに対応するアクチュエータ位
置検出センサを1箇所にまとめることができ、配線をま
とめることができ、且つ制御回路までの配線長を短くす
ることが可能となり、見栄えの向上、断線事故の低減等
が図られる。更に、リミットスイッチの作動子のように
外部に裸出するものが無く、塵埃や液滴等に起因する作
動不良や誤動作を起こすことが防止される。
検出センサを電磁切換弁に取り付けて一体的に構成する
ことで、油圧システムの構成を簡素化することができ
る。また、アクチュエータ位置検出センサと電磁切換弁
の配線をまとめることができる。
用いた油圧システムの実施形態を示す概略構成図であ
る。
備えた電磁切換弁ブロックの実施形態を示す組立斜視図
である。
路の一部を示す断面図である。
作説明図である。
合のマニホールドの一例を示す斜視図である。
油路
Claims (3)
- 【請求項1】 油路と、前記油路の途中に介在され、互
いに噛合して回転自在に支持されて前記油路を流れる作
動油により回転する一対のギヤと、前記各ギヤの回転を
夫々検出する回転センサとを備えたことを特徴とするア
クチュエータ位置検出センサ。 - 【請求項2】 油圧源と、前記油圧源からの作動油圧に
より作動するアクチュエータと、前記油圧源とアクチュ
エータとの間に介在され前記アクチュエータに供給する
作動油の流れを制御する電磁切換弁とを備えた油圧シス
テムにおいて、 前記電磁切換弁と前記アクチュエータとの間の油路に請
求項1に記載のアクチュエータ位置検出センサを設けた
ことを特徴とする油圧システム。 - 【請求項3】 請求項2に記載の油圧システムにおい
て、 アクチュエータ位置検出センサは、電磁切換弁に取り付
けられていることを特徴とする油圧システム。
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