JP2003166801A

JP2003166801A - 変位測定装置

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Publication number: JP2003166801A
Application number: JP2001368732A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Matsumura; 静雄松村
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP3811643B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パイロット切換弁などの測定対象に測定用孔
を形成することなく、作動試験を行うときに、測定対象
に対する取付作業の少ない変位測定装置を提供するこ
と。【解決手段】パイロット室３，４内のパイロット圧に
より作動する測定対象１に接続する位置検出機構Ａと、
位置検出機構Ａに圧力を供給する圧力供給機構Ｂとを備
え、上記位置検出機構Ａは、ボディ１５に摺動自在に組
み込んだピストンＰと、このピストンＰによってボディ
１５内に区画した第１圧力室１８および第２圧力室１９
と、上記ピストンＰの位置を検出するストロークセンサ
ーとからなり、上記位置検出機構Ａの第１圧力室１８を
圧力供給機構Ｂに接続し、位置検出機構Ａの第２圧力室
１９を測定対象１のパイロット室に接続し、圧力供給機
構から第１圧力室に圧油を供給したときに、ピストンＰ
の位置をストロークセンサーによって検出することで測
定対象１の変位を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばパイロッ
ト切換弁のように、パイロット圧によって作動する測定
対象の作動試験を行うときに用いる変位測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、パイロットタイプの切換弁の作
動試験を行うときに用いる変位測定装置として、図２に
示すものが従来からある。この従来の装置は、測定対象
である切換弁１のスプール２の位置を検出するストロー
クセンサーＳと、この切換弁１の両パイロット室３，４
に接続する圧力供給機構Ｂと、これらストロークセンサ
ーＳと圧力供給機構Ｂとに接続した演算器Ｃとから構成
されている。

【０００３】上記測定対象であるパイロットタイプの切
換弁１は、ボディａに摺動自在に組み込んだスプール２
の両端を、キャップ５，６内のパイロット室３，４に臨
ませている。また、パイロット室３，４内に、センタリ
ングスプリング１３，１３を組み込むとともに、これら
センタリングスプリング１３，１３のイニシャル弾性力
をスプール２に作用させることによって、スプール２を
中立位置に保持するようにしている。このようにした切
換弁１は、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧
を導くと、そのパイロット圧に応じてスプール２が移動
して、その位置に応じて流量を制御する。

【０００４】一方、上記ストロークセンサーＳは、その
一端を切換弁１のパイロットキャップ５に固定してい
る。そして、このストロークセンサーＳのロッド部１１
を、キャップ５に形成した測定用孔１２に挿入するとと
もに、このロッド部１１の先端をスプール２の図面左側
端面に当接させる。また、上記圧力供給機構Ｂは、その
一方の配管７をキャップ５に形成したパイロットポート
９に接続し、その他方の配管８をキャップ６に形成した
パイロットポート１０に接続する。

【０００５】上記のようにして、切換弁１にストローク
センサーＳと圧力供給機構Ｂとを接続したら、一方のパ
イロット室４をタンクに連通させた状態で、圧力供給機
構Ｂから他方のパイロット室３に圧力を加えていく。パ
イロット室３に加える圧力を徐々に上げていき、その圧
力が所定の圧力に達すると、切換弁１のスプール２が図
面右方向に動き始める。このスプール２が動き始める圧
力というのは、センタリングスプリング１３，１３のイ
ニシャル弾性力によって決まっている。そこで、供給さ
れる圧力が、設定した圧力に達した時点でスプール２が
動き始めれば、このスプール２の動き初めの作動状況が
良好であると判断するようにしている。具体的には、上
記演算部Ｃに、切換弁１のスプール２が動き始めるとき
の圧力を記憶させておき、この設定した圧力を圧力供給
機構Ｂから供給したときに、ストロークセンサーＳによ
ってスプール２の移動が検知されたら、スプール２の動
き出しが良好であると判断するようにしている。

【０００６】また、上記スプール２は、動き始めた後
も、圧力の上昇に伴ってストロークしていくが、このと
きの供給圧とストローク量との関係から、スプール２が
供給した圧力に応じて正確に動いているか否かを演算部
Ｃで判断する。すなわち、演算部Ｃに、供給圧とストロ
ーク量との関係をテーブル値として予め記憶させてお
き、実際の供給圧とスプール２の移動量との関係を、テ
ーブル値と比較して、一致している場合にはスプール２
が正常に動いていると判断し、一致していない場合には
異常と判断する。例えば、スプール２の外周のクリアラ
ンスが小さくて、大きな摺動抵抗がスプール２に作用す
るような場合には、供給圧に対してストローク量が不足
することがある。このような場合には、測定値とテーブ
ル値とが一致しなくなるので、この切換弁１に作動不良
があると演算部Ｃが判断する。なお、この切換弁１の作
動試験は、スプール２の反対方向の動きもチェックした
後、終了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、測定
対象である切換弁１の変位を、ストロークセンサーＳに
よって検出するため、この切換弁１のキャップ５には、
ストロークセンサーＳのロッド部１１を挿入するための
測定用孔１２を形成している。ところが、このように測
定用孔１２を測定対象にわざわざ形成しなければならな
いので、加工コストがかかり、また、この測定用孔１２
は、作動試験が終わった後で、塞がなくてはならないの
で、さらにコストがかかるとう問題があった。一方、作
動試験を行う場合に、切換弁１に圧力供給機構Ｂとスト
ロークセンサーＳとの両方を取り付けなければならない
ので、その取付作業も大変だった。この発明の目的は、
パイロット切換弁などの測定対象に、測定用孔を形成す
ることなく、しかも、作動試験を行うときに、測定対象
に対する取付作業の少ない変位測定装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、パイロッ
ト室内のパイロット圧により作動する測定対象に接続す
る位置検出機構と、この位置検出機構に圧力を供給する
圧力供給機構とを備え、上記位置検出機構は、ボディに
摺動自在に組み込んだピストンと、このピストンによっ
てボディ内に区画した第１圧力室および第２圧力室と、
上記ピストンの位置を検出するストロークセンサーとか
らなり、上記位置検出機構の第１圧力室を圧力供給機構
に接続し、位置検出機構の第２圧力室を測定対象のパイ
ロット室に接続し、圧力供給機構から第１圧力室に圧油
を供給したときに、ピストンの位置をストロークセンサ
ーによって検出することで、測定対象の変位を測定する
ことを特徴とする。

【０００９】第２の発明は、上記第１の発明において、
第１圧力室と第２圧力室とを連通する流路を形成すると
ともに、この流路途中に開閉弁を設け、この開閉弁によ
って、第１圧力室と第２圧力室とを連通させたり、その
連通を遮断したりする構成にしたことを特徴とする。

【００１０】第３の発明は、上記第１または第２の発明
において、ピストンを中立位置に保持するセンタリング
スプリングをボディ内に組み込んだことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に示す実施形態は、位置検出
機構Ａと、この位置検出機構Ａに接続した圧力供給機構
Ｂと、これら位置検出機構Ａと圧力供給機構Ｂとに接続
した演算器Ｃとから構成されている。上記位置検出機構
Ａは、ボディ１５内に保持部１６を設けるとともに、こ
の保持部１６に形成した貫通孔１７に、ピストンＰを摺
動自在に組み込んでいる。また、ボディ１５の保持部１
６の両側には、ピストンＰによって区画された第１圧力
室１８と第２圧力室１９とを形成している。これら第１
圧力室１８および第２圧力室１９は、流路２０を介して
互いに連通するようにしているが、この流路２０に開閉
弁２１を設け、この開閉弁２１を閉じると、これら第１
圧力室１８と第２圧力室１９との連通が遮断されるよう
にしている。

【００１２】上記第１圧力室１８および第２圧力室１９
には、それぞれセンタリングスプリング２２，２２を組
み込んでいる。そして、これらセンタリングスプリング
２２，２２のバネ力を、バネ受け部材２３，２３を介し
てピストンＰの両端から作用させることによって、図示
する中立位置にピストンＰを保っている。ただし、上記
センタリングスプリング２２，２２は、スプール２を中
立位置に復帰させて保持するものであり、そのイニシャ
ルバネ力を非常に小さくしている。なお、上記ボディ１
５には、第１ポート２４と第２ポート２５とを形成し、
第１ポート２４を第１圧力室１８に連通し、第２ポート
２５を第２圧力室１９に連通させている。

【００１３】一方、上記ピストンＰは、その軸線上に検
出孔２６を形成している。この検出孔２６は、第１圧力
室１８側だけに開口させている。そして、上記検出孔２
６の底部を含めた第１圧力室１８側の受圧面積と、第２
圧力室１９の受圧面積とを等しくしている。このように
した検出孔２６の開口部分には、センサー素子２７を設
けている。また、上記第１圧力室１８側には、検出棒２
８を固定しているが、この検出棒２８は、その直径を上
記検出孔２６の内径よりも小さくして、それら両者を非
接触の状態に保っている。このように非接触状態を保っ
ているので、第１圧力室１８の圧力が、検出孔２６の底
部にも作用することになる。したがって、上記したよう
に両圧力室５，６における受圧面積が等しくなる。

【００１４】上記検出棒２８にはコア２９を設け、この
コア２９と上記センサー素子２７とで、非接触のストロ
ークセンサーとしての差動トランスを構成している。ま
た、上記検出棒２８は、ボディ１５の外側に設けた検出
器３０と電気的に接続されている。上記のようにした差
動トランスは、コア９の位置に応じて誘起電圧が変化す
るもので、この誘起電圧の変化を検出器３０で検出する
ことによって、ピストンＰの位置を特定するようにして
いる。

【００１５】上記検出器３０には、演算器Ｃを接続して
いる。そして、この演算器Ｃを、上記圧力供給機構Ｂに
接続している。また、この演算器Ｃの記憶部には、測定
対象の種類毎に、圧力供給機構Ｂから供給する圧力に対
するピストンＰの移動量を、テーブル値として予め記憶
させている。そして、このテーブル値と、供給圧に対す
る実際のピストンＰの位置とを比較して、このピストン
Ｐが正しく移動しているか否かを判断するようにしてい
る。なお、上記演算器Ｃは、圧力供給機構Ｂから供給す
る圧力に対応したピストンＰの移動量を所定の演算式に
よって求め、その結果と実際の供給圧に対するピストン
Ｐの位置とを比較して、このピストンＰが正常に移動し
ているか否かを判断するようにしてもよい。

【００１６】次に、上記実施形態の装置を用いて、測定
対象であるパイロットタイプの切換弁１の作動試験を行
う場合について説明する。なお、この切換弁１は、キャ
ップ５の検出用孔を省略した点以外は、前記従来例と同
じである。まず、位置検出機構Ａの第１圧力室１８およ
び第２圧力室１９内のエアを抜いて、これら圧力室１
８、１９内に、油などの非圧縮性流体を充満させる。こ
のようにするのは、両圧力室１８，１９内にエアが残っ
ていると、このエアが圧縮されることが原因で、正確な
測定ができなくなるからである。

【００１７】エアを抜くために、圧力供給機構Ｂの一方
の配管３１を位置検出機構Ａの第１ポート２４に接続
し、圧力供給機構Ｂの他方の配管３２を位置検出機構Ａ
の第２ポート２５に接続する。このように接続したら、
開閉弁２１を開き、流路２０を介して第１圧力室１８と
第２圧力室１９とを連通させた状態で、圧力供給機構Ｂ
の一方の配管３１を介して第１圧力室１８に圧油を供給
する。第１圧力室１８に供給された圧油は、流路２０→
第２圧力室１９→配管３２を介して圧力供給機構Ｂ内の
図示していないタンクに戻される。このようにすること
によって、第１圧力室１８および第２圧力室１９内のエ
アを取り除き、油を充満させる。

【００１８】上記のようにして第１圧力室１８および第
２圧力室１９内に油を充満させたら、開閉弁２１を閉じ
て、両圧力室１８，１９の連通を遮断するとともに、圧
力供給機構Ｂの他方の配管３２を、切換弁１のパイロッ
トポート１０に接続する。また、位置検出機構Ａの第２
ポート２５を、配管３３を介して切換弁１のパイロット
ポート９に接続して、位置検出機構Ａの第２圧力室１９
と切換弁１のパイロット室３とを連通させる。なお、こ
のときピストンＰは、センタリングスプリング２２，２
２のイニシャルバネ力によって、図示の中立位置に保持
されている。

【００１９】上記のようにしたら、圧力供給機構Ｂによ
って、第１圧力室１８を加圧していく。なお、このとき
切換弁１のパイロット室４は、圧力供給機構Ｂ内のタン
クに連通させておく。第１圧力室１９に圧力を加えてい
くと、その圧力が第１圧力室１９内の受圧面に作用し
て、ピストンＰに右方向の推力が作用する。そのため、
このピストンＰによって、第２圧力室１９内の圧力が上
昇し、その圧力が配管３３を介して切換弁１のパイロッ
ト室３に導かれる。つまり、第１圧力室１８に加えた圧
力が、切換弁１のパイロット室３に作用することにな
る。

【００２０】このようにパイロット室３に圧力が作用す
ると、切換弁１のスプール２に図面右方向の推力が与え
られる。そして、この右方向の推力が、センタリングス
プリング１３のバネ力にうち勝つと、スプール２が右方
向に移動することになる。このようにして、切換弁１の
スプール２が右方向に移動すると、スプール２が移動し
た分だけ、パイロット室３の容積が大きくなり、その分
の流体が、位置検出機構Ａの第２圧力室２５からパイロ
ット室３に送り込まれる。

【００２１】位置検出機構Ａの第２圧力室２５からパイ
ロット室３に流体が送り込まれると、その分、ピストン
Ｐが右方向に移動する。つまり、スプール２の移動量に
比例して、ピストンＰが移動する。このようにしてピス
トンＰが移動すると、ピストンＰの移動量に応じた誘起
電圧が、センサー素子２７とコア２９とで構成される差
動トランスに発生する。そして、この誘起電圧を、検出
部３０によって検出して、この検出値に基づいて、ピス
トンＰの位置を特定する。

【００２２】このようにしてピストンＰの位置が特定さ
れると、演算器Ｃは、このピストンＰの位置とそのとき
の供給圧との関係を、予め記憶したテーブル値と比較す
る。そして、この供給圧に対する実際のピストンＰの位
置が、テーブル値に一致していれば、切換弁１のスプー
ル２が、正しい位置に移動していると判断する。もし、
ピストンＰの実際の位置が、テーブル値に一致していな
ければ、切換弁１のスプール２の動きが異常であると判
断する。なお、上記演算器Ｃは、圧力供給機構Ｂから供
給する圧力に対応したピストンＰの移動量を所定の演算
式によって求め、その結果と実際の供給圧に対するピス
トンＰの位置とを比較して、このピストンＰが正常に移
動しているか否かを判断するようにしてもよい。

【００２３】上記のようにして、スプール２を右側にフ
ルストロークする位置まで移動させてその動きをチェッ
クしたら、今度は反対方向にスプール２を動かして、そ
の動きをチェックする。すなわち、ピストンＰを中立位
置に保持した状態から、位置検出機構Ａの第１圧力室１
８をタンクに連通させて、圧力供給機構Ｂによって切換
弁１のパイロット室４を加圧していく。切換弁１のパイ
ロット室４に圧力を加えていくと、その圧力がこのパイ
ロット室４内のスプール２の受圧面に作用して、スプー
ル２に左方向の推力が作用する。そして、この左方向の
推力が、センタリングスプリング１３のバネ力にうち勝
つと、スプール２が左方向に移動することになる。この
ようにスプール２が左方向に移動すると、パイロット室
３内の容積が小さくなり、その分の流体が配管３３を介
して位置検出機構Ａの第２圧力室２５に送り込まれる。

【００２４】このようにして第２圧力室２５に流体が送
り込まれると、その体積分だけピストンＰが図面左方向
に移動する。このようにしてピストンＰが移動すると、
ピストンＰの移動量に応じた誘起電圧が、センサー素子
２７とコア２９とで構成される差動トランスに発生す
る。そして、この誘起電圧を、検出部３０によって検出
して、この検出値に基づいて、ピストンＰの位置を特定
する。このようにしてピストンＰの位置が特定される
と、演算器Ｃは、このピストンＰの位置とそのときの供
給圧との関係を、予め記憶したテーブル値と比較する。
そして、この供給圧に対する実際のピストンＰの位置
が、テーブル値に一致していれば、切換弁１のスプール
２が、正しい位置に移動していると判断する。もし、ピ
ストンＰの実際の位置が、テーブル値に一致していなけ
れば、切換弁１のスプール２の動きが異常であると判断
する。なお、この場合においても、演算器Ｃが、所定の
演算式によってピストンＰの移動量を求め、その結果と
実際の供給圧に対するピストンＰの位置とを比較して、
このピストンＰが正常に移動しているか否かを判断する
ようにしてもよい。

【００２５】上記実施形態によれば、切換弁１のスプー
ル２の位置を、ピストンＰの位置に基づいて測定してい
るので、切換弁１にストロークセンサーを直接取り付け
るこことがない。そのため、切換弁１のキャップなど
に、ストロークセンサーのロッド部を挿入するための測
定用孔をわざわざ形成しなくても済む。このように測定
用孔を形成する必要がないので、その分、加工コストな
どを削減することができる。また、この実施形態によれ
ば、作動試験を行う場合に、測定対象である切換弁１の
パイロット室３，４に、配管３２，３３を取り付けるだ
けで足りる。そのため、ストロークセンサーも取り付け
なければならなかった前記従来例に比べて、試験時の作
業性もよい。

【００２６】一方、前記従来例では、切換弁１にストロ
ークセンサーを直接取り付けていたので、この切換弁１
の両側にストロークセンサーを取り付けるだけのスペー
スが必要だった。つまり、前記従来例では、作動試験を
行うときに、スペース的な制約があった。これに対して
上記実施形態によれば、ストロークセンサーを切換弁に
直接取り付けることがないので、スペースの制約を受け
ることもない。

【００２７】また、上記ピストンＰの直径を、スプール
２の直径よりも小さくしておけば、スプール２の移動量
よりも、ピストンＰの移動量が大きくなる。そのため、
スプール２の移動量が非常に少ないときでも、ピストン
Ｐを大きく移動させることによって、スプール２の変位
量を精度良く検出することができる。さらに、スプール
２の直径と同じにしておけば、スプール２の移動量とピ
ストンＰの移動量が等しくなる。スプール２の移動量と
ピストンＰの移動量とを等しくすれば、演算器Ｃによっ
てスプール２の動きを簡単に特定できる。

【００２８】上記実施形態では、演算器Ｃによって、機
械的に測定対象の作動の良否を判断するようにしている
が、ストロークセンサーによって検出したピストンの位
置をモニターなどに表示して、その表示された位置と供
給圧力との関係から、人間が測定対象の作動の良否を判
断するようにしてもよい。つまり、上記演算器Ｃは、こ
の発明において必須の構成要素ではない。また、上記実
施形態では、センタリングスプリング２２、２２によっ
てピストンＰの中立位置を保持するようにしているが、
測定開始時に、ピストンＰが移動可能な状態にあればい
いので、このセンタリングスプリング２２、２２は必須
の構成要素ではない。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明によれば、ピストンの位置を
ストロークセンサーによって検出するとともに、このス
トロークセンサーの位置信号と上記圧力供給機構の供給
圧との関係を比較して、測定対象の作動の良否を判断す
ることができる。そのため、測定対象に、ストロークセ
ンサーのロッド部を挿入するための測定用孔をわざわざ
形成しなくても済み、その分、加工コストを削減するこ
とができる。

【００３０】第２の発明によれば、開閉弁によって第１
圧力室と第２圧力室とを連通させた状態で、一方の圧力
室から他方の圧力室に油を供給すれば、これら両圧力室
内に溜まったエアを抜くことができる。エアを抜くこと
ができるので、測定値に誤差が生じることを防止でき
る。

【００３１】第３の発明によれば、センタリングスプリ
ングを設けたので、両圧力室を等しくすれば、ピストン
を中立位置に自動的に復帰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の断面図である。

【図２】従来例の断面図である。

【符号の説明】

Ａ位置検出機構Ｂ圧力供給機構１この発明の測定対象に相当する切換弁３，４切換弁のパイロット室１５ボディ１８第１圧力室１９第２圧力室２０流路２１開閉弁２２センタリングスプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA02 BA05 BA06 BC04 BD15 CA40 DA02 DA05 DB04 DD02 GA13 PA03 ZA01 3H065 AA04 BA01 BA07 BB11 CA01 CA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パイロット室内のパイロット圧により作
動する測定対象に接続する位置検出機構と、この位置検
出機構に圧力を供給する圧力供給機構とを備え、上記位
置検出機構は、ボディに摺動自在に組み込んだピストン
と、このピストンによってボディ内に区画した第１圧力
室および第２圧力室と、上記ピストンの位置を検出する
ストロークセンサーとからなり、上記位置検出機構の第
１圧力室を圧力供給機構に接続し、位置検出機構の第２
圧力室を測定対象のパイロット室に接続し、圧力供給機
構から第１圧力室に圧油を供給したときに、ピストンの
位置をストロークセンサーによって検出することで、測
定対象の変位を測定することを特徴とする変位測定装
置。
【請求項２】第１圧力室と第２圧力室とを連通する流
路を形成するとともに、この流路途中に開閉弁を設け、
この開閉弁によって、第１圧力室と第２圧力室とを連通
させたり、その連通を遮断したりする構成にしたことを
特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
【請求項３】ピストンを中立位置に保持するセンタリ
ングスプリングをボディ内に組み込んだことを特徴とす
る請求項１または２記載の変位測定装置。