JP2019049493A - Direct-acting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直進移動する直動体と、直動体の変位量を検出する変位検出装置と、を備えた直動システムに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a linear motion system provided with a linearly moving body that moves linearly and a displacement detection device that detects the amount of displacement of the linear moving body.
特許文献1には、計測対象物に追従して変位する変位部材に取り付けられる磁石と、磁石に対向して配置される磁気センサと、変位部材を計測対象物に向けて付勢するコイルばねと、を備えた変位検出装置が開示されている。この変位検出装置では、計測対象物の変位に応じて磁石の位置が変化し、磁石の位置の変化に伴って磁気センサを通過する磁束の方向や大きさが変化するため、磁気センサの出力値に基づいて計測対象物の変位量を特定することができる。
In
しかしながら、特許文献1に記載の変位検出装置では、磁石が取り付けられる変位部材がケースによって片持ち支持されているため、変位検出装置によって計測対象物の変位量を検出する際に、変位部材が傾斜し、変位方向と直交する方向における磁気センサと磁石との間隔が変化するおそれがある。磁気センサの出力値は、磁気センサと磁石との間隔の変化の影響を受けて変化しやすいため、磁気センサと磁石とが近づく方向に変位部材が傾いた状態や磁気センサと磁石とが離れる方向に変位部材が傾いた状態で検出された変位量は、実際の変位量に対して誤差を有することになり、結果として変位検出装置の検出精度が低下するおそれがある。
However, in the displacement detection device described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、直動体の変位量を検出する変位検出装置の検出精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the detection accuracy of a displacement detection device that detects a displacement amount of a linear moving body.
第1の発明は、変位検出装置による変位検出対象である直動体は、変位部材の先端に設けられる接触端部が接触する接触部を有し、変位部材の接触端部および直動体の接触部の一方が凸部とされ、他方が凹部とされるとともに、凸部と凹部とが接触することを特徴とする直動システムである。 According to a first aspect of the present invention, the linear motion object to be subjected to displacement detection by the displacement detection device has a contact portion with which the contact end portion provided at the tip of the displacement member contacts, the contact end portion of the displacement member and the contact portion The linear motion system is characterized in that one of the protrusions is a protrusion and the other is a recess, and the protrusion and the recess are in contact with each other.
第1の発明では、凸部と凹部とが接触することにより、支持孔の軸心に対する変位部材の傾きが規制されるので、変位部材が、直動体の直進移動に対して傾くことなく追従できる。 In the first invention, since the inclination of the displacement member with respect to the axial center of the support hole is restricted by the contact of the convex portion and the concave portion, the displacement member can follow the linear movement of the linear moving body without inclination. .
第2の発明は、凹部には、凸部と接触して変位部材と直動体とが近づくにしたがって、支持孔の軸心に対する変位部材の中心軸の傾き角を小さくする傾斜面が設けられることを特徴とする。 In the second invention, the concave portion is provided with an inclined surface which reduces the inclination angle of the central axis of the displacement member with respect to the axial center of the support hole as the displacement member and the linear moving body approach the convex portion. It is characterized by
第2の発明では、変位部材と直動体とが近づくにしたがって、変位部材の傾き角が小さくなるので、直動体に対する変位部材の位置決め精度を向上できる。 In the second aspect of the invention, the inclination angle of the displacement member becomes smaller as the displacement member and the linear motion body approach, so that the positioning accuracy of the displacement member relative to the linear motion body can be improved.
第3の発明は、凸部には、凹部の傾斜面に接触する曲面部が設けられることを特徴とする。 A third invention is characterized in that the convex portion is provided with a curved surface portion which contacts the inclined surface of the concave portion.
第3の発明では、曲面部が凹部の傾斜面に接触する構成であるので、凸部を凹部の傾斜面によりスムーズに案内し、位置決めすることができる。 In the third invention, since the curved surface portion is in contact with the inclined surface of the concave portion, the convex portion can be smoothly guided and positioned by the inclined surface of the concave portion.
第4の発明は、変位部材の接触端部は、直動体が所定の移動量未満では直動体の接触部と接触しないことを特徴とする。 A fourth invention is characterized in that the contact end portion of the displacement member does not contact the contact portion of the linear motion body if the linear motion body is less than a predetermined movement amount.
第4の発明では、直動システムの動作中において、直動体が所定の移動量以上となったときにのみ直動体の変位量を検出できればよいので、変位部材の長さや圧縮コイルばねの長さを短くできる。 In the fourth invention, during operation of the linear motion system, it is sufficient to detect the displacement of the linear motion body only when the linear motion body reaches a predetermined travel distance or more. Can be shortened.
第5の発明は、直動体は、油圧弁装置のスプールであって、接触部は、スプールの端部に設けられることを特徴とする。 A fifth invention is characterized in that the linear moving body is a spool of the hydraulic valve device, and the contact portion is provided at an end of the spool.
第5の発明では、凸部と凹部とが接触することにより、スプールに対する変位部材の傾きが規制されるので、変位部材が、スプールの直進移動に対して傾くことなく追従できる。その結果、油圧弁装置のスプールの変位量(ストローク量)を高い検出精度で検出することができる。 In the fifth invention, since the inclination of the displacement member with respect to the spool is restricted by the contact between the convex portion and the recess, the displacement member can follow the linear movement of the spool without inclination. As a result, it is possible to detect the displacement amount (stroke amount) of the spool of the hydraulic valve device with high detection accuracy.
第6の発明は、変位部材が、支持孔内でのガタによる支持孔の軸心に対する傾きが最大であっても凸部が凹部に接触するように構成されることを特徴とする。 A sixth invention is characterized in that the displacement member is configured such that the convex portion contacts the concave portion even when the inclination of the support hole due to backlash in the support hole is maximum.
第6の発明では、支持孔と支持孔に挿通される変位部材との間でガタが生じた場合であっても、凸部と凹部とを接触させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, even when backlash occurs between the support hole and the displacement member inserted into the support hole, the projection and the recess can be brought into contact with each other.
本発明によれば、直動体の変位量を検出する変位検出装置の検出精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of the displacement detection device that detects the displacement amount of the linear moving body.
<第1実施形態>
図面を参照して、本発明の第1実施形態に係る直動システムについて説明する。本第1実施形態では、スプール51を有する油圧弁装置50と、スプール51の変位量を検出する変位検出装置100と、を備える油圧弁システム1を直動システムとして説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る油圧弁システム1を示す断面図である。
First Embodiment
A linear motion system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, a
図1に示すように、油圧弁装置50は、円筒状のスリーブ52と、スリーブ52内に配置され軸方向に往復動するスプール51と、を備える。油圧弁装置50には、スリーブ52の内周面と、スプール51の端面51aと、変位検出装置100の突出部12hの端面と、により油室53が画成される。油圧弁装置50では、スリーブ52に設けられた給排孔52aを通じて油室53に対して作動油が給排されることでスプール51が軸方向に変位する。スプール51が変位することでスリーブ52に形成されるポート(不図示)の開閉が制御される。変位検出装置100は、スプール51の端面51aに対向するようにスリーブ52の端部に取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the
変位検出装置100は、油圧弁装置50のスプール(弁体)51の変位量(ストローク量)を検出するストロークセンサである。
The
変位検出装置100は、直進移動する直動体であるスプール51に追従して変位する変位部材としてのロッド部材22と、ロッド部材22をスプール51に向けて付勢する圧縮コイルばね27と、ロッド部材22の一端側に配置されロッド部材22とともに変位する磁石24と、ロッド部材22を変位方向に往復動自在に支持する支持部材としてのケース12と、磁石24の変位方向と直交する方向において磁石24に対向するようにケース12に配置される磁気検出部32と、を備える。
The
ケース12は、有底筒状のケース本体120と、ケース本体120の開口部12gを塞ぐ蓋部材14と、を有する。ケース本体120および蓋部材14は、それぞれ真鍮等の非磁性材により形成される。ケース本体120は、円筒状の円筒部12aと、円筒部12aの一端側に設けられる底部12bと、円筒部12aの他端側に設けられる開口部12gと、円筒部12aの内部に形成される収容部12cと、を有する。収容部12cには、圧縮コイルばね27および磁石24とともにロッド部材22の一部が収容される。
The
円筒部12aには、円筒部12aの外周面に開口し収容部12cに向かって窪む固定穴12eが形成される。固定穴12eは非貫通の段付き穴であり、この固定穴12e内に磁気検出部32が固定される。
In the
ケース本体120の底部12bには、ロッド部材22の軸部22aが挿通する支持孔12dが貫通して形成される。支持孔12dには、ロッド部材22の軸部22aを摺動自在に支持する軸受であるブッシュ18が軸方向に離間して2カ所に設けられる。ブッシュ18が2カ所に設けられることで、ケース本体120に片持ち支持されるロッド部材22の軸心が支持孔12dの軸心である支持軸心Oに対して傾くことを抑制できる。ブッシュ18は、1カ所に設けられてもよく、この場合、ケース本体120の軸方向長さを短縮できる。
A
ケース本体120の底部12bには、収容部12cと外部とを連通する連通孔12fが支持孔12dの周囲に複数形成される。連通孔12fの一端は、油圧弁装置50の油室53に開口しており、収容部12c内には連通孔12fを通じて油室53内の作動油が流入する。つまり、収容部12cは、作動油で満たされている。
In the
ロッド部材22は、ブッシュ18を介してケース本体120により摺動自在に支持される円柱形状の軸部22aと、軸部22aの先端に設けられる半球形状の接触端部22bと、軸部22aの基端に形成され軸部22aの径方向外側に向かって延びる略円板状のフランジ22cと、を有する。
The
ロッド部材22は、ケース12と同様に非磁性材により形成される。ロッド部材22の接触端部22bにはスプール51が当接するため、真鍮よりも硬度の高いオーステナイト系ステンレス鋼等によりロッド部材22が形成される。
The
フランジ22cには、軸部22aとは反対側に延在する円柱形状の保持軸22dが軸部22aと同軸上に設けられる。保持軸22dの先端部には、後述するナット26の雌ねじが螺合する雄ねじが形成される。設計上では、ロッド部材22の中心軸と支持孔12dの支持軸心Oとが同軸上に配置されるように、ロッド部材22はケース本体120により支持される。
In the
磁石24は、NdやSm等の希土類元素を含む円筒状に形成された永久磁石であり、N極24aとS極24bとが保持軸22dの軸方向に並ぶように、保持軸22dの外周に配置される。磁石24は、保持軸22dが挿通する挿通孔24cを有し、挿通孔24cから突き出た保持軸22dの先端部にワッシャ25を介してナット26が装着される。これにより、磁石24は、フランジ22cとナット26およびワッシャ25により挟持された状態で保持軸22dに固定される。ナット26およびワッシャ25は、磁性材により形成される。ナット26およびワッシャ25は、フランジ22cとの間で磁石24を挟持する部品であって、スプール51に追従して変位方向に変位する変位部材の構成部品である。
The
磁石24は、ロッド部材22に固定されるので、ロッド部材22とともにスプール51に追従し、変位範囲R1内で支持軸心Oに沿って変位する。本実施形態では、スプール51にロッド部材22が常に接触した状態が保たれるため、スプール51の変位範囲R2と、磁石24の変位範囲R1は等しい。磁石24の変位に伴う磁界の変化は、磁気検出部32によって検出される。
Since the
磁気検出部32は、磁石24の変位に伴う磁界の変化に応じた出力値を出力するホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサ(不図示)と、磁気センサの出力値を処理する増幅回路等の処理回路(不図示)と、を有する。磁気検出部32は、磁気センサの出力値に基づいて演算されたロッド部材22の変位量、すなわち、ロッド部材22に当接するスプール51の変位量(ストローク量)に相当する検出値を出力する。
The
変位検出装置100内では、ロッド部材22が支持軸心Oに沿って変位すると、磁石24も変位し、磁気検出部32を通過する磁束の方向や大きさが変化する。磁気検出部32の出力値は、磁気検出部32を通過する磁束の方向や大きさの変化に応じて変化する。したがって、変位検出装置100は、磁気検出部32の出力値に基づいてロッド部材22の変位量、すなわち、スプール51の変位量を検出することができる。
In the
図1に示すように、磁気検出部32は、基板34に実装されており、基板34が円筒部12aに形成された固定穴12eの段部に固定されることにより、ケース本体120に組み付けられる。
As shown in FIG. 1, the
磁気検出部32が固定穴12e内に配置された状態で、円筒部12aの外周には、固定穴12eを塞ぐようにして円筒状の磁気シールド16が組み付けられる。磁気シールド16は、磁気を遮蔽可能な鉄系合金等の保磁力の小さい軟磁性材により形成され、変位検出装置100の外部の磁気が磁気検出部32に影響を及ぼすことを抑制する。
In a state where the
磁気シールド16には切欠部(不図示)が形成され、この切欠部を通じてスプール51の作動を制御するコントローラ(不図示)と磁気検出部32とを接続するリード線(不図示)が配索される。
A notch (not shown) is formed in the
磁石24および磁石24が組み付けられるロッド部材22の一部が収容部12c内に収容された状態で、ケース本体120の開口部12gは、蓋部材14によって塞がれる。ケース本体120の開口部12gは、収容部12cと外部とを連通する円形状の開口であり、収容部12cに連続して設けられる。
The opening 12 g of the
ケース本体120の開口部12gには、蓋部材14が挿入固定される。蓋部材14とケース本体120の開口部12gとの間には、シール部材48が設けられ、シール部材48により収容部12cの内部と外部との連通が遮断される。蓋部材14の固定方法としては、圧入や螺合といった一般的な固定方法が用いられる。蓋部材14とは別の部材をケース本体120に組み付けることにより、蓋部材14をケース本体120に対して押付固定する構成としてもよい。
The
圧縮コイルばね27は、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材で形成された弾性部材であり、ナット26と蓋部材14との間に圧縮された状態で組み付けられる。このため、圧縮コイルばね27の付勢力は、スプール51に対してロッド部材22を押し付ける方向に常に作用する。接触端部22bがスプール51に当接しているとき、ロッド部材22は、圧縮コイルばね27の付勢力によりスプール51に向けて押圧され、接触端部22bとスプール51とが互いに離れることが防止される。つまり、圧縮コイルばね27が設けられることにより、ロッド部材22は、スプール51に向かって付勢されてスプール51に追従して変位することが可能となる。
The
図2は、変位検出装置100を示す断面図である。図2に示すように、変位検出装置100が油圧弁装置50に組み付けられていないときには、ロッド部材22は、圧縮コイルばね27の付勢力により押圧され、ロッド部材22のフランジ22cがケース本体120の底部12bに当接した状態となる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
ケース本体120には、底部12bから突出する突出部12hが設けられる。突出部12hは、円筒状であり、その外周面にスリーブ52の開口部の内周面に設けられた雌ねじに螺合する雄ねじが形成される。図1に示すように、変位検出装置100は、突出部12hの雄ねじをスリーブ52の開口部の雌ねじに螺合することにより、油圧弁装置50に取り付けられる。油圧弁装置50に変位検出装置100が取り付けられた状態では、スプール51の中心軸とケース本体120の支持孔12dの支持軸心Oとが一致している。
The
図3Aは、油圧弁システム1におけるスプール51の端部とロッド部材22の先端部の拡大図である。図3Aに示すように、ロッド部材22の接触端部22bは、スプール51の端面51aに凹設された円錐形状の凹部55に接触する。円錐形状の凹部55は、その中心軸がスプール51の中心軸CL2に一致するように形成される。
FIG. 3A is an enlarged view of the end of the
凹部55は、スプール51の端面51aに直接形成される。このため、棒状部材から切削加工によりスプール51を成形する際に凹部55も形成することができる。このため、スプール51に接続される別部材に凹部55を形成する場合に比べて、作業を簡略化することができる。
The
接触端部22bは、凹部55の傾斜面55aに線接触する凸曲面部23を有する。本実施形態では、接触端部22bと凹部55とは線接触しており、線接触部CP1は円形状である。
The
図3Bは、比較例に係る油圧弁システムにおけるスプール951の端部とロッド部材22の先端部の拡大図である。図3Bに示すように、比較例では凹部が設けられておらず、ロッド部材22の接触端部22bがスプール951の端面51aに接触している。端面51aは、スプール951の中心軸CL2に直交する平坦な面である。
FIG. 3B is an enlarged view of the end of the
上述したように、ロッド部材22は、ケース12によって片持ち支持されている。比較例では、ロッド部材22の接触端部22bが径方向に移動可能な状態であるので、ロッド部材22が支持軸心Oに対して傾斜するおそれがある。変位検出装置がスプール951の変位量を検出する際に、ロッド部材22が支持軸心Oに対して傾斜していると、変位検出装置の検出精度が低下する。
As described above, the
ロッド部材22が傾斜した状態で往復動が繰り返されることにより、ブッシュ18が摩耗し、傾きがより大きくなり、検出精度がさらに低下する。ブッシュ18の寸法公差をできる限り小さくすることで、ロッド部材22の傾きを抑制する場合、精度の高い変位検出装置の製造に手間がかかり、コストが増加する。
By repeating the reciprocation in a state where the
これに対して本実施形態では、図3Aに示すように、スプール51の端面51aに形成された凹形状の凹部55の内側に、凸形状の凸曲面部23を有する接触端部22bが配置される。凹部55の傾斜面55aに接触端部22bの凸曲面部23が線接触した状態で位置決めされるので、接触端部22bの径方向移動が凹部55により規制される。つまり、接触端部22bの凸曲面部23と、凹部55の傾斜面55aとが接触することにより、支持孔12dの支持軸心Oに対するロッド部材22の傾きが規制される。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the
図4Aおよび図4Bは、スプール51に対するロッド部材22の位置決めについて説明する図である。図4Aは、ロッド部材22が傾斜した状態を示し、図4Bは、ロッド部材22の傾斜が凹部55により抑制された状態を示す。変位検出装置100は、突出部12hをスリーブ52の開口部にねじ込むことにより、油圧弁装置50に取り付けられる(図1参照)。ロッド部材22は、突出部12hのねじ込み量に応じて徐々にスプール51に近づく。突出部12hのねじ込み量が第1の所定量に達すると、図4Aに示すように、接触端部22bの凸曲面部23がスプール51の凹部55の傾斜面55aに接触する。このとき、ロッド部材22の軸部22aが支持軸心Oに対して傾き角θ(θ>0)で傾いていると、接触端部22bは凹部55に点Pで点接触する。
4A and 4B are diagrams for explaining the positioning of the
凹部55の傾斜面55aは、ロッド部材22がスプール51に近接するにしたがって、ロッド部材22の中心軸CL1がスプール51の中心軸CL2と一致するように、接触端部22bを案内する機能を有する。つまり、傾斜面55aは、接触端部22bと接触してロッド部材22とスプール51とが近づくにしたがって、支持軸心Oに対するロッド部材22の中心軸CL1の傾き角θを小さくする機能を有する。
The
このため、突出部12hのねじ込み量をさらに増加させると、図4Bに示すように、接触端部22bが傾斜面55aに点接触された状態で押し込まれる。点接触状態の接触端部22bは、スプール51に近づくようにロッド部材22が移動するにしたがって、凹部55の傾斜面55aに沿って凹部55の底部に向かって移動する。
Therefore, when the screwing amount of the
接触端部22bが、凹部55の底部に向かうように傾斜面55aに案内されることにより、軸部22aの傾き角θは0に近づく。接触端部22bは、傾斜面55aとの接触状態が点接触状態から線接触状態に移行すると、その位置でロッド部材22の位置決めがなされる。
The
以上の第1実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)スプール51は、ロッド部材22の先端に設けられる接触端部22bが接触する凹部55を有する。ロッド部材22の接触端部22bは凸形状に形成され、スプール51の凹部55は凹形状に形成される。凸部である接触端部22bと凹部55とが接触することにより、ロッド部材22の接触端部22bの径方向の移動が規制され、支持孔12dの支持軸心Oに対するロッド部材22の傾きが規制される。
(1) The
接触端部22bと凹部55とが接触することにより、支持軸心Oに対するロッド部材22の中心軸CL1の傾き、および位置ずれ(偏心)が規制されるので、ロッド部材22が、スプール51の直進移動に対して傾くことなく追従できる。これにより、スプール51の変位量を検出する変位検出装置100の検出精度を向上させることができる。
The contact between the
(2)凹部55の内側で接触端部22bの径方向の移動を規制し、支持軸心Oに対するロッド部材22の傾きを抑制できるので、ロッド部材22の往復動に伴うブッシュ18の摩耗の進行を抑制できる。その結果、長期に亘って高い検出精度を維持することができる。
(2) Since the radial movement of the
(3)ブッシュ18の寸法公差を大きくできるので、製造コストの低減を図ることができる。
(3) Since the dimensional tolerance of the
(4)凹部55には、接触端部22bと接触してロッド部材22とスプール51とが近づくにしたがって、支持軸心Oに対するロッド部材22の中心軸CL1の傾き角θを小さくする傾斜面55aが設けられる。変位検出装置100を油圧弁装置50に取り付けることにより、接触端部22bが傾斜面55aによって案内され、自動的にロッド部材22の傾き角θが小さくなるので、スプール51に対するロッド部材22の位置決め精度を向上できる。
(4) The
(5)接触端部22bには、凹部55の傾斜面55aに接触する凸曲面部23が設けられる。これにより、接触端部22bを凹部55の傾斜面55aによりスムーズに案内し、位置決めすることができる。
(5) The convex
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る油圧弁システム201について説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る油圧弁システム201を示す断面図である。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第1実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
A
第1実施形態に係る変位検出装置100では、ロッド部材22の接触端部22bが半球形状であったのに対し(図1参照)、第2実施形態に係る変位検出装置200では、図5に示すように、ロッド部材222の接触端部222bは円柱形状に形成される。
In the
第1実施形態では、動作中におけるロッド部材22の変位範囲R1がスプール51の変位範囲R2と等しく、常にロッド部材22がスプール51に接触している油圧弁システム1について説明した(図1参照)。これに対して、第2実施形態に係る油圧弁システム201では、図5に示すように、動作中におけるロッド部材222の変位範囲R1が、スプール51の変位範囲R2に比べて小さい。
In the first embodiment, the
第2実施形態では、ロッド部材222の接触端部222bは、スプール51が所定の移動量X未満ではスプール51の凹部55に接触しない。スプール51が上記所定の移動量X以上に移動すると、ロッド部材222の接触端部222bがスプール51の凹部55に接触し、スプール51とともにロッド部材222が変位する。このため、スプール51の全移動量(変位範囲R2)は、所定の移動量Xと、ロッド部材222の全移動量(変位範囲R1)とを合わせた値となる。
In the second embodiment, the
図6Aは、ロッド部材222の接触端部222bがスプール51の凹部55に接触する前の状態を示す図であり、図6Bは、ロッド部材222の接触端部222bがスプール51の凹部55に接触した瞬間の状態を示す図である。
6A shows a state before the
図6Aおよび図6Bは、支持軸心Oに対するロッド部材222の傾き角θが最大角度θmaxであり、かつ、ケース本体120からの軸部22aの突出量が最大である状態(以下、最大傾斜状態と記す)を示している。
In FIGS. 6A and 6B, the inclination angle θ of the
本実施形態では、油圧弁装置50に変位検出装置200が取り付けられた状態において、スプール51とロッド部材222は、接触状態と非接触状態を繰り返す。このため、凹部55の外径Wは、ロッド部材222が最大傾斜状態であっても、接触端部22bが凹部55の傾斜面55aに接触するように設定される。つまり、本実施形態のロッド部材222は、支持孔12d内での径方向ガタによる支持軸心Oに対する傾きが最大であっても、接触端部222bが凹部55に接触するように構成される。
In the present embodiment, in the state where the
最大傾斜状態にあるロッド部材222の接触端部222bにおいて、支持軸心Oから最も外方に位置する角部E1から支持軸心O(中心軸CL2)に向かって下ろした垂線と支持軸心Oとの交点を点I1とする。スプール51の凹部55の外径Wは、交点I1から角部E1までの距離Yの2倍よりも大きい寸法に設定される(W>2×Y)。
At the
図7は、最大傾斜状態にあるロッド部材222の接触端部222b、スプール51の凹部55、およびスプール51の端面51aの位置関係を示す模式図である。図7は、支持軸心Oに直交する平面に、接触端部222bの端面、凹部55、およびスプール51の端面51aのそれぞれの外形を正投影した図である。
FIG. 7 is a schematic view showing the positional relationship between the
図7に示すように、凹部55の大きさ、形状は、凹部55の投影面内に接触端部222bの端面の全てが収まるように設定される。別の言い方をすれば、凹部55の大きさ、形状は、凹部55の投影面内に、凹部55の傾斜面55aに接触する角部E1が配置されるように設定される。
As shown in FIG. 7, the size and shape of the
このような第2実施形態によれば、第1実施形態で説明した(1)〜(3)と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。 According to such a second embodiment, in addition to the same function and effect as (1) to (3) described in the first embodiment, the following function and effect can be obtained.
(6)ロッド部材222の接触端部222bは、スプール51が所定の移動量X未満ではスプール51の凹部55と接触せず、スプール51が所定の移動量X以上ではスプール51の接触端部222bと接触する。油圧弁システム201の動作中において、スプール51が所定の移動量X以上となったときにのみスプール51の変位量を検出できればよいので、ロッド部材222の長さや圧縮コイルばね27の長さを短くできる。
(6) The
(7)ロッド部材222は、支持孔12d内でのガタによる支持軸心Oに対する傾きが最大であっても、接触端部222bが凹部55に接触するように構成される。このため、支持孔12dと支持孔12dに挿通されるロッド部材222との間でガタが生じた場合であっても、接触端部222bと凹部55とを接触させることができる。
(7) The
(8)上記第1実施形態と同様、凹部55には、接触端部222bと接触してロッド部材222とスプール51とが近づくにしたがって、支持軸心Oに対するロッド部材222の中心軸CL1の傾き角θを小さくする傾斜面55aが設けられる。このため、ロッド部材222が傾いた状態であっても、スプール51の凹部55がロッド部材222の接触端部222bに接触すると、傾斜面55aによって、ロッド部材222の傾き角θが小さくなるように接触端部222bが案内される。これにより、スプール51が、ロッド部材222に接触してロッド部材222を移動させる過程における初期段階において、自動的にロッド部材222を適正に位置決めできる。
(8) In the same manner as in the first embodiment, the inclination of the central axis CL1 of the
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and the configuration shown in the modification and the configuration described in the above embodiment may be combined, the configurations described in the different embodiments above may be combined, or the following differences It is also possible to combine the configurations described in the modification.
(変形例1)
上記実施形態では、凹部55の形状が円錐形状であり、接触端部22bの形状が半球形状であり、接触端部222bの形状が円柱形状である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、以下の変形例1−1,変形例1−2,変形例1−3のように、スプールの接触部およびロッド部材の接触端部は、種々の形状とすることができる。
(Modification 1)
In the above embodiment, the
(変形例1−1)
図8Aに示すように、本変形例1−1では、スプール351に設けられる凹部355の底部が、スプール51の端面51aに平行な平面状に形成される。また、本変形例1−1では、ロッド部材322に設けられる接触端部322bの頂部が、ロッド部材322の中心軸CL1に直交する平面状に形成される。
(Modification 1-1)
As shown in FIG. 8A, in the modification 1-1, the bottom of the
(変形例1−2)
図8Bに示すように、本変形例1−2では、スプール451に設けられる凹部455が半球形状に形成される。半球形状の凹部455の中心は、支持軸心O上に位置する。凹部455の内周面は、凹曲面であって、ロッド部材22とスプール451とが近づくにしたがって、支持軸心Oに対するロッド部材22の傾き角θが小さくなるように、接触端部22bを案内する傾斜面である。
(Modification 1-2)
As shown to FIG. 8B, in this modification 1-2, the recessed
(変形例1−3)
凹部55は、多角錐形状に形成してもよい。たとえば、凹部55が四角錐形状に形成された場合、油圧弁装置50に変位検出装置100が組み付けられた状態において、接触端部22bは凹部55の4つの側面に点接触することになる。
(Modification 1-3)
The
(変形例2)
上記実施形態では、スプール51に凹形状の凹部55を設け、ロッド部材22,222に凹部55の内側に挿入される凸形状の接触端部22b,222bを設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。凹部と凸部の関係は逆でもよい。たとえば、図9に示すように、ロッド部材522に凹形状の接触端部522bを設け、スプール551に凸形状の凸部555を設けてもよい。接触端部522bには、凸部555と接触してロッド部材522とスプール551とが近づくにしたがって、支持軸心Oに対するロッド部材522の中心軸CL1の傾き角θを小さくする傾斜面523が設けられる。
(Modification 2)
In the embodiment described above, the example has been described in which the
(変形例3)
上記実施形態では、油圧弁装置50と変位検出装置100,200とを有する油圧弁システム1,201を例に直動システムについて説明したが、本発明はこれに限定されない。直進移動する直動体と、直動体の変位量を検出する変位検出装置と、を備える種々の直動システムに本発明を適用できる。
(Modification 3)
In the above embodiment, the direct acting system has been described by taking the
たとえば、図10に示すように、油圧シリンダ650と変位検出装置600とを備える直動システムである油圧シリンダシステム601に本発明を適用してもよい。油圧シリンダ650は、直進移動するピストン651と、ピストン651を収容するシリンダチューブ652と、を有する。変位検出装置600は、ピストン651の変位量(ストローク量)を検出する。
For example, as shown in FIG. 10, the present invention may be applied to a
本変形例3では、ピストン651の端面に円錐形状の凹部55が設けられる。円錐形状の凹部55の中心軸は、ピストン651の中心軸CL2に平行である。変位検出装置600は、ピストン651の凹部55の中心軸が支持軸心Oに一致するように、油圧シリンダ650に取り付けられる。ピストン651が所定の移動量以上に移動すると、ロッド部材22の接触端部22bにピストン651の凹部55が接触し、ピストン651とともにロッド部材22が変位する。
In the third modification, a
(変形例4)
第2実施形態において、支持孔12d内でのガタによる支持軸心Oに対するロッド部材22の中心軸CL1の傾きが最大であっても、接触端部222bが凹部55に接触するようにロッド部材222が構成される例について説明したが、第1実施形態のロッド部材22にも同様の構成を採用できる。支持孔12dと支持孔12dに挿通されるロッド部材22との間でガタが生じた場合であっても、スプール51にロッド部材22の接触端部22bを接触させる際、接触端部22bと凹部55とを接触させることができる。これにより、スプール51に対するロッド部材22の位置決めを容易に行うことができる。
(Modification 4)
In the second embodiment, even if the inclination of the central axis CL1 of the
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、および効果をまとめて説明する。 The configuration, operation, and effects of the embodiment of the present invention configured as described above will be collectively described.
直動システム(油圧弁システム1,201、油圧シリンダシステム601)は、直進移動する直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)と、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)の変位量を検出する変位検出装置100,200,600と、を備えた直動システムであって、変位検出装置100,200,600は、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)に向かって付勢されて直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)に追従して変位する変位部材(ロッド部材22,222,322,522)と、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)に配置され、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)とともに変位する磁石24と、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)が挿通する支持孔12dが設けられ、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)を変位方向に往復動自在に支持する支持部材(ケース12)と、支持部材(ケース12)に配置され、磁石24の変位に伴う磁界の変化を検出する磁気検出部32と、を備え、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)は、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の先端に設けられる接触端部22b,222b,322b,522bが接触する接触部(凹部55,355,455、凸部555)を有し、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の接触端部22b,222b,322b,522bおよび直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)の接触部(凹部55,355,455、凸部555)の一方が凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)とされ、他方が凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)とされるとともに、凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)と凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)とが接触する。
The linear motion system (
この構成では、凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)と凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)とが接触することにより、支持孔12dの軸心に対する変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の傾きが規制されるので、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)が、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)の直進移動に対して傾くことなく追従できる。その結果、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)の変位量を検出する変位検出装置100,200,600の検出精度を向上させることができる。
In this configuration, displacement of the
直動システム(油圧弁システム1,201、油圧シリンダシステム601)は、凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)には、凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)と接触して変位部材(ロッド部材22,222,322,522)と直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)とが近づくにしたがって、支持孔12dの軸心に対する変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の中心軸CL1の傾き角θを小さくする傾斜面55a,523が設けられる。
The linear motion system (
この構成では、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)と直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)とが近づくにしたがって、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の傾き角θが小さくなるので、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)に対する変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の位置決め精度を向上できる。
In this configuration, as the displacement member (
直動システム(油圧弁システム1、油圧シリンダシステム601)は、凸部(接触端部22b,322b)に、凹部55,355,455の傾斜面55aに接触する曲面部(凸曲面部23)が設けられる。
In the linear motion system (
この構成では、曲面部(凸曲面部23)が凹部55,355,455の傾斜面55aに接触する構成であるので、凸部(接触端部22b,322b)を凹部55,355,455の傾斜面55aによりスムーズに案内し、位置決めすることができる。
In this configuration, since the curved surface portion (convex curved surface portion 23) contacts the
直動システム(油圧弁システム201、油圧シリンダシステム601)は、変位部材(ロッド部材222,322,522)の接触端部222b,322b,522bは、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)が所定の移動量X未満では直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)の接触部(凹部55,355,455、凸部555)と接触しない。
In the linear motion system (
この構成では、直動システム(油圧弁システム201、油圧シリンダシステム601)の動作中において、直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)が所定の移動量X以上となったときにのみ直動体(スプール51,351,451,551,ピストン651)の変位量を検出できればよいので、変位部材(ロッド部材222,322,522)の長さや圧縮コイルばね27の長さを短くできる。
In this configuration, when the linear moving body (spools 51, 351, 451, 551, the piston 651) reaches a predetermined movement amount X or more during operation of the linear movement system (the
直動システム(油圧弁システム1,201)において、直動体は、油圧弁装置50のスプール51,351,451,551であって、接触部(凹部55,355,455、凸部555)は、スプール51,351,451,551の端部(端面51a)に設けられる。
In the linear motion system (
この構成では、凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)と凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)とが接触することにより、スプール51,351,451,551に対する変位部材(ロッド部材22,222,322,522)の傾きが規制されるので、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)が、スプール51,351,451,551の直進移動に対して傾くことなく追従できる。その結果、油圧弁装置50のスプール51,351,451,551の変位量(ストローク量)を高い検出精度で検出することができる。
In this configuration, the
直動システム(油圧弁システム1,201、油圧シリンダシステム601)は、変位部材(ロッド部材22,222,322,522)が、支持孔12d内でのガタによる支持軸心Oに対する傾きが最大であっても凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)が凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)に接触するように構成される。
In the linear motion system (
この構成では、支持孔12dと支持孔12dに挿通される変位部材(ロッド部材22,222,322,522)との間でガタが生じた場合であっても、凸部(接触端部22b,222b,322b、凸部555)と凹部(凹部55,355,455、接触端部522b)とを接触させることができる。
In this configuration, even if backlash occurs between the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 As mentioned above, although the embodiment of the present invention was described, the above-mentioned embodiment showed only a part of application example of the present invention, and in the meaning of limiting the technical scope of the present invention to the concrete composition of the above-mentioned embodiment. Absent.
1,201・・・油圧弁システム(直動システム),601・・・油圧シリンダシステム(直動システム)、12・・・ケース(支持部材)、12d・・・支持孔、22,222,322,522・・・ロッド部材(変位部材)、22b,222b,322b・・・接触端部、23・・・凸曲面部(曲面部)、24・・・磁石、32・・・磁気検出部、50・・・油圧弁装置、51,351,451,551・・・スプール(直動体)、651・・・ピストン(直動体)、51a・・・端面(端部)、55,355,455・・・凹部(接触部)、555・・・凸部(接触部)、55a,523・・・傾斜面、100,200,600・・・変位検出装置、O・・・支持軸心(軸心)、θ・・・傾き角 1, 201: hydraulic valve system (linear motion system), 601: hydraulic cylinder system (linear motion system), 12: case (support member), 12d: support hole, 22, 222, 322 , 522: rod member (displacement member), 22b, 222b, 322b: contact end, 23: convex curved surface (curved surface), 24: magnet, 32: magnetic detector, 50 ・ ・ ・ hydraulic valve device, 51, 351, 451, 551 ... Spool (linear moving body), 651 ... piston (linear moving body), 51a ... end face (end), 55, 355, 455 · recesses (contact portion), 555 ... protrusions (contact portions) 55a, 523 ... inclined surface, 100,200,600 ... displacement detector, O ... support axis (shaft center ), Θ ... inclination angle
Claims (6)
前記変位検出装置は、
前記直動体に向かって付勢されて前記直動体に追従して変位する変位部材と、
前記変位部材に配置され、前記変位部材とともに変位する磁石と、
前記変位部材が挿通する支持孔が設けられ、前記変位部材を変位方向に往復動自在に支持する支持部材と、
前記支持部材に配置され、前記磁石の変位に伴う磁界の変化を検出する磁気検出部と、を備え、
前記直動体は、前記変位部材の先端に設けられる接触端部が接触する接触部を有し、
前記変位部材の前記接触端部および前記直動体の前記接触部の一方が凸部とされ、他方が凹部とされるとともに、前記凸部と前記凹部とが接触する
ことを特徴とする直動システム。 A linear motion system comprising: a linear moving body that moves linearly; and a displacement detection device that detects a displacement amount of the linear moving body,
The displacement detection device is
A displacement member which is urged toward the linear moving body and is displaced following the linear moving body;
A magnet disposed on the displacement member and displaced together with the displacement member;
A support member which is provided with a support hole through which the displacement member is inserted, and which reciprocably supports the displacement member in a displacement direction;
And a magnetic detection unit disposed on the support member and detecting a change in a magnetic field caused by the displacement of the magnet.
The linear moving body has a contact portion with which a contact end portion provided at the tip of the displacement member contacts.
A linear motion system characterized in that one of the contact end portion of the displacement member and the contact portion of the linear motion body is a convex portion and the other is a concave portion, and the convex portion and the concave portion are in contact with each other. .
前記凹部には、前記凸部と接触して前記変位部材と前記直動体とが近づくにしたがって、前記支持孔の軸心に対する前記変位部材の中心軸の傾き角を小さくする傾斜面が設けられる
ことを特徴とする直動システム。 In the linear motion system according to claim 1,
The concave portion is provided with an inclined surface which reduces the inclination angle of the central axis of the displacement member with respect to the axial center of the support hole as the displacement member and the linear moving body approach the contact with the convex portion. A linear motion system characterized by
前記凸部には、前記凹部の傾斜面に接触する曲面部が設けられる
ことを特徴とする直動システム。 In the linear motion system according to claim 2,
The linear motion system characterized in that the convex portion is provided with a curved surface portion that contacts the inclined surface of the concave portion.
前記変位部材の前記接触端部は、
前記直動体が所定の移動量未満では前記直動体の前記接触部と接触しない
ことを特徴とする直動システム。 The linear motion system according to any one of claims 1 to 3
The contact end of the displacement member is
A linear motion system characterized in that the linear motion body does not contact the contact portion of the linear motion body if the linear motion body is less than a predetermined movement amount.
前記直動体は、油圧弁装置のスプールであって、
前記接触部は、前記スプールの端部に設けられる
ことを特徴とする直動システム。 The linear motion system according to any one of claims 1 to 4.
The linear moving body is a spool of a hydraulic valve device, and
The linear motion system, wherein the contact portion is provided at an end of the spool.
前記変位部材は、前記支持孔内でのガタによる前記支持孔の軸心に対する傾きが最大であっても前記凸部が前記凹部に接触するように構成される
ことを特徴とする直動システム。 The linear motion system according to any one of claims 1 to 5,
The linear motion system according to claim 1, wherein the displacement member is configured such that the convex portion contacts the concave portion even if the inclination of the support hole with respect to the axial center due to backlash in the support hole is maximum.
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