JP2019074136A - ストローク位置検出装置およびストローク検出装置を備えたシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的スイッチに変え、エア圧でシリンダ装置のストローク位置の検出を行うストローク位置検出装置を提供する。【解決手段】ストローク位置検出装置は、シリンダ装置のピストンロッド１に連動連結される連動部２と、該連動部２を移動自在に保持する保持部３とを有し、前記保持部３にエア供給口とエア排出口と、これら両口を連通するエア通路とが設けられ、前記連動部２が所定位置に達したとき、前記エア通路を開閉する開閉装置と、前記エア供給口に接続されて前記開閉装置によるエア通路のエア圧の変化を検知するエア圧検知装置１７とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ストローク位置検出装置およびストローク検出装置を備えたシリンダ装置に関する。

ストローク位置検出装置を備えたシリンダ装置として、下記特許文献１〜２に記載されたものが提案されている。

特許文献１記載のものは、外部から視認可能な位置検出スイッチを外部からの操作を介して容易に位置調整可能な流体圧シリンダを提供するものであって、流体圧シリンダは、シリンダ本体と、シリンダ本体に進退自在に装備されたピストン部材と、ピストン部材の位置を検出可能な位置検出機構とを備え、位置検出機構は、保持部本体とこの保持部本体の外表面を覆う透明な蓋部材とを有する保持部部材と、保持部部材に進退自在に装備され且つピストン部材に連結された連動ロッドと、連動ロッドに設けられた被検出部と、保持部部材内に装備され且つピストン部材が前進側設定位置に達した際に被検出部を検出する前進位置検出スイッチと、前進側設定位置を変更する際に、前進位置検出スイッチの位置を保持部部材の外部から調整可能なスイッチ位置調整機構とを備えているものであった。

特許文献２記載のものは、ピストン部材の前進側設定位置を検出する為の被検出部を外部からの操作を介して容易に位置調整可能な流体圧シリンダを提供するものであって、流体圧シリンダは、シリンダ本体と、シリンダ本体に進退自在に装備されたピストン部材と、ピストン部材の位置を検出可能な位置検出機構とを備え、位置検出機構は、保持部本体とこの保持部本体の外表面を覆う透明な蓋部材とを有する保持部部材と、保持部部材に進退自在に装備され且つピストン部材に連結された連動ロッドと、連動ロッドに設けられた被検出部と、保持部部材内に装備され且つピストン部材が前進側設定位置に達した際に被検出部を検出する前進位置検出スイッチと、前進側設定位置を変更する際に、被検出部の位置を保持部部材の外部から調整可能な被検出部位置調整機構とを備えているものであった。

実用新案登録第３１９７０２８号公報 実用新案登録第３１９７０２９号公報

前記特許文献１及び２に記載のものは、ストローク位置検出を電気的スイッチで行うものであるため、金型、シリンダの交換の際、配線コネクター部の切り離し作業時に、断線、結線不良が発生し、動作不良が生じてしまうという問題があった。また、電気スイッチの寿命は短いという問題もあった。さらに、検出部の剛性がないため、振動等に弱く、故障が生じやすいという問題があった。

そこで、本発明は、電気的スイッチに変え、エア圧でストローク位置の検出を行うストローク位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明のシリンダ装置のストローク位置検出装置は、シリンダ装置のピストンロッドに連動連結される連動部と、該連動部を移動自在に保持する保持部とを有し、前記保持部にエア供給口とエア排出口と、これら両口を連通するエア通路とが設けられ、前記連動部が所定位置に達したとき、前記エア通路を開閉する開閉装置と、前記エア供給口に接続されて前記開閉装置によるエア通路のエア圧の変化を検知するエア圧検知装置とを有する。

前記開閉装置は、前記連動部に設けられた弁体と、前記保持部に設けられ、前記弁体により前記エア通路が開閉される弁座部とを有するのが好ましい。

前記弁座部は、前記保持部に軸心方向移動自在に設けられた筒状体であり、該筒状体に小径部が設けられ、前記弁体は、前記筒状体の内側に配置されて前記小径部を開閉自在とすることにより前記エア通路を開閉自在とするものであるのが好ましい。

前記弁座部は、前記保持部に軸心方向移動自在に設けられた筒状体であり、該筒状体の周壁に径方向に貫通して前記エア通路に連通するエア孔が設けられ、前記弁体は、前記筒状体の内面に嵌合し、前記エア孔を開閉自在とすることにより前記エア通路を開閉自在とするものであるのが好ましい。

前記開閉装置は、前記連動部に設けられた位置検出部と、前記保持部に設けられ位置検出ロッドとを有し、前記位置検出ロッドには、前記位置検出部を検知して前記エア通路を開閉自在とする開閉機構が設けられているのが好ましい。

前記位置検出ロッドは、保持部に対して軸心方向位置調整自在に設けられているのが好ましい。

本発明のシリンダ装置は、前記ストローク位置検出装置を備えたものである。

本発明によれば、電気式に変え、エア式にしたため、電気式の欠点が解消できる。

本発明の第１の実施の形態を示す正面図。 図１の平面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 本発明の第２の実施の形態を示す正面図。 図５の平面図。 図５のＣ−Ｃ線断面図。 図６のＤ−Ｄ線断面図。 図８の要部拡大図。 図７の要部拡大図。 本発明の第３の実施の形態を示す平面図。 図１１の左側面図。 図１１のＡ−Ａ線断面図。 図１１のＢ−Ｂ線断面図。 カップリングに連結体を設けたものを示す正面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１〜図４に示すものは、本発明の第１の実施の形態である。
ストローク位置検出装置は、ピストンロッド１に連動連結される連動部２と、この連動部２を移動自在に保持する保持部３とを有し、連動部２の位置を検出してピストンロッド１のストローク位置を検出するように構成されたものである。

ピストンロッド１は、シリンダ本体４に進退自在に設けられている。保持部３は、シリンダ本体４に固定されている。連動部２は、ピストンロッド１と平行に配置されている。連動部２の先端は、連結部材５により、ピストンロッド１に連結されている。

図３、図４に示すように、保持部３は、内部に円筒状の中空部６を有し、保持部３の先端には、スライド軸受７が設けられ、保持部３の後端に蓋体８が設けられて、中空部６を閉じている。

以下、方向をいう場合、「先方」または「先端」とはピストンロッドの突出方向をいい、「後方」または「後端」とはその反対方向をいう。

連動部２は、円柱体により構成され、保持部３の先端部のスライド軸受７に摺動自在に保持されている。

保持部３に第１エア供給口９が設けられている。この第１エア供給口９は、蓋体８の近傍の保持部３の側面に設けられている。

保持部３には、第１エア供給口９から先端側に向かって、エア通路１０が設けられている。このエア通路１０は、保持部３の先端側において、保持部３内部の中空部６に連通する連通孔１１に連通している。

前記蓋体８には、第２エア供給口１２が設けられ、この第２エア供給口１２と保持部内部の中空部６とは連通している。
連動部２の後端に、弁体１３が設けられている。
中空部６に嵌合している蓋体８の端部が、弁体１３に当接する弁座１４とされている。

保持部３には、エア排出口１５が設けられている（図４参照）。このエア排出口１５は、保持部３の内部の中空部６と外部とを連通するものである。したがって、保持部３の内部の中空部６は、第１エア供給口９又は第２エア供給口１２とエア排出口１５とを連通するエア通路を形成する。

第１エア供給口９に第１エア配管１６が接続され、第１エア配管１６は第１エア圧検知装置を介してエア圧供給源１８に接続されている。第２エア供給口１２に第２エア配管１９が接続され、第２エア配管１９は第２エア圧検知装置２０を介して前記エア圧供給源１８に接続されている。

連動部２が所定位置に達したとき、前記エア通路を開閉する開閉装置が設けられている。
開閉装置は、連動部２に設けられた前記弁体１３と、保持部３に設けられ、弁体１３によりエア通路が開閉される弁座部とを有する。

弁座部は、保持部３に軸心方向移動自在に設けられた筒状体２１を有する。筒状体２１は、保持部３の先端に設けられたスライド軸受７の後方の中空部６に、軸心方向移動自在に設けられている。この筒状体２１に、内外方向を貫通するエア孔２２が設けられている。このエア孔２２と保持部３に設けられた前記連通孔１１が連通可能に設けられている。すなわち、筒状体２１が軸方向に移動しても、エア孔２２と連通孔１１は常時連通するよう構成されている。

筒状体２１に小径部２３が設けられている。この小径部２３は、筒状体２１の後端部に設けられている。
弁体１３は、筒状体２１の内側に配置されて、小径部２３を開閉自在とすることにより、エア通路を開閉自在とするものである。

すなわち、開閉装置は、弁体１３が小径部２３を塞ぐことにより、第１エア供給口９、エア通路１０、連通孔１１、エア孔２２、中空部６及びエア排出口１５に至るエア通路を閉じるように構成されている。

保持部３には、前記筒状体２１の位置を調整する位置調整装置が設けられている。位置調整装置は、保持部３に設けられた左右一対の長孔２４を有する（図３参照）。この長孔２４は、連動部２の移動方向に沿って設けられ、筒状体２１が配置されている位置に設けられている。この長孔２４に位置決め操作ピン２５が挿通されている。操作ピン２５の下端は筒状体２１に挿通されている。操作ピン２５の頭部が保持部３より突出している。

保持部３には、固定ボルト２６が螺合されている（図４参照）。固定ボルト２６で筒状体２１を押圧することにより、筒状体２１の軸方向移動が防止されている。

筒状体２１を軸方向に移動させるには、固定ボルト２６を緩め、左右一対の操作ピン２５の頭部をもって長孔２４に沿って移動させると、筒状体２１は、軸方向に移動する。
この筒状体２１の移動により、弁体１３が小径部２３を閉じる位置が調整される。

上記実施の形態の作用につき説明する。
図１〜図４に示すピストンロッド１の位置は、進出位置であり、ピストンロッド１に連動する連動部２も進出位置である。この状態において、連動部２の弁体１３は、筒状体２１の小径部２３に位置して、第１エア供給口９、エア通路１０、連通孔１１、エア孔２２、中空部６及びエア排出口１５に至るエア通路のうち、中空部６においてエア通路を閉じる。このエア通路の閉じにより、第１エア供給口９に接続された第１エア配管１６のエア圧は上昇し、この上昇を第１エア圧検知装置１７が検知して、オン状態となる。この検知により、ピストンロッド１が進出位置に達したことが知れる。

このとき、第２エア供給口１２からエア排出口１５に至るエア通路は、解放されているので、第２エア圧検知装置２０は、圧力の上昇を検知せず、オフ状態である。

ピストンロッド１が前記進出状態から、後退位置に至ると、図示省略しているが、連動部２の弁体１３が弁座１４に当接し、前記エア通路を閉じる。このエア通路の閉じにより、第２エア圧検知装置２０が圧力上昇を検知し、オン状態になり、ピストンロッド１が後退位置に至ったことを知ることができる。このとき、筒状体２１の小径部２３は解放されているので、第１エア配管１６のエアはエア排出口１５より排出され、第１エア圧検知装置１７は、オフ状態である。

前記進出位置の検知において、ピストンロッド１が検出すべき進出位置であるのに、小径部２３と弁体１３との位置ずれにより、弁体１３が小径部２３を塞がない場合、前記位置調整装置により、筒状体２１を軸方向に移動させることにより、検知可能に位置調整することができる。

この実施の形態においては、第１エア供給口９と第２エア供給口１２を接近して、また、同方向に設けたので、配管の脱着作業が容易となる。

図５〜図１０に示すものは、第２の実施の形態である。基本構造は、前記第１の実施の形態とほぼ同じであるので、相違部分を主として説明する。

第１エア供給口９は、保持部３の先端部分に設けられ、第２エア供給口１２は、保持部３の後端部分に設けられている。エア排出口１５は、保持部３の後端部に設けられている（図８参照）。

第１エア供給口９から、中空部６に向かって径方向にエア通路１０が形成されている。このエア通路１０の位置に弁座部が設けられている。

弁座部は、保持部３に軸心方向移動自在に設けられた筒状体２１であり、該筒状体２１の周壁に径方向に貫通するエア孔２２を有する。このエア孔２２が前記エア通路１０に連通している。筒状体２１の内径と、中空部６の内径は同じとされている。

弁体１３は、筒状体２１の内面に嵌合し、前記エア孔２２を開閉自在とすることにより前記エア通路を開閉自在とするものである。すなわち、第１の実施の形態と相違するのは、筒状体２１のエア孔２２を弁体１３が閉じる点である（詳細は図１０参照）。

弁体１３が、エア孔２２を塞ぐことにより、ピストンロッド１の進出位置を検出するように構成されている。

第２エア供給口１２から中空部６に向かってエア通路１０が形成されている。このエア通路１０を前記弁体１３が塞ぐことにより、ピストンロッド１の後退位置を検出するように構成されている。

位置調整装置は、スライドプレート２７を有し、スライドプレート２７は、保持部３の上面に設けられている。このスライドプレート２７には、左右一対の長孔２８が、連動部２の移動方向に沿って設けられている。この長孔２８に挿通される固定ボルト２９が、保持部３に螺合されている。スライドプレート２７には、左右一対の長孔２８間の中間部に操作ピン３０が取り付けられている。この操作ピン３０の下端が筒状体２１に取り付けられている（詳細は図９参照）。

図１０に示すように、進出位置においては、弁体１３がエア孔２２を塞ぐのであるが、塞がない場合、位置ずれが生じているので、調整が必要となる。

位置調整は、左右一対の固定ボルト２９を緩め、スライドプレート２７を移動させることにより、筒状体２１を移動させる。筒状体２１の移動により、図１０に示す状態になると、第１エア圧検知装置１７がエア圧の上昇を検知する。この検知した位置で、固定ボルト２９を締めることに位置調整は完了する。

このように第２の実施の形態においても、ピストンロッド１の進出位置及び後退位置を検出すること、および検出位置の調整が可能なことは、前記第１実施の形態と同じである。

図１１〜図１４に示すものは、本発明の第３の実施の形態である。この実施の形態では、ピストンロッド１に連結された連動部２が、進出位置を検出するための第１連動部２ａと、後退位置を検出する第２連動部２ｂに分けられている点が、前記実施の形態と相違する。また、連動部２が所定位置に達したとき、エア通路を開閉する開閉装置の具体的構造が、前記実施の形態と相違する。

シリンダ本体４に設けられた保持部３には、第１連動部２ａ及び第２連動部２ｂが摺動自在に設けられている。第１連動部２ａ及び第２連動部２ｂは、共通の連結部材５により、連動連結されている。

保持部３の第１連動部２ａの後端側に、第１エア供給口９が設けられている。保持部３の第２連動部２ｂの後端側、第２エア供給口１２が設けられている。

第１エア供給口９に第１エア配管１６が接続され、第１エア配管１６は第１エア圧検知装置１７を介してエア圧供給源１８に接続されている。第２エア供給口１２に第２エア配管１９が接続され、第２エア配管１９は第２エア圧検知装置２０を介して前記エア圧供給源１８に接続されている。

図１３、図１４に示すように、第１及び第２連動部２ａ、２ｂは、円柱体からなり、保持部３の中空部６に、シール部材３１を介して、摺動自在に設けられている。各連動部２ａ、２ｂには、その後端面に開口する深孔３２が軸心方向に形成されている。この深孔３２に挿入される位置検出ロッド３３が、保持部３に設けられている。この位置検出ロッド３３の後端に第１エア供給口９及び第２供給口１２が設けられている。

位置検出ロッド３３には、第１エア供給口９又は第２エア供給口１２に連通する貫通孔３４が軸心方向に設けられて、エア通路とされている。位置検出ロッド３３と深孔３２の間には隙間が設けられ、エア通路とされている。保持部３に第１エア排出口３５及び第２エア排出口３６が設けられている。この第１エア排出口３５と第１エア供給口９は、前記エア通路で連通している。また、第２エア排出口３６と第２エア供給口１２は、前記エア通路で連通している。

連動部２が所定位置に達したとき、エア通路を開閉する開閉装置が設けられている。
この開閉装置は、連動部２に設けられた位置検出部３７と、保持部３に設けられ位置検出ロッド３３により構成されている。

図１３において、位置検出部３７は、連動部２後端の深孔３２の開口部付近に設けられている。図１４においては、位置検出部３７は、連動部２の先端側の深孔３２の奥の部分に設けられている。この位置検出部３７は、深孔３２の径よりも大きい大径部とされている。

位置検出ロッド３３には、前記位置検出部３７を検知して前記エア通路を開閉自在とする開閉機構が設けられている。

開閉機構は、前記位置検出ロッド３３の先端部に設けられた弁体３８を有する。弁体３８は、前記貫通孔３４に軸方向移動自在に設けられている。貫通孔３４の中途部に弁座３９が設けられている。この弁座３９の貫通孔３４が、弁体３８の後端面で開閉されることにより、エア通路が開閉される。

位置検出ロッド３３の先端部にスプリング４０が係止され、該スプリング４０により弁体３８は、後方に付勢され、エア通路を閉じる。

弁体３８の先端部には、先端方向に拡径するテーパ面４１が形成されている。このテーパ面４１に当接し、かつ、深孔３２内周面に当接する球体４２が設けられている。球体４２は、位置検出ロッド３３の先端部に径方向に貫通して設けられた球体保持孔４３に保持されている。

球体４２が深孔３２の内周面に拘束されて、球体保持孔４３の内方に押しやられ、テーパ面４１を押圧することにより、弁体３８は、先端方向に移動し、弁体３８後端と弁座３９との間に隙間が生じ、エア通路が解放される。

図１３において、ピストンロッド１の進出位置を検出する動作を説明する。図１３の状態は、ピストンロッド１の後退位置であるので、位置検出ロッド３３の球体４２は、深孔３２内周面に押されて、貫通孔３４の内方に位置して、弁体３８のテーパ面４１を押圧して、弁体３８を先端方向に押し上げているので、弁体３８後端と弁座３９との間に隙間が生じ、エア通路が解放されている。したがって、第１エア圧検知装置１７のエア圧は上がらず、オフ状態である。

この状態からピストンロッド１が進出動作して、進出位置に達すると、第１連動部２ａも連動して移動する。位置検出ロッド３３に対し第１連動部２ａが移動することにより、位置検出ロッド３３の球体４２が、位置検出部３７である大径部に位置することになる。

球体４２が位置検出部３７である大径部に位置すると、球体４２は、深孔３２内周面の拘束を解除される。弁体３８は、スプリング４０により後方に付勢されているので、テーパ面４１を介して球体４２を位置検出部３７に押し出して、弁体３８は後端側に移動し、弁体３８後端面は、弁座３９を閉じ、エア通路が閉じられる。

このエア通路の閉じを第１エア圧検知装置１７が検知して、オン状態となり、ピストンロッド１が進出位置に達したことを検知することができる。

図１４は、第２連動部２ｂによりピストンロッド１の後退位置を検出している状態を示している。

前記位置検出ロッド３３は、保持部３に対して軸心方向位置調整自在に設けられている。すなわち、保持部３に設けられた雌ネジ部４４と、位置検出ロッド３３に設けられた雄ネジ部４５とからなる調整ネジにより、位置検出ロッド３３と保持部３との取付位置が調整自在とされている。ロックナット４６により、位置検出ロッド３３は、保持部３に固定される。

進出位置や後退位置の検出位置がずれた場合、位置検出ロッド３３の取付位置を調整することにより、前記ずれを調整することが出来る。この調整は、ロックナット４６を緩めて前記調整ネジにより行う。

図１５に示すものは、ピストンロッド１と連動部２とを連結する連結部材５を、カップリング４７に設けたものである。

今回開示された実施例の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ ピストンロッド
２ 連動部
３ 保持部
４ シリンダ本体
５ 連結部材
６ 中空部
７ スライド軸受
８ 蓋体
９ 第１エア供給口
１０ エア通路
１１ 連通孔
１２ 第２エア供給口
１３ 弁体
１４ 弁座
１５ エア排出口
１６ 第１エア配管
１７ 第１エア圧検知装置
１８ エア圧供給源
１９ 第２エア配管
２０ 第２エア圧検知装置
２１ 筒状体
２２ エア孔
２３ 小径部
２４ 長孔
２５ 位置決め操作ピン
２６ 固定ボルト
２７ スライドプレート
２８ 長孔
２９ 固定ボルト
３０ 操作ピン
３１ シール部材
３２ 深孔
３３ 位置検出ロッド
３４ 貫通孔
３５ 第１エア排出口
３６ 第２エア排出口
３７ 位置検出部
３８ 弁体
３９ 弁座
４０ スプリング
４１ テーパ面
４２ 球体
４３ 球体保持孔
４４ 雌ネジ部
４５ 雄ネジ部
４６ ロックナット
４７ カップリング

Claims (7)

1. シリンダ装置のピストンロッドに連動連結される連動部と、該連動部を移動自在に保持する保持部とを有し、
   前記保持部にエア供給口とエア排出口と、これら両口を連通するエア通路とが設けられ、
   前記連動部が所定位置に達したとき、前記エア通路を開閉する開閉装置と、前記エア供給口に接続されて前記開閉装置によるエア通路のエア圧の変化を検知するエア圧検知装置とを有するシリンダ装置のストローク位置検出装置。
2. 前記開閉装置は、前記連動部に設けられた弁体と、前記保持部に設けられ、前記弁体により前記エア通路が開閉される弁座部とを有する請求項１記載のストローク位置検出装置。
3. 前記弁座部は、前記保持部に軸心方向移動自在に設けられた筒状体であり、該筒状体に小径部が設けられ、
   前記弁体は、前記筒状体の内側に配置されて前記小径部を開閉自在とすることにより前記エア通路を開閉自在とするものである請求項２記載のストローク位置検出装置。
4. 前記弁座部は、前記保持部に軸心方向移動自在に設けられた筒状体であり、該筒状体の周壁に径方向に貫通して前記エア通路に連通するエア孔が設けられ、
   前記弁体は、前記筒状体の内面に嵌合し、前記エア孔を開閉自在とすることにより前記エア通路を開閉自在とするものである請求項２記載のストローク位置検出装置。
5. 前記開閉装置は、前記連動部に設けられた位置検出部と、前記保持部に設けられ位置検出ロッドとを有し、
   前記位置検出ロッドには、前記位置検出部を検知して前記エア通路を開閉自在とする開閉機構が設けられている請求項１記載のストローク位置検出装置。
6. 前記位置検出ロッドは、保持部に対して軸心方向位置調整自在に設けられている請求項５記載のストローク位置検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載のストローク位置検出装置を備えたシリンダ装置。

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