JP3149287U - 油圧シリンダにおける位置検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダにおいて、伸縮動作するロッドの位置を、簡潔な構造で汎用性を以て検知するための位置検知装置を提供する。【解決手段】シリンダチューブのヘッド側端部からロッド側端部までの外周面に固定されるスライドレール４と、スライドレール４の両端部近傍に配置された１個又は複数個の近接センサ５，６，７，８と、スライドレール４に摺動自在に装着されたセンサ検知体９と、シリンダチューブから伸縮動作するロッド２３のロッド側取付部２２とセンサ検知体９を連結する連結杆１０とからなる構成とする。【選択図】図１２

Description

本考案は油圧シリンダにおいて伸縮動作するロッドの位置を検知するための油圧シリンダにおける位置検知装置に関するものである。

従来から油圧装置を活用した各種産業用機械等の各種機構作動部にはアクチュエータとして各種の油圧シリンダが配備されており、種々の提案がされている。本考案者も先に油圧ユニットを油圧シリンダに一体的に結合した油圧シリンダ装置を提供している（特許文献１）。そして、アクチュエータとしての油圧シリンダを用途に応じて制御するためには、シリンダチューブから伸縮動作するロッドの位置を検知することが必要である。

そのため、油圧シリンダにおけるシリンダチューブのエンドブロック内に凹部を設け、該凹部と径方向において連通する孔を穿設し、該孔内に近接センサを凹部を臨むように配置した油圧シリンダのピストン位置検出装置が提供されている（特許文献２）。また、油圧シリンダ内における流体内で電磁波を使用してピストン位置を検出するシステムも提供されており、電気信号入力プローブと出力プローブを、シリンダの周りに９０度離して配置することによって、特定の共振周波数信号の検出性能を減じさせる望ましくないモードへの結合を抑制する電磁波を用いた油圧シリンダのピストン位置検知装置が提供されている（特許文献３）。

特許第３８１２９２９号公報 特開平８−２８４９０６号公報 特開平８−３０３４１１号公報

油圧シリンダを使用したアクチュエータを正確に作動させるためには、ロッドの伸長動作と縮小動作、即ち前進動作と後進動作を制御する必要があり、そのためにはロッドの位置を検知することが重要となる。特許文献１にかかる油圧シリンダ装置はかかる検知手段そのものを具備していない。また、特許文献２にかかる油圧シリンダのピストン位置検出装置は、シリンダチューブ内に設置する必要があり、構造が複雑で汎用性に欠ける。更に、特許文献３にかかる電磁波を用いた油圧シリンダのピストン位置検知装置においても、シリンダチューブ内に電気信号入力プローブと出力プローブを設置する必要があり、構造が複雑で汎用性に欠ける。

そのため、本考案は油圧シリンダにおいて伸縮動作するロッドの位置を、簡潔な構造で汎用性を以て検知するための油圧シリンダにおける位置検知装置を提供することを目的とする。

本考案は上記目的を達成するために、シリンダチューブの長手方向の外周面に固定されるスライドレールと、スライドレールの所定位置に配置された近接センサと、スライドレールに沿って摺動自在なセンサ検知体と、シリンダチューブから伸縮動作するロッドのロッド側取付部とセンサ検知体を連結する連結杆とからなる油圧シリンダにおける位置検知装置を基本として提供する。

また、シリンダチューブのヘッド側端部からロッド側端部までの外周面に固定されるスライドレールと、スライドレールの両端部近傍に配置された１個又は複数個の近接センサと、スライドレールに摺動自在に装着されたセンサ検知体と、シリンダチューブから伸縮動作するロッドのロッド側取付部とセンサ検知体を連結する連結杆とからなる構成を提供する。

更に、連結杆とセンサ検知体をリンクボールに固定した連結具を介して連結した構成、連結杆とロッドのロッド側取付部をリンクボールに固定した連結具を介して連結した構成、近接センサを位置調節可能に配置した構成、ロッドの伸縮動作に連動してセンサ検知体がスライドレールに沿って摺動する構成を提供する。

本考案によれば、シリンダチューブからのロッドの伸縮動作に連動して、連結杆が移動することにより、連結杆に連結されたセンサ検知体がスライドレールを摺動移動する。そして、スライドレールを摺動移動するセンサ検知体がスライドレールの所定の位置に設置された近接センサに接近することにより、近接センサの設置された位置に対応するロッドの位置を検知することができる。また、本考案にかかる位置検知装置は、シリンダチューブの外周面に設置するものであるため、油圧シリンダの内部構造を変更することなく、油圧シリンダの構造に限定なく、又既存の油圧シリンダにも取り付けることができる汎用性を有する。

本考案にかかる油圧シリンダにおける位置検知装置の全体斜視図。 位置検知装置のヘッド側端部の部分拡大斜視図。 位置検知装置のロッド側端部の部分拡大斜視図。 位置検知装置のヘッド側端部の部分拡大正面図。 位置検知装置のロッド側端部の部分拡大正面図。 位置検知装置の平面図。 位置検知装置の底面図。 図６のＡ−Ａ拡大断面図。 位置検知装置を油圧シリンダ装置に装着した状態を示す全体斜視図。 位置検知装置を油圧シリンダ装置に装着した状態のヘッド側端部の部分拡大斜視図。 位置検知装置を油圧シリンダ装置に装着した状態のロッド側端部の部分拡大斜視図。 使用状態図。

以下図面に基づいて本考案にかかる油圧シリンダにおける位置検知装置の実施形態を説明する。図１は本考案にかかる油圧シリンダにおける位置検知装置１の全体斜視図であり、図２はそのヘッド側端部の部分拡大斜視図、図３はそのロッド側端部の部分拡大斜視図、図４はそのヘッド側端部の部分拡大正面図、図５はそのロッド側端部の部分拡大正面図、図６は平面図、図７は底面図、図８は図６のＡ−Ａ拡大断面図である。また、図９は位置検知装置１を油圧シリンダ装置に装着した状態を示す全体斜視図、図１０はそのヘッド側端部の部分拡大斜視図、図１１はそのロッド側端部の部分拡大斜視図である。図９において、１は位置検知装置、２は油圧ユニット、３は油圧シリンダである。そして、位置検知装置１は、図１に示すようにスライドレール４と、４個の近接センサ５，６，７，８と、センサ検知体９と、連結杆１０を主たる構成要素として構成されている。

スライドレール４は、油圧シリンダ３のシリンダチューブ１１のヘッド側端部１１ａからロッド側端部１１ｂまでの外周面に固定される部材であり、図３に示すように下面の中央部が下向きに開口したＣ型チャンネル部材４ａの上面に略Ｔ型の天板部材４ｂが一体に連接された断面形状を有して、アルミ押出型材によって製作されている。スライドレール４の天板部材４ｂの上面の両端部には、断面コ字状であって上部がシリンダチューブ１１に沿う円弧状に形成されたブラケット１２が、螺子２０にてスライドレール４の略Ｔ型の天板部材４ｂにそれぞれ固定されて立設されている（図４，図５参照）。

また、スライドレール４の天板部材４ｂの上面の両端部に立設されたブラケット１２に隣接して、板状のセンサ取付ブラケット１３がそれぞれ固定されている。このセンサ取付ブラケット１３にはそれぞれ２個、合計４個の近接センサ５，６，７，８が固定されている。５ａ，６ａ，７ａ，８ａは、それぞれ近接センサ５，６，７，８のリード線取付部である。このセンサ取付ブラケット１３は長孔１４に挿入した螺子１５によってスライドレール４の所定の位置に螺合されて固定されている。また、螺子１５を緩めて、近接センサ５，６，７，８の固定されたセンサ取付ブラケット１３をスライドレール４上で移動させることにより、近接センサ５，６，７，８の位置調節が可能である。また、スライドレール４の天板部材４ｂの上面には、所定間隔で複数の螺子孔１６が穿設されており、任意の位置にセンサ取付ブラケット１３を螺子１５で螺合することが可能である。

近接センサ５，６，７，８は非接触で検出物体が近づいたことを検出するセンサであり、動作原理は電磁誘導を利用した高周波発振型、磁石を用いた磁気型、静電容量の変化を利用した静電容量型があるが、どのようなタイプであっても使用可能である。図示例では、スライドレール４の両端部にそれぞれ２個、合計４個の近接センサ５，６，７，８を配置したが、配置する場所や個数は任意であり、スライドレール４の所定位置に１個又は複数個を配置するものとする。この近接センサ５，６，７，８は、非接触で検出できるため、検出物体やセンサを傷めることがなく、無接点出力のため長寿命を実現でき、水や油の飛散する悪環境下でも確実な検出をすることができるとともに、応答速度が速いという利点がある。

スライドレール４のＣ型チャンネル部材４ａの内部には摺動体１７が摺動可能に挿入され、摺動体１７の下面に断面コ字状のセンサ検知体９がＣ型チャンネル部材４ａの下面及び側面を囲繞するように固定されている。そして、センサ検知体９の近接センサ５，６，７，８に対面する上端部には近接センサ５，６，７，８と幅方向に一定距離だけ離間して対面する凸部９ａが突設されている。図２に示す状態は凸部９ａが近接センサ５と対面している位置にある状態を示している。よって、摺動体１７がＣ型チャンネル部材４ａ内を摺動することにより、センサ検知体９もスライドレール４上を摺動して、凸部９ａがシリンダチューブ１１の長手方向において近接センサ５，６，７，８に近接し、又離反する。

なお、摺動体１７は、図８に示すようにＣ型チャンネル部材４ａ内に挿入可能な断面形状と寸法を有しており、摺動体１７の下面に形成された逆凸部１７ａがスライドレール４のＣ型チャンネル部材４ａの開口部に位置し、逆凸部１７ａにセンサ検知体９が螺子２１で螺合されて固定されている（図７，図８参照）。よって、センサ検知体９は摺動体１７がスライドレール４のＣ型チャンネル部材４ａ内を摺動することに連動して、スライドレール４に沿って摺動する。

連結杆１０は棒状であって、一端部に連結されたリンクボール１８の突部をセンサ検知体９の下面に挿入することによって、センサ検知体９と連結されている。また、連結杆１０の他端部にはリンクボール１９が連結され、このリンクボール１９の突部が図９，図１１に示すように油圧シリンダ３のロッド側取付部２２の下面と連結されている。よって、連結杆１０はシリンダチューブ１１から伸縮動作するロッド２３のロッド側取付部２２とセンサ検知体９を連結しており、シリンダチューブ１１からのロッド２３の伸縮動作に連動して、連結杆１０が移動することにより、連結杆１０に連結されたセンサ検知体９がスライドレール４を摺動移動する。

次に、位置検知装置１の使用方法を説明する。図９に示す油圧シリンダ３は、油圧シリンダ３に圧油を供給・制御するための油タンク２４，電動機２５等の必要な部材を組み込んだ油圧ユニット２を、油圧シリンダ３のシリンダチューブ１１の上部外周面にブラケット２６を介して一体に結合した例を示すものである。本考案にかかる位置検知装置１を油圧シリンダ３のシリンダチューブ１１の下部外周面にブラケット１２を介して一体に結合するとともに、連結杆１０の他端部を油圧シリンダ３のロッド側取付部２２に取り付ける。これによって、図１２の使用状態図に示すように、油圧シリンダ３のロッド２３が伸長すると、連結杆１０もロッド２３に連動して移動し、連結杆１０に連結されたセンサ検知体９がスライドレール４に沿って摺動する。よって、センサ検知体９の凸部９ａがスライドレール４に設置された近接センサ５，６，７，８に接近し、或いは離反するため、近接センサ５，６，７，８にセンサ検知体９が接近したことを検知することによって、ロッド２３の位置を検知することができる。

図示例では、スライドレール４の両端部に２個ずつ、合計４個の近接センサ５，６，７，８を設置しているため、ロッド２３のストロークエンドを検知することができる。近接センサ５，６，７，８による制御例としては、例えば、ロッド２３の縮小に連動して、センサ検知体９がスライドレール４をヘッド側端部１１ａ方向に摺動し、凸部９ａが近接センサ５に接近したことを検知することによりロッド２３のストロークエンドを検知して、ロッド２３を伸長動作に反転させるとともにロッド２３の伸長速度を加速する。次に、凸部９ａがロッド側端部１１ｂ方向に摺動し、近接センサ６に接近したことを検知すると、ロッド２３の加速を停止して定速とし、更にロッド２３を伸長させる。そして、凸部９ａがロッド側端部１１ｂ方向に摺動し、近接センサ７に接近して検知すると、今度はロッド２３の減速を開始する。更に、凸部９ａがロッド側端部１１ｂ方向に摺動し、近接センサ８に接近して検知することによりロッド２３のストロークエンドを検知して停止し、今度は縮小方向に反転駆動する。このように近接センサ５，６，７，８をスライドレール４の任意の位置に１個又は複数個設置することにより、ロッドを任意に制御することができる。

近接センサ５，６，７，８の設置位置は任意の位置でよいため、ロッド２３の動作をアクチュエータとして要求される動作に連動して多段階に任意に制御することが可能となる。また、本考案は、油圧ユニット２を油圧シリンダ３と別に設置した油圧シリンダ装置にも適用することも可能であり、どのような油圧シリンダ装置であっても適用することができる。更に、既存の油圧シリンダ装置にも適用することが可能である。

以上詳細に説明したように、本考案によれば、シリンダチューブからのロッドの伸縮動作に連動して、連結杆が移動することにより、連結杆に連結されたセンサ検知体がスライドレールを摺動移動する。そして、スライドレールを摺動移動するセンサ検知体がスライドレールの所定の位置に設置された近接センサに接近することにより、近接センサの設置された位置に対応するロッドの位置を検知することができる。また、本考案にかかる位置検知装置は、シリンダチューブの外周面に設置するものであるため、油圧シリンダの内部構造を変更することなく、油圧シリンダの構造に限定なく、又既存の油圧シリンダにも取り付けることができる汎用性を有する。そのため、本考案は油圧シリンダにおいて伸縮動作するロッドの位置を、簡潔な構造で汎用性を以て検知することができる。

１…位置検知装置
２…油圧ユニット
３…油圧シリンダ
４…スライドレール
５，６，７，８…近接センサ
９…センサ検知体
１０…連結杆
１１…シリンダチューブ
１２…ブラケット
１３…センサ取付ブラケット
１４…長孔
１５，２０，２１…螺子
１６…螺子孔
１７…摺動体
１８，１９…リンクボール
２２…ロッド側取付部
２３…ロッド

Claims (6)

1. シリンダチューブの長手方向の外周面に固定されるスライドレールと、スライドレールの所定位置に配置された近接センサと、スライドレールに沿って摺動自在なセンサ検知体と、シリンダチューブから伸縮動作するロッドのロッド側取付部とセンサ検知体を連結する連結杆とからなることを特徴とする油圧シリンダにおける位置検知装置。
2. シリンダチューブのヘッド側端部からロッド側端部までの外周面に固定されるスライドレールと、スライドレールの両端部近傍に配置された１個又は複数個の近接センサと、スライドレールに摺動自在に装着されたセンサ検知体と、シリンダチューブから伸縮動作するロッドのロッド側取付部とセンサ検知体を連結する連結杆とからなることを特徴とする油圧シリンダにおける位置検知装置。
3. 連結杆とセンサ検知体をリンクボールに固定した連結具を介して連結した請求項１又は２に記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。
4. 連結杆とロッドのロッド側取付部をリンクボールに固定した連結具を介して連結した請求項１，２又は３に記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。
5. 近接センサを位置調節可能に配置した請求項１，２，３又は４に記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。
6. ロッドの伸縮動作に連動してセンサ検知体がスライドレールに沿って摺動する請求項１，２，３，４又は５に記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。

Images