JP3171858U - 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油圧シリンダにおける位置検知装置を提供する。【解決手段】シリンダチューブの長手方向の外周面に固定される検知チューブと、検知チューブの外周面に装着した近接センサ５を備える。さらに、検知チューブから伸縮動作するとともに、先端部が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連結した検知ロッド６と、検知チューブ４内の検知ロッド６の基端部に装着した検知ピストン７と、検知ピストン７に装着したセンサ検知体８とからなる。【選択図】図３

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産業用機械等の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、何より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、本考案者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に、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位置検知装置を提供している（特許文献２）。また、流体圧シリンダのシリンダチューブ内に嵌挿したピストンの外周に取り付けた永久磁石と、シリンダチューブの外周に装着したホール素子からなり、ホール素子の出力電圧の変化によりピストンの接近を検知する流体圧シリンダのピストン位置検知装置も提供されている（特許文献３）。

特許第３８１２９２９号公報 実用新案登録第３１４９２８７号公報 特開昭６４−６９８０６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に示す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。そこで、特許文献２に示す位置検知装置は、特許文献１に示す油圧シリンダ装置に適応するように本考案者が提供したものであるが、次のような課題を残している。

特許文献２に示す位置検知装置では、スライドレールに剥き出しのままのセンサ検知体を摺動自在に装着しているため、センサ検知体等が外部に剥き出しのまま露出している。また、スライドレール上に配置された近接センサとセンサ検知体との間にも狭小な空間部からなるクリアランスが必要である。そのため、経時経過とともに露出部分が塵埃等の影響を受けやすく、塵埃等が付着したり、空間部に挟まってしまいクリアランスが不足することが考えられ、その場合には故障や誤作動の原因となるおそれがある。また、センサ検知体が外部に露出しているため、設置場所の環境によっては、他の設置物と干渉するおそれもある。さらには、摺動部分の摩耗が精度低下や誤作動、或いは製品寿命の低下を来すおそれもある。

一方、特許文献３に示す流体圧シリンダのピストン位置検知装置は、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、故障時や点検時には油圧シリンダ本体を分解する必要がある。また、使用するシリンダチューブの材質や管径による制約が存在し、一定サイズ以上の管径のシリンダチューブでは肉厚が厚くなることにより、位置検知をすることができない。この点では、シリンダチューブ外に位置検知装置を設置できる特許文献２に示す位置検知装置が優れている。

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、油圧シリンダのシリンダチューブの構成とは無関係な別体の装置として、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検知チューブと、検知チューブの外周面に装着した近接センサと、検知チューブから伸縮動作するとともに、先端部が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連結した検知ロッドと、検知チューブ内の検知ロッドの基端部に装着した検知ピストンと、検知ピストンに装着したセンサ検知体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、検知チューブを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するとともに、近接センサを検知チューブの任意の位置に１個又は複数個装着した構成を提供する。

そして、シリンダチューブからのロッドの伸縮動作に連動して検知ロッドが伸縮動作する構成、及び検知ロッドの伸縮動作に連動して検知ピストンに装着したセンサ検知体が検知チューブ内を摺動し、検知チューブの外周面に装着した近接センサの位置を検知する構成を提供する。更に、近接センサを位置調節可能に装着した構成、センサ検知体として、検知ピストンに装着したリング状のマグネットを使用する構成、及び検知チューブにダストフィルタを装備した構成を提供する。

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、検知ロッドが伸縮動作することにより、検知ロッドに装着した検知ピストンが検知チューブ内を摺動移動する。そして、検知ピストンに装着したセンサ検知体が検知チューブの外周面の任意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、又油圧シリンダの構造や使用するシリンダチューブの材質や管径，肉厚等の制約を受けることがないため、既存の油圧シリンダに取り付けることができる汎用性を有する。

しかも、センサ検知体は検知チューブ内に位置するため外部と接触することがなく、また近接センサは検知チューブの外周面に装備されているため、センサ検知体と近接センサとの間に物理的な間隙が存在しない。そのため、経時経過や使用環境に起因して塵埃等が付着することによる故障や誤作動を生じることがない。センサ検知体は検知チューブによって保護されているため、設置場所の環境によって、他の設置物と干渉するおそれがない。更に、位置検知装置は、油圧シリンダのシリンダチューブのサイズ，肉厚や材質による制約がないため、サイズや材質を任意に選択することができる汎用性を有し、製品コストを下げることができる。

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正面図。 図１のロッド側の側面図。 検知ロッドを縮小させた状態の位置検知装置の部分断面図。 図３のＡ−Ａ部分断面図。 検知ロッドを伸長させた状態の位置検知装置の部分断面図。 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側面図。

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正面図、図２はそのロッド側の側面図である。図において、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。位置検知装置１は油圧シリンダ３の長手方向の外周面に設置されており、検知チューブ４と、近接センサ５、検知ロッド６、検知ピストン７、センサ検知体８を主たる構成要素としている。そして、図３は検知ロッド６を縮小させた状態の位置検知装置１の部分断面図（図１の底面方向から）、図４は図３のＡ−Ａ部分断面図、図５は検知ロッド６を伸長させた状態の位置検知装置１の部分断面図、図６は位置検知装置１のロッド側端部の部分拡大斜視図、図７は位置検知装置１のヘッド側端部の部分拡大側面図である。

４は検知チューブであり、中空筒状体の両端部の開口部をヘッドカバー４ａ、ロッドカバー４ｂにて覆蓋して構成されており、油圧シリンダ３のシリンダチューブ９のヘッド側端部９ａからロッド側端部９ｂまでの長手方向の外周面に固定される。この検知チューブ４は油圧シリンダ装置の構造や使用するシリンダチューブ９の管径や肉厚等による制約を受けることなく、任意の構造や管径，材質を採用することができ、汎用性が高い。

６は検知ロッドであり、検知チューブ４内に収納されるとともに、ロッドカバー４ｂから外方に向けて伸縮自在に動作する。そして、検知ロッド６の先端部６ｂは、ロッドカバー４ｂの外方に位置するとともに、シリンダチューブ９から伸縮動作するロッド１０のロッド側取付部１１と連結している。２７は先端部６ｂに装着した連結具であり、ロッド１０のロッド側取付部１１から垂設した取付杆２９と連結している。よって、ロッド１０の伸縮動作に連動して検知ロッド６も伸縮動作する。

検知チューブ４内における検知ロッド６の基端部６ａには検知ピストン７が装着されている。検知ピストン７のヘッドカバー４ａ方向の外周面にはリング状の軸受１２が装着されており、この軸受１２を介して、検知ピストン７は検知チューブ４の内周面と当接している。よって、検知ピストン７は検知ロッド６の検知チューブ４からの伸縮動作によって、検知チューブ４の内周面に摺接して移動する。そして、検知ピストン７のロッドカバー４ｂ方向の外周面には、リング状のマグネットからなるセンサ検知体８が装着されている。よって、検知ピストン７には、軸受１２とセンサ検知体８が並設されている。なお、軸受１２は検知ピストン７の外周面上の任意の位置に装着することができ、その個数も必要に応じて複数のものを選択することもできる。例えば、センサ検知体８の両側に位置するように装着することもできる。同様にセンサ検知体８も検知ピストン７の外周面上の任意の位置に装着することができる。

検知チューブ４のヘッドカバー４ａ、ロッドカバー４ｂには、それぞれ検知チューブ４と連通する中空部が形成され、この中空部にダストフィルタ１３，１４が装着さており、検知ロッド６の伸縮動作時に検知チューブ４に塵埃が進入するのを防止している。なお、１５はロッドカバー４ｂにおける検知ロッド６の軸受、１６はダストシールである。

また、検知チューブ４の外周面の任意の位置には１又は複数個の近接センサ５を装着している。即ち、この近接センサ５はボルト３０によって、位置調節可能に検知チューブ４に緊締したバンド１７に装着したホルダ１８に脱着可能に装着している。よって、バンド１７の緊締を緩めて、ホルダ１８の検知チューブ４の長手方向及び周方向の位置を変更することにより、検知チューブ４の長手方向及び周方向の任意の位置に近接センサ５を設置することができる。図示例では、検知チューブ４の両端部近傍に各１個装着している。

また、検知チューブ４のヘッドカバー４ａ、ロッドカバー４ｂには、断面Ｌ字型のブラケット１９，２０をボルト２１，２２によって固定している。このブラケット１９，２０を、シリンダチューブ９のヘッド側端部９ａ及びロッド側端部９ｂに固着された断面コ字型の取付台座２３，２４にボルト２５，２６にて固定することによって、シリンダチューブ９の長手方向の外周面に位置検知装置１を装着する。

近接センサ５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、図示例では磁石を用いた磁気型を使用した。その他に電磁誘導を利用した高周波発振型等があるが、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、検知チューブ４の両端部にそれぞれ１個、合計２個の近接センサ５を配置したが、配置する場所や個数は任意であり、検知チューブ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、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。

次に、位置検知装置１の使用方法を説明する。図１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３１，電動機３２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９の上部外周面にブラケット３３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９のヘッド側端部９ａ及びロッド側端部９ｂの下部外周面に固着した取付台座２３，２４にブラケット１９，２０を介して一体に結合するとともに、連結具２７をロッド１０のロッド側取付部１１から垂設した取付杆２９と連結する。これによって、油圧シリンダ３のロッド１０が伸長すると、図５に示すように検知ロッド６もロッド１０に連動して伸縮動作し、検知チューブ４内の検知ピストン７に装着したセンサ検知体８も検知チューブ４内を摺動する。よって、検知チューブ４内のセンサ検知体８が検知チューブ４の外周面に装着した近接センサ５に接近し、或いは離反するため、近接センサ５にセンサ検知体８が接近したことを検知することによって、ロッド１０の位置を検知することができる。

図示例では、検知チューブ４の両端部に１個ずつ、合計２個の近接センサ５を設置しているため、ロッド１０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による制御例としては、例えば、ロッド１０の縮小に連動して、センサ検知体８が検知チューブ４内をヘッド側端部９ａ方向に摺動し、リング状のマグネットからなるセンサ検知体８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１０のヘッド側端部９ａ方向のストロークエンドを検知する。次に、センサ検知体８がロッド側端部９ｂ方向に摺動し、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１０のロッド側端部９ｂ方向のストロークエンドを検知する。そして、近接センサ５の検知チューブ４への設置位置及び設置個数は任意に設定できるため、近接センサ５の設置位置や設置個数を調節することにより、ロッド１０を任意に制御することができる。

近接センサ５の設置位置及び設置個数は任意に設定できるため、ロッド１０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。

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、検知ロッドが伸縮動作することにより、検知ロッドに装着した検知ピストンが検知チューブ内を摺動移動する。そして、検知ピストンに装着したセンサ検知体が検知チューブの外周面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、又油圧シリンダの構造や使用するシリンダチューブの材質や管径，肉厚等の制約を受けることがないため、既存の油圧シリンダに取り付けることができる汎用性を有する。

しかも、センサ検知体は検知チューブ内に位置するため外部と接触することがなく、また近接センサは検知チューブの外周面に装備されているため、センサ検知体と近接センサとの間に物理的な間隙が存在しない。そのため、経時経過や使用環境に起因して塵埃等が付着することによる故障や誤作動を生じることがない。センサ検知体は検知チューブによって保護されているため、設置場所の環境によって、他の設置物と干渉するおそれがない。更に、位置検知装置は、油圧シリンダのシリンダチューブのサイズ，肉厚や材質による制約がないため、サイズや材質を任意に選択することができる汎用性を有し、製品コストを下げることができる。

１…位置検知装置
２…油圧ユニット
３…油圧シリンダ
４…検知チューブ
５…近接センサ
６…検知ロッド
７…検知ピストン
８…センサ検知体
９…シリンダチューブ
１０…ロッド
１１…ロッド側取付部
１２，１５…軸受
１３，１４…ダストフィルタ
１６…ダストシール
１７…バンド
１８…ホルダ
１９，２０，３３…ブラケット
２１，２２，２５，２６，３０…ボルト
２３，２４…取付台座
２７…連結具
３１…油タンク
３２…電動機

Claims (7)

1. シリンダチューブの長手方向の外周面に固定される検知チューブと、検知チューブの外周面に装着した近接センサと、検知チューブから伸縮動作するとともに、先端部が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連結した検知ロッドと、検知チューブ内の検知ロッドの基端部に装着した検知ピストンと、検知ピストンに装着したセンサ検知体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. 検知チューブを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するとともに、近接センサを検知チューブの任意の位置に１個又は複数個装着した請求項１記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。
3. シリンダチューブからのロッドの伸縮動作に連動して検知ロッドが伸縮動作する請求項１又は２記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。
4. 検知ロッドの伸縮動作に連動して検知ピストンに装着したセンサ検知体が検知チューブ内を摺動し、検知チューブの外周面に装着した近接センサの位置を検知する請求項３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装着した請求項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. センサ検知体として、検知ピストンに装着したリング状のマグネットを使用する請求項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。
7. 検知チューブにダストフィルタを装備した１，２，３，４，５又は６に記載の油圧シリンダにおける位置検知装置。

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