JP3280345B2 - ストローク端検出機能を備えたシリンダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はストローク端検出機
能を備えたシリンダ装置に係り、ダイカストマシンやイ
ンジェクションマシンにおける金型駆動用シリンダ等に
適用され、予め設定されているストローク端を電気的に
検出してピストンロッドの動作制御を実行する方式のシ
リンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ダイカストマシン等の金型駆
動用シリンダにおいては、単にストロークの前方限と後
方限で動作を切り換えるだけでなく、ピストンロッドの
ストローク位置を検出して中間位置で動作の切り換えを
行う必要があり、そのための各種装置が提案されてい
る。

【０００３】例えば、旧来からの機械的検出方式として
は、シリンダを両ロッド形の構成とし、その後方側ロッ
ドの所定動作位置をリミットスイッチによって検出する
ものであった。しかし、その機械的検出方式ではシリン
ダの外部に大きなスペースを要する機構を設ける必要が
あるため、最近では特公昭53−27625号に提案されてい
るような可変インダクタンス式のスリーブセンサを用い
た非接触検出方式が多用されつつある。

【０００４】そのスリーブセンサを適用したシリンダ装
置は、一例として図１０に示されるようなものである。
このシリンダ装置101は、先ず、そのピストンロッド102
の後端面から軸心方向へ深孔103が形成されており、そ
の内周面に真鍮等の非磁性金属材料からなる円筒状スリ
ーブ104が内嵌固定されていて、前記スリーブ104がピス
トンロッド102と一体で移動するようになっている。

【０００５】一方、シリンダ装置101のヘッドカバー105
側における前記ピストンロッド102の深孔103に対向する
位置には孔106が形成されており、その孔106を通じてス
リーブセンサ107が挿着されている。このスリーブセン
サ107は、ボルトヘッド108に一端が固定されているコア
109に一次側のダミーコイル110と二次側の主コイル111
が巻回されており、それらがボルトヘッド108にその開
口端側が密封固定させたセラミックス製の保護管112に
封入された構造を有している。尚、このスリーブセンサ
107では、ピストンロッド102の位置検出に有効な主コイ
ル111の巻回数を多くとりながらセンサ部の径をできる
だけ小さくするために、ダミーコイル110はボルトヘッ
ド108内でコア109に密集させて巻回し、主コイル111を
コア109に沿って前方の長い区間にわたって巻回させて
ある。

【０００６】また、スリーブセンサ107の各コイル110,1
11と信号検出部とは図１１に示すような回路構成で接続
されている。この回路では、両コイル110,111が信号検
出部120に内蔵されたパルス発生回路121から出力される
パルスで励振され、各コイル110,111の両端に発生する
交流電圧をダイオードＤ1,Ｄ2と平滑回路(ｒ1,Ｃ1),(ｒ
2,Ｃ2)で整流・平滑化して差動直流電圧Ｅ1,Ｅ2を出力
させるようにしている。そして、前記の信号検出部120
の出力電圧Ｅ1,Ｅ2は比較器(図示せず)へ入力され、Ｅ1
＝Ｅ2になった段階で比較器が出力するスイッチング信
号に基づいて、油圧制御回路(図示せず)がシリンダ装置
101の各給油ポート113,114に対する圧油の供給を制御す
る。

【０００７】以上の構成により、油圧制御回路がシリン
ダ装置101の各給油ポート113をドレイン状態にして給油
ポート114から圧油を供給することによりピストンロッ
ド102の突き出し行程を行うと、信号検出部120の差動出
力｜Ｅ1−Ｅ2｜がピストンロッド102の移動に伴って変
化し、所定位置まで突き出した段階で｜Ｅ1−Ｅ2｜＝０
となる。即ち、ピストンロッド102に嵌着されているス
リーブ104がスリーブセンサ107における両コイル110,11
1の電磁結合状態を変化させ、そのインダクタンス変化
に伴う差動出力の変化を検出することによりピストンロ
ッド102の位置を検出させる。したがって、前記のスリ
ーブセンサを適用したシリンダ装置では、図１１の回路
における抵抗Ｒ1,Ｒ2の値を適宜設定することにより、
ピストンロッド102の任意のストローク位置で｜Ｅ1−Ｅ
2｜＝０の状態が得られ、自由度の高いシリンダ制御シ
ステムを構成することが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のスリ
ーブセンサを適用したシリンダ装置101では、そのスリ
ーブセンサ107がコア109に対して導線を高密度に巻回し
たコイル110,111で構成されているために保護管112の直
径を小さくするには制限があり、ロッド102aの強度保証
のためにはその径を大きくしなければならず、必然的に
シリンダ装置の小型化を図ることが困難になる。また、
コイル110,111の巻回工程には高い製造コストがかかる
と共に、二次側の主コイル111は各シリンダのストロー
ク長によって巻回区間が個別に異なるため、スリーブセ
ンサ107は非常に高価なものとなる。更に、ダミーコイ
ル110と主コイル111との電磁結合状態を検出しているた
め、各種条件に応じて信号検出部120を逐一調整しなけ
ればならないという煩雑さが伴う。

【０００９】一方、ダイカストマシン等の金型駆動用シ
リンダにおいては、仕様上で予め所要ストローク長が決
定されている場合が多く、ほぼそのストローク長に対応
できるサイズのシリンダが設計され、また規格品がある
ときにも前記ストローク長をカバーできる製品であって
他の仕様を満足する条件下で最も小型のものが選択され
る。換言すれば、実際にはピストンロッドの全ストロー
クで位置を検出する必要はなく、仕様で定められたスト
ローク端、特にピストンロッドの突き出し行程でのスト
ローク端を検出してシリンダ装置を制御できれば足りる
場合が殆どであり、その意味では旧来の機械的検出方式
による検出条件と同等で足りる。

【００１０】そして、そのような検出条件に対応したピ
ストンロッドの電磁的な位置検出技術としては、ピスト
ンの外周面に環状マグネットを装着しておくと共に、リ
ードスイッチをシリンダチューブの外周面に取り付けて
おき、そのリードスイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出し
てピストンロッドの位置検出を行う方式も提案・実施さ
れている(実公平6−24722号等)。しかし、その方式によ
る場合には、先ずシリンダチューブを非磁性材料で構成
しなければならず、またリードスイッチの感度を考慮す
るとシリンダチューブの厚さに制限が伴うことからシリ
ンダの機械的強度上の問題が生じ、更にはリードスイッ
チを外部に取り付けるために温度等の環境条件によって
制約を受けるという問題があり、結果的にシリンダ装置
の適用条件には多くの制約が伴う。また更には、前記実
用新案公報でも指摘されているように、リードスイッチ
を最適動作位置に取り付ける作業は、電磁的検出方式で
あることから上記のスリーブセンサの場合と同様に容易
ではない。

【００１１】そこで、本発明は、ダイカストマシン等の
金型駆動用シリンダではストローク端(特にピストンロ
ッドの突き出し行程でのストローク端)を検出できれば
足りる場合が殆どであることに基づき、リードスイッチ
を用いながら、上記従来技術に示したような問題点がな
い「ストローク端検出機能を備えたシリンダ装置」を提
供することを目的として創作された。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、片ロッド形シ
リンダの基本構造を有したシリンダ装置において、シリ
ンダ本体部は、ピストンロッドの後端面側からそのロッ
ド軸方向に沿って深孔が形成されていると共にその深孔
の内周面の所定位置に着磁方向がシリンダの軸方向に垂
直な方向である環状マグネットが装着されており、また
ヘッドカバーにおける前記ピストンロッドの深孔に対向
する位置に後記検出ユニットを装着するための孔が穿設
された構成を有し、一方、前記検出ユニットは、先端側
が封止された非磁性材料からなる中空状筒体であって前
記ピストンロッド側の深孔に隙間を介在させて内嵌する
保護管とその保護管の後端側にシール機構を介して連結
された機構室とで筐体が構成され、前記機構室には前記
保護管内に挿通せしめられる剛性棒の一端を支持すると
共に同室の外壁に軸支されて外部から回動可能なネジ棒
との螺合関係によって前記剛性棒を前進／後進させる調
整機構が内蔵されており、且つ前記保護管内における前
記剛性棒の所定位置に前方側又は後方側のリード片部分
を高磁性率材料で覆ったリードスイッチを固着すると共
にそのリード線を前記保護管内から前記機構室を通じて
外部へ導出した構造を有し、前記検出ユニットの保護管
を前記ヘッドカバーの孔を通じて前記ピストンロッド側
の深孔に内嵌させて前記機構室を前記ヘッドカバーにシ
ール機構を介して取り付けたことを特徴とするストロー
ク端検出機能を備えたシリンダ装置に係る。

【００１３】この発明では、ピストンロッドに形成され
た深孔の内周面に装着された環状マグネットがピストン
ロッドと一体で移動し、ヘッドカバー側に取り付けられ
ている検出ユニットの保護管内のリードスイッチが前記
環状マグネットの磁界を検出してＯＮ／ＯＦＦし、その
リードスイッチの動作を電気的に検出してピストンロッ
ドがストローク端に至ったことを示す信号を出力する。
ここに、検出ユニットの保護管はピストンロッドの深孔
内に内嵌しており、リードスイッチがシリンダ外の環境
によって影響を受けず、またリードスイッチは極めて小
さなスイッチング素子であるために保護管の管径を大き
くする必要はなく、シリンダ装置の小型化を妨げない。
尚、リードスイッチは環状マグネットの磁界を検出して
感動すればよく、メーク形かブレイク形かは問わない。

【００１４】一方、機構室内にはリードスイッチを固着
して保護管内に挿入される剛性棒を支持して前進／後進
させる調整機構が設けられており、機構室の外壁に軸支
されたネジ棒を回動させるだけで前記剛性棒を前後へ移
動させることができ、リードスイッチの位置を極めて簡
単に調整することが可能になっている。一般に、リード
スイッチの位置調整はピストンロッドのストローク区間
に対して僅かな距離でしかなく、螺合関係を利用した簡
単な調整機構を機構室内に設けるだけで足りる。例え
ば、ネジ棒が剛性棒と平行に配設されており、一方の部
位にネジ棒に螺合する孔が形成され、他方の部位に剛性
棒が固定されている駆動伝達ブロックと、ネジ棒の回転
によっても剛性棒と駆動伝達ブロックがネジ棒の軸廻り
に回転しないように拘束する拘束機構とを具備したよう
な簡単な構成でもよく、機構室自体も小型化できる。

【００１５】ところで、ピストンロッドが磁性体材料で
構成されているために、環状マグネットの着磁方向がシ
リンダの軸方向と平行にすると、環状マグネットの磁界
がピストンロッド側に誘導されて、検出ユニット側に構
成される磁界(リードスイッチを動作させる磁界)が弱く
なる傾向が生じる。この問題に対して、この発明では環
状マグネットの着磁方向をシリンダの軸方向に対して垂
直な方向に設定することにより、検出ユニット側に構成
される磁界を強くするようにしている。 しかし、その場
合には環状マグネットの磁界が磁軸の両側に構成される
ため、実際にはリードスイッチが双方の磁界によって不
安定なＯＮ／ＯＦＦ動作を行ってしまい、ピストンロッ
ドの位置に対する一義的な信号検出ができなくなるとい
う問題が派生する。（これは、環状マグネットの着磁方
向をシリンダの軸方向と平行に設定した場合にも同様で
あり、その着磁方向の設定条件では一般的にはリードス
イッチが３点でＯＮ／ＯＦＦを繰り返してしまう傾向が
ある。） そこで、この発明では、その動作上の問題点に
対して、リードスイッチの前方側リード片素子部分又は
後方側リード片素子部分を高磁性率材料で覆って一方の
リード片素子を磁気的にシールドすることで合理的に解
決している。 即ち、検出ユニット側（リードスイッチ
側）に強い磁界を得ながら、リードスイッチの不安定動
作をなくしてピストンロッドのストローク端位置に一対
一で対応する信号が得られるようにして、ピストンロッ
ドのストローク端を正確に検出することが可能にする。

【００１６】また、剛性棒を非磁性材料からなるパイプ
で構成し、リードスイッチをそのパイプ内に挿着すると
共にそのリード線をパイプ内を通じて機構室側へ導くよ
うにすれば、剛性棒の高剛性を確保しながら合理的な配
線が可能になるが、その場合には、前記パイプにおける
リードスイッチの前方側リード片素子部分又は後方側リ
ード片素子部分に対応する区間の外周面に、高透磁率材
料のスリーブを嵌着さ せるだけで足りる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の「ストローク端検
出機能を備えたシリンダ装置」の実施形態を、図１から
図９を用いて詳細に説明する。先ず、図１は実施形態に
係るシリンダ装置の断面図(Ａ)と検出ユニットの後端面
の平面図(Ｂ)を示す。同図において、1はシリンダチュ
ーブ、2はヘッドカバー、3はロッドカバー、4はロッド
カバーフランジ、5はピストンロッド(5aはロッド、5bは
ピストン)であり、シリンダチューブ1とヘッドカバー2
が一体形成され、またロッド5aとピストン5bも一体形成
されているが、このシリンダ装置は基本的に片ロッド形
シリンダの構造を有している。尚、通常のシリンダ装置
と同様に、所要箇所にはパッキン等でシール機構が施さ
れており、シリンダチューブ1には２つの給油ポート6,7
が形成されている。

【００１８】このシリンダ装置の機構上の特徴は次のよ
うな点にある。 (１) ピストンロッド5のロッド5aの軸方向に沿って深
孔8が形成されており、そのピストン5b側の開口端付近
は他の区間より径が大きくなっている座グリ穴区間9が
形成されており、その座グリ穴区間9には非磁性材料か
らなる環状スペーサ10と環状マグネット11とが装填され
ており、それらが開口端側の内周溝に嵌着されたスナッ
プリング12によって固定されている。 (２) ヘッドカバー2における前記ピストンロッド5側の
前記深孔8に対向する位置には孔13が形成されており、
検出ユニット14がその保護管15を前記ピストンロッド5
側の深孔8に隙間を介在させて内嵌した態様でヘッドカ
バー2に取り付けられている。ここに、検出ユニット14
は、その筐体が前記保護管15と螺着部16と機構室17とで
構成されており、螺着部16がヘッドカバー2側の孔13に
形成されている雌ネジに螺着することでヘッドカバー2
に取り付けられているが、機構室17の前方にはロックナ
ット18が螺合せしめられており、そのロックナット18と
ヘッドカバー2の背面との間にパッキン19を介装した状
態でロックナット18を締め付けることによりヘッドカバ
ー2の孔13に対するシール機構を構成すると共に螺着部1
6を固定させている。

【００１９】(３) 検出ユニット14の詳細は前記の図１
と共にその要部断面図である図２を参照して説明する。
先ず、保護管15はステンレス・樹脂・アルミニウム・銅
合金等の非磁性材料からなり、先端が封止された中空状
筒体であって、嵌着部16の前方側に形成された座グリ穴
区間に嵌挿・接着されている。したがって、保護管15と
嵌着部16の間もシールされている。一方、保護管15の内
部には機構室17側から２本の非磁性材料からなるパイプ
20,21が挿通されており、各パイプ20,21の内部の所定位
置にはそれぞれリードスイッチ22,23が挿着され、それ
らのリード線24,25が各パイプ20,21内を通じて機構室17
側に導かれている。但し、前記のリードスイッチ22の挿
着位置は、図１においてピストン5bが所要ストロークの
前方端へ到達した状態での環状マグネット11の位置に対
応し、リードスイッチ23の挿着位置は、ピストン5bが所
要ストロークの後方端(本実施形態ではピストン5bがヘ
ッドカバー2側に当接する後方限位置)へ到達した状態で
の環状マグネット11の位置に対応させてある。

【００２０】ところで、機構室17には前記の各パイプ2
0,21の後端部を支持すると共にそれらを一定区間だけ前
進／後進させるための調整機構が内蔵されている。先
ず、機構室17は保護管15の管径より大きいキャップ状筒
体で外壁が構成されており、その筐体の内部には、保護
管15側から導入されている各パイプ20,21より外側の位
置に２本のネジ棒26,27が各パイプ20,21と平行に横架さ
せてある。具体的には、各ネジ棒26,27は螺刻部26a,27a
と両端の軸支部(26b,26c),(27b,27c)とからなり、螺刻
部26a,27aは機構室17の室内に位置させ、一方の軸支部2
6b,27bを機構室17の後端壁17a側で軸支し、他方の軸支
部26b,27bを嵌着部16の後端面に接合せしめられた支持
板28に形成された各孔で軸支することにより横架させて
ある。但し、軸支部26b,27bについては、それぞれ抜け
止め防止を兼ねたフランジ部が形成されており、その各
フランジ部の外周に形成された周方向溝に装着したＯリ
ングで回動に対して摺動摩擦を与えるようにすると共
に、機構室17の後部側へ露出した端面にはドライバー等
によって各ネジ棒26,27を回動させるための溝26d,27dが
形成されている。そして、前記の各ネジ棒26,27には各
螺刻部26a,27aに螺合した駆動伝達ブロック29,30がそれ
ぞれ螺着されており、保護管15側に挿通している各パイ
プ20,21が前記の支持板28に別途形成された各孔31,32を
貫通して各駆動伝達ブロック29,30の端部に固着(接着や
ロー付け)されている。尚、支持板28の各孔31,32は各パ
イプ20,21を摺動自在に支持しているだけである。

【００２１】その結果、機構室17内において、各ネジ棒
26,27は各パイプ20,21と平行に軸支されており、各パイ
プ20,21と支持板28の各孔31,32はすべり対偶に、各駆動
伝達ブロック29,30と各ネジ棒26,27とはねじ対偶になっ
ているため、各ネジ棒26,27が回動せしめられると各駆
動伝達ブロック29,30は前後へ移動し、それに伴って各
パイプ20,21も前後方向へ移動する。具体的には、図１
(Ｂ)に示すように、各ネジ棒26,27の軸支部26b,27bの端
面が機構室17の後部側に露出しているが、その各端面の
溝26d,27dにドライバーを差し込んで回動させるだけで
各パイプ20,21を前後に移動させることができ、外部か
ら各リードスイッチ22,23の位置を調整できるようにな
っている。

【００２２】また、機構室17の後端壁17aには２個の発
光ダイオード33,34がその発光部を外部に露出する態様
で埋設されている。そして、図４の電気回路図に示され
るように、各発光ダイオード33,34はそれぞれ各リード
スイッチ22,23と直列接続されており、その各直列回路
が電源回路(P-G)に並列接続されていると共に、前記の
各直列回路における各リードスイッチ22,23と各発光ダ
イオード33,34との接続点から信号線S1,S2が導出されて
いる。したがって、図１(Ｂ)に示されるように、機構室
17の側壁部から４本のリード線(P,G,S1,S2)が外部へ導
かれているが、リードスイッチ22,23の何れかがＯＮに
なると対応した直列回路の発光ダイオード33,34が点灯
し、またその内部抵抗による電圧が各信号線S1,S2に出
力されることになる。

【００２３】以上の特徴的構成において、図１に示され
るようにピストンロッド5が最も引き込まれた状態か
ら、ポート7をドレイン状態としてポート6に圧油を供給
すると、ピストンロッド5が前進してロッド5aの突き出
し行程が開始されるが、図３に示すように、ピストンロ
ッド5に装填されている環状マグネット11が検出ユニッ
ト14のパイプ20内に挿着されているリードスイッチ22の
位置に達すると、環状マグネット11が構成する外部磁界
でリードスイッチ22が感動してＯＦＦ状態からＯＮ状態
となり、その変化した信号が図４の信号線S1から検出さ
れる。即ち、保護管15とパイプ20は非磁性材料であるた
めに環状マグネット11の外部磁界はパイプ20内にも構成
され、ピストンロッド5の前進によってリードスイッチ2
2の周囲に構成される磁界が感動レベルに達した段階で
リードスイッチ22内の各磁性体リードの接点が閉じてＯ
Ｎ状態へ変化する。

【００２４】したがって、信号線S1の信号変化からピス
トンロッド5が突き出し行程でのストローク端に達した
ことを検知でき、その時点でポート6からの圧油供給を
停止して、各ポート6,7に接続されているバルブを閉状
態にすれば前方ストローク端でピストンロッド5をロッ
クすることができる。また、リードスイッチ22が感動す
ると、図４の回路構成によって図１(Ｂ)に示す発光ダイ
オード33が点灯し、シリンダ装置の背後からピストンロ
ッド5が前方ストローク端へ達したことを目視確認でき
る。

【００２５】次に、ポート6をドレイン状態としてポー
ト7に圧油を供給すると、ピストンロッド5が後進してロ
ッド5aの引き込み行程が開始されるが、リードスイッチ
22の周囲に構成される磁界は徐々に弱くなり、感動レベ
ルより小さくなるとリードスイッチ22内の各磁性体リー
ドの接点が開離し、信号線S1からＯＦＦ信号が検出され
ると共に発光ダイオード33が消灯する。

【００２６】そして、引き込み行程が継続して図１(Ａ)
のようにピストンロッド5が後方ストローク端に達する
と、今度は検出ユニット14のパイプ21側に挿着されてい
るリードスイッチ23が前記と同様の原理で感動してＯＮ
状態となり、図４の回路構成に基づいて信号線S2からＯ
Ｎ信号が検出され、また発光ダイオード34が点灯する。
したがって、引き込み行程での後方ストローク端を信号
線S2から検知して各ポート6,7に対する制御を行えると
共に、シリンダ装置の背後からその状態を目視確認でき
る。尚、この実施形態では上記のようにピストン5bがヘ
ッドカバー2に当接した状態を後方ストローク端として
おり、またパイプ21側のリードスイッチ23をそれに対応
した位置に挿着させているが、リードスイッチ23の挿着
位置を少し前方に設定しておけば、ピストン5bがヘッド
カバー2に衝突する前に信号線S2のＯＮ信号を検知して
その時点を後方ストローク端への到達状態とすることも
できる。したがって、このシリンダ装置では、各リード
スイッチ22,23の挿着位置を適宜設定するだけで、任意
的に両ストローク端を定義することが可能である。

【００２７】次に、ダイカストマシン等に金型駆動用シ
リンダ装置を組み付ける場合には、現場の多様な条件や
設計・組み立て誤差等により調整が必要となる。特に、
金型を閉じた際の位置条件が極めて重要であり、直接的
に製品の品質に影響することから突き出し行程での前方
ストローク端については極めて高い精度が要求される
が、従来のシリンダ装置では組み付け面にスペーサー等
を介装して調整することが行われていた。また、リード
スイッチは、磁界に対する繰り返し精度は高いが、磁界
の構成態様や周囲の磁性体配置条件等によって感動状態
が異なるため、磁界に対する相対位置の調整作業は非常
に複雑で困難なものとなる。

【００２８】このような問題に対して、この実施形態の
シリンダ装置では、上記のように機構室17の背後からド
ライバー等を用いて各ネジ棒26,27を回動させるだけで
各リードスイッチ22,23の位置を前後に移動できるよう
になっており、前後のストローク端を必要に応じて調整
することが可能である。尚、前記の調整量はシリンダ装
置のストローク長に対して僅かなものであるため、図１
及び図３に示すようにヘッドカバー2の背後に連結され
る機構室17はコンパクトな構成で足りる。

【００２９】ところで、図５は、環状マグネット11の着
磁方向をシリンダの軸方向と平行な方向に設定した場合
におけるピストンロッド5の深孔8の内周面に対する環状
マグネット11の試行的な装着態様を示す。 環状マグネッ
ト11の着磁方向を前記のようにすると、その磁界がピス
トンロッド5側に誘導されて保護管15内に構成される磁
界強度が低下する傾向が生じ、リードスイッチ22,23の
感度にも制約があり、その安定的なＯＮ／ＯＦＦ動作を
妨げる要因となるため、図５に示すように、環状マグネ
ット11の磁極端面(同図ではＮ極側端面)に非磁性材料の
環状スペーサ10を介装して、前記現象を防止するように
している。しかし、その方式によっても、環状マグネッ
ト11の外周面側はピストンロッド5の座グリ穴区間9の内
周面と接合しているために、やはり外部磁界がピストン
ロッド5側に誘導される傾向が生じる。 その対策とし
て、リードスイッチ22,23を環状マグネット11側へ近づ
けるべく、保護管15と各パイプ20,21の管厚を薄くして
パイプ20,21を可能な限り外側へ寄せるような構成にす
る方式が考えられるが、後方シリンダ室にかかる圧力と
の関係で保護管15の管厚を薄くするには限界があり、ま
た各パイプ20,21は一定の剛性を確保しておかなければ
撓みや変形によってリードスイッチ22,23の感度や精度
が低下するため、やはりその管厚を薄くするにも限度が
ある。 他の試行的な環状マグネット11の装着態様とし
て、図６に示すように、座グリ穴区間9aの内径を少し大
きくし、環状スペーサ10aにも環状マグネット11の一方
の磁極と外周面が接合する態様で環状マグネット11が内
嵌する座グリ穴を形成しておき、環状マグネット11を内
嵌させた環状スペーサ10aをピストンロッド5の座グリ穴
区間9aに取り付ける構成も採用できるが、この方式では
環状マグネット11の厚みが薄くなり、磁界強度を弱める
ことになる。 更に重要な問題点として、環状マグネット
11の着磁方向とパイプ20,21へのリードスイッチ22,23の
挿着方向が平行である場合には、環状マグネット11が構
成する磁界内でリードスイッチ22,23が３回のＯＮ／Ｏ
ＦＦ動作を行ってしまう傾向がある。 これは、リードス
イッチに一般的に認められる現象であり、特開2000-118
28（リードスイッチ式位置センサ）等においても指摘さ
れている問題である。

【００３０】そこで、この実施形態では、環状マグネッ
トを図７に示すように装着すると共に、各リードスイッ
チ22,23における片側のリード片部分を高磁性率材料で
覆う方式を採用している。保護管15側への磁界強度の観
点からみれば、図７に示すように、環状マグネット11a
の着磁方向をシリンダの軸方向と垂直な方向にすれば、
より強い磁界が得られることになる。即ち、環状マグネ
ット11aの一方の磁極(図７ではＳ極)が強磁性体である
ピストンロッド5の座グリ穴9の内周面に接合しており、
他方(内周側)の磁極(Ｎ極)から前記のＳ極へ回り込む磁
界が強められ、保護管15側により強い磁界を構成するこ
とができる。

【００３１】しかしながら、その場合における環状マグ
ネット11aの外部磁界は、図８に示すように、磁軸36を
中心に磁力線が前後方向に分かれて回り込む構成にな
る。一方、リードスイッチ22は、強磁性体からなる弾性
をもった２本のリード片22a,22bを相対向して配置し、
各リード片22a,22bの梁部分と接点部分を不活性ガスが
充満したガラス管の中に封入した構造を有しており、各
リード片22a,22bが磁界中で磁化されて異極性となった
両接点同士が吸引しあってＯＦＦ状態からＯＮ状態とな
るものである。

【００３２】したがって、図８のように外部磁界が磁軸
36の両側に構成されていると、その磁界中でのリードス
イッチ22の挙動が不安定化し、本来的には１回であるべ
きＯＮ動作が２回繰り返されたりすることがあり、この
実施形態のシリンダ装置においてはピストンロッド5の
ストローク端を一義的に検知できなくなるという問題 が
生じる。これは、環状マグネット11の着磁方向がシリン
ダの軸方向と平行である場合にリードスイッチが３回の
ＯＮ／ＯＦＦ動作を行ってしまう前記の現象と同様であ
り、この場合には磁界の構成が前後方向になるために２
回のＯＮ動作になる。

【００３３】この問題に対して、この実施形態では、図
９に示すように、リードスイッチ22の一方のリード片22
bに相当する部分に対応したパイプ20の外周面の区間に
パーマロイ等の高磁性率材料のスリーブ35を嵌着し、リ
ード片22bを磁気的にシールドする方式を採用してい
る。その結果、環状マグネット11aの前記磁界は一方の
リード片22bには及ばずにリード片22aにだけ作用し、リ
ード片22aの強力な磁化によってリード片22b側の接点が
リード片22a側の接点とは逆の極性に誘導磁化されるこ
とでＯＮ状態が構成されるようにでき、前記のような不
安定な挙動を回避させることが可能になる。尚、環状マ
グネット11aの着磁方向がシリンダの軸方向と垂直な場
合には、環状スペーサ10がスナップリング12側に装填さ
れてもよい。また、ここでは前方ストローク端を検出す
るパイプ20側のリードスイッチ22について説明したが、
後方ストローク端に係るパイプ21側のリードスイッチ23
についても適用できることは当然である。

【００３４】

【発明の効果】本発明の「ストローク端検出機能を備え
たシリンダ装置」は、以上の構成を有していることによ
り、次のような効果を奏する。リードスイッチを用いて
ピストンロッドのストローク端を検出しながらストロー
ク制御を実行するシリンダ装置において、リードスイッ
チに対して強い磁界を構成すると共に、リードスイッチ
が本質的に有している磁界内でのＯＮ／ＯＦＦ動作の不
安定化に係る問題点を解消してストローク端を一義的な
信号で検出できるようにし、高精度で信頼性の高いスト
ローク制御を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の「ストローク端検出機能を備えたシリ
ンダ装置」の実施形態に係るシリンダ装置の断面図(Ａ)
及び検出ユニットの後端面の平面図(Ｂ)である。

【図２】検出ユニットの要部断面図である。

【図３】ピストンロッドが前方ストローク端に達した状
態を示すシリンダ装置の断面図である。

【図４】リードスイッチと発光ダイオードの接続関係を
示す電気回路図である。

【図５】環状マグネットの着磁方向をシリンダの軸方向
と平行にした試行例におけるピストンロッド側の環状マ
グネットの装着部と保護管側の一部とを示す拡大断面図
である。

【図６】環状マグネットの着磁方向をシリンダの軸方向
と平行にした他の試行例におけるピストンロッド側の環
状マグネットの装着部と保護管側の一部とを示す拡大断
面図である。

【図７】環状マグネットの着磁方向がシリンダの軸方向
と垂直な方向にした場合におけるピストンロッド側の環
状マグネットの装着部と保護管側の一部とを示す拡大断
面図である。

【図８】環状マグネットの着磁方向がシリンダの軸方向
と垂直な方向である場合において、その磁界の構成態様
とリードスイッチとの関係を示す模式図である。

【図９】実施形態におけるピストンロッド側の環状マグ
ネットの装着部と保護管側の一部(パイプにパーマロイ
等の高磁性率材料のスリーブが嵌着されている)とを示
す拡大断面図である。

【図１０】従来技術に係るスリーブセンサを適用したシ
リンダ装置の断面図である。

【図１１】図１０のシリンダ装置におけるスリーブセン
サの各コイルと信号検出部の接続関係を示す電気回路図
である。

【符号の説明】

1…シリンダチューブ、2…ヘッドカバー、3…ロッドカ
バー、4…ロッドカバーフランジ、5…ピストンロッド、
5a…ロッド、5b…ピストン、6,7…給油ポート、8…深
孔、9…座グリ穴区間、10,10a…環状スペーサ、11,11a
…環状マグネット、12…スナップリング、13…孔、14…
検出ユニット、15…保護管、16…螺着部、17…機構室、
18…ロックナット、19…パッキン、20,21…パイプ、22,
23…リードスイッチ、22a,22b…リード片、24,25…リー
ド線、26,27…ネジ棒、26a,27a…螺刻部、26b,27b,26c,
27c…軸支部、28…支持板、29,30…駆動伝達ブロック、
31,32…孔、33,34…発光ダイオード、35…高磁性率材料
のスリーブ、36…磁軸、101…シリンダ装置、102…ピス
トンロッド、103…深孔、104…非磁性金属材料の円筒状
スリーブ、105…ヘッドカバー、106…孔、107…スリー
ブセンサ、108…ボルトヘッド、109…コア、110…ダミ
ーコイル、111…主コイル、112…保護管、113,114…給
油ポート、120…信号検出部、121…パルス発生回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−64611（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−155205（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−94389（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−30709（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−116912（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 15/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片ロッド形シリンダの基本構造を有した
   シリンダ装置において、シリンダ本体部は、ピストンロ
   ッドの後端面側からそのロッド軸方向に沿って深孔が形
   成されていると共にその深孔の内周面の所定位置に着磁
   方向がシリンダの軸方向に垂直な方向である環状マグネ
   ットが装着されており、またヘッドカバーにおける前記
   ピストンロッドの深孔に対向する位置に後記検出ユニッ
   トを装着するための孔が穿設された構成を有し、一方、
   前記検出ユニットは、先端側が封止された非磁性材料か
   らなる中空状筒体であって前記ピストンロッド側の深孔
   に隙間を介在させて内嵌する保護管とその保護管の後端
   側にシール機構を介して連結された機構室とで筐体が構
   成され、前記機構室には前記保護管内に挿通せしめられ
   る剛性棒の一端を支持すると共に同室の外壁に軸支され
   て外部から回動可能なネジ棒との螺合関係によって前記
   剛性棒を前進／後進させる調整機構が内蔵されており、
   且つ前記保護管内における前記剛性棒の所定位置に前方
   側又は後方側のリード片部分を高磁性率材料で覆ったリ
   ードスイッチを固着すると共にそのリード線を前記保護
   管内から前記機構室を通じて外部へ導出した構造を有
   し、前記検出ユニットの保護管を前記ヘッドカバーの孔
   を通じて前記ピストンロッド側の深孔に内嵌させて前記
   機構室を前記ヘッドカバーにシール機構を介して取り付
   けたことを特徴とするストローク端検出機能を備えたシ
   リンダ装置。
2. 【請求項２】 前記剛性棒を非磁性材料からなるパイプ
   で構成し、前記リードスイッチを前記パイプ内に挿着す
   ると共にそのリード線を前記パイプ内を通じて機構室側
   へ導くと共に、前記リードスイッチの前方側リード片部
   分又は後方側リード片部分に対応する前記パイプの外周
   面に高透磁率材料からなるスリーブを嵌着させることと
   した請求項１のストローク端検出機能を備えたシリンダ
   装置。