JP3471260B2 - 流体圧シリンダのピストンストローク位置検出方法及び装置 - Google Patents
流体圧シリンダのピストンストローク位置検出方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧シリンダの
ピストンストローク位置検出方法及び装置に関する。
ピストンストローク位置検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、流体圧シリンダのピストンの
ストローク位置を検出するために、ピストンにリング状
の永久磁石を装着し、シリンダチューブの外周面に磁気
センサを取り付け、ピストンが磁気センサの位置に達し
たときに永久磁石の磁界によって磁気センサが動作する
ように構成した装置がしばしば用いられる。
ストローク位置を検出するために、ピストンにリング状
の永久磁石を装着し、シリンダチューブの外周面に磁気
センサを取り付け、ピストンが磁気センサの位置に達し
たときに永久磁石の磁界によって磁気センサが動作する
ように構成した装置がしばしば用いられる。
【０００３】このような装置では、シリンダチューブの
材料にステンレス鋼又はアルミニウム合金などの非磁性
体が用いられる。また、種々の口径のシリンダチューブ
に適合するように種々の径の永久磁石が作成され、永久
磁石を装着するためにピストンの設計変更が行われる。
材料にステンレス鋼又はアルミニウム合金などの非磁性
体が用いられる。また、種々の口径のシリンダチューブ
に適合するように種々の径の永久磁石が作成され、永久
磁石を装着するためにピストンの設計変更が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ストロー
ク位置の検出付きの流体圧シリンダでは、ストローク位
置の検出付きでない標準の流体圧シリンダと比べて、シ
リンダチューブ、ピストン、及び永久磁石などの金型を
新規に製作しなければならず、製作のための設備費が必
要となる。そのため、余り多用されない大口径の流体圧
シリンダでは、生産数量が多くないのでそれだけコスト
高となる。
ク位置の検出付きの流体圧シリンダでは、ストローク位
置の検出付きでない標準の流体圧シリンダと比べて、シ
リンダチューブ、ピストン、及び永久磁石などの金型を
新規に製作しなければならず、製作のための設備費が必
要となる。そのため、余り多用されない大口径の流体圧
シリンダでは、生産数量が多くないのでそれだけコスト
高となる。
【０００５】また、永久磁石を用いない方式の装置、例
えば、ピストンロッドの移動にともなってロータリーエ
ンコーダが回転し、ピストンロッドの移動量に応じたパ
スルをロータリーエンコーダが出力する構造の装置も提
案されている。しかし、このような装置による場合に
は、動作が不安定であったり、構造が複雑でコスト高と
なったりする欠点がある。
えば、ピストンロッドの移動にともなってロータリーエ
ンコーダが回転し、ピストンロッドの移動量に応じたパ
スルをロータリーエンコーダが出力する構造の装置も提
案されている。しかし、このような装置による場合に
は、動作が不安定であったり、構造が複雑でコスト高と
なったりする欠点がある。
【０００６】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、流体圧シリンダとして標準のものを用いることが
可能であり、標準の流体圧シリンダにストローク位置の
検出のための部品を追加することによってストローク位
置の検出可能な流体圧シリンダとすることのできるピス
トンストローク位置検出方法、及び装置を提供すること
を目的とする。
ので、流体圧シリンダとして標準のものを用いることが
可能であり、標準の流体圧シリンダにストローク位置の
検出のための部品を追加することによってストローク位
置の検出可能な流体圧シリンダとすることのできるピス
トンストローク位置検出方法、及び装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、シリンダチューブ、シリンダチューブ内を摺動す
るピストン、シリンダチューブの両端面を閉塞するシリ
ンダカバー、両シリンダカバーの間にわたって設けられ
それらを締結するタイロッドを有してなる流体圧シリン
ダのピストンストローク位置を検出する方法であって、
前記タイロッドに、その伸びを検出するためのセンサを
取り付け、前記流体圧シリンダに圧流体を供給して作動
させたときのピストンの位置とタイロッドの伸びとの関
係を予め求めて動作情報としてメモリに格納しておき、
前記メモリに格納された動作情報及び前記センサの検出
信号に基づいてピストンストローク位置を検出する。
法は、シリンダチューブ、シリンダチューブ内を摺動す
るピストン、シリンダチューブの両端面を閉塞するシリ
ンダカバー、両シリンダカバーの間にわたって設けられ
それらを締結するタイロッドを有してなる流体圧シリン
ダのピストンストローク位置を検出する方法であって、
前記タイロッドに、その伸びを検出するためのセンサを
取り付け、前記流体圧シリンダに圧流体を供給して作動
させたときのピストンの位置とタイロッドの伸びとの関
係を予め求めて動作情報としてメモリに格納しておき、
前記メモリに格納された動作情報及び前記センサの検出
信号に基づいてピストンストローク位置を検出する。
【０００８】
【０００９】請求項２の発明に係る方法では、前記タイ
ロッドに、その伸びを検出するためのセンサを取り付
け、所定の圧力の圧流体を供給したときのピストンの位
置とタイロッドの伸びとの関係を予め求めて動作情報と
してメモリに格納しておき、且つシリンダ室内の圧力を
検出するように圧力センサを設けておき、前記メモリに
格納された動作情報、前記圧力センサの出力信号、及び
前記センサの検出信号に基づいてピストンストローク位
置を検出する。
ロッドに、その伸びを検出するためのセンサを取り付
け、所定の圧力の圧流体を供給したときのピストンの位
置とタイロッドの伸びとの関係を予め求めて動作情報と
してメモリに格納しておき、且つシリンダ室内の圧力を
検出するように圧力センサを設けておき、前記メモリに
格納された動作情報、前記圧力センサの出力信号、及び
前記センサの検出信号に基づいてピストンストローク位
置を検出する。
【００１０】請求項３の発明に係る方法では、前記動作
情報として、前記ピストンの全ストローク長さ、前記タ
イロッドの伸びの最大値、及び、ピストンストロークと
タイロッドの伸びとが比例関係にあることを示す情報を
含む。
情報として、前記ピストンの全ストローク長さ、前記タ
イロッドの伸びの最大値、及び、ピストンストロークと
タイロッドの伸びとが比例関係にあることを示す情報を
含む。
【００１１】請求項４の発明に係る装置は、シリンダチ
ューブ、シリンダチューブ内を摺動するピストン、シリ
ンダチューブの両端面を閉塞するシリンダカバー、両シ
リンダカバーの間にわたって設けられそれらを締結する
タイロッドを有してなる流体圧シリンダのピストンスト
ローク位置を検出する装置であって、前記タイロッドに
取り付けられてその伸びを検出するための歪みセンサ
と、所定の圧力におけるピストンの位置とタイロッドの
伸びとの関係を動作情報として格納するメモリと、前記
メモリに格納された動作情報及び前記センサの検出信号
に基づいてピストンストローク位置を検出する演算手段
と、を有する。
ューブ、シリンダチューブ内を摺動するピストン、シリ
ンダチューブの両端面を閉塞するシリンダカバー、両シ
リンダカバーの間にわたって設けられそれらを締結する
タイロッドを有してなる流体圧シリンダのピストンスト
ローク位置を検出する装置であって、前記タイロッドに
取り付けられてその伸びを検出するための歪みセンサ
と、所定の圧力におけるピストンの位置とタイロッドの
伸びとの関係を動作情報として格納するメモリと、前記
メモリに格納された動作情報及び前記センサの検出信号
に基づいてピストンストローク位置を検出する演算手段
と、を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係る流
体圧シリンダ１の斜視図である。図１において、流体圧
シリンダ１は、シリンダチューブ１１、ピストン１２
（図２を参照）、ピストン１２に連結されたピストンロ
ッド１３、シリンダカバー１４，１５、ロッド側に設け
られたＦＡ型のフランジ金具１６、及び４本のタイロッ
ド１７ａ〜ｄなどから構成される。
体圧シリンダ１の斜視図である。図１において、流体圧
シリンダ１は、シリンダチューブ１１、ピストン１２
（図２を参照）、ピストン１２に連結されたピストンロ
ッド１３、シリンダカバー１４，１５、ロッド側に設け
られたＦＡ型のフランジ金具１６、及び４本のタイロッ
ド１７ａ〜ｄなどから構成される。
【００１３】ピストン１２は、シリンダチューブ１１の
内周面を摺動する。ピストン１２には、シリンダチュー
ブ１１の内周面との間のシールのために、図示しないパ
ッキンが装着されている。
内周面を摺動する。ピストン１２には、シリンダチュー
ブ１１の内周面との間のシールのために、図示しないパ
ッキンが装着されている。
【００１４】ピストンロッド１３は、一方のシリンダカ
バー１４を貫通して外部に突出しており、その先端には
負荷が連結される。シリンダカバー１４，１５にはそれ
ぞれポートＰＴ１，ＰＴ２が設けられており，ポートＰ
Ｔ１，ＰＴ２からそれぞれ圧縮空気を供給することによ
って、ピストン１２が駆動され、これと同時にピストン
ロッド１３が伸長駆動され又は収縮駆動される。ピスト
ンロッド１３の伸長駆動によって負荷を押すのでこれを
「押し」動作と言い、ピストンロッド１３の収縮駆動に
よって負荷を引くのでこれを「引き」動作と言うことが
ある。
バー１４を貫通して外部に突出しており、その先端には
負荷が連結される。シリンダカバー１４，１５にはそれ
ぞれポートＰＴ１，ＰＴ２が設けられており，ポートＰ
Ｔ１，ＰＴ２からそれぞれ圧縮空気を供給することによ
って、ピストン１２が駆動され、これと同時にピストン
ロッド１３が伸長駆動され又は収縮駆動される。ピスト
ンロッド１３の伸長駆動によって負荷を押すのでこれを
「押し」動作と言い、ピストンロッド１３の収縮駆動に
よって負荷を引くのでこれを「引き」動作と言うことが
ある。
【００１５】４本のタイロッド１７ａ〜ｄの両端部に
は、それぞれ雄ネジが設けられている。タイロッド１７
ａ〜ｄの一方の端部は、一方のシリンダカバー１４の四
隅に設けられた穴を貫通し、フランジ金具１６に設けら
れたネジ穴にネジ込まれている。タイロッド１７ａ〜ｄ
の他方の端部は、他方のシリンダカバー１５の四隅に設
けられた穴を貫通し、貫通した端部の雄ネジにナットが
螺合して締め付けられている。これによって、シリンダ
カバー１４，１５は、互いに対向する側の面がシリンダ
チューブ１１の端面にそれぞれ強く押しつけられた状態
で固定されている。タイロッド１７ａ〜ｄによる締め付
けの度合いは次の通りである。
は、それぞれ雄ネジが設けられている。タイロッド１７
ａ〜ｄの一方の端部は、一方のシリンダカバー１４の四
隅に設けられた穴を貫通し、フランジ金具１６に設けら
れたネジ穴にネジ込まれている。タイロッド１７ａ〜ｄ
の他方の端部は、他方のシリンダカバー１５の四隅に設
けられた穴を貫通し、貫通した端部の雄ネジにナットが
螺合して締め付けられている。これによって、シリンダ
カバー１４，１５は、互いに対向する側の面がシリンダ
チューブ１１の端面にそれぞれ強く押しつけられた状態
で固定されている。タイロッド１７ａ〜ｄによる締め付
けの度合いは次の通りである。
【００１６】つまり、ナットは、各タイロッド１７ａ〜
ｄに対して均等に締め付けられる。ナットを締める方向
に回転していくと、ナットがシリンダカバー１５の面に
着座した時点から、タイロッド１７ａ〜ｄに引っ張り荷
重が加わっていく。これによって、タイロッド１７ａ〜
ｄは軸方向に伸び、シリンダチューブ１１は軸方向に縮
む。通常、タイロッド１７ａ〜ｄとシリンダチューブ１
１とはそれらの弾性係数が互いに異なるので、それぞれ
の伸び量と縮み量とは互いに異なる。シリンダカバー１
４，１５は、タイロッド１７ａ〜ｄ及びシリンダチュー
ブ１１と比較して弾性係数が大きく、ほぼ剛体であると
考えてよい。
ｄに対して均等に締め付けられる。ナットを締める方向
に回転していくと、ナットがシリンダカバー１５の面に
着座した時点から、タイロッド１７ａ〜ｄに引っ張り荷
重が加わっていく。これによって、タイロッド１７ａ〜
ｄは軸方向に伸び、シリンダチューブ１１は軸方向に縮
む。通常、タイロッド１７ａ〜ｄとシリンダチューブ１
１とはそれらの弾性係数が互いに異なるので、それぞれ
の伸び量と縮み量とは互いに異なる。シリンダカバー１
４，１５は、タイロッド１７ａ〜ｄ及びシリンダチュー
ブ１１と比較して弾性係数が大きく、ほぼ剛体であると
考えてよい。
【００１７】ナットの締め付けは、タイロッド１７ａ〜
ｄ及びシリンダチューブ１１のいずれについても弾性限
界内であって、外力によってはそれらの伸び量又は縮み
量が零とはならない程度、つまり定格内の外力が作用し
た場合でもシリンダカバー１４，１５とシリンダチュー
ブ１１との間が離れることなく常に所定の押圧力が作用
する程度に締め付けられている。この状態が「初期状
態」であり、初期状態におけるナットの締め付け力が
「初期締付け力」である。したがって、流体圧シリンダ
１に圧縮空気を供給することなく、且つ負荷を与えない
状態では、ナットによる初期締付け力によって、タイロ
ッド１７ａ〜ｄ及びシリンダチューブ１１が弾性限界内
で平衡した状態となっている。
ｄ及びシリンダチューブ１１のいずれについても弾性限
界内であって、外力によってはそれらの伸び量又は縮み
量が零とはならない程度、つまり定格内の外力が作用し
た場合でもシリンダカバー１４，１５とシリンダチュー
ブ１１との間が離れることなく常に所定の押圧力が作用
する程度に締め付けられている。この状態が「初期状
態」であり、初期状態におけるナットの締め付け力が
「初期締付け力」である。したがって、流体圧シリンダ
１に圧縮空気を供給することなく、且つ負荷を与えない
状態では、ナットによる初期締付け力によって、タイロ
ッド１７ａ〜ｄ及びシリンダチューブ１１が弾性限界内
で平衡した状態となっている。
【００１８】さて、４本のタイロッド１７ａ〜ｄのうち
の１つのタイロッド１７ａには、歪みゲージ２１が貼り
付けられている。歪みゲージ２１を貼る位置は、タイロ
ッド１７ａの長手方向のいずれでもよいが、雄ネジにか
からないようにする必要がある。また、いずれのタイロ
ッド１７ａ〜ｄに貼ってもよく、また複数のタイロッド
１７ａ〜ｄに対して貼ってもよい。枚数は、１枚であっ
てもよく、又は複数枚を貼ってもよい。例えば、２枚又
は４枚の歪みゲージ２１を貼ってブリッジ回路を構成し
てもよい。
の１つのタイロッド１７ａには、歪みゲージ２１が貼り
付けられている。歪みゲージ２１を貼る位置は、タイロ
ッド１７ａの長手方向のいずれでもよいが、雄ネジにか
からないようにする必要がある。また、いずれのタイロ
ッド１７ａ〜ｄに貼ってもよく、また複数のタイロッド
１７ａ〜ｄに対して貼ってもよい。枚数は、１枚であっ
てもよく、又は複数枚を貼ってもよい。例えば、２枚又
は４枚の歪みゲージ２１を貼ってブリッジ回路を構成し
てもよい。
【００１９】歪みゲージ２１は、タイロッド１７ａの伸
びを検出するためのものであり、タイロッド１７ａの初
期状態からの伸び量に応じた検出信号Ｓ１を、リード線
２２を通じて出力する。つまり、検出信号Ｓ１は、タイ
ロッド１７ａの初期状態からの伸び量に応じた信号であ
る。また、タイロッド１７ａの初期状態からの伸び量
は、タイロッド１７ａに加わる荷重の初期状態からの変
化に比例する。検出信号Ｓ１に基づいて、以下に述べる
ようにピストン１２のストローク位置が検出される。
びを検出するためのものであり、タイロッド１７ａの初
期状態からの伸び量に応じた検出信号Ｓ１を、リード線
２２を通じて出力する。つまり、検出信号Ｓ１は、タイ
ロッド１７ａの初期状態からの伸び量に応じた信号であ
る。また、タイロッド１７ａの初期状態からの伸び量
は、タイロッド１７ａに加わる荷重の初期状態からの変
化に比例する。検出信号Ｓ１に基づいて、以下に述べる
ようにピストン１２のストローク位置が検出される。
【００２０】なお、流体圧シリンダ１のロッド側室及び
ヘッド側室のそれぞれの圧力を検出するために、圧力セ
ンサ２３，２４（図５を参照）が設けられている。これ
らの圧力センサ２３，２４は、シリンダカバー１４，１
５の壁面又は内部に設けてもよく、ポートＰＴ１，２へ
の配管の途中に設けてもよい。
ヘッド側室のそれぞれの圧力を検出するために、圧力セ
ンサ２３，２４（図５を参照）が設けられている。これ
らの圧力センサ２３，２４は、シリンダカバー１４，１
５の壁面又は内部に設けてもよく、ポートＰＴ１，２へ
の配管の途中に設けてもよい。
【００２１】図２は流体圧シリンダ１を伸長駆動したと
きのピストン１２の各ストローク位置における状態を示
す図、図３は流体圧シリンダ１を収縮駆動したときのピ
ストン１２の各ストローク位置における状態を示す図、
図４はピストン１２のストローク位置とタイロッド１７
ａに加わる荷重との関係を示す図である。
きのピストン１２の各ストローク位置における状態を示
す図、図３は流体圧シリンダ１を収縮駆動したときのピ
ストン１２の各ストローク位置における状態を示す図、
図４はピストン１２のストローク位置とタイロッド１７
ａに加わる荷重との関係を示す図である。
【００２２】図２及び図３において、流体圧シリンダ１
は、フランジ金具１６を利用してフレームＦＭに固定さ
れている。ピストンロッド１３の先端には負荷が連結さ
れている。
は、フランジ金具１６を利用してフレームＦＭに固定さ
れている。ピストンロッド１３の先端には負荷が連結さ
れている。
【００２３】図２（Ａ）に示すように、シリンダカバー
１５のポートＰＴ２から圧縮空気を供給すると、ピスト
ン１２が伸長移動を開始する。圧縮空気がヘッド側室に
流入した瞬間から、圧縮空気によってシリンダカバー１
５が引っ張られ、その一部がタイロッド１７ａの荷重と
して加わる。ピストン１２にはシリンダカバー１５が引
っ張られるのと同じ大きさの推力が発生する。そのた
め、図４に示すように、タイロッド１７ａのタイロッド
の荷重は、初期締付け力ＦＲ０から荷重ＦＲ１まで上昇
する。
１５のポートＰＴ２から圧縮空気を供給すると、ピスト
ン１２が伸長移動を開始する。圧縮空気がヘッド側室に
流入した瞬間から、圧縮空気によってシリンダカバー１
５が引っ張られ、その一部がタイロッド１７ａの荷重と
して加わる。ピストン１２にはシリンダカバー１５が引
っ張られるのと同じ大きさの推力が発生する。そのた
め、図４に示すように、タイロッド１７ａのタイロッド
の荷重は、初期締付け力ＦＲ０から荷重ＦＲ１まで上昇
する。
【００２４】図２（Ｂ）に示すように、ピストン１２が
中間のストローク位置に達すると、シリンダチューブ１
１の左半分は内圧によって径方向に膨らみ、これによっ
て軸方向に収縮する。また、図２（Ｃ）に示すように、
ピストン１２が出端付近に達すると、シリンダチューブ
１１の全体が内圧によって径方向に膨らみ、これによっ
て軸方向にさらに収縮する。シリンダチューブ１１の径
方向の膨らみ及び軸方向の収縮の様子が、図に鎖線で示
されている。
中間のストローク位置に達すると、シリンダチューブ１
１の左半分は内圧によって径方向に膨らみ、これによっ
て軸方向に収縮する。また、図２（Ｃ）に示すように、
ピストン１２が出端付近に達すると、シリンダチューブ
１１の全体が内圧によって径方向に膨らみ、これによっ
て軸方向にさらに収縮する。シリンダチューブ１１の径
方向の膨らみ及び軸方向の収縮の様子が、図に鎖線で示
されている。
【００２５】シリンダチューブ１１の軸方向の収縮によ
って、タイロッド１７ａに加わる荷重ＦＲが減少する。
荷重ＦＲの減少の度合いは、シリンダチューブ１１の軸
方向の収縮量に比例する。また、シリンダチューブ１１
の軸方向の収縮量は、ピストン１２の入端からのストロ
ーク位置にほぼ比例する。したがって、タイロッド１７
ａの荷重ＦＲは、図４に示すように、入端からのストロ
ーク位置に比例して減少する。
って、タイロッド１７ａに加わる荷重ＦＲが減少する。
荷重ＦＲの減少の度合いは、シリンダチューブ１１の軸
方向の収縮量に比例する。また、シリンダチューブ１１
の軸方向の収縮量は、ピストン１２の入端からのストロ
ーク位置にほぼ比例する。したがって、タイロッド１７
ａの荷重ＦＲは、図４に示すように、入端からのストロ
ーク位置に比例して減少する。
【００２６】なお、図ではシリンダチューブ１１とシリ
ンダカバー１４，１５との間に間隙があるように描かれ
ているが、シリンダチューブ１１の収縮にともなってタ
イロッド１７ａ〜ｄも収縮し、これらは互いに押し合っ
た状態で接触している。
ンダカバー１４，１５との間に間隙があるように描かれ
ているが、シリンダチューブ１１の収縮にともなってタ
イロッド１７ａ〜ｄも収縮し、これらは互いに押し合っ
た状態で接触している。
【００２７】図３（Ｄ）に示すように、シリンダカバー
１４のポートＰＴ１から圧縮空気を供給すると、ピスト
ン１２が収縮移動を開始する。ピストン１２がまだ移動
していない状態では、圧縮空気の供給によってタイロッ
ド１７ａの荷重ＦＲに変化はない。したがって、その状
態では、上に述べた初期状態と同じである。
１４のポートＰＴ１から圧縮空気を供給すると、ピスト
ン１２が収縮移動を開始する。ピストン１２がまだ移動
していない状態では、圧縮空気の供給によってタイロッ
ド１７ａの荷重ＦＲに変化はない。したがって、その状
態では、上に述べた初期状態と同じである。
【００２８】図３（Ｅ）に示すように、ピストン１２が
中間のストローク位置まで戻ると、シリンダチューブ１
１の右半分は内圧によって径方向に膨らみ、これによっ
て軸方向に収縮する。また、図３（Ｆ）に示すように、
ピストン１２が入端付近にまで戻ると、シリンダチュー
ブ１１の全体が内圧によって径方向に膨らみ、これによ
って軸方向にさらに収縮する。
中間のストローク位置まで戻ると、シリンダチューブ１
１の右半分は内圧によって径方向に膨らみ、これによっ
て軸方向に収縮する。また、図３（Ｆ）に示すように、
ピストン１２が入端付近にまで戻ると、シリンダチュー
ブ１１の全体が内圧によって径方向に膨らみ、これによ
って軸方向にさらに収縮する。
【００２９】シリンダチューブ１１の軸方向の収縮によ
って、タイロッド１７ａに加わる荷重ＦＲが減少する。
荷重ＦＲの減少の度合いは、シリンダチューブ１１の軸
方向の収縮量に比例する。また、シリンダチューブ１１
の軸方向の収縮量は、ピストン１２の出端からのストロ
ーク位置にほぼ比例する。したがって、タイロッド１７
ａの荷重ＦＲは、図４に示すように、出端からのストロ
ーク位置に比例して減少する。
って、タイロッド１７ａに加わる荷重ＦＲが減少する。
荷重ＦＲの減少の度合いは、シリンダチューブ１１の軸
方向の収縮量に比例する。また、シリンダチューブ１１
の軸方向の収縮量は、ピストン１２の出端からのストロ
ーク位置にほぼ比例する。したがって、タイロッド１７
ａの荷重ＦＲは、図４に示すように、出端からのストロ
ーク位置に比例して減少する。
【００３０】タイロッド１７ａの荷重ＦＲは、ピストン
１２が入端付近に戻ったときに最小の荷重ＦＲ３となる
が、ピストン１２がシリンダカバー１５に当接した瞬間
にシリンダカバー１５を押し、これによってタイロッド
１７ａ〜ｄが引っ張られて荷重として加わるので、入端
では初期締付け力ＦＲ０よりも増大して荷重ＦＲ２とな
る。この状態で、ポートＰＴ１からの圧縮空気の供給が
停止されると、タイロッド１７ａの荷重ＦＲは初期締付
け力ＦＲ０に戻る。
１２が入端付近に戻ったときに最小の荷重ＦＲ３となる
が、ピストン１２がシリンダカバー１５に当接した瞬間
にシリンダカバー１５を押し、これによってタイロッド
１７ａ〜ｄが引っ張られて荷重として加わるので、入端
では初期締付け力ＦＲ０よりも増大して荷重ＦＲ２とな
る。この状態で、ポートＰＴ１からの圧縮空気の供給が
停止されると、タイロッド１７ａの荷重ＦＲは初期締付
け力ＦＲ０に戻る。
【００３１】このように、シリンダ室内の圧力が一定で
あれば、ピストン１２のストローク位置とタイロッド１
７ａに加わる荷重ＦＲつまりタイロッド１７ａの伸び量
とは、部分的にではあるがほぼ比例関係にある。
あれば、ピストン１２のストローク位置とタイロッド１
７ａに加わる荷重ＦＲつまりタイロッド１７ａの伸び量
とは、部分的にではあるがほぼ比例関係にある。
【００３２】したがって、それらの関係を予め求めて動
作情報として取得しておき、シリンダ室内の圧力とタイ
ロッド１７ａの伸び量を計測することによって、その時
々のストローク位置を検出することができる。
作情報として取得しておき、シリンダ室内の圧力とタイ
ロッド１７ａの伸び量を計測することによって、その時
々のストローク位置を検出することができる。
【００３３】なお、ピストン１２又はピストンロッド１
３に加わる負荷がストロークの途中で変化する場合に
は、負荷が変化した時点でタイロッド１７ａの伸び量が
不連続となり、その後、負荷の大きさに応じた傾きを持
ってタイロッド１７ａの伸び量が変化する。したがっ
て、この場合には、全ストロークを区分し、区分された
各ストロークの区間において、タイロッド１７ａの伸び
量からストローク位置を検出することとなる。ピストン
１２が、現在どの区間にあるかは、そのためのセンサを
設けておくこと、又はストローク端からの動作時間を計
測すること、又は検出信号Ｓ１の変化の状態を解析する
ことなどによって検出することが可能である。
３に加わる負荷がストロークの途中で変化する場合に
は、負荷が変化した時点でタイロッド１７ａの伸び量が
不連続となり、その後、負荷の大きさに応じた傾きを持
ってタイロッド１７ａの伸び量が変化する。したがっ
て、この場合には、全ストロークを区分し、区分された
各ストロークの区間において、タイロッド１７ａの伸び
量からストローク位置を検出することとなる。ピストン
１２が、現在どの区間にあるかは、そのためのセンサを
設けておくこと、又はストローク端からの動作時間を計
測すること、又は検出信号Ｓ１の変化の状態を解析する
ことなどによって検出することが可能である。
【００３４】図５は検出装置５の回路を示すブロック図
である。図５において、検出装置５は、処理装置３１、
メモリ３２、切替えスイッチ３３、上に述べた歪みゲー
ジ２１及び圧力センサ２３，２４などからなる。
である。図５において、検出装置５は、処理装置３１、
メモリ３２、切替えスイッチ３３、上に述べた歪みゲー
ジ２１及び圧力センサ２３，２４などからなる。
【００３５】メモリ３２には、流体圧シリンダ１の支持
形式、例えば、ロッド側フランジ型（ＦＡ型）、ヘッド
側フランジ型（ＦＢ型）などに応じて、所定の圧力にお
けるピストン１２のストローク位置とタイロッド１７ａ
の伸びとの関係が、動作情報テーブルＴＢ１，２として
格納されている。
形式、例えば、ロッド側フランジ型（ＦＡ型）、ヘッド
側フランジ型（ＦＢ型）などに応じて、所定の圧力にお
けるピストン１２のストローク位置とタイロッド１７ａ
の伸びとの関係が、動作情報テーブルＴＢ１，２として
格納されている。
【００３６】例えば、動作情報テーブルＴＢ１，２に
は、動作情報として、ピストン１２の全ストローク長
さ、タイロッド１７ａの伸び量の最大値、及び、ピスト
ンストロークとタイロッド１７ａの伸びとが比例関係に
あることを示す情報が格納される。
は、動作情報として、ピストン１２の全ストローク長
さ、タイロッド１７ａの伸び量の最大値、及び、ピスト
ンストロークとタイロッド１７ａの伸びとが比例関係に
あることを示す情報が格納される。
【００３７】ここで、ピストン１２の全ストローク長さ
は、流体圧シリンダ１について既知であるから、その値
を入力し又は予め設定しておけばよい。タイロッド１７
ａの伸び量の最大値は、流体圧シリンダ１に圧縮空気を
供給して実際に作動させ、そのときの歪みゲージ２１の
検出信号Ｓ１の最大値を記憶しておく。
は、流体圧シリンダ１について既知であるから、その値
を入力し又は予め設定しておけばよい。タイロッド１７
ａの伸び量の最大値は、流体圧シリンダ１に圧縮空気を
供給して実際に作動させ、そのときの歪みゲージ２１の
検出信号Ｓ１の最大値を記憶しておく。
【００３８】つまり、この場合には、流体圧シリンダ１
の実際の動作状態と同じ状態又はそれに近い状態で流体
圧シリンダ１を作動させ、ティーチングを行うこととな
る。ティーチングを行うこととした場合には、ティーチ
ングによって取り込まれる情報は、実際の使用の際の状
態に則したものとなるので、圧力センサ２３，２４を不
要とすることができる。なお、ティーチングを行う場合
には、ティーチングを行うモードと使用のためのモード
とを切り換えるスイッチを設けておけばよい。また、テ
ィーチングのために、ストローク位置を検出するための
センサを一時的に用いてもよい。
の実際の動作状態と同じ状態又はそれに近い状態で流体
圧シリンダ１を作動させ、ティーチングを行うこととな
る。ティーチングを行うこととした場合には、ティーチ
ングによって取り込まれる情報は、実際の使用の際の状
態に則したものとなるので、圧力センサ２３，２４を不
要とすることができる。なお、ティーチングを行う場合
には、ティーチングを行うモードと使用のためのモード
とを切り換えるスイッチを設けておけばよい。また、テ
ィーチングのために、ストローク位置を検出するための
センサを一時的に用いてもよい。
【００３９】ピストンストロークとタイロッド１７ａの
伸びとが比例関係にあることを示す情報は、その関係を
示す演算式として記憶しておく。このような演算式は、
プログラムとして記憶しておいてもよい。また、これら
のデータ又は情報に基づいて、検出信号Ｓ１の種々の大
きさに対するストローク位置の値を、テーブルとして格
納しておいてもよい。
伸びとが比例関係にあることを示す情報は、その関係を
示す演算式として記憶しておく。このような演算式は、
プログラムとして記憶しておいてもよい。また、これら
のデータ又は情報に基づいて、検出信号Ｓ１の種々の大
きさに対するストローク位置の値を、テーブルとして格
納しておいてもよい。
【００４０】切替えスイッチ３３は、使用する流体圧シ
リンダ１の支持形式を指定するためのものである。処理
装置３１は、切替えスイッチ３３によって指定された動
作情報テーブルＴＢを参照し、歪みゲージ２１からの検
出信号Ｓ１、及び圧力センサ２３，２４からの検出信号
Ｓ２，３に基づいて、ストローク位置を求める。ストロ
ーク位置を求めるために、必要に応じて種々の演算が行
われる。なお、演算を検出信号Ｓ１〜３に対して行うよ
うにし、動作情報テーブルＴＢからストローク位置を直
接的に読み出すようにすることも可能である。求められ
たストローク位置は、検出信号ＳＴとして外部に出力さ
れる。
リンダ１の支持形式を指定するためのものである。処理
装置３１は、切替えスイッチ３３によって指定された動
作情報テーブルＴＢを参照し、歪みゲージ２１からの検
出信号Ｓ１、及び圧力センサ２３，２４からの検出信号
Ｓ２，３に基づいて、ストローク位置を求める。ストロ
ーク位置を求めるために、必要に応じて種々の演算が行
われる。なお、演算を検出信号Ｓ１〜３に対して行うよ
うにし、動作情報テーブルＴＢからストローク位置を直
接的に読み出すようにすることも可能である。求められ
たストローク位置は、検出信号ＳＴとして外部に出力さ
れる。
【００４１】上に述べた実施形態の流体圧シリンダ１に
よると、タイロッド１７ａに歪みゲージ２１を貼ること
によって、ピストン１２のストローク位置を全範囲にわ
たって検出することができる。流体圧シリンダ１とし
て、標準のものを用いることが可能である。つまり、標
準の流体圧シリンダに歪みゲージ２１などを追加するこ
とによって全範囲のストローク位置を検出可能な流体圧
シリンダ１とすることができる。
よると、タイロッド１７ａに歪みゲージ２１を貼ること
によって、ピストン１２のストローク位置を全範囲にわ
たって検出することができる。流体圧シリンダ１とし
て、標準のものを用いることが可能である。つまり、標
準の流体圧シリンダに歪みゲージ２１などを追加するこ
とによって全範囲のストローク位置を検出可能な流体圧
シリンダ１とすることができる。
【００４２】上に述べた実施形態によると、圧力センサ
２３，２４を設け、その検出信号Ｓ２，３に基づいてス
トローク位置を求めたが、圧力センサ２３，２４を設け
ることなくストローク位置を求めることも可能である。
例えば、上に述べたようにティーチングを行うようにし
た場合、又は、圧縮空気の圧力がゲージなどによって分
かるときに、その圧力の値をテンキーなどを用いて処理
装置３１に入力するようにした場合などである。また、
流体圧シリンダ１を使用する際の圧力を特定の値又は範
囲に指定するようにしてもよい。
２３，２４を設け、その検出信号Ｓ２，３に基づいてス
トローク位置を求めたが、圧力センサ２３，２４を設け
ることなくストローク位置を求めることも可能である。
例えば、上に述べたようにティーチングを行うようにし
た場合、又は、圧縮空気の圧力がゲージなどによって分
かるときに、その圧力の値をテンキーなどを用いて処理
装置３１に入力するようにした場合などである。また、
流体圧シリンダ１を使用する際の圧力を特定の値又は範
囲に指定するようにしてもよい。
【００４３】上に述べた実施形態においては、４本のタ
イロッド１７ａ〜ｄが設けられているが、タイロッド１
７ａ〜ｄのない流体圧シリンダに対しては、例えばセン
シング用のタイロッドを１本設ければよい。圧縮空気で
作動する流体圧シリンダ１について説明したが、油圧又
は水圧などによって作動する流体圧シリンダにも適用可
能である。その他、流体圧シリンダ１及び検出装置５の
構造、形状、寸法、材質、回路、個数、処理内容又は方
法などは、本発明の趣旨に沿って種々変更することがで
きる。
イロッド１７ａ〜ｄが設けられているが、タイロッド１
７ａ〜ｄのない流体圧シリンダに対しては、例えばセン
シング用のタイロッドを１本設ければよい。圧縮空気で
作動する流体圧シリンダ１について説明したが、油圧又
は水圧などによって作動する流体圧シリンダにも適用可
能である。その他、流体圧シリンダ１及び検出装置５の
構造、形状、寸法、材質、回路、個数、処理内容又は方
法などは、本発明の趣旨に沿って種々変更することがで
きる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によると、流体圧シリンダとして
標準のものを用いることが可能であり、標準の流体圧シ
リンダにストローク位置の検出のための部品を追加する
ことによってストローク位置の検出可能な流体圧シリン
ダとすることができる。
標準のものを用いることが可能であり、標準の流体圧シ
リンダにストローク位置の検出のための部品を追加する
ことによってストローク位置の検出可能な流体圧シリン
ダとすることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの斜視
図である。
図である。
【図２】流体圧シリンダを伸長駆動したときのピストン
の各ストローク位置における状態を示す図である。
の各ストローク位置における状態を示す図である。
【図３】流体圧シリンダを収縮駆動したときのピストン
の各ストローク位置における状態を示す図である。
の各ストローク位置における状態を示す図である。
【図４】ピストンのストローク位置とタイロッドに加わ
る荷重との関係を示す図である。
る荷重との関係を示す図である。
【図５】検出装置の回路を示すブロック図である。
１ 流体圧シリンダ
５ 検出装置
１１ シリンダチューブ
１２ ピストン
１４，１５ シリンダカバー
１７ａ〜ｄ タイロッド
２１ 歪みゲージ（センサ）
２３，２４ 圧力センサ
３１ 処理装置（演算装置）
３２ メモリ
Ｓ１ 検出信号
Ｓ２，Ｓ３ 検出信号（出力信号）
ＴＢ 動作情報テーブル（動作情報）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F15B 15/28
Claims (4)
- 【請求項１】シリンダチューブ、シリンダチューブ内を
摺動するピストン、シリンダチューブの両端面を閉塞す
るシリンダカバー、両シリンダカバーの間にわたって設
けられそれらを締結するタイロッドを有してなる流体圧
シリンダのピストンストローク位置を検出する方法であ
って、 前記タイロッドに、その伸びを検出するためのセンサを
取り付け、前記流体圧シリンダに圧流体を供給して作動させたとき
のピストンの位置とタイロッドの伸びとの関係を予め求
めて動作情報としてメモリに格納しておき、 前記メモリに格納された動作情報及び 前記センサの検出
信号に基づいて前記ピストンストローク位置を検出す
る、 ことを特徴とする流体圧シリンダのピストンストローク
位置検出方法。 - 【請求項２】シリンダチューブ、シリンダチューブ内を
摺動するピストン、シリンダチューブの両端面を閉塞す
るシリンダカバー、両シリンダカバーの間にわたって設
けられそれらを締結するタイロッドを有してなる流体圧
シリンダのピストンストローク位置を検出する方法であ
って、 前記タイロッドに、その伸びを検出するためのセンサを
取り付け、 前記流体圧シリンダに所定の圧力の圧流体を供給したと
きのピストンの位置とタイロッドの伸びとの関係を予め
求めて動作情報としてメモリに格納しておき、且つシリ
ンダ室内の圧力を検出するように圧力センサを設けてお
き、 前記メモリに格納された動作情報、前記圧力センサの出
力信号、及び前記センサの検出信号に基づいて前記ピス
トンストローク位置を検出する、ことを特徴とする 流体圧シリンダのピストンストローク
位置検出方法。 - 【請求項３】前記動作情報として、前記ピストンの全ス
トローク長さ、前記タイロッドの伸びの最大値、及び、
ピストンストロークとタイロッドの伸びとが比例関係に
あることを示す情報を含む、 請求項１又は２記載の流体圧シリンダのピストンストロ
ーク位置検出方法。 - 【請求項４】シリンダチューブ、シリンダチューブ内を
摺動するピストン、シリンダチューブの両端面を閉塞す
るシリンダカバー、両シリンダカバーの間にわたって設
けられそれらを締結するタイロッドを有してなる流体圧
シリンダのピストンストローク位置を検出する装置であ
って、 前記タイロッドに取り付けられてその伸びを検出するた
めの歪みセンサと、 所定の圧力におけるピストンの位置とタイロッドの伸び
との関係を動作情報として格納するメモリと、 前記メモリに格納された動作情報及び前記センサの検出
信号に基づいてピストンストローク位置を検出する演算
手段と、 を有することを特徴とする流体圧シリンダのピストンス
トローク位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19255299A JP3471260B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 流体圧シリンダのピストンストローク位置検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19255299A JP3471260B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 流体圧シリンダのピストンストローク位置検出方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001020911A JP2001020911A (ja) | 2001-01-23 |
| JP3471260B2 true JP3471260B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=16293189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19255299A Expired - Fee Related JP3471260B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 流体圧シリンダのピストンストローク位置検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3471260B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5014186B2 (ja) * | 2008-02-07 | 2012-08-29 | 新明和工業株式会社 | 液圧シリンダの制御装置 |
| JP6081232B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2017-02-15 | 株式会社堀内機械 | 液圧装置、液圧システム、液圧装置の制御方法および液圧システムの制御方法 |
| DE102022208372A1 (de) * | 2022-08-11 | 2024-02-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Erfassungseinrichtung, Zylinderrohreinheit und Verfahren zum Erfassen einer Position eines Kolbens in einem Zylinderrohr |
-
1999
- 1999-07-07 JP JP19255299A patent/JP3471260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001020911A (ja) | 2001-01-23 |
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