JP3894748B2 - シリンダの位置検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリンダケースに摺動可能に挿入されたピストンの位置を検出するシリンダの位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シリンダは航空機、各種産業機械等に多く用いられており、特に、そのピストンの移動を高精度で制御する場合には、該ピストンの移動を位置検出装置により常時検出するようにしている。
【０００３】
従来、このようなシリンダ11の位置検出装置12としては、例えば、図７に示すようなシリンダケース13に取付けられ、コイルが巻き付けられた円筒状の本体部としてのコイル部14と、ピストン15に取付けられ、前記コイル部14に一部が挿入された検出ロッドとしてのアマチュア16とを備え、前記コイル部14に対するアマチュア16の挿入量を検出することにより、ピストン15の位置を検出するようにした差動トランス等が多用されている。
【０００４】
そして、このような位置検出装置12付きのシリンダ11を航空機等に装着する場合には、装着に先立ってピストン15の位置が所定の中立位置に位置しているとき、位置検出装置12から出力される検出信号が所定値となるようコイル部14に対するアマチュア16の挿入量の調節（零調節）を行っている。
【０００５】
次に、零調節を行ったシリンダ11を航空機等に装着するが、その後、位置検出装置12の経年変化等により、該位置検出装置12における零調節が狂ってしまうことがある。このような場合には、シリンダ11のピストン15と航空機等との連結を外した後、ピストン15の先端に設けられたロッドエンド19のねじ込み位置を調節しながら、ピストン15、アマチュア16を中立位置に復帰させ、その後、再びピストン15を航空機等に連結するようにしているが、このような作業は面倒であり、特に、空間的な制約を受ける場合には長時間の困難な作業となっていた。
【０００６】
このため、本出願人は、実開平４−１２７５１０号公報に記載のように、位置検出装置12からの検出信号を伝達する信号線17の途中に、ピストン15が前述のように中立位置からずれたとき、位置検出装置12から出力される検出信号の値を所定値に補正する補正手段18、例えば差動トランスを設置したものを提案した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなシリンダの位置検出装置にあっては、位置検出装置12の他に補正手段18が必要となるため、部品点数が増加して故障の確率が増大し、この結果、信頼性が低下してしまう、例えば補正手段18のコイルが切断した場合には、位置検出装置12の検出機能自身が失われるという問題点がある。しかも、構造が複雑となり製作費も高価となってしまうという問題点もある。
【０００８】
この発明は、構造簡単で安価でありながら、迅速に調節作業を行うことができるとともに、信頼性を容易に向上させることができるシリンダの位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、第１に、シリンダケースまたはシリンダケースに摺動可能に挿入されたピストンのいずれか一方に取付けられた円筒状の本体部と、シリンダケースまたはピストンの残り他方に取付けられ、前記本体部に一部が挿入された検出ロッドとを備え、前記本体部に対する検出ロッドの挿入量を検出することにより、ピストンの位置を検出するようにしたシリンダの位置検出装置において、前記検出ロッドの基端部をシリンダケースまたはピストンに軸方向に位置調節可能に取付けるとともに、該検出ロッドの基端部近傍のシリンダケースまたはピストンに、半径方向に貫通し該検出ロッドの基端部の一部が突出する操作穴を設け、該操作穴を通じて検出ロッドの突出部に軸方向力を付与して微少移動させることにより、本体部に対する検出ロッドの挿入量を微調節するようにしたシリンダの位置検出装置により、
【００１０】
第２に、前述と同様のシリンダの位置検出装置において、前記本体部の基端部をシリンダケースまたはピストンに軸方向に位置調節可能に取付けるとともに、該本体部の基端部近傍のシリンダケースまたはピストンに、半径方向に貫通し該本体部の基端部の一部が突出する操作穴を設け、該操作穴を通じて本体部の突出部に軸方向力を付与して微少移動させることにより、本体部に対する検出ロッドの挿入量を微調節するようにしたシリンダの位置検出装置により達成することができる。
【００１１】
前述したようにシリンダ単体で零調節を行った後、該シリンダを航空機等に装着するが、その後、位置検出装置の経年変化等により、該位置検出装置の零調節が狂ってしまうことがある。このような場合、請求項１に係る発明においては、シリンダケースまたはピストンに形成された操作穴を通じて検出ロッドの基端部の一部（操作穴への突出部）に軸方向力を付与し、これにより、該検出ロッドを軸方向に微少移動させ、本体部に対する検出ロッドの挿入量が所定量に復帰するよう微調節する。
【００１２】
このような微調節に際し、従来技術で説明したような補正手段は不要であるため、構造が簡単で製作費も安価となり、さらに、故障の確率が低下して信頼性も向上する。さらに、このような微調節は検出ロッドに対し軸方向力を付与するだけで充分であり、シリンダケースあるいはピストンと航空機等との連結解除、再連結の作業が不要であるため、空間的な制約があっても、調節作業を迅速かつ容易に行うことができる。また、２方向から検出ロッドに対し軸方向力を付与することが可能となり、この結果、調節作業が容易となる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明においては、シリンダケースまたはピストンに形成された操作穴を通じて本体部の基端部の一部（操作穴への突出部）に軸方向力を付与し、これにより、該本体部を軸方向に微少移動させ、検出ロッドに対する本体部の挿入量を所定量に復帰するよう微調節しており、この場合も請求項１に係る発明と同様の作用・効果を奏することができる。また、２方向から本体部に対し軸方向力を付与することが可能となり、この結果、調節作業が容易となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、21は、例えば航空機の舵を制御するサーボシリンダであり、このシリンダ21は基端（後端）が航空機の機体に連結されたシリンダケース22を有する。このシリンダケース22内にはピストン23が挿入された内室24が形成され、この内室24は前記ピストン23のピストン本体23ａにより２つのシリンダ室24ａ、24ｂに分割される。また、前記ピストン23は軸方向中央部がピストン本体23ａに一体的に連結された中空のロッド部23ｂを有し、このロッド部23ｂはシリンダケース22のシリンダ後壁27およびシリンダ前壁28を貫通している。
【００１５】
30、31は流入出通路であり、この流入出通路30からシリンダ室24ａに高圧流体が流入したときには、ロッド部23ｂは前方に向かって突出するとともに、流入出通路31から低圧流体が排出され、一方、流入出通路31からシリンダ室24ｂに高圧流体が流入したときには、ロッド部23ｂは後方に向かって引っ込むとともに、流入出通路30から低圧流体が排出される。このロッド部23ｂの前端内周に形成されためねじ部33にはロッドエンド23ｃのおねじ部34が螺合し、また、前記ロッドエンド23ｃは航空機の舵に連結されている。
【００１６】
36はシリンダケース22とピストン23との間に介装された位置検出装置としての差動トランスであり、この差動トランス36は円筒状をした本体部としてのコイル部37を有し、このコイル部37の基端（後端）はシリンダ後壁27より後側に位置するシリンダケース22の後端部に複数のボルト38により取付けられている。そして、このコイル部37の内部には一次側コイルおよび二次側コイルが巻き付けられている。
【００１７】
40はコイル部47内にその一部（先端側）が挿入された検出ロッドとしてのアマチュアであり、このアマチュア40はその基端部（前端部）外周に形成されたおねじ部41がピストン23の前端部、詳しくはロッドエンド23ｃに形成されためねじ部42にねじ込まれることで、軸方向に位置調節可能に取付けられている。
【００１８】
前記コイル部37の一次、二次側コイルには信号線としてのリード線44が接続され、このリード線44は航空機の操縦室まで導かれている。そして、このリード線44を通じて一次側コイルには一定電圧の交流が入力されるとともに、二次側コイルからはコイル部37に対するアマチュア40の挿入量、即ちピストン23の位置に応じた検出信号（交流電圧）が出力される。
【００１９】
46はアマチュア40の基端部近傍のピストン23、ここではロッドエンド23ｃに形成された断面矩形の操作穴であり、この操作穴46は前記ロッドエンド23ｃを半径方向に貫通している。そして、この操作穴46には前記アマチュア40の基端部の一部が突出しており、この結果、この操作穴46を通じて該アマチュア40の突出部40ａを回転させると、該アマチュア40にはこの回転に基づく軸方向力が付与され、軸方向に微少移動する。
【００２０】
ここで、前述のように操作穴46がロッドエンド23ｃを貫通していると、２方向からアマチュア40に対し軸方向力を付与することが可能となり、この結果、コイル部47に対するアマチュア40の挿入量（相対位置）の調節作業が容易となる。
【００２１】
48は前記アマチュア40の突出部40ａ（おねじ部41）にねじ込まれたナットであり、このナット48を締め付け、操作穴46の後側面に押し付けることで、前記アマチュア40をピストン23に強固にロックするようにしている。前述したピストン本体23ａ、ロッド部23ｂ、ロッドエンド23ｃ、ナット48は全体として、シリンダケース22に摺動可能に挿入された前記ピストン23を構成する。
【００２２】
次に、この発明の第１実施形態の作用について説明する。
このようなシリンダ21においては、中立位置調節、即ちピストン23が所定の位置（中立位置）に位置しているとき、常に所定の値（零）の検出信号を出力するよう調節（いわゆる零調節）をしておかなければならないが、このような調節作業には、シリンダ21自体での調節作業と、シリンダ21を機体に取り付けた状態での調節作業がある。
【００２３】
ここで、前述のシリンダ21自体における調節作業は、機体から取り外されたシリンダ21のピストン23を所定の中立位置に保持しながら、アマチュア40の突出部40ａを回転させて該アマチュア40を軸方向に微少移動させ、コイル部37に対するアマチュア40の挿入量を所定値に調節し、その後、ナット48を締め付けロックする。
【００２４】
このようにしてシリンダ21単体における零調節作業が終了すると、シリンダ21を航空機の機体に取り付ける。この状態で使用を継続すると、作動トランス36の零調節が経年変化によって狂ってしまうことがある。
【００２５】
このような場合には、舵が中立に位置していても、差動トランス36における零調節が狂わされるため、該作動トランス36から出力される検出信号の値が所定値からずれてしまう。このようなときにはピストン23（ロッドエンド23ｃ）に形成された操作穴46を通じてアマチュア40の突出部40ａに回転力を付与するが、このアマチュア40はロッドエンド23ｃにねじ込まれているので、前記回転力は軸方向力に変換され、該アマチュア40を軸方向に微少移動させる。これにより、アマチュア40はコイル部37に対して中立位置に復帰するよう挿入量が微調節される。
【００２６】
このような微調節に際し、従来技術で説明したような補正手段は不要であるため、構造が簡単で製作費も安価となり、さらに、故障の確率が低下して信頼性も向上する。さらに、このような微調節はアマチュア40に対し軸方向力を付与するだけで充分であり、シリンダケース22、ピストン23（ロッドエンド23ｃ）と航空機等との連結解除、再連結の作業が不要であるため、空間的な制約があっても、調節作業を迅速かつ容易に行うことができる。
【００２７】
図２は、この発明の第２実施形態を示す図である。この実施形態においては、ピストン23（ロッドエンド23ｃ）に形成された操作穴50に突出しているアマチュア40の突出部40ａにのみおねじ部51を形成するとともに、このおねじ部51に２個のナット52、53を螺合し、これら２個のナット52、53によって操作穴50の内面に形成されたフランジ54を挟持することで、アマチュア40をピストン23に軸方向に位置調節可能に取付けている。
【００２８】
そして、このものにおいてコイル部37に対するアマチュア40の挿入量を所定量（中立位置）に復帰させる場合には、ナット52、53を回転させてフランジ54を挟持から解放した後、アマチュア40に軸方向力を付与して中立位置まで微少移動させ、その後、前記ナット52、53を回転させ、これらナット52、53によりフランジ54を挟持する。なお、他の構成、作用は前記第１実施形態と同様である。
【００２９】
図３はこの発明の第３実施形態を示す図である。この実施形態においては、ピストン23（ロッドエンド23ｃ）に形成された操作穴55に突出しているアマチュア40の突出部40ａにのみおねじ部56を形成するとともに、このおねじ部56に２個のナット57、58を螺合し、これら２個のナット57、58を操作穴55に形成された段差面59、60にそれぞれ当接させることで、アマチュア40をピストン23に軸方向に位置調節可能に取付けている。
【００３０】
そして、このものにおいてコイル部37に対するアマチュア40の挿入量を所定量（中立位置）に復帰させる場合には、操作穴55を通じてナット57、58を回転させることにより、段差面59、60から離隔させた後、アマチュア40に軸方向力を付与して中立位置まで微少移動させ、その後、前記ナット57、58を回転させ、これらナット57、58を段差面59、60にそれぞれ当接させる。なお、他の構成、作用は前記第１実施形態と同様である。
【００３１】
図４、５はこの発明の第４実施形態を示す図である。この実施形態においては、本体部としてのコイル部63の基端部（後端部）をシリンダケース64の後端部に形成された挿入穴65に摺動可能の挿入するとともに、該コイル部63の基端（後端）に外周におねじ部66が形成されたねじ軸67を設けている。そして、前記コイル部63の基端部近傍のシリンダケース64に貫通した操作穴68を形成し、該操作穴68に前記コイル部63の基端部の一部、詳しくは、前記ねじ軸67を突出させている。
【００３２】
69、70は前記ねじ軸67に螺合する２個のナットであり、これら２個のナット69、70によって操作穴68の内面に形成されたフランジ71を挟持することで、コイル部63をシリンダケース64に軸方向に位置調節可能に取付けている。
【００３３】
そして、このものにおいてコイル部63に対するアマチュア40の挿入量を所定量（中立位置）に復帰させる場合には、操作穴68を通じてナット69、70を回転させることにより、フランジ71を挟持から解放した後、コイル部63に軸方向力を付与して中立位置まで微少移動させ、その後、前記ナット69、70を回転させ、これらナット69、70によりフランジ71を挟持する。
【００３４】
このように、前述の第１実施形態においては、アマチュア40の基端部をピストン23に軸方向に位置調節可能に取付けるとともに、ピストン23に該アマチュア40の基端部の一部が突出する操作穴46を設けるようにしたが、この実施形態においては、コイル部63の基端部をシリンダケース64に軸方向に位置調節可能に取付けるとともに、シリンダケース64に該コイル部63の基端部の一部が突出する操作穴68を設けるようにしている。なお、他の構成、作用は前記第１実施形態と同様である。
【００３５】
図６はこの発明の第５実施形態を示す図である。この実施形態においては、ねじ軸67に螺合している２個のナット73、74を操作穴75に形成された段差面76、77にそれぞれ当接させることで、コイル部63をシリンダケース64に軸方向に位置調節可能に取付けている。
【００３６】
そして、このものにおいてコイル部63に対するアマチュア40の挿入量を所定量（中立位置）に復帰させる場合には、操作穴75を通じてナット73、74を回転させることにより、段差面76、77から離隔させた後、コイル部63に軸方向力を付与して中立位置まで微少移動させ、その後、前記ナット73、74を回転させ、これらナット73、74を段差面76、77にそれぞれ当接させる。なお、他の構成、作用は前記第４実施形態と同様である。
【００３７】
なお、前述の実施形態においては、本体部としてのコイル部をシリンダケースに、検出ロッドとしてのアマチュアをピストンに取付けるようにしたが、この発明においては、本体部としてのコイル部をピストンに、検出ロッドとしてのアマチュアをシリンダケースに取付けるようにしてもよい。このとき、コイル部またはアマチュアの基端部をピストンまたはシリンダケースに軸方向に位置調節可能に取付けるようにすればよい。
【００３８】
また、前述の実施形態においては、位置調節可能な取付け方法としてねじを用いたが、この発明においては、ラック・ピニオン機構を用いたり、くさびを用いて結合するようにしてもよい。
【００３９】
さらに、前述の実施形態においては、シリンダとしてサーボシリンダを用いたが、電気油圧式シリンダ、メカニカル・バックアップ付きシリンダ、電動シリンダを用いるようにしてもよく、また、この発明は、航空機以外の各種産業機械等に適用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、構造簡単で安価でありながら、迅速に調節作業を行うことができるとともに、信頼性を容易に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施形態を示す一部破断正面図である。
【図２】 この発明の第２実施形態を示す検出ロッドの基端部近傍の一部破断正面図である。
【図３】 この発明の第３実施形態を示す検出ロッドの基端部近傍の一部破断正面図である。
【図４】 この発明の第４実施形態を示す一部破断正面図である。
【図５】 前記第４実施形態における本体部の基端部近傍の一部破断正面図である。
【図６】 この発明の第５実施形態を示す本体部の基端部近傍の一部破断正面図である。
【図７】 従来のシリンダの位置検出装置の一例を示す一部破断正面図である。
【符号の説明】
21…シリンダ 22…シリンダケース
23…ピストン 36…位置検出装置
37…本体部 40…検出ロッド
40ａ…突出部 46…操作穴

Claims (2)

1. シリンダケースまたはシリンダケースに摺動可能に挿入されたピストンのいずれか一方に取付けられた円筒状の本体部と、シリンダケースまたはピストンの残り他方に取付けられ、前記本体部に一部が挿入された検出ロッドとを備え、前記本体部に対する検出ロッドの挿入量を検出することにより、ピストンの位置を検出するようにしたシリンダの位置検出装置において、前記検出ロッドの基端部をシリンダケースまたはピストンに軸方向に位置調節可能に取付けるとともに、該検出ロッドの基端部近傍のシリンダケースまたはピストンに、半径方向に貫通し該検出ロッドの基端部の一部が突出する操作穴を設け、該操作穴を通じて検出ロッドの突出部に軸方向力を付与して微少移動させることにより、本体部に対する検出ロッドの挿入量を微調節するようにしたことを特徴とするシリンダの位置検出装置。
2. シリンダケースまたはシリンダケースに摺動可能に挿入されたピストンのいずれか一方に取付けられた円筒状の本体部と、シリンダケースまたはピストンの残り他方に取付けられ、前記本体部に一部が挿入された検出ロッドとを備え、前記本体部に対する検出ロッドの挿入量を検出することにより、ピストンの位置を検出するようにしたシリンダの位置検出装置において、前記本体部の基端部をシリンダケースまたはピストンに軸方向に位置調節可能に取付けるとともに、該本体部の基端部近傍のシリンダケースまたはピストンに、半径方向に貫通し該本体部の基端部の一部が突出する操作穴を設け、該操作穴を通じて本体部の突出部に軸方向力を付与して微少移動させることにより、本体部に対する検出ロッドの挿入量を微調節するようにしたことを特徴とするシリンダの位置検出装置。

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