JP6641358B2 - シリンダ装置 - Google Patents
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Description
上記従来技術の第1実施例(図2と図5を参照)は、次のように構成されている。
ハウジング内にピストンが挿入され、そのピストンの上側にロック室が形成されると共に、ピストンの下側にリリース室が形成される。そのロック室から圧油を排出すると共にリリース室に圧油を供給すると、ピストンが上昇する。すると、そのピストンの位置を検出する検出用開閉弁の弁体が、リリース室の圧油によって、上側の開弁位置から下側の閉弁位置に切換わると共に、検出用エアを供給するエア検出路を遮断する。その結果、その遮断されたエア検出路の上流側の圧力上昇を圧力スイッチが検出することにより、ピストンが上昇位置にあることを検出する。
また、従来技術の第3実施例(図11と図13を参照)は、次のように構成される。
上記弁体を下方へ付勢する圧縮バネが当該弁体の上部に装着される。上記の下側のリリース室から圧油が排出されると共に、上側のロック室に圧油が供給されると、ピストンが下降される。すると、前記の検出用開閉弁の弁体が前記圧縮バネの付勢力によって閉弁される。その結果、前記第1実施例と同様に、エア検出路の上流側の圧力上昇を圧力スイッチが検出することにより、ピストンが下降位置にあることを検出する。
本発明の目的は、ピストン等の位置を速やかに検出するシリンダ装置を提供することにある。
ハウジング1にピストン10が挿入される。前記ピストン10にガイド孔17が下方へ開口するように形成される。前記ガイド孔17に収容される保持ロッド18が、前記ハウジング1の下壁4aから上方へ突設される。前記保持ロッド18に上下方向に形成されたロッド孔19の下寄り部に、電気式または電子式のスイッチ20が固定される。前記ピストン10の位置を検出する検出ロッド21が、前記ロッド孔19の上寄り部に昇降可能に挿入される。前記保持ロッド18に複数の支持孔22,22が周方向に所定間隔をあけて半径方向に向けて形成される。前記支持孔22,22に第1係合ボール30および第2係合ボール40が移動可能に挿入される。前記第1係合ボール30に当接される第1カム面32が、上方へ向かうにつれて前記検出ロッド21の軸心から遠ざかるように当該検出ロッド21の外周部に形成される。前記第1係合ボール30に当接される第1押部35が、上方へ向かうにつれて前記軸心に近づくように前記ガイド孔17に形成される。前記第2係合ボール40に当接される第2カム面42が、上方へ向かうにつれて前記軸心に近づくように当該検出ロッド21の外周部に形成される。前記第2係合ボール40に当接される第2押部45が、上方へ向かうにつれて前記軸心から遠ざかるように前記ガイド孔17に形成される。前記検出ロッド21の動きを前記スイッチ20によって電気的または電子的に検出することで前記ピストン10の位置を検出する。
前記のピストンが下降位置から上昇位置まで上昇することにより、そのピストンの第2押部が第2係合ボールと第2カム面とを介して検出ロッドを下降させる。すると、その検出ロッドが電気式または電子式のスイッチを速やかに操作する。
また、前記のピストンが上昇位置から下降位置まで下降することにより、第1押部が第1係合ボールと第1カム面とを介して検出ロッドを上昇させる。すると、その検出ロッドが電気式または電子式のスイッチを操作することを速やかに止める。
スイッチは、電気式または電子式なので瞬時に応答する。そのため、ピストンが下降位置にあること、および上昇位置にあることが、スイッチによって速やかに検出される。
(1)例えば、図3および図4に示すように、上方へ付勢されるようにロッド孔19に上下方向に移動可能で保密状に挿入された被操作部材20bをスイッチ20が有する。
この構成によると、被操作部材がロッド孔に保密状に挿入されていることで検出ロッドの動作が安定する。
この構成によると、検出ロッドをより小さな力で動作させることができる。
ハウジング1にピストン10が挿入される。前記ピストン10にガイド孔17が下方へ開口するように形成される。前記ガイド孔17に収容される保持ロッド18が、前記ハウジング1の下壁4aから上方へ突設される。前記保持ロッド18に上下方向に形成されたロッド孔19の下寄り部に、電気式または電子式のスイッチ20が固定される。そのスイッチ20が有する被操作部材20bが、上方へ付勢されるように前記ロッド孔19に上下方向に移動可能に挿入される。前記ピストン10の位置を検出する検出ロッド21が、前記ロッド孔19の上寄り部に昇降可能に挿入される。そのロッド孔19の上部に装着されるバネ60が、前記被操作部材20bを上方へ付勢する力に抗するように前記検出ロッド21を下方に付勢する。前記保持ロッド18に支持孔22が半径方向に向けて形成される。前記支持孔22に係合ボール30が移動可能に挿入される。前記係合ボール30に当接されるカム面32が、上方へ向かうにつれて前記検出ロッド21の軸心から遠ざかるように当該検出ロッド21の外周部に形成される。前記係合ボール30に当接される押部35が、上方へ向かうにつれて前記軸心に近づくように前記ガイド孔17に形成される。前記検出ロッド21の動きを前記スイッチ20によって電気的または電子的に検出することで前記ピストン10の位置を検出する。
上記のピストンが下降位置から上昇位置まで上昇すると、ピストンのガイド孔と保持ロッドの外周面との間に隙間が形成されることにより、係合ボールが半径方向の外方へ移動可能となる。すると、検出ロッドの上部に装着されたバネが当該検出ロッドのカム面を介して係合ボールを半径方向の外方へ押出し、検出ロッドが下降される。これにより、前記バネが、スイッチの被操作部材を上方へ付勢する力に抗して検出ロッドを下降させる。すると、その検出ロッドが電気式または電子式のスイッチを速やかに操作する。
また、前記のピストンが上昇位置から下降位置まで下降することにより、そのピストンの押部が係合ボールとカム面とを介して検出ロッドを前記バネに抗して上昇させる。すると、被操作部材は、前記の上方へ付勢する力によって上昇される。これにより、検出ロッドが、電気式または電子式のスイッチを操作することを速やかに止める。
また、検出ロッドが下降位置に移動されたときに、想定外の外力が上向きに作用する等の原因によって検出ロッドが押し上げられた場合には、検出ロッドの上部に装着されたバネが、当該検出ロッドを上方から受け止める。これにより、検出ロッドがスイッチを誤操作することが防止される。その結果、スイッチは、ピストンが所定の上昇位置にあることを確実かつ速やかに検出できる。
例えば、図7Aおよび図7Bに示すように、上方へ付勢されるようにロッド孔19に上下方向に移動可能で被操作部材20bが保密状に挿入される。
この構成によると、被操作部材がロッド孔に保密状に挿入されていることで検出ロッドの動作が安定する。
図1および図2は、本発明の第1実施形態を示している。
この実施形態では、位置検出機能付きシリンダ装置をリンク式クランプに適用した場合を例示してある。
固定台としてのテーブルTにハウジング1が取り付けられる。そのハウジング1は、上側ハウジング2と、その上側ハウジング2にボルト3によって固定される下側ハウジン4とを有する。上側ハウジング2の上部に上壁2aが形成されると共に、下側ハウジング4の下部に下壁4aが形成される。
また、保持ロッド18の上部に複数の支持孔22,22が周方向に所定の間隔をあけて半径方向に形成され、その複数の支持孔22,22に第1係合ボール30および第2係合ボール40が、それぞれ、半径方向に移動可能に挿入される。
また、上記のガイド孔17に第1ガイド溝33が上下方向に形成される。その第1ガイド溝33は、上下方向へストレートに形成された大径部34と、上方に向かうにつれて前記軸心に近づくように形成された第1押部35と、上下方向へストレートに形成された小径部36とを上方へ順に有する。大径部34と第1押部35と小径部36とは、上記の第1係合ボール30に当接される。
また、上記のガイド孔17に第2ガイド溝43が上下方向に形成される。その第2ガイド溝43は、上下方向へストレートに形成された小径部44と、上方に向かうにつれて前記軸心から遠ざかるように形成された第2押部45と、上下方向へストレートに形成された大径部46とを上方へ順に有する。小径部44と第2押部45と大径部46とは、上記の第2係合ボール40に当接される。
なお、この実施形態では、上記の第1カム面32と第2カム面42とが、ほぼ同じ高さ位置で対面するように形成されている。また、上記の第1押部35と第2押部45とが、ほぼ同じ高さ位置で対面するように形成されている。
図1のリリース状態では、ロック室12から、圧力流体としての圧油が排出されると共に、リリース室11に圧油が供給されている。リリース室11の圧油によって下降されたピストン10が、シリンダ孔5と筒孔4bとの間に形成された段差部5aに下方から受け止められている。
また、第1ガイド溝33の小径部36が第1係合ボール30を介して第1カム面32を上方へ押圧して、検出ロッド21を上昇位置へ移動させている。これにより、リミットスイッチ20の被操作部材20bは、ケーシング20a内のバネによって上限位置に移動され、そのリミットスイッチ20によってピストン10が下限位置にあることを検出する。
上記のピストン10が下降位置から上昇位置まで上昇することにより、そのピストン10の第2押部45が第2係合ボール40と第2カム面42とを介して検出ロッド21を下降させる。すると、その検出ロッド21が、電気式または電子式のリミットスイッチ20を速やかに操作する。
また、前記のピストン10が上昇位置から下降位置まで下降することにより、そのピストン10の第1押部35が第1係合ボール30と第1カム面32とを介して検出ロッド21を上昇させる。すると、その検出ロッド21が、電気式または電子式のリミットスイッチ20を操作することを速やかに止める。
また、検出ロッド21が下降位置に移動されたときに、想定外の外力が上向きに作用する等の原因によって検出ロッド21に押し上げの力が作用した場合には、ピストン10の第2ガイド溝43の小径部44が第2係合ボール40と第2カム面42とを介して検出ロッド21を上方から受け止める。これにより、検出ロッド21がリミットスイッチ20を誤って操作することが防止される。その結果、リミットスイッチ20は、ピストン10が所定の上昇位置にあることを確実かつ速やかに検出できる。リミットスイッチ20は、電気式または電子式なので瞬時に応答する。そのため、ピストン10が所定の下降位置にあること、および所定の上昇位置にあることが、リミットスイッチ20によって速やかに検出される。
図3および図4は、本発明の第1実施形態の第1変形例を示している。上記の第1実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて第1変形例について説明する。
この第1変形例が上記の第1実施形態と異なる点は次の通りである。
図5は、本発明の第1実施形態の第2変形例を示している。上記の第1実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて第2変形例について説明する。
この第2変形例が上記の第1実施形態と異なる点は次の通りである。
図6Aおよび図6Bは、本発明の第2実施形態を示している。この実施形態では、位置検出機能付きシリンダ装置を旋回式クランプに適用した場合を例示し、上記の第1実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。
この第2実施形態が上記の第1実施形態と異なる点は次の通りである。
なお、前記バネ60の弾性力は、リミットスイッチ20の被操作部材20bを上方へ付勢するバネ(図示せず)の弾性力よりも大きく設定されている。
図6Aのリリース状態では、ロック室12から圧油が排出されると共に、リリース室11に圧油が供給されている。リリース室11の圧油によって上昇されたピストン本体10aの上面が、前記段差部5aに受止められている。また、保持ロッド18のロッド孔19に装着されたバネ60が検出ロッド21のカム面32を介して係合ボール30を半径方向の外方へ押出し、検出ロッド21を下限位置へ移動させている。その結果、その検出ロッド21がリミットスイッチ20の被操作部材20bを下方へ押圧し、リミットスイッチ20によってピストン10が上限位置にあることを検出する。
上記のピストン10が下降位置から上昇位置まで上昇すると、保持ロッド18とガイド孔17との間に隙間が形成されることにより、係合ボール30が半径方向の外方へ移動可能となる。すると、検出ロッド21の上部に装着されたバネ60が当該検出ロッド21のカム面32を介して係合ボール30を半径方向の外方へ押出し、検出ロッド21が下降される。これにより、検出ロッド21の上部に装着されたバネ60が、リミットスイッチ20の被操作部材20bを上方へ付勢する力に抗して当該検出ロッド21を下降させる。すると、その検出ロッド21が電気式または電子式のリミットスイッチ20を速やかに操作する。
また、前記のピストン10が上昇位置から下降位置まで下降することにより、そのピストン10の押部35が係合ボール30とカム面32とを介して検出ロッド21を上昇させる。すると、その検出ロッド21が被操作部材20bを上方へ付勢するバネによって上昇され、電気式または電子式のリミットスイッチ20を操作することを速やかに止める。
また、検出ロッド21が下降位置に移動されたときに、想定外の外力が上向き作用する等の原因によって検出ロッド21が押し上げられた場合には、検出ロッド21の上部に装着されたバネ60が、当該検出ロッド21を上方から受け止める。これにより、検出ロッド21がリミットスイッチ20を誤操作することが防止される。その結果、リミットスイッチ20は、ピストン10が所定の上昇位置にあることを確実かつ速やかに検出できる。リミットスイッチ20は、電気式または電子式なので瞬時に応答する。そのため、ピストン10が所定の下降位置にあること、および所定の上昇位置にあることが、リミットスイッチ20によって速やかに検出される。
図7Aおよび図7Bは、本発明の第2実施形態の変形例を示している。上記の第2実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて第2変形例について説明する。
この変形例が上記の第2実施形態と異なる点は次の通りである。
上記の圧力流体は、例示した圧油に代えて、他の液体または圧縮空気等の気体であってもよい。
上記のピストン10は、前記リリース室11および前記ロック室12に給排される圧油によって往復駆動される構成に代えて、前記ロック室12に装着したロックバネによってロック駆動されると共に前記リリース室11に給排される圧力流体によってリリース駆動される構成であってもよい。また、ピストン10は、前記リリース室11および前記ロック室12に給排される圧油によって往復駆動される構成に代えて、前記リリース室11に装着したリリースバネによってリリース駆動されると共に前記ロック室12に給排される圧力流体によってロック駆動される構成であってもよい。さらには、例示した油圧シリンダに代えて、空圧シリンダや電動アクチュエータであってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。
Claims (5)
- ハウジング(1)に挿入されたピストン(10)と、
前記ピストン(10)に下方へ開口するように形成されたガイド孔(17)と、
前記ガイド孔(17)に収容されるように前記ハウジング(1)の下壁(4a)から上方へ突設される保持ロッド(18)と、
前記保持ロッド(18)に上下方向に形成されたロッド孔(19)の下寄り部に固定された電気式または電子式のスイッチ(20)と、
前記ロッド孔(19)の上寄り部に昇降可能に挿入されると共に、前記ピストン(10)の位置を検出する検出ロッド(21)と、
前記保持ロッド(18)に周方向に所定間隔をあけて半径方向に向けて形成された複数の支持孔(22,22)と、
前記支持孔(22,22)に移動可能に挿入される第1係合ボール(30)および第2係合ボール(40)と、
前記第1係合ボール(30)に当接されると共に、上方へ向かうにつれて前記検出ロッド(21)の軸心から遠ざかるように当該検出ロッド(21)の外周部に形成される第1カム面(32)と、
前記第1係合ボール(30)に当接されると共に、上方へ向かうにつれて前記軸心に近づくように前記ガイド孔(17)に形成された第1押部(35)と、
前記第2係合ボール(40)に当接されると共に、上方へ向かうにつれて前記軸心に近づくように前記検出ロッド(21)の外周部に形成される第2カム面(42)と、
前記第2係合ボール(40)に当接されると共に、上方へ向かうにつれて前記軸心から遠ざかるように前記ガイド孔(17)に形成された第2押部(45)と、を備え、
前記検出ロッド(21)の動きを前記スイッチ(20)によって電気的または電子的に検出することで前記ピストン(10)の位置を検出する、
ことを特徴とするシリンダ装置。 - 請求項1のシリンダ装置において、
前記スイッチ(20)が、上方へ付勢されるように前記ロッド孔(19)に上下方向に移動可能で保密状に挿入された被操作部材(20b)を有する、
ことを特徴とするシリンダ装置。 - 請求項1または2のシリンダ装置において、
前記ピストン(10)は、ピストン本体(10a)と、当該ピストン本体(10a)から下方へ突出したガイド筒(10b)とを有し、
前記ハウジング(1)の筒孔(4b)の内周面と、前記ガイド筒(10b)の外周面との間に封止部材(47)が装着されている、
ことを特徴とするシリンダ装置。 - ハウジング(1)に挿入されたピストン(10)と、
前記ピストン(10)に下方へ開口するように形成されたガイド孔(17)と、
前記ガイド孔(17)に収容されるように前記ハウジング(1)の下壁(4a)から上方へ突設される保持ロッド(18)と、
前記保持ロッド(18)に上下方向に形成されたロッド孔(19)の下寄り部に固定される電気式または電子式のスイッチ(20)であって、上方へ付勢されるように前記ロッド孔(19)に上下方向に移動可能に挿入された被操作部材(20b)を有する電気式または電子式のスイッチ(20)と、
前記ロッド孔(19)の上寄り部に昇降可能に挿入されると共に、前記ピストン(10)の位置を検出する検出ロッド(21)と、
前記ロッド孔(19)の上部に装着されると共に、前記被操作部材(20b)を上方へ付勢する力に抗するように前記検出ロッド(21)を下方に付勢するバネ(60)と、
前記保持ロッド(18)に半径方向に向けて形成された支持孔(22)と、
前記支持孔(22)に移動可能に挿入される係合ボール(30)と、
前記係合ボール(30)に当接されると共に、上方へ向かうにつれて前記検出ロッド(21)の軸心から遠ざかるように当該検出ロッド(21)の外周部に形成されるカム面(32)と、
前記係合ボール(30)に当接されると共に、上方へ向かうにつれて前記軸心に近づくように前記ガイド孔(17)に形成された押部(35)と、を備え、
前記検出ロッド(21)の動きを前記スイッチ(20)によって電気的または電子的に検出することで前記ピストン(10)の位置を検出する、
ことを特徴とするシリンダ装置。 - 請求項4のシリンダ装置において、
前記被操作部材(20b)が、上方へ付勢されるように前記ロッド孔(19)に上下方向に移動可能で保密状に挿入されている、
ことを特徴とするシリンダ装置。
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