JP6654062B2 - ストロークセンサ - Google Patents

Description

本発明は、例えばフォークリフトの操作に用いられる手動式の油空圧切換弁のスプールのストローク量を検出するストロークセンサ、より詳しくは既設の手動式の油空圧切換弁に後付けしてスプールのストローク量を検出することができるストロークセンサに関する。

フォークリフトにおいては、各部の操作のために複数の手動式の油圧切換弁が使用されている。この油圧切換弁を手動操作することで、フォークの上下動や傾動等を操作するようになっている。
この油圧切換弁では、操作によって作動油が流れだしてから負荷が変動し、その変動に応じて油圧ポンプが応答するため、どうしても操作から油圧ポンプの応答までにタイムラグが生じていた。このタイムラグは、フォークリフトの操作性がリニアでないという問題の原因となっていた。

かかる問題を解消するために、油圧切換弁のスプールのストロークを検出するために、スプールに後付けでスイッチを設けることが行われていた。このスイッチは、スプールが操作はしているがまだ油圧ポンプが応答していない不感帯部分に設けられ、スプールが不感帯にある時点で先んじて油圧ポンプを作動するようにしている。
具体的には、スプールの不感帯に相当する部分を他の部分より細い細幅部として加工し、スイッチが不感帯を検出した時点で油圧ポンプを作動させるのである。
なお、前記スイッチにはマイクロスイッチが使用されている。
また、スプールのストローク量を検出するスプールセンサとして差動トランスを内蔵しているものもある。
さらに、スプールのストローク量を検出するために、スプールにワイヤを連結し、このワイヤを巻き取る巻回部の回動状態を検出するようにしたものもある（特開平１１−３３６７１４号公報参照）。

特開平１１−３３６７１４号公報

しかしながら、スイッチを後付け加工で取り付けるには、その取り付け、細幅部の加工等が必要になるととにも、その取付位置や細幅部の調整が個々の油圧切換弁に必要になり、非常に手間であった。
また、差動トランスをスプールセンサとして使用するタイプのものは、専用の発振回路及び検知回路が必要となり、コスト的な問題があるとともに、後付けに対応するものではない。
さらに、ワイヤを巻き取る巻回部の回動状態を検出するものも構造が複雑で、後付けに対応するものではない。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたもので、既設の手動式の油空圧切換弁に簡単に後付けでき、しかもその取付作業が容易で、かつ油空圧切換弁に加工を加える必要がないストロークセンサを提供することを目的としている。

本発明に係るストロークセンサは、既設の手動式の油空圧切換弁に後付けしてスプールのストローク量を検出するスクロークセンサにおいて、既設の油空圧切換弁のスプールの外周を覆うように設置される固定側ケースと、この固定側ケース内にセットされるセンサと、前記固定側ケースに対してストローク可能に被せられる変位側ケースと、この変位側ケース内に前記センサより内側にセットされ、前記センサに対応する磁石と、スプールと変位側ケースとを連結する連結部材とを具備しており、スプールのストローク量に応じて変位する磁石を前記センサで検知することでスプールのストローク量を検出し、前記固定側ケースは、スプールが貫通する筒部と、この筒部に側面方向に沿うように形成されてセンサが格納されるセンサ格納部とが一体に形成されており、前記変位側ケースは、筒部を覆う筒用カバー部と、センサ格納部を覆うセンサ用カバー部とが一体に形成されており、固定側ケースを変位側ケースに被せると、センサは、センサ格納部とセンサ用カバーとによって覆われるようになっている。
また、前記変位側ケースはスプールの先端の二股部がそれぞれ入り込む２つの突出部を有しており、この突出部には、スプールの先端に開設されたスプール側貫通孔に対応したカバー側貫通孔が開設されており、カバー側貫通孔とスプール側貫通孔とに連結部材を貫通させることでスプールと変位側ケースとを連結するようになっている。

また、固定側ケースと変位側ケースとの間には、圧縮スプリングが介在されている。

さらに、前記センサには、ホールＩＣ素子が使用される。

本発明に係るストロークセンサは、既設の油空圧切換弁のスプールの外周を覆うように固定側ケースを配置し、その固定側ケースに対して変位側ケースをストローク可能に被せることで、既設の油空圧切換弁に簡単に後付けで取り付けることができる。しかも、既設の油空圧切換弁のスプールに対する加工や調整作業も容易である。
また、本発明に係るストロークセンサには、ホールＩＣ素子を用いるので、専用の回路等が不要になる。

しかも、固定側ケースと変位側ケースとの間に介在された圧縮スプリングがあるので、なんらの外力が加えられていない状態では、変位側ケースを上方向に弾発付勢している。このため、スプールと変位側ケースとを連結する連結部材の遊びを解消している。

さらに、センサにはホールＩＣ素子が使用されるので、専用の回路等が不要となる。

本発明の実施の形態に係るストロークセンサの概略的分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るストロークセンサの概略的断面図である。 本発明の実施の形態に係るストロークセンサを油圧切換弁に後付けで組み込んだ状態を示す概略的斜視図である。 本発明の実施の形態に係るストロークセンサを構成する固定側ケースの概略的側面図である。 本発明の実施の形態に係るストロークセンサを構成する変位側ケースの概略的側面図である。 本発明の実施の形態に係るストロークセンサが後付けされる油圧切換弁の一例を示す概略的説明図である。

本発明の実施の形態に係るストロークセンサ１０００は、既設の手動式の油空圧切換弁９００に後付けしてスプール９２０のストローク量を検出するスクロークセンサにおいて、既設の油空圧切換弁のスプール９２０の外周を覆うように設置される固定側ケース１００と、この固定側ケース１００内にセットされるセンサ４００と、前記固定側ケース１００に対してストローク可能に被せられる変位側ケース２００と、この変位側ケース２００内に前記センサ４００より内側にセットされ、前記センサ４００に対応する磁石５００と、スプール９２０と変位側ケース２００とを連結する連結部材としてのピン９６０とを備えており、スプール９２０のストローク量に応じて変位する磁石５００を前記センサ４００で検知することでスプール９２０のストローク量を検出し、前記固定側ケース１００は、スプール９２０が貫通する筒部１２０と、この筒部１２０に側面方向に沿うように形成されてセンサ４００が格納されるセンサ格納部１３０とが一体に形成されており、前記変位側ケース２００は、筒部１２０を覆う筒用カバー部２１１と、センサ格納部１３０を覆うセンサ用カバー部２１２とが一体に形成されており、固定側ケース１００を変位側ケース２００に被せると、センサ４００は、センサ格納部１３０とセンサ用カバー２１２とによって覆われるようになっている。

まず、ストロークセンサ１０００の詳細な説明の前に、このストロークセンサ１０００が適用される油圧切換弁９００について図６を参照しつつ説明する。
この油圧切換弁９００は、ダイキャスト製のボディ９１０に１又は複数の切換弁（図示省略）を内蔵しており、それぞれの切換弁を操作するためのスプール９２０がボディ９１０からストローク可能に突出している。
このスプール９２０を手動でストロークさせることにより、ボディ９１０に内蔵されている切換弁が作動され、作動油の流れる方向や流れる量を制御するようになっている。なお、このスプール９２０は、自然状態では中間位置にあり、自然状態からは上下両方向（伸縮両方向）にストローク可能になっている。
また、この略円柱形状のスプール９２０の先端は、操作用のレバー（図示省略）を連結するために、二股部９２１として形成されているとともに、二股部９２１のそれぞれには、操作用のレバー（図示省略）を連結するためのスプール側貫通孔９２１Ａが横方向に開設されている。
なお、図６に示す油圧切換弁９００は、代表的なものであって、本発明に係るストロークセンサ１０００が適用される油圧切換弁がこれに限定されるものでないことはいうまでもない。

本発明の実施の形態に係るストロークセンサ１０００を構成する固定側ケース１００は、油圧切換弁９００のスプール９２０を覆うようにしてボディ９１０に設置されるものである。この固定側ケース１００は、油圧切換弁９００のボディ９１０に接触するベース部１１０と、このベース部１１０から立設された略円筒形状の筒部１２０と、前記ベース部１１０に立設されかつ前記筒部１２０の側面方向に沿うようにして設けられたセンサ格納部１３０とが一体的に形成されたものである。
この固定側ケース１００は、例えば、ガラス繊維強化ナイロン（ポリアミド樹脂）等の合成樹脂から構成されている。

前記ベース部１１０は、筒部１２０及びセンサ格納部１３０よりも横方向に突出してフランジのように構成されたものであり、ボディ９１０に形成された２つの雌ねじ（図示省略）に対応した２つのねじ用貫通孔１１１が形成されている。

また、前記筒部１２０は、スプール９２０が貫通する部分であって、スプール９２０より背低に形成されている。また、この筒部１２０は、スプール９２０より径大で、かつ後述する圧縮スプリング３００がスプール９２０を取り囲むようにして配置されることができる程度の大きさに設定されている。
ベース部１１０には、この筒部１２０の内側においてスプール９２０が貫通するスプール用貫通孔１１２が開設されている。
また、この筒部１２０の上縁部には、後述する変位側ケース２００の抜け止め防止に寄与する固定側爪部１２１が外側に向かって突出形成されている。

前記センサ格納部１３０は、前記筒部１２０の側面方向に沿うようにしてベース部１１０に立設されている。このセンサ格納部１３０は、センサ４００が実装されたセンサ基板４１０とこのセンサ基板４１０から延出されたリード線４２０とを格納する部分である。かかるセンサ格納部１３０は、センサ基板４１０に実装されたセンサ４００が後述するように磁石５００に対して向かい合うように設置される。
また、このセンサ格納部１３０の両サイドの外面には、後述するセンサ側爪部２１２Ａに対応した凹溝１３１が形成されている。
さらに、前記ベース部１１０には、このセンサ格納部１３０からのリード線４２０を外部に導出できるようにリード線用切欠き１１３が設けられている。

前記センサ４００は、磁場の強さに応じて変動する電圧を出力することで、磁石５００の直線的な移動を連続的に検知することができるホールＩＣ素子が使用される。このホールＩＣ素子は、電圧出力のための専用回路が一体化されているので、特別な回路を構成する必要がない。

一方、上述した固定側ケース１００にストローク可能に被せられる変位側ケース２００は、固定側ケース１００の筒部１２０及びセンサ格納部１３０をカバーするカバー部２１０と、このカバー部２１０の上面から突出する二股状の連結部２２０とが一体に形成されたものである。
この変位側ケース２００は、例えば、ガラス繊維強化ナイロン（ポリアミド樹脂）等の合成樹脂から構成されている。

前記カバー部２１０は、筒部１２０に対応した筒用カバー部２１１と、センサ格納部１３０に対応したセンサ用カバー部２１２と、磁石５００を格納する磁石格納部２１３とを有している。
前記筒用カバー部２１１の内側には、内側にスプール９２０が入り込み、前記筒部１２０の内側に位置することになる内筒部２１１Ａが形成されている。
一方、前記センサ用カバー部２１２は、センサ格納部１３０を覆うようになっている。このセンサ用カバー部２１２と筒用カバー部２１１との間に磁石格納部２１３が設けられている。この磁石格納部２１３は、コイン形の磁石５００を固定的に格納する部分であって、前記内筒部２１１Ａよりもセンサ用カバー部２１２側の壁面２１３Ａとセンサ用カバー部２１２の一部の壁面２１３Ｂとで構成されている。両壁面２１３Ａ、２１３Ｂの間に磁石５００を固定的に格納するのである。

なお、前記筒用カバー部２１１の外側壁の下端には、図２に示すように、前記固定側爪部１２１に対応した変位側爪部２１１Ｂが内側に向かって突出形成されている。変位側ケース２００が最も上側にまで変位すると、この変位側爪部２１１Ｂと前記固定側爪部１２１とが係合し、その結果、変位側ケース２００が固定側ケース１００から不用意に抜けないように作用する。
また、センサ用カバー部２１２の下端には、内側に向かって突出したセンサ側爪部２１２Ａが形成されている。このセンサ側爪部２１２Ａは、上述した凹溝１３１と対応して、変位側ケース２００が固定側ケース１００から不用意に抜けないようにするためのものである。

前記カバー部２１０の上面から突出する連結部２２０は、平面視略半円状の２つの突出部２２１が円弧側を外側にした状態で一定の間隔をもって向かいあっているように構成される。この２つの突出部２２１には、スプール９２０の先端の二股部９２１がそれぞれ入り込むようになっている。しかも、この突出部２２１には、スプール９２０の二股部９２１が入り込んだ状態で、前記スプール側貫通孔９２１Ａと対応する位置にカバー側貫通孔２２２が開設されている。従って、スプール９２０にこのストロークセンサ１０００を取り付ける際に、スプール９２０の先端の二股部９２１に開設されたスプール側貫通孔９２１Ａと、ストロークセンサ１０００側のカバー側貫通孔２２２とは一直線上に位置させることができる。

前記圧縮スプリング３００は、固定側ケース１００と変位側ケース２００との間であって、かつ内側にスプール９２０が嵌まり込むような位置に設置されている。この圧縮スプリング３００は、変位側ケース２００に対して常に上方向の力を与えている。
すなわち、この圧縮スプリング３００は、なんらの外力が加えられていない状態では、変位側ケース２００を上方向に弾発付勢していることになる。この圧縮スプリング３００が変位側ケース２００を上方向に弾発付勢することで、スプール９２０と変位側ケース２００とを連結する連結部材としてのピン９６０の遊びを解消している。

また、前記磁石５００は、永久磁石であって、略コイン状に形成されている。かかる磁石５００は、前記磁石格納部２１３に格納された状態で、固定側ケース１００に変化側ケース２００を嵌め込み、かつ外力が加えられていない状態、すなわち圧縮スプリング３００になんらの外力が加えられていない自然長の状態にあると、固定側ケース１００のセンサ４００と向かい合うようになっている。なお、この磁石５００とセンサ４００とが向かいあった状態が初期状態となる。
また、この磁石５００は、図２に示すように、変位側変位側ケース２００内において、前記センサ４００より内側にセットされている。

このように構成されたストロークセンサ１０００は、以下の手順で組み立てられる。
まず、固定側ケース１００のセンサ格納部１３０にセンサ４００をセットする。それとともに、変位側ケース２００の磁石格納部２１３に磁石５００をセットする。
センサ４００がセットされた固定側ケース１００の筒部１２０内に圧縮スプリング３００を配置する。この際、圧縮スプリング３００は、スプール用貫通孔１１２の真上に位置させておく。
次に、磁石５００がセットされた変位側ケース２００を固定側ケース１００に圧縮スプリング３００を圧縮させつつ被せる。
なお、このストロークセンサ１０００は、固定側ケース１００と変位側ケース２００とが組み合わせられ、かつ圧縮スプリング３００が内蔵された状態で出荷される。

このように構成されたストロークセンサ１０００は以下のようにして油圧切換弁９００に取り付けられる。
スプール用貫通孔１１２からスプール９２０をストロークセンサ１０００の内部に挿入する。そして、固定側ケース１００の２つのねじ用貫通孔１１１とボディ９１０の２つの雌ねじとを一致させ、雄ねじ９７０でストロークセンサ１０００を油圧切換弁９００のボディ９１０に固定する。

次に、変位側ケース２００を圧縮スプリング３００の弾性力に抗しつつ下方に押し込んで、スプール９２０の二股部９２１を変位側ケース２００の連結部２２０内に嵌め込む。 すなわち、スプール９２０のスプール側貫通孔９２１Ａと、変位側ケース２００のカバー側貫通孔２２２とが、一直線上に位置するまで変位側ケース２００を押し込む。

次に、前記スプール側貫通孔９２１Ａと、カバー側貫通孔２２２とが一直線上に位置した状態で、連結部２２０の２つの突出部２２１の間の隙間を介してスプール９２０の二股部９２１の間にリンク側貫通孔９５１が両端に開設された平板状のリンク材９５０を挿入する（図３参照）。そして、カバー側貫通孔２２２、スプール側貫通孔９２１Ａ、一方のリンク側貫通孔（この一方のリンク側貫通孔は図３には表れない）を貫通するようにピン９６０を挿入する。これで、スプール９２０と変位側ケース２００とが連結され、その結果両者が一緒にストロークするようになる。
これで、ストロークセンサ１０００は、既設の油圧切換弁９００に後付けで組付けられた。
前記リンク材９５０には、油圧切換弁９００を操作する操作用のレバー（図示省略）が外側に出ているリンク側貫通孔９５１を介して連結される。従って、図示しない操作用のレバーの操作に応じて、スプール９２０が上下方向にストロークし、スプール９２０と連動して変位側ケース２００が上下方向にストロークするようになる。
なお、固定側ケース１００に変位側ケース２００を被せることで、固定側ケース１００のセンサ格納部１３０に格納されているセンサ４００は、固定側ケース１００のセンサ格納部１３０のみならず、変位側ケース２００のセンサ用カバー部２１２によっても覆われるようになる。

スプール９２０の上下方向のストローク量は、そのまま変位側ケース２００の上下方向のストローク量と等しい。変位側ケース２００の上下方向のストロークにつれて、変位側ケース２００にセットされた磁石５００と、固定側ケース１００にセットされたセンサ４００との位置関係が初期状態から変化する。この位置関係の変化は、センサ４００が出力する電圧にリニアに対応している。このセンサ４００が出力する電圧から、スプール９２０のストローク量が検知され、この検知結果に基づいて油圧ポンプを作動させる。

スプール９２０が僅かにストロークされた際、すなわち不感帯においても先んじて油圧ポンプを作動させるようにしておけば、従来では問題になっていたタイムラグを発生させることがないようにすることができる。

なお、上述した実施の形態では、本発明の実施の形態に係るストロークセンサ１０００が後付けされるものは油圧切換弁９００としたが、本発明に係るストロークセンサはこれに限定されるものではなく、空圧切換弁であってもよいことはいうまでもない。
また、上述した実施の形態では、固定側ケース１００と変位側ケース２００とが予め組み付けられた状態で出荷され、その状態で油圧切換弁９００に後付けされるとしたが、固定側ケース１００と変位側ケース２００とに分解された状態で出荷され、固定側ケース１００を油圧切換弁９００のボディ９１０に取り付けた後、その固定側ケース１００に変位側ケース２００を組み付けるようにすることも可能である。

１００ 固定側ケース
２００ 変位側ケース
４００ センサ
５００ 磁石
９００ 油圧切換弁
９２０ スプール
９６０ ピン（連結部材）

Claims (4)

1. 既設の手動式の油空圧切換弁に後付けしてスプールのストローク量を検出するスクロークセンサにおいて、既設の油空圧切換弁のスプールの外周を覆うように設置される固定側ケースと、この固定側ケース内にセットされるセンサと、前記固定側ケースに対してストローク可能に被せられる変位側ケースと、この変位側ケース内に前記センサより内側にセットされ、前記センサに対応する磁石と、スプールと変位側ケースとを連結する連結部材とを具備しており、スプールのストローク量に応じて変位する磁石を前記センサで検知することでスプールのストローク量を検出し、前記固定側ケースは、スプールが貫通する筒部と、この筒部に側面方向に沿うように形成されてセンサが格納されるセンサ格納部とが一体に形成されており、前記変位側ケースは、筒部を覆う筒用カバー部と、センサ格納部を覆うセンサ用カバー部とが一体に形成されており、固定側ケースを変位側ケースに被せると、センサは、センサ格納部とセンサ用カバーとによって覆われることを特徴とするストロークセンサ。
2. 前記変位側ケースはスプールの先端の二股部がそれぞれ入り込む２つの突出部を有しており、この突出部には、スプールの先端に開設されたスプール側貫通孔に対応したカバー側貫通孔が開設されており、カバー側貫通孔とスプール側貫通孔とに連結部材を貫通させることでスプールと変位側ケースとを連結することを特徴とする請求項１記載のストロークセンサ。
3. 前記固定側ケースと変位側ケースとの間には、圧縮スプリングが介在されていることを特徴とする請求項１又は２記載のストロークセンサ。
4. 前記センサは、ホールＩＣ素子であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のストロークセンサ。

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