JPH0329607Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はピストンロツドの移動量を計測できる
ようにしたサーボシリンダに関するものである。

〔従来の技術〕

流体圧シリンダのピストンロツドの移動量（ピ
ストン送り量）を計測してサーボを行うことは、
かかるシリンダを用いてロボツトを動作させた
り、複雑で精巧な動作を要求される機械を動作さ
せたりするのに不可欠な事項となつている。

従来では、光又は磁気によるデジタルスケール
等をシリンダと一緒に動かし、ピストン送り量を
読み取り、シリンダの駆動部にフイードバツクし
てシリンダを制御するようにした方式のものが提
案されていた。

しかし、この方式において、スケールをシリン
ダのピストンと一緒に動かす場合、従来はシリン
ダの外部にスケールを取り付けるようにしていた
ため、スケールを取り付けたシリンダの外形は大
きく且つ複雑となつて取り扱いにくいものとなつ
ていた。

そのため、かかる欠点を除去するために、近
年、第３図及び第４図に示す如く、シリンダ本体
ａ内にその軸心方向へ移動自在にピストンｂを収
納し、このピストンｂに一体的に取り付けたピス
トンロツドｃの軸心部に、該ロツドｃの一端から
穴ｄを穿設し、該穴ｄ内に、平板型とした磁気ス
ケールｅを挿入して固定すると共に、先端に検出
ヘツド（スケール読取りヘツド）ｆを有する支持
パイプｇを、上記穴ｄ内に該穴ｄの軸心より偏心
させて挿入位置させ、該支持パイプｇの末端部を
シリンダ本体ａ側に固定させた構成とし、ピスト
ンｂの移動により磁気スケールｅがピストンロツ
ドｃとともに移動するのに対し、検出ヘツドｆが
移動しないことから、検出ヘツドｆと磁気スケー
ルｅとが相対的にピストンロツドｃの変位と同じ
変位量で動き、支持パイプｇ内に通した検出ヘツ
ドｆの検出ケーブル（信号線）ｈを介して検出ヘ
ツドｆがピストンｂの変位量を読み取り、シリン
ダ駆動部にフイードバツクしてシリンダを制御さ
せるようにした構成のものが提案されている（特
開昭58−225205号）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、前記特開昭58−225205号のもので
は、ピストンロツドｃの軸心部に設けた穴ｄ内
に、平板型とした磁気スケールｅを穴ｄの軸心近
くに固定して設けると共に、該磁気スケールｅに
対向させた検出ヘツドｆを穴ｄの軸心から外れた
支持パイプｇに支持させた構成としてあるため、
検出ヘツドｆが磁気スケールｅに正しく対面して
いれば、検出に問題はないが、シリンダの作動
中、あるいは初期セツト時にピストンロツドｃが
その円周方向に回転すると、従来の平板型の磁気
スケールｅでは直ちに検出ヘツドｆとの相対位置
関係がくずれ、検出ヘツドｆは検出機能を果たし
得なくなる問題があつた。又、従来のいずれのサ
ーボシリンダも、検出ヘツドで検出した信号を検
出ケーブルｈを通して取り出すと、この信号を処
理してシリンダの駆動系に制御指令を与えるよう
にしてあるコントローラとか、シリンダの圧力室
への流体の切替えを行う切替制御弁を作動させる
サーボモータ等が、別置きとして設置されてい
て、これら各機器を得てシリンダの制御が行われ
るようにしてあるが、シリンダとは別個に独立さ
せて上記コントローラとかサーボモータ等がある
ため、取扱い上も不便であると共に、これらの設
置場所との関係から広いスペースが必要となつて
いた。

そこで、本考案は、作動中とかセツト時にピス
トンロツドが回転して磁気スケールと検出ヘツド
との相対位置がずれても、常に正常に検出機能を
維持できるようにし、更に全体をコンパクトにま
とめ操作性とともに、信頼性をあげることを目的
としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、シリンダ本体内に移動自在に収納し
たピストンのロツドに、その軸心部に穴を穿設
し、この穴内に磁気スケールを装着し、シリンダ
本体側に固定して上記穴内に挿入した検出ヘツド
とロツドとの間に生じる変位を検出し得るように
したサーボシリンダにおいて、上記穴内に装着す
る磁気スケールを、穴の内面に沿う断面円弧形状
として穴の内面に装着し、且つ検出ヘツドを穴の
軸心に位置するようにし、更に、上記検出ヘツド
により検出されたピストンの移動量に基づきシリ
ンダの駆動制御部に制御指令を与えるためのコン
トローラと、圧力流体をシリンダのヘツド側、ロ
ツド側に切り換えて導く切換弁及び上記コントロ
ーラからの指令により作動して上記切換弁を制御
させるサーボモータからなるシリンダ駆動制御部
とを、シリンダ本体のヘツド側に一体的に組み付
けた構成とする。

〔作用〕

本考案では、断面円弧状とした磁気スケールか
ら出る磁力線は円弧中心へ集中し、穴の軸心部に
強力な磁界が形成され、穴の軸心線上に位置させ
た検出ヘツドにより前記磁力線がより的確にとら
えられ、常に正確な検出が行われる。

更に、従来において指向性のある検出ヘツドを
使用した場合、磁気スケールと検出ヘツドとの相
対位置がピストンロツドの回転により回転方向に
ずれると、検出機能を維持できなくなるが、本考
案では、ピストンロツドが回転すると、磁気スケ
ールも一緒に回転するが、磁気スケールが穴の軸
心線を中心とする半径の円弧形状としてあるの
で、検出ヘツドとの相対位置は変化せず、更に大
きくピストンロツドが回転しても、磁気スケール
の代わりに該磁気スケールと同様なダミースケー
ルが検出ヘツドの検出側にくるため、何ら支障な
く検出が続行され、しかもコントローラがシリン
ダ本体に取り付けてあるので至近距離で正常に検
出できる。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本考案の実施例を説明す
る。

第１図及び第２図は本考案の一実施例を示すも
ので、シリンダ本体１内に移動自在に収納したピ
ストン２に、出力軸としてのロツド３を一体的に
取り付け、該ピストンロツド３をシリンダ本体１
の一端より摺動自在に突出させる。上記ピストン
２及びピストンロツド３の軸心部には、ピストン
ロツド３の先端部近くまで達する穴４を穿設し、
該穴４内に、内面を穴４の軸心から同一半径とし
た円弧をなす半円筒状の磁気スケール５を、穴４
のほぼ全長にわたつて装着し、該磁気スケール５
に対向させて第１，２図に示す如く磁気スケール
５と同様なダミースケール６を配設し、又、上記
穴４内には、先端に検出ヘツド７を支持させた直
線状の支持パイプ８を穴４の軸心に位置するよう
挿入する。上記ピストン２のヘツド側には、上記
支持パイプ８を貫通させ且つシール材１０で摺動
部をシールさせたシールフランジ９を配して、該
シールフランジ９をピストン２にボルト等にて固
定すると共に、シリンダ本体１のヘツド側に、コ
ントローラ１２と、該コントローラ１２に接続さ
せたサーボモータ１３と、該サーボモータ１３に
より切換制御される三方切換弁１４とをまとめて
組み付けたヘツドフランジ１１を装着し、上記支
持パイプ８の末端を、上記ヘツドフランジ１１に
シールプレート１５を介して固定させる。前記コ
ントローラ１２と検出ヘツド７との間には、信号
の授受を行う検出ケーブル１６を配線すると共
に、コントローラ１２には、入力信号用のケーブ
ル１７を接続し、検出ヘツド７による検出結果に
基づきコントローラ１２がサーボモータ１３３を
作動させるようにしてある。１８はシリンダのヘ
ツド側圧力室２ａへの圧力流体の吸排を行わせる
ためヘツドフランジ１１に設けた圧力流体出入
口、１９はシリンダのロツド側圧力室２ｂへの供
給圧力流体の吸排を行わせるためシリンダ本体１
に設けた供給圧力流体出入口、２０はタンク、２
１はコントローラ１２の調整用つまみである。

今、サーボモータ１３を作動させて圧力流体を
圧力室２ａに供給してピストン２を押圧し、ピス
トンロツド３を押し出して仕事をさせると、この
ときのピストン２の移動量は、該ピストン２の移
動に伴ない移動する磁気スケール５に対し検出ヘ
ツド７が固定であるため、両者の相対変位量とし
て表われる。磁気スケール５と検出ヘツド７との
相対変位量は、該検出ヘツド７により検出され、
この検出値はコントローラ１２に入れられてピス
トン送り量として読み取られ、これに基づきシリ
ンダの制御指令が、サーボモータ１３に与えられ
て切換弁１４の切換え制御が行われることにな
る。ここで、前記磁気スケール５は断面円弧状と
してあるため、磁気スケール５から出る磁力線は
円弧中心へ集中し、穴４の軸心部に強力な磁界が
形成され、穴４の軸心線上に位置させた検出ヘツ
ド７により前記磁力線をより的確にとらえること
ができて常に正確な検出を行うことができる。

上記の如くピストン２の移動量は、検出ヘツド
７からの検出値に基づきコントローラ１２にて読
み取られ、シリンダの駆動系にフイードバツクさ
れてシリンダの制御が行われるが、かかるピスト
ン２の移動量を検出する際には、シリンダの作動
中や初期セツト時等においてピストンロツド３が
回転して検出ヘツド７と磁気スケール５との相対
位置が円周方向にずれることがあるが、磁気スケ
ール５が円周方向に沿う円弧形状としてあるの
で、ピストンロツド３が回転しても磁気スケール
５と検出ヘツド７との対峙間隔は変化しないた
め、常に同じ条件で正常な検出を維持することが
できる。しかも更に大きくピストンロツド３が回
転しても、磁気スケール５の代わりに該磁気スケ
ール５と同様なダミースケール６が検出ヘツド７
の検出側（第１，２図では上側）にくるため、何
ら支障なく検出を続行することができる。

なお、本考案は、上記実施例のみに限定される
ものではなく、たとえば、磁気スケール５の円弧
の幅は半円状以下であればよく、又、コントロー
ラ１２、切換弁１４等の取り付け要領は図示以外
でもよい。

〔考案の効果〕

以上述べた如く、本考案のサーボシリンダによ
れば、断面円弧状とした磁気スケールから出る磁
力線は円弧中心へ集中するため、穴の軸心部に強
力な磁界が形成され、穴の軸心線上に位置させた
検出ヘツドにより前記磁力線をより的確にとらえ
ることができて常に正確な検出を行うことがで
き、しかも、ピストンロツドが回転して磁気スケ
ールと検出ヘツドとの相対位置がある角度範囲に
おいて回転方向にずれても支障なく正常に検出で
きて検出不能に陥いることがなく、しかも、更に
大きくピストンロツドが回転しても、磁気スケー
ルの代わりに該磁気スケールと同様なダミースケ
ールが検出ヘツドの検出側にくるため、何ら支障
なく検出を続行でき、又、検出ヘツドからの検出
値に基づきピストンの移動量を読み取りシリンダ
の駆動部にフイードバツクさせるコントローラと
かシリンダ駆動部をすべてシリンダにまとめて取
り付けた構成としたことから、全体をコンパクト
化することができて取り扱いが簡便となると共に
広いスペースも不要となるため、操作性とともに
信頼性を増す等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のサーボシリンダの実施例を、
示す断面図、第２図は第１図の−断面図、第
３図は従来のサーボシリンダの断面図、第４図は
第３図の−断面図である。 １はシリンダ本体、２はピストン、３はピスト
ンロツド、４は穴、５は磁気スケール、７は検出
ヘツド、８は支持パイプ、１１はヘツドフラン
ジ、１２はコントローラ、１３はサーボモータ、
１４は三方切換弁、１６は検出ケーブルを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ本体内のピストンとそのロツドの軸心
   部に穴を設け、該穴内に磁気スケールを装着し、
   シリンダ本体側に固定した検出ヘツドを上記穴内
   に挿入し、上記磁気スケールと検出ヘツドとの穴
   軸心方向の相対変位によりピストンの変位量を検
   出できるようにしたサーボシリンダにおいて、上
   記磁気スケールを穴の内面に沿う断面円弧状とし
   てその内面を穴の軸心を中心とする同一半径とす
   ると共に、上記穴内に、該穴の内面に沿う断面円
   弧状で且つ内面を穴の軸心を中心とする同一半径
   としたダミースケールを、上記磁気スケールに対
   向するよう配設し、且つ上記検出ヘツドを穴の軸
   心線上に位置させ、更に、検出ヘツドにより検出
   されたピストンの移動量に基づきシリンダの駆動
   制御部に制御指令を与えるためのコントローラ
   と、圧力流体をシリンダのヘツド側、ロツド側に
   切り換えて導く切換弁及び上記コントローラから
   の指令により作動して上記切換弁を駆動するサー
   ボモータからなるシリンダ駆動制御部とを、シリ
   ンダ本体のヘツド側に一体的に組み付けたことを
   特徴とするサーボシリンダ。