JPH0419217Y2

JPH0419217Y2 -

Info

Publication number: JPH0419217Y2
Application number: JP1986001197U
Authority: JP
Priority date: 1986-01-10
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1992-04-30
Also published as: JPS62114202U

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・シリンダー装置におい
て、シリンダーに対するピストンの相対位置を電
気信号に変換して、位置検出を可能とする位置セ
ンサーを、ピストン・シリンダー装置に付属し
て、一体化したセンサー付きシリンダーに関す
る。

（従来技術）従来、建設機械や農業用機械の自動化や省力化
のために使用する位置制御用の位置フイードバツ
クセンサーは、シリンダーと分離したものを外部
に取付けていた。この方法では、ピストン変位を
位置フイードバツクセンサーに伝えるための伝達
機構や、センサーの取り付け金具が必要である。
このような別置形のものでは伝達機構のバツクラ
ツシユによる誤差も大きなものであつた。また、
これらに使用するセンサーについては、充分な防
水性、耐衝撃性が必要である。

このような問題を解決する方法としてシリンダ
ーにセンサーを内蔵する方法があり、ピストンに
センサーを直結したものや、エンコーダーを内蔵
したものが商品化されている。

例えば位置センサー付きシリンダーとしては、
第３図に示すようなピストンと直結したピストン
ロツド部３０内に設けたねじ機構３１を利用し
て、ピストンの変位を回転運動に変換し、その回
転で、パルスエンコーダー３２を回転させて、パ
ルスエンコーダーから出力されるパルス数をカウ
ントすることで、シリンダーに対するピストンの
位置を検出するものがあつた。また、実公昭45−
32000号公報に示されたものでは、同様なねじ機
構を介し、ウオームあるいはスパー減速機構によ
り回転指示器にピストン位置を表示させるものが
あつた。また、例えばピストンロツドの中に同心
状の磁性体部と非磁性体部とを交互に、かつ等ピ
ツチで配置し、磁気検出ヘツドによりピストンロ
ツドが移動した時の磁気抵抗変化を検出すること
で、リニアスケールと同様にピストンの位置を検
出するものもあつた。

さらにまた、ピストンに差動トランスやポテン
シヨンメータを直結することで、絶対位置を検出
できるようにしたものもあるが、そのままでは取
り付けスペース等が過大となり実用的でない。こ
のため短い位置検出器で検出できるものとして実
開昭57−182608号公報では、ばね定数の異なる複
数のばねの釣り合いを利用し、シリンダーの全ス
トローク長に比較して短いストロークの位置セン
サーでピストン位置を検出するものがあつた。

（考案が解決しようとする問題点）ピストン・シリンダー装置の大きさについて、
直線運動を回転運動に変換するものは、回転運動
を検出する検出器の機構が複雑になり、検出器部
分も大きい。また、ばねを使用するものは、ばね
の座屈現象によりばねの長さを長く取れない。ば
ね収納スペース等を考慮すると高々ピストン径に
対し数倍のストロークしか実現できず、ストロー
クの長い一般のシリンダーへの使用が限定され
る。などの理由でコンパクトにすることが困難で
あつた。

また、磁気検出ヘツドによるものや、パルスエ
ンコーダーを使用するものは、その検出方法がイ
ンクルメンタル方式のためピストン位置の初期設
定のための回路または機構が別に必要であり、複
雑になるという問題があつた。

さらに、位置検出精度において、ばねを使用し
ているものは、シリンダーの加減速時に、振動が
発生し、外部からの振動によつても検出部分に振
動が発生し易く正確な位置検出ができない場合が
あるという問題があつた。また、歯車機構を用い
たものはバツクラツシユによる影響は避けられ
ず、振動に対して同様な問題があつた。

本考案の目的は建設機械や農業用機械の自動化
や省力化のために、簡易なコントローラで制御が
でき、コンパクトで、振動の影響を受けない、作
動の確実なセンサー付きシリンダーを提供するこ
とにある。つまり、シリンダーの全ストローク長
に比較して短い直線位置センサーを用い、ストロ
ークの減縮機構に構造の簡単な、かつ、バツクラ
ツシユの小さいねじ機構を用いたセンサー付きシ
リンダーを提供することにある。

（問題点を解決するための手段）このため本考案は、ピストン・シリンダー装置
のピストンに固定されかつ内周にめねじを有する
めねじナツト部と、前記めねじとねじ係合可能な
おねじを有しかつ一端はピストンに固定されたピ
ストンロツド部に明けられた軸方向孔内に延在し
他端は前記装置のヘツド側フランジに回転可能に
かつ軸方向移動不能に支持されたおねじロツド部
と、前記おねじロツド部の回転を前記装置のピス
トンストロークより短い軸方向運動に変換するね
じ送り部と、前記ねじ送り部の軸方向移動部によ
つて軸方向移動されるように連結された直線型セ
ンサーのセンサー軸と、を含むことを特徴とする
センサー付きシリンダーとしたものである。

（実施例）本考案の実施例につき図面を参照して説明する
と、本考案においてピストン・シリンダー装置の
全ストローク長に比較して短い検出ストロークの
位置センサーでピストンの変位の全域を検出でき
るようにするためには、ピストンの変位を小さい
変位に変換する必要がある。このため、第１図に
示すようなピストン・シリンダー装置のピストン
ロツド部４にボールねじや多条ねじのおねじロツ
ド部６を挿入する軸方向孔１２を設け、おねじロ
ツド部６を挿入する。ボールねじや多条ねじのめ
ねじナツト部７は、図示しないボルトによりピス
トン５に固定されている。また、おねじロツド部
６の一端はスラスト軸受８，９およびナツト１０
によりピストン・シリンダー装置のヘツド側フラ
ンジ３に、挟み込むことで軸方向に移動不能かつ
回転可能に支持されている。

ここで流体がピストン側のポート１３より流入
したとすると、ピストン５は前進する。ピストン
５が前進することで、ピストン５に固定されため
ねじナツト部７も前進する。おねじロツド部６の
一端はヘツド側フランジ３に軸方向には固定され
ているので軸方向に移動できず、回転方向に力を
受け回転する。ピストン５は、ピストンロツド部
６の先端１５が被制御物体に固定されることによ
つて回転しないようにされている。このおねじロ
ツド部６の回転角は、おねじロツド部６のピツチ
角度に反比例し、ピストン５の移動量に比例す
る。

以上の原理によりピストン５の変位は、ボール
ねじや多条ねじのおねじロツド部６の回転角とし
て得ることができる。

第２図に要部を示すセンサー部では、おねじロ
ツド部６の回転角を以下に説明するねじ送り部１
６，１７，２０，２７，２９によつて再度、直線
変位に変換して、差動トランスのコアー２８を移
動し、電気信号に変換している。詳説すると、第
１図のおねじロツド部６の回転角は第２図の止め
ビス２１で固定された雄ねじアダプター１６に伝
達される。雌ねじアダプター１７は雄ねじアダプ
ター１６にねじ結合されている。また、雌ねじア
ダプター１７は、ボルト２４によりシリンダー本
体３０に取付けられたハウジング２９に対して、
キー２０により回転できないようになつているが
軸方向には移動が可能にされている。

ここで、第１図のおねじロツド部６が、ピスト
ンの移動に応じて回転したとすると、第２図の雄
ねじアダプター１６が回転し、雄ねじアダプター
１６とねじ機構により結合された軸方向移動部で
ある雌ねじアダプター１７が、そのピツチ角度と
雄ねじアダプター１６の回転角に比較して軸方向
に移動する。また、雌ねじアダプター１７には、
止めビス２２を使用して非磁性ロツド２７が固定
され、その先に差動トランスのコアー２８が直結
されている。

以上が本考案による実施である。ここではセン
サーを差動トランスとしたが、これに限定するこ
とはなく、各種の直線形ポテンシヨンメータの使
用が可能である。

ここでセンサーに必要なストロークは次の式で
表される。

センサーの有効ストローク＝ピストンの全スト
ローク×（第２の送りねじのピツチ／ボールねじ
または多条ねじのピツチ）（考案の効果）本考案はねじ機構により直線運動を一度回転運
動に変換した後、その回転運動を直線運動に再変
換すると同時にその移動量を減少するねじ減速機
構を利用しているので、バツクラツシユは非常に
小さく、さらには、バツクラツシユを零にするこ
とも可能であり、加減速時の振動はもとより外部
からの振動に対してもピストンの移動量を正確に
検出することができる。ばねを利用した場合のよ
うなストロークの制限もない。また、このストロ
ーク変換機構およびセンサー部は非常にコンパク
トであるために従来のセンサーのない一般的なシ
リンダーと、取り付け方法で互換性を持たせるこ
とも可能である。差動トランスや直線型ポテンシ
ヨンメータは取扱いも簡単で電気的にも安定して
おり、建設機械や農業用機械の自動化や省力に適
合できる。また、従来、大型トラツククレーン等
においては、ブーム角度による最大吊り上げ荷重
の規制のためブーム角度を別置のセンサーで検出
して、電子安全装置に入力することで警報を発す
るようにしているが、自動化だけでなく、このよ
うな安全装置としての使用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例であるセンサー付きシ
リンダーの概略断面図、第２図は第１図のセンサ
ー部の拡大部分断面図、第３図は従来のセンサー
付きシリンダーの要部を示す部分断面図である。３……ヘツド側フランジ、４……ピストンロツ
ド部、５……ピストン、６……おねじロツド部、
７……めねじナツト部、１２……軸方向孔、１６
……雄ねじアダプター（ねじ送り部）、１７……
雌ねじアダプター（ねじ送り部の軸方向移動部）、
２８……コアー（直線形センサーのセンサー軸）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ピストン・シリンダー装置のピストンに固定さ
れかつ内周にめねじを有するめねじナツト部と、
前記めねじとねじ係合可能なおねじを有しかつ一
端はピストンに固定されたピストンロツド部に明
けられた軸方向孔内に延在し他端は前記装置のヘ
ツド側フランジに回転可能にかつ軸方向移動不能
に支持されたおねじロツド部と、前記おねじロツ
ド部の回転を前記装置のピストンストロークより
短い軸方向運動に変換するねじ送り部と、前記ね
じ送り部の軸方向移動部によつて軸方向移動され
るように連結された直線型センサーのセンサー軸
と、を含むことを特徴とするセンサー付きシリン
ダー。