JPH062702A - 作動検知センサ付エアシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エアシリンダの作動を検知するスイッチを、こ
のエアシリンダに一体に組み込む。これにより、小型
化、組み付け作業の簡略化を図る。 【構成】ピストン２は、エアポート１５からシリンダ筒
１内への圧縮空気送り込みにより、第一の圧縮ばね６に
抗して、右方に移動する。変位部材７を、第一の圧縮ば
ね６よりも弱い第二の圧縮ばね２２により、右方に押圧
しておく。金属棒１６は、この変位部材７と共に変位す
る。非作動時には、（Ａ）に示す様に、金属棒１６と１
対の端子部材２３、２３とが接触しない。作動時には
（Ｂ）に示す様に、金属棒１６が第二の圧縮ばね２２の
弾力によって変位し、金属棒１６と１対の端子部材２
３、２３とが接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る作動検知センサ付
エアシリンダは、例えば産業用ロボットに組み込んで、
このロボットに細かな動きをさせると共に、実際に動作
が行なわれたか否かを電気的に検知する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】工場等で各種製品の組立作業を自動的に
行なう為、各種ロボットが使用されている。又、このロ
ボットの変位部を動かす為にエアシリンダを組み込み、
制御器からの信号に基づいてこのエアシリンダへの圧縮
空気の給排を行なう事が、一般的に行なわれている。
又、このエアシリンダに、例えば磁気センサ、近接セン
サ等のセンサ類を付設し、このエアシリンダが上記制御
器からの信号に基づいて実際に作動したか否かを検出す
る事も、従来から行なわれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の作動検知セン
サ付エアシリンダは、エアシリンダとマイクロスイッチ
とを一体化する事により、狭い設置空間への組み込みを
容易にするものである。

【０００４】産業用ロボットの変位部に組み込むエアシ
リンダには、例えば外径が４mm程度と、小型のものがあ
る一方、このエアシリンダの作動を検知する為のセンサ
類（例えば磁気センサ）は、このエアシリンダよりも大
きな場合が多い。この為、設置空間が狭い場合には、上
記エアシリンダ及びセンサ類をこの設置空間に組み込む
為の設計が難しくなってしまう。

【０００５】更に、上記変位部を組み立てる場合、上記
エアシリンダに圧縮空気を給排する為のエアホースを接
続すると共に、上記センサ類に信号取り出し用の導線を
接続する必要があるが、狭い設置空間一杯に上記エアシ
リンダ及びセンサ類を組み込んだ場合、上記接続作業が
面倒になる。

【０００６】本発明の作動検知センサ付エアシリンダ
は、上述の様な事情に鑑みて発明されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の作動検知センサ
付エアシリンダは、シリンダ筒と、このシリンダ筒の内
側に、気密に且つ軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピ
ストンと、このピストンに対し、軸方向一方に向く弾力
を付与する第一のばねと、上記ピストンよりも軸方向一
方の側に設けられ、上記シリンダ筒内に圧縮空気を給排
するエアポートと、上記シリンダ筒内で上記ピストンよ
りも軸方向一方に寄った部分に、軸方向に亙る変位自在
に支持され、上記ピストンが上記第一のばねの弾力に基
づいて変位した場合に、このピストンにより軸方向一方
に押圧される変位部材と、上記シリンダ筒の軸方向一端
に支持された、絶縁材製のセンサケースと、このセンサ
ケースに軸方向に亙って形成され、その端部を上記シリ
ンダ筒内に開口させた副シリンダ孔と、この副シリンダ
孔内に軸方向に亙る変位自在に嵌装され、上記変位部材
が上記ピストンにより押された場合にこの変位部材によ
って軸方向一方に変位させられる、導電材製の導通部材
と、この導通部材に対し軸方向他方に向く弾力を付与す
る、上記第一のばねよりも小さな弾力を有する第二のば
ねと、それぞれの一端を上記副シリンダ孔の内周面から
突出させた、少なくとも１対の導電材製端子部材とを備
える。そして、この１対の端子部材の一端同士は、上記
第二のばねの弾力に基づいて上記導通部材が軸方向他方
に変位した場合にのみ、この導通部材を介して電気的に
導通する。

【０００８】

【作用】上述の様に構成される本発明の作動検知センサ
付エアシリンダの場合、非作動時、即ち、エアポートを
通じてのシリンダ筒内への圧縮空気の送り込みが行なわ
れていない場合には、第一のばねの弾力に基づいてピス
トンが、シリンダ筒の軸方向一方に向けて移動する。こ
のピストンの移動に基づいて、このピストンと共に移動
する部分と、変位部材と共に移動する部分とが衝合し、
この変位部材が第二のばねの弾力に抗して、軸方向一方
に変位する。この様に、上記変位部材が第二のばねの弾
力に抗して変位した場合には、この変位部材によって導
通部材が軸方向一方に押され、この導通部材が１対の端
子部材の一端から離れる。従って、この１対の端子部材
同士が導通する事はなく、エアシリンダが作動している
事を示す信号が出される事もない。

【０００９】作動時、エアポートを通じてシリンダ筒内
に圧縮空気を送り込むと、上記ピストンがシリンダ筒内
で軸方向他方に向け、上記第一の圧縮ばねの弾力に抗し
て変位する。この変位に基づき、上記変位部材を軸方向
一方に押圧していた力が解除され、上記導通部材が第二
のばねの弾力に基づいて、軸方向他方に変位する。この
様に、上記導通部材が第二のばねの弾力に基づいて変位
した場合には、この導通部材が１対の端子部材の一端に
接触して、この１対の端子部材同士が導通し、エアシリ
ンダが作動している事を示す信号が出される。

【００１０】

【実施例】図１〜３は本発明の第一実施例を示してい
る。円管状のシリンダ筒１の内側にはピストン２を、気
密に且つ軸方向（図１の左右方向）に亙る変位自在に嵌
装している。即ち、上記ピストン２の外周面に形成した
凹溝３にパッキング４を装着し、このパッキング４の外
周縁を上記シリンダ筒１の内周面に摺接させている。
又、上記ピストン２の片端面（図１の右端面）中心部に
は、ロッド５の基端（図１の左端）を結合している。こ
のロッド５の先端部は、上記シリンダ筒１の開口端部に
固定した蓋体（図示せず）の中心孔を貫通して、このシ
リンダ筒１から突出し、ロボットの変位部等を駆動す
る。

【００１１】上記蓋体の内面と上記ピストン２との間に
は、第一のばねである第一の圧縮ばね６を設け、このピ
ストン２に対して、軸方向一方（図１の左方）に向く弾
力を付与している。

【００１２】又、上記シリンダ筒１内で上記ピストン２
よりも軸方向一方に寄った部分（図１の左側部分）には
変位部材７を、軸方向に亙る変位自在に支持している。
この変位部材７は、図２に示す様な形状を有する本体８
の端部で、上記ピストン２の端部と衝合する部分に、弾
性材製の緩衝部材９を嵌着支持して成る。そして、この
変位部材７は、上記ピストン２が上記第一の圧縮ばね６
の弾力に基づいて図１の左方に変位した場合に、このピ
ストン２端部との衝合に基づき、軸方向一方に押圧され
る。

【００１３】又、上記シリンダ筒１の軸方向一端には、
センサケース１０が支持されている。このセンサケース
１０は、何れも絶縁材により造られた、図３に示す様な
本体１１と、この本体１１に外嵌固定される筒状のカバ
ー１２とから成る。この内の本体１１の片端面（図１の
右端面）には、円管状の接続筒部１３を設けている。そ
して、上記シリンダ筒１の一端部をこの接続筒部１３に
外嵌し、更にその端縁部を内方に向けかしめ付ける事に
より、上記本体１１とシリンダ筒１とを、がたつきなく
接続している。尚、必要に応じてこの本体１１とシリン
ダ筒１との接続部に、気密を保持する為のパッキングを
設けても良い。

【００１４】上記センサケース１０を構成する本体１１
の中心部には副シリンダ孔１４を、軸方向に亙り形成し
ている。この副シリンダ孔１４の一端は、上記本体１１
の他端面に形成したエアポート１５に通じ、他端は上記
シリンダ筒１内に開口している。

【００１５】この副シリンダ孔１４内には導通部材であ
る金属棒１６を、軸方向に亙る変位自在に嵌装してい
る。但し、この金属棒１６の外周面と上記副シリンダ孔
１４の内周面との間には、圧縮空気が自由に流通出来る
だけの隙間を存在させている。又、上記金属棒１６の中
間部２箇所位置には、小径部１７、１８を形成してい
る。この内、一方（図１の右方）の小径部１７は、前記
変位部材７の本体８の端面に形成したスリット１９内に
位置させると共に、この小径部１７よりも先端寄り（図
１の右端寄り）の係止部２０を、スリット１９の奥に存
在する収納部２１に挿入している。従って、上記金属棒
１６は上記変位部材７と共に、前記シリンダ筒１及びセ
ンサケース１０の軸方向に変位する。

【００１６】一方、上記変位部材７の一部で、前記シリ
ンダ筒１の内周面と摺接する大径部３５の片面と、前記
接続筒部１３の端面との間には、第二のばねである第二
の圧縮ばね２２を設けている。従って、上記金属棒１６
には上記変位部材７を介して、軸方向他方（図１の右
方）に向く弾力が付与される。但し、この第二の圧縮ば
ね２２の弾力は、前記第一の圧縮ばね６の弾力よりも小
さくしている。

【００１７】更に、前記センサケース１０には、１対の
端子部材２３、２３を支持している。例えば断面が正方
形の金属棒をＬ字形に折り曲げて成る、各端子部材２
３、２３は、それぞれ導通部２４と端子部２５とを有す
る。そして、この内の導通部２４、２４を、上記センサ
ケース１０の本体１１の放射方向に形成した挿入孔２
６、２６に、上記本体１１の外周面側から挿入してい
る。又、上記端子部２５、２５の基部（上記導通部２４
寄り部分）は、それぞれ本体１１の外周面に軸方向に亙
って形成した凹溝２７、２７に嵌装している。尚、上記
各挿入口２６、２６の内面と各導通部２４、２４の外周
面との間には、必要に応じて接着剤等による封止を施
す。

【００１８】この様に各端子部材２３、２３を上記本体
１１に装着した状態で、この本体１１にカバー１２を外
嵌し、上記各端子部材２３、２３が本体１１から外れる
のを防止する。この状態で上記１対の端子部材２３、２
３の導通部２４、２４の先端は、前記副シリンダ孔１４
の内周面から突出するが、互いに接触しない状態とな
る。又、上記各端子部２５、２５の先端は、上記本体１
１並びにカバー１２の端面から突出し、前記エアポート
１５と平行に、且つ、このエアポート１５を挟んだ状態
で配置される。

【００１９】又、前記金属棒１６に形成した他方の小径
部１８は、上記１対の導通部２４、２４の間に位置させ
る。この小径部１８の外径Ｒは、上記導通部２４、２４
の間隔Ｄよりも小さく、従って、各導通部２４、２４の
先端面と上記小径部１８の外周面とが接触する事はな
く、各導通部２４、２４が小径部１８の中間位置に存在
する限り、上記１対の端子部材２３、２３同士が電気的
に導通する事もない。

【００２０】即ち、図１（Ａ）に示す様に、前記変位部
材７の端面と接続筒部１３の端面とが当接する迄、上記
変位部材７が移動した場合には、上記各導通部２４、２
４の先端が、上記小径部１８の丁度中間に位置するが、
同図（Ｂ）に示す様に、上記変位部材７が前記第二の圧
縮ばね２２の弾力に基づいて変位した場合には、上記各
導通部２４、２４の先端部側面が上記小径部１８の端面
に接触し、上記１対の端子部材２３、２３同士が、金属
棒１６を介して電気的に導通する。

【００２１】一方、図４は、上述の様に構成される本発
明の作動検知センサ付エアシリンダに、作動用の圧縮空
気を給排する為のエアホース３４と、作動検知の電気信
号を取り出す為の導線２８、２８とを示している。この
内のエアホース３４は、ウレタン、ナイロン、塩化ビニ
ル等の、可撓性を有する材料により造られ、その端部
を、前記エアポート１５に外嵌自在としている。

【００２２】又、各導線２８、２８は、図５に示す様な
３層構造としている。高伸縮糸である芯材２９の周囲に
は、金属箔、極細銅線等の導体３０を、螺旋状に巻回し
ている。そして、この導体３０の周囲に、ウレタン等の
伸縮性に優れた材料により造られた絶縁被覆層３１を設
けている。そしてこの様な導線２８、２８は、上記エア
ホース３４の外周面の直径方向反対位置に、瞬間接着剤
（例えば、東亜合成化学株式会社製の『アロンアルファ
２０１Ｆ』）により接着して、これらエアホース３４と
導線２８、２８とを一体として取り扱い自在とする事に
より、狭い部分への配線、配管作業の容易化を図ってい
る。

【００２３】上述の様なエアホース３４を上記エアポー
ト１５に接合すると共に、上記導線２８、２８を前記１
対の端子部材２３、２３の端子部２５、２５に接続する
場合、図４に示す様に、各部材３４、２８の端部を切り
揃えておく。そして、上記エアホース３４の開口端を上
記エアポート１５の先端に対向させると同時に、上記各
導線２８、２８の端面を、上記端子部２５、２５の先端
に対向させる。この状態から、上記エアホース３４を上
記エアポート１５に、上記各導線２８、２８を上記各端
子部２５、２５に、それぞれ押し付ければ、一挙動で、
エアホース３４とエアポート１５との接続、並びに上記
導線２８、２８と端子部材２３、２３との接続を行なえ
る。

【００２４】即ち、上記押し付け作業により、上記エア
ホース３４の端部がエアポート１５に外嵌される。同時
に、先端が尖った各端子部２５、２５が、各導線２８、
２８を構成する芯材２９の外周面と絶縁被覆層３１の内
周面との間に押し込まれる。絶縁被覆層３１が十分な伸
縮性を有する為、この押し込み作業は円滑に行なわれ
る。そして、芯材２９の外周面と絶縁被覆層３１の内周
面との間に押し込まれた各端子部２５、２５は、上記芯
材２９の周囲に巻回された導体３０と接触して、上記各
端子部２５、２５と各導線２８、２８とを電気的に導通
させる。尚、エアホース３４及び導線２８、２８とエア
ポート１５及び端子部材２３、２３との接続部には、防
水の為、或は機械的強度保持の為、例えば熱収縮チュー
ブ等による保護層を設けても良い。

【００２５】尚、上記エアホース３４の外周面に各導線
２８、２８を接続する位置は、直径方向反対側に限定さ
れるものではなく、上記各端子部２５、２５の配置（直
径方向反対側に限定されない）に合わせて適宜定める。

【００２６】前述の様に構成され、上述の様にエアホー
ス３４と導線２８、２８とを接続された本発明の作動検
知センサ付エアシリンダの作用は、次の通りである。

【００２７】先ず、非作動時、即ち、エアホース３４か
らエアポート１５への圧縮空気の送り込みが行なわれ
ず、従ってシリンダ筒１内に圧縮空気が存在していない
場合には、第一の圧縮ばね６の弾力に基づいてピストン
２が、図１（Ａ）に示す様に、シリンダ筒１の軸方向一
方に向けて移動する。このピストン２の移動に基づい
て、このピストン２の端面が変位部材７に固定した緩衝
部材９と衝合し、この変位部材７及び金属棒１６が第二
の圧縮ばね２２の弾力に抗して、軸方向一方に変位す
る。

【００２８】この様に、上記変位部材７と共に金属棒１
６が上記第二の圧縮ばね２２の弾力に抗して変位した場
合には、１対の端子部材２３、２３の導通部２４、２４
の先端が上記金属棒１６の小径部１８の中間部に位置
し、この金属棒１６と上記導通部２４、２４の先端とが
接触する事がない。従って、上記１対の端子部材２３、
２３同士が導通する事はなく、前記導線２８、２８を通
じてエアシリンダが作動している事を示す信号が出され
る事もない。

【００２９】作動時、エアホース３４からエアポート１
５に圧縮空気を送り込むと、この圧縮空気は副シリンダ
孔１４を通じて、シリンダ筒１内に送り込まれる。この
結果、図１（Ｂ）に示す様に、上記ピストン２がシリン
ダ筒１内で軸方向他端に向け、上記第一の圧縮ばね６の
弾力に抗して変位する。この変位に基づいて、上記ピス
トン２が変位部材７を押圧している力が解除される。こ
の結果、この変位部材７及び金属棒１６が、第二の圧縮
ばね２２の弾力に基づいて、軸方向他方に変位する。

【００３０】この様に、上記金属棒１６が第二の圧縮ば
ね２２の弾力に基づいて変位した場合には、図１（Ｂ）
に示す様に、この金属棒１６の一部が、１対の端子部材
２３、２３の導通部２４、２４の先端に接触して、この
１対の端子部材２３、２３同士が導通し、エアシリンダ
が作動している事を示す信号が出される。尚、上記ピス
トン２が図１（Ｂ）の状態から更に右方に移動した場合
でも、変位部材７はそれ以上移動しない為、このピスト
ン２の端面と変位部材７に付属の緩衝材９の端面とは離
れる。

【００３１】次に、図６は本発明の第二実施例を示して
いる。本実施例の場合、導通部材として、前記第一実施
例に於ける金属棒１６に代えて鋼球３２を使用し、第二
の圧縮ばね２２ａにより直接この鋼球３２を、軸方向他
方（図６の右方）に向け押圧している。

【００３２】又、副シリンダ孔１４内に、軸方向に亙る
変位自在に挿入された、絶縁材製の変位部材７ａは、そ
の先端部に、１対の導通部２４、２４の間を通過可能
な、小径の突き出し部３３を設けている。

【００３３】エアシリンダの非作動時には、図６（Ａ）
に示す様に、第一の圧縮ばね６の弾力に基づいてこの突
き出し部３３が、上記１対の導通部２４、２４の間に進
入し、上記鋼球３２を両導通部２４、２４の間から突き
出す。この結果、上記１対の端子部材２３、２３同士が
導通する事がなくなり、前記導線２８、２８を通じてエ
アシリンダが作動している事を示す信号が出される事も
なくなる。

【００３４】又、エアシリンダの作動時には、同図
（Ｂ）に示す様に、ピストン２の移動に基づいて変位部
材７ａが、このピストン２の移動方向（図２の右方向）
に移動自在となり、この変位部材７ａ及び鋼球３２が、
第二の圧縮ばね２２ａの弾力に基づいて、図６の右方に
押される。そして、この鋼球３２が上記１対の導通部２
４、２４の間に進入し、１対の端子部材２３、２３同士
が、上記鋼球３２を介して、電気的に導通する。

【００３５】尚、変位部材７ａとセンサケース１０又は
シリンダ筒１との間には、この変位部材７ａの変位量を
制限する為のストッパ機構を設けて、上記ピストン２が
図６の右方に大きく移動し、ピストン２と変位部材７ａ
とが離れた場合にも、この変位部材７ａが副シリンダ孔
１４から抜け出す事のない様にしている。その他の構成
及び作用は、前述した第一実施例と同様である為、同等
部分には同一符合を付して、重複する説明を省略する。

【００３６】

【発明の効果】本発明の作動検知センサ付エアシリンダ
は、以上に述べた通り構成され作用する為、エアシリン
ダとセンサ類とを独立して設ける場合に比べて小型に構
成出来、しかも取り扱いが容易になる。この為、産業用
ロボット等、エアシリンダを組み込んで構成される各種
機械装置の小型化、製造工程の簡略化に基づく製作費の
低廉化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す断面図で、（Ａ）は
非作動状態を、（Ｂ）は作動状態を、それぞれ表わして
いる。

【図２】変位部材を表わしており、（Ａ）は図１の左方
から見た図、（Ｂ）は同じく上方から見た図、（Ｃ）は
（Ｂ）のＸ−Ｘ断面図。

【図３】センサケースの本体を表わしており、（Ａ）は
図１の左方から見た図、（Ｂ）は同じく上方から見た
図。

【図４】導線を付属させたエアホースの端部斜視図。

【図５】導線を示しており、（Ａ）は一部を除去して示
す端部斜視図、（Ｂ）は端面図。

【図６】本発明の第二実施例を示す断面図で、（Ａ）は
非作動状態を、（Ｂ）は作動状態を、それぞれ表わして
いる。

【符号の説明】

１ シリンダ筒 ２ ピストン ３ 凹溝 ４ パッキング ５ ロッド ６ 第一の圧縮ばね ７、７ａ 変位部材 ８ 本体 ９ 緩衝部材 １０ センサケース １１ 本体 １２ カバー １３ 接続筒部 １４ 副シリンダ孔 １５ エアポート １６ 金属棒 １７、１８ 小径部 １９ スリット ２０ 係止部 ２１ 収納部 ２２、２２ａ 第二の圧縮ばね ２３ 端子部材 ２４ 導通部 ２５ 端子部 ２６ 挿入孔 ２７ 凹溝 ２８ 導線 ２９ 芯材 ３０ 導体 ３１ 絶縁被覆層 ３２ 鋼球 ３３ 突き出し部 ３４ エアホース ３５ 大径部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狗飼 聡毅 東京都練馬区小竹町１丁目８番１号 菱星 電装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ筒と、このシリンダ筒の内側
   に、気密に且つ軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピス
   トンと、このピストンに対し、軸方向一方に向く弾力を
   付与する第一のばねと、上記ピストンよりも軸方向一方
   の側に設けられ、上記シリンダ筒内に圧縮空気を給排す
   るエアポートと、上記シリンダ筒内で上記ピストンより
   も軸方向一方に寄った部分に、軸方向に亙る変位自在に
   支持され、上記ピストンが上記第一のばねの弾力に基づ
   いて変位した場合に、このピストンにより軸方向一方に
   押圧される変位部材と、上記シリンダ筒の軸方向一端に
   支持された、絶縁材製のセンサケースと、このセンサケ
   ースに軸方向に亙って形成され、その端部を上記シリン
   ダ筒内に開口させた副シリンダ孔と、この副シリンダ孔
   内に軸方向に亙る変位自在に嵌装され、上記変位部材が
   上記ピストンにより押された場合にこの変位部材によっ
   て軸方向一方に変位させられる、導電材製の導通部材
   と、この導通部材に対し軸方向他方に向く弾力を付与す
   る、上記第一のばねよりも小さな弾力を有する第二のば
   ねと、それぞれの一端を上記副シリンダ孔の内周面から
   突出させた、少なくとも１対の導電材製端子部材とを備
   え、この１対の端子部材の一端同士は、上記第二のばね
   の弾力に基づいて上記導通部材が軸方向他方に変位した
   場合にのみ、この導通部材を介して電気的に導通するも
   のである、作動検知センサ付エアシリンダ。