JPH07233802A - シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造を簡単にするとともに、磁場の影響による
誤動作を低減する。 【構成】シリンダ１に設けられたアルミニウムよりなる
シリンダチューブ２内にはピストン５が往復動作可能に
設けられている。このピストン５には、磁石７が取着さ
れている。又、シリンダチューブ２の外周には、アルミ
ニウムよりなり、長手方向に延びるパイプ１３が取着さ
れている。そして、このパイプ１３内には前記ピストン
５と吸引し合う磁石よりなる移動体１４が移動可能に配
設されている。即ち、この移動体１４はピストン５の移
動に従ってパイプ１３内を移動するようになっている。
更に、このパイプ１３の両端部には、リミットスイッチ
１５，１６が取着され、移動体１４を検出することによ
り、当該ピストン５のストロークエンドを規定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリンダに係り、詳しく
は例えば溶接工程等の磁場の生じる場所であっても、確
実にシリンダ内のピストンの位置を検出することが可能
なスイッチ機構を備えたシリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すように、シリンダ３１
内には、ピストン３２が配設されている。このピストン
３２には、ピストンロッド３３が固着され、当該シリン
ダ３１に形成された給排ポート３４，３５から例えば作
動流体としてエアが給排されることにより、ピストン３
２は往復動するようになっている。ピストンロッド３３
は、ピストン３２の移動に従ってシリンダ３１に対して
出没動作するようになっている。

【０００３】このピストンロッド３３の先端部には、略
Ｌ字状に形成された連結棒３６が連結され、その連結棒
３６の先端部にはドグ３７が取着されている。又、シリ
ンダ３１の外部には、リミットスイッチ３８，３９が設
けられている。リミットスイッチ３８，３９はドグ３７
と係合し、その係合に基づいてピストン３２の位置を検
出する。そして、例えばリミットスイッチ３８，３９が
ドグ３７を検出した場合に、ピストン３２の移動方向を
切替えるよう制御することにより、ピストン３２は、リ
ミットスイッチ３８，３９がドグ３７を検出する範囲内
にて移動する。即ち、当該ピストン３２のストロークエ
ンドはリミットスイッチ３８，３９にて規定される。そ
して、ストロークエンドはリミットスイッチ３８，３９
をの設置位置を適宜に変更することにより、所望の位置
に設定できる。

【０００４】しかしながら、リミットスイッチ３８，３
９はシリンダ３１の外部に取り付け、リミットスイッチ
３８，３９と係合するドグ３７はピストン３２と連動す
る連結棒３６に取着したので、リミットスイッチ３８，
３９及び連結棒３６等の取付スペースを確保しなければ
ならないという問題がある。

【０００５】そこで、図５に示すスイッチ機構が提案さ
れている。これは、リミットスイッチ３８，３９等に代
えて、ピストン３２の外周に円環状の磁石４０を取着
し、シリンダ３１のシリンダチューブ３１ａを非磁性体
で形成する。又、シリンダチューブ３１ａの外周に、磁
気検出用のリードスイッチ４１，４２を取着している。
そして、リードスイッチ４１，４２が、当該ピストン３
２の磁気を検出することにより、ピストン３２の位置を
検出するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このリ
ードスイッチ４１，４２を使用したシリンダ３１を例え
ばスポット溶接等の溶接工程で使用する場合には、周囲
に磁場が発生しているため、リードスイッチ４１，４２
が誤動作するという問題がある。

【０００７】又、この誤動作を防止するために、磁気シ
ールド部材が使用される。しかし、この磁気シールド部
材では、リードスイッチ４１，４２の前記ピストン３２
と対向する面（検出面）をもシールドすることは、当該
ピストン３２からの磁気すら検出できなくなるおそれが
あるためできない。このため、前記検出面側から周囲の
磁気を、リードスイッチ４１，４２は誤検出してしまう
という問題がある。

【０００８】そこで、リードスイッチ４１，４２からの
検出信号に基づいてシリンダ３１を制御する制御装置の
制御方法を変更することにより対処する技術が提案され
ている。即ち、制御装置はピストン３２の往復動作を行
う時間から、ピストン３２がリードスイッチ４１，４２
近傍に位置していると判断したときのみ、リードスイッ
チ４１，４２からの検出信号を有効とし、その検出信号
に基づいてシリンダ３１を制御する。

【０００９】この場合、制御装置においてそのプログラ
ムを作成するのに時間と手間がかかるとともに、当該プ
ログラムを記憶するための容量が必要となる。本発明は
上記問題点を解決するためになされたものであって、そ
の目的は、構造を簡単にするとともに、磁場の影響によ
る誤動作を低減することができるシリンダを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、非磁性体よりなるシリンダ
チューブ内にピストンを往復動作可能に設けたシリンダ
において、前記ピストンに磁石を設けるとともに、シリ
ンダチューブの外周には、そのピストンの移動方向に沿
って延びる中空部を設け、その中空部内には、磁性体よ
りなり、前記ピストンの磁石と吸引し合う移動体を配設
し、当該中空部の所定の位置に移動体を検出する非電磁
式検出器を設けたことをその要旨とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記非電磁式検出器は中空部に沿って移動
可能に設けられ、所望の位置に位置決めできることをそ
の要旨とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記非電磁式検出器は中空部の両端
部にそれぞれ配設されたことをその要旨とする。

【００１３】

【作用】従って、請求項１記載の発明によれば、シリン
ダ内をピストンが移動すると、移動体はピストンととも
に中空部内を移動する。そして、移動体が所定の位置に
達すると、当該移動体は非電磁式検出器により検出され
る。

【００１４】この場合、中空体内を移動する移動体を非
電磁式検出器にて検出するので、シリンダ外部の磁場に
影響されることなく移動体、即ち、ピストンの位置を正
確に検出できる。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、非電磁式検
出器を中空部に沿って移動させ、当該非電磁式検出器を
所望の位置に位置決めすることにより、ピストンを検出
する位置を適宜所望の位置に変更できる。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、非電磁式検
出器を中空部の両端部にそれぞれ配設することにより、
ピストンのストロークエンドが規定される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１，
図２に従って説明する。図１，図２に示すように、この
シリンダ１には、非磁性体としてのアルミニウムよりな
る円筒状のシリンダチューブ２が設けられ、シリンダチ
ューブ２の両端にはエンドカバー３，４が嵌着固定され
ている。シリンダチューブ２内には、円板状のピストン
５が当該シリンダチューブ２の内周面に沿って移動可能
に配設されている。このピストン５の外周面には、第
１，第２の環状溝６ａ，６ｂが形成され、第１の環状溝
６ａには円環状の強磁性体からなる磁石７が取着される
とともに、第２の環状溝６ｂにはシリンダチューブ２の
内周面と接触するシール用のピストンパッキン８が取着
されている。又、ピストン５の略中央部には円柱状のピ
ストンロッド９が固着され、そのピストンロッド９は、
一方のエンドカバー３から出没動作可能に嵌装され、ピ
ストン５とともに移動する。尚、エンドカバー３にはピ
ストンロッド９と接触するシール用のリング１０が取着
されている。

【００１８】又、エンドカバー３にはシリンダチューブ
２を介して給排ポート１１が形成され、エンドカバー４
にも給排ポート１２が形成されている。そして、これら
給排ポート１１，１２を介してシリンダ１内にエア等の
作動流体が給排される。即ち、シリンダ１内には、給排
ポート１１，１２を介して給排ポンプ（図示せず）から
エアが給排されるようになっている。そして、当該給排
ポート１１，１２からシリンダ１内にエアが給排される
と、ピストン５はそのエアの圧力に従って移動し、ピス
トンロッド９はピストン５とともに移動して、エンドカ
バー３から出没する。

【００１９】このシリンダチューブ２の外周面には、同
チューブ２と同一材料の非磁性体としてのアルミニウム
よりなる中空部としてのパイプ１３が同チューブ２の長
手方向に沿って固着されている。このパイプ１３の内周
は断面円形状に形成されるとともに、その両端は開放さ
れている。又、このパイプ１３内には、円柱状の強磁性
の磁石からなる移動体１４がそのパイプ１３内を移動可
能に挿通されている。そして、この移動体１４は、前記
ピストン５に取着された磁石７と相対向する側が互いに
吸引し合う磁性となるように配設されている。このた
め、移動体１４はピストン５とともに移動するようにな
っている。

【００２０】このパイプ１３の所定の位置としての両端
部にはリミットスイッチ１５，１６が移動可能に取着さ
れている。これらリミットスイッチ１５，１６は、押圧
体１５ａ，１６ａ、枠体１５ｂ，１６ｂ、検出部１５
ｃ，１６ｃ及びバネ１５ｄ，１６ｄから構成されてい
る。そして、これら枠体１５ｂ，１６ｂの外周面には雄
ねじが、前記パイプ１３の両端部には雌ねじが形成さ
れ、リミットスイッチ１５，１６を螺入することによ
り、リミットスイッチ１５，１６は所望の位置に位置決
めされる。そして、このリミットスイッチ１５，１６は
前記パイプ１３の両端外周に取着された止めネジ１７，
１８にて固定される。

【００２１】又、押圧体１５ａ，１６ａはバネ１５ｄ，
１６ｄにより常にはリミットスイッチ１５，１６の外方
に付勢されている。そして、移動体１４にて押圧体１５
ａ，１６ａがリミットスイッチ１５，１６の内方に押圧
されると、押圧体１５ａ，１６ａと検出部１５ｃ，１６
ｃとが接触し、リミットスイッチ１５，１６は移動体１
４を検出したとして検出信号をコントローラ（図示せ
ず）に出力するようになっている。つまり、コントロー
ラはリミットスイッチ１５，１６の検出信号からピスト
ン５の位置を判断するようになっている。そして、例え
ばコントローラはこの検出信号に基づいて前記給排ポン
プを駆動制御し、移動体１４がリミットスイッチ１５，
１６にて検出される範囲内で、ピストン５をシリンダチ
ューブ２内で往復動させるように制御する。つまり、こ
のリミットスイッチ１５，１６により、ピストン５のス
トロークエンドが規定される。

【００２２】次に、上記のように構成されたシリンダの
作用及び効果について説明する。図１に示すように、給
排ポンプから給排ポート１１，１２を介してシリンダ１
内にエアが給排されると、そのエアの圧力に従ってピス
トン５が移動する。このとき、移動体１４はピストン５
に取着された磁石７と吸引し合い、当該ピストン５の移
動に従ってパイプ１３内を移動する。そして、移動体１
４がリミットスイッチ１５，１６の押圧体１５ａ，１６
ａを押圧し、当該リミットスイッチ１５，１６が移動体
１４を検出すると、コントローラは給排ポート１１，１
２に給排されるエアの向きを反転させ、ピストン５を反
対向きに移動させる。即ち、ピストン５は、リミットス
イッチ１５，１６が移動体１４を検出する範囲内で、往
復動作を行い、ピストンロッド９はピストン５の移動に
従って出没動作を行う。

【００２３】又、止めネジ１７，１８を緩め、リミット
スイッチ１５，１６をパイプ１３内に螺入することによ
り、所望の位置に位置決めすることができる。そして、
止めネジ１７，１８を締め付け、リミットスイッチ１
５，１６をパイプ１３に固定することによって、ピスト
ン５の位置を所望の位置に位置決めすることができる。
この場合、ピストン５がリミットスイッチ１５，１６に
て規定される範囲内で往復動作することから、リミット
スイッチ１５，１６を所望の位置に固定することによ
り、適宜所望の位置にストロークエンドが設定される。

【００２４】従って、本発明によれば、ピストン５と互
いに磁力にて吸引し合い、当該ピストン５の移動に従っ
て移動する移動体１４をパイプ１３内に配設したので、
シリンダ１の構成を簡単にすることができる。例えば、
従来の技術に示すように、リミットスイッチ３８，３９
に検出されるドグ３７を、連結棒３６にてピストン３２
に連結する必要がなくなり、その構成を簡単にできる。

【００２５】又、ピストン５の磁石７と、移動体１４と
は強力な磁力により互いに吸引し合うので、周囲の磁場
に影響されることなく、ピストン５と磁石７と一体移動
させることができる。更に、接触式のリミットスイッチ
１５，１６を使用し、その押圧体１５ａ，１６ａが移動
体１４にて押圧され、接触部１５ｃ，１６ｃと接触する
ため、周囲の磁場に影響されることなく、容易かつ確実
に移動体１４を検出できる。従って、ピストン５の位置
を周囲の磁場に影響されることなく、確実に検出でき
る。よって、これらリミットスイッチ１５，１６にて規
定される範囲内でピストン５を正確に往復動作させるこ
とができる。

【００２６】従って、溶接工程等の磁場の生じる場所で
シリンダ１を使用する場合においても、移動体１４はピ
ストン５とともに確実に移動し、リミットスイッチ１
５，１６も磁場に影響されることなく正常に作動するこ
とから、当該シリンダ１の誤動作を確実に防止すること
ができる。しかも、磁気シールド部材を使用しなくて
も、周囲の磁場に影響されずシリンダ１を作動すること
ができるので、その構成を簡略化することができる。更
に、制御装置において、磁場の影響による誤動作を防止
するためのプログラムを作成及び記憶させる時間や手間
を省くことができる。

【００２７】更に、リミットスイッチ１５，１６をパイ
プ１３に沿って移動可能に設けたので、ピストン５の検
出位置を適宜の位置に変更し、例えばストロークエンド
を容易に所望の位置に設定することができる。この場
合、リミットスイッチ１５，１６をパイプ１３内に螺入
することにより所望の位置に位置決めするので、精度良
く当該リミットスイッチ１５，１６を位置決めできる。

【００２８】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）上記実施例では、移動体１４をリミットスイッチ
１５，１６にて検出した。これを、図３に示すように、
中空部としてのパイプ１３を非磁性体よりなる透明な樹
脂より形成し、ストロークエンドに対応する位置に光検
出型の光センサ１９，２０を取着し、光センサ１９，２
０にて移動体１４を検出するよう構成してもよい。

【００２９】光センサ１９，２０は、光線をパイプ１３
内に照射し、その照射した光線が遮られることにより移
動体１４を検出する。即ち、光センサ１９，２０からの
光線が遮られた時、その位置に移動体１４が位置すると
判断して、検出信号をコントローラに出力する。そし
て、コントローラは前記リミットスイッチ１５，１６か
らの検出信号と同様に、当該光センサ１９，２０からの
検出信号に基づいてシリンダ１を制御する。

【００３０】この場合、パイプ１３が透明に形成されて
いるので、パイプ１３内を移動する移動体１４を視認す
ることができ、ピストン５の移動状態を把握することが
できる。又、リミットスイッチ１５，１６を使用して、
ストロークエンドを規定した場合と同様に、磁場の影響
を受けることなく移動体１４を検出することができる。

【００３１】更に、図３の仮想線に示すように、光セン
サ１９，２０の間に、更に光センサ２１を取着してもよ
い。そして、ストロークエンドのみならず、光センサ２
１にて規定される位置で、例えばピストン５を一時停止
させる等の制御を行うことができる。この場合、ストロ
ークエンドを規定するスイッチがリミットスイッチ１
５，１６であっても勿論よい。

【００３２】加えて、光センサ１９，２０（又は、リミ
ットスイッチ１５，１６）の間に複数個の光センサを取
着してもよい。このとき、光センサを所定の位置に取着
することによって、当該移動体１４を検出した光センサ
から、往復動作時のピストン５の位置を順次検出するこ
とができる。

【００３３】（２）上記実施例では、リミットスイッチ
１５，１６をパイプ１３内に螺入することにより、所望
の位置に位置決め可能に設けた。これを、リミットスイ
ッチ１５，１６がパイプ１３内を摺動することにより、
所望の位置に位置決めできるよう構成してもよい。この
とき、前記止めネジ１７，１８にてその位置に固定され
る。

【００３４】（３）上記実施例では、シリンダチューブ
２にパイプ１３を取着したが、当該シリンダチューブ２
とパイプ１３とを一体成形してもよい。即ち、シリンダ
チューブ２には、パイプ１３に代えて中空部が形成され
る。

【００３５】よって、シリンダチューブ２とパイプ１３
とを組付ける手間が省けるとともに、組付け工数が低減
でき、より簡単に当該シリンダ１を組付けることができ
る。 （４）上記実施例では、非磁性体として、アルミニウム
を使用したが、銅、ステンレス、樹脂等の各種高分子材
料を使用してもよい。更に、上記実施例では、シリンダ
チューブ２とパイプ１３とは同一の材料にて形成した
が、互いに異なる非磁性体材料より構成してもよい。

【００３６】（５）上記実施例では、ピストン５の外周
に円環状の磁石７を取着したが、その外周において、所
定間隔毎又は移動体１４と対応する部位にのみ取着して
もよい。又、ピストン５を磁石により構成してもよい。

【００３７】更に、移動体１４は磁性を有しない単なる
鉄等の磁性体であってもよい。 （６）上記実施例では、本発明をピストンがエアで駆動
されるシリンダに適用した。これを、油圧にて駆動され
る油圧シリンダ及び電動シリンダに応用してもよい。
又、上記実施例のように、シリンダの一端からピストン
と連動するピストンロッドが出没動作する型のシリンダ
のみならず、シリンダの両端からピストンロッドが出没
する型のシリンダ、ガイド用のロッドを備えたツインロ
ッド型のシリンダ、更には、ピストンロッドを使用しな
いロッドレスシリンダに応用してもよい。

【００３８】（７）上記実施例では、パイプ１３の両端
部にリミットスイッチ１５，１６をそれぞれ取着した
が、パイプ１３のいずれか一端にリミットスイッチ１
５，１６のいずれかを取着してもよい。

【００３９】例えば、リミットスイッチ１５のみを取着
した場合には、当該エンドカバー３側のストロークエン
ドはリミットスイッチ１５にて規定され、エンドカバー
４側のストロークエンドはピストン５及びピストンロッ
ド９等がエンドカバー４と当接した位置に規定される。

【００４０】同様に、リミットスイッチ１６のみを取着
した場合には、当該エンドカバー４側のストロークエン
ドはリミットスイッチ１６にて規定され、エンドカバー
３側のストロークエンドはピストン５がエンドカバー３
と当接した位置に規定される。

【００４１】上記実施例から把握できる請求項以外の技
術思想について、以下にその効果とともに記載する。 （１）請求項１〜３のシリンダにおいて、中空部は透明
な樹脂より形成されたパイプ１３よりなるシリンダ。

【００４２】このシリンダによれば、移動体１４の移動
位置を容易に判断できる。 （２）請求項１〜３のシリンダにおいて、シリンダチュ
ーブ２に設けられた中空部は、シリンダチューブ２と一
体成形されたシリンダ。

【００４３】このシリンダによれば、組付け工数が低減
できる。 （３）請求項２記載のシリンダにおいて、中空部に雌ネ
ジを形成し、当該リミットスイッチ１５，１６を螺入す
ることにより、所望の位置に位置決めするシリンダ。

【００４４】このシリンダによれば、精度良くリミット
スイッチ１５，１６を所望の位置に位置決めできる。 （４）（１）記載のシリンダにおいて、リミットスイッ
チ１５，１６間の所定位置に光センサを配設したシリン
ダ。

【００４５】このシリンダによれば、往復動作中のピス
トン５の位置を順次検出できる。尚、本明細書において
使用した用語「非電磁式検出器」を次のように定義す
る。

【００４６】「非電磁式検出器とは、接触式リミットス
イッチ及び光検出型の光センサのみならず、超音波セン
サ、圧力センサ及び画像処理等に使用されるイメージセ
ンサをも含む意味である。」

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明によれば、構造を簡単にするとともに、磁場の影響に
よる誤動作を低減することができる優れた効果がある。
更に、請求項２記載の発明によれば、非電磁式検出器を
所望の位置に取着することにより、ピストンを検出する
位置を適宜所望の位置に変更できる。加えて、請求項３
記載の発明によれば、両端部に配設された非電磁式検出
器により、シリンダのストロークエンドを規定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例におけるシリンダ
を示す断面図である。

【図２】一実施例において、シリンダを示す断面図であ
る。

【図３】別例におけるシリンダを示す断面図である。

【図４】従来例におけるシリンダの断面図である。

【図５】従来例におけるシリンダの断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダ、２…シリンダチューブ、５…ピストン、
７…磁石、１３…中空部としてのパイプ、１４…移動
体、１５，１６…非電磁式検出器としてのリミットスイ
ッチ、１９，２０…非電磁式検出器としての光センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体よりなるシリンダチューブ内に
   ピストンを往復動作可能に設けたシリンダにおいて、 前記ピストンに磁石を設けるとともに、シリンダチュー
   ブの外周には、そのピストンの移動方向に沿って延びる
   中空部を設け、その中空部内には、磁性体よりなり、前
   記ピストンの磁石と吸引し合う移動体を配設し、当該中
   空部の所定の位置に移動体を検出する非電磁式検出器を
   設けたことを特徴とするシリンダ。
2. 【請求項２】 前記非電磁式検出器は中空部に沿って移
   動可能に設けられ、所望の位置に位置決めできることを
   特徴とする請求項１記載のシリンダ。
3. 【請求項３】 前記非電磁式検出器は中空部の両端部に
   それぞれ配設された請求項１又は２記載のシリンダ。