JPH0776563B2 - ピストン終端位置信号発信器を備えた作業シリンダ - Google Patents
ピストン終端位置信号発信器を備えた作業シリンダInfo
- Publication number
- JPH0776563B2 JPH0776563B2 JP62500622A JP50062287A JPH0776563B2 JP H0776563 B2 JPH0776563 B2 JP H0776563B2 JP 62500622 A JP62500622 A JP 62500622A JP 50062287 A JP50062287 A JP 50062287A JP H0776563 B2 JPH0776563 B2 JP H0776563B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- cylinder
- working cylinder
- piezoelectric transformer
- end position
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/26—Locking mechanisms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Actuator (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載された作
業シリンダより出発している。このような形式の装置は
公知である。この装置は、単一又は二重に作用するシリ
ンダとして構成されており、このシリンダのピストン
は、液体又はガス、特に圧縮空気によつて負荷される。
この場合、圧力媒体の入口及び出口は、ピストンがその
行程終端位置に達した時にそれまでの入口が閉じて出口
が開放するように制御される。作業シリンダのピストン
位置、特にピストン終端位置が得られたことを測定及び
確認することは、種種の可能性が知られている。しかし
ながら前記のようなすべての公知の装置は比較的高価
で、故障しやすく不正確である。そこで例えば、ドイツ
連邦共和国特許第3014331号明細書により公知な作業シ
リンダは、終端位置信号発信器として、シリンダ端壁に
溶接された、高級鋼より成るダイヤフラムを用いてお
り、このダイヤフラムによつて、ピストンに支えられた
操作部材が軸方向で整列されるようになつている。ダイ
ヤフラムの変形が、シリンダ室の外に配置されたセンサ
を介して調節信号に変えられるようになつている。ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第3221574号明細書によれ
ば、電気的な信号発振器の組み込まれたシリンダが開示
されている。この信号発信器は、その一実施例によれば
絶縁された２つの電気的な導体を有しており、これら２
つの導体は、種種異なる電位に維持されていて、ピスト
ン行程終端位置で導体材料より成るピストン面に接触し
ている。
業シリンダより出発している。このような形式の装置は
公知である。この装置は、単一又は二重に作用するシリ
ンダとして構成されており、このシリンダのピストン
は、液体又はガス、特に圧縮空気によつて負荷される。
この場合、圧力媒体の入口及び出口は、ピストンがその
行程終端位置に達した時にそれまでの入口が閉じて出口
が開放するように制御される。作業シリンダのピストン
位置、特にピストン終端位置が得られたことを測定及び
確認することは、種種の可能性が知られている。しかし
ながら前記のようなすべての公知の装置は比較的高価
で、故障しやすく不正確である。そこで例えば、ドイツ
連邦共和国特許第3014331号明細書により公知な作業シ
リンダは、終端位置信号発信器として、シリンダ端壁に
溶接された、高級鋼より成るダイヤフラムを用いてお
り、このダイヤフラムによつて、ピストンに支えられた
操作部材が軸方向で整列されるようになつている。ダイ
ヤフラムの変形が、シリンダ室の外に配置されたセンサ
を介して調節信号に変えられるようになつている。ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第3221574号明細書によれ
ば、電気的な信号発振器の組み込まれたシリンダが開示
されている。この信号発信器は、その一実施例によれば
絶縁された２つの電気的な導体を有しており、これら２
つの導体は、種種異なる電位に維持されていて、ピスト
ン行程終端位置で導体材料より成るピストン面に接触し
ている。
発明の利点 これに対して、請求の範囲第１項の特徴を有する本発明
による作業シリンダは、ピストン終端位置を検出するた
めの可動な部分のないコンパクトな構造が得られるとい
う利点を有している。作業室を密閉した状態で正確な応
答時点を有するピストン終端位置信号発信器が得られ
る。このピストン終端位置信号発信器は、乱暴な運転条
件下、高い圧力及び温度下においても確実に働き、事実
上摩耗しない。しかも、ピストン位置を指示するための
外部電圧源は不必要である。また、提供された作業シリ
ンダは、大きい調節行程、短かい調節時間、大きい力伝
達作用を有している圧電液圧式又は圧電空圧式の調節部
材として構成することができる。このために、シリンダ
端壁内に、ピストンを負荷する圧力媒体のための導入管
が開口していて、この導入管は、ピストンの端面の一部
によつて行程終端位置で閉じられている。また、ピスト
ンは、ピストンの部分面に作用する圧力媒体の力よりも
大きい力によつてその行程終端位置で保持されており、
シリンダ端壁内には、電圧源に接続可能な圧電変成器が
配置されていて、この圧電変成器は、これに電圧が加え
られるとピストンのしゆう動方向で伸張し、その端面が
シリンダ端壁から離れる。ピストン終端位置を検出する
ために及び、ピストンシリンダ端壁から離すために、本
発明の有利な実施態様によれば、共通の圧電変成器が設
けられている。この圧電変成器は有利には円筒形体とし
て構成されており、この円筒形体は、ピストンの運動方
向に延びる、シリンダ端壁の孔内に挿入されている。
による作業シリンダは、ピストン終端位置を検出するた
めの可動な部分のないコンパクトな構造が得られるとい
う利点を有している。作業室を密閉した状態で正確な応
答時点を有するピストン終端位置信号発信器が得られ
る。このピストン終端位置信号発信器は、乱暴な運転条
件下、高い圧力及び温度下においても確実に働き、事実
上摩耗しない。しかも、ピストン位置を指示するための
外部電圧源は不必要である。また、提供された作業シリ
ンダは、大きい調節行程、短かい調節時間、大きい力伝
達作用を有している圧電液圧式又は圧電空圧式の調節部
材として構成することができる。このために、シリンダ
端壁内に、ピストンを負荷する圧力媒体のための導入管
が開口していて、この導入管は、ピストンの端面の一部
によつて行程終端位置で閉じられている。また、ピスト
ンは、ピストンの部分面に作用する圧力媒体の力よりも
大きい力によつてその行程終端位置で保持されており、
シリンダ端壁内には、電圧源に接続可能な圧電変成器が
配置されていて、この圧電変成器は、これに電圧が加え
られるとピストンのしゆう動方向で伸張し、その端面が
シリンダ端壁から離れる。ピストン終端位置を検出する
ために及び、ピストンシリンダ端壁から離すために、本
発明の有利な実施態様によれば、共通の圧電変成器が設
けられている。この圧電変成器は有利には円筒形体とし
て構成されており、この円筒形体は、ピストンの運動方
向に延びる、シリンダ端壁の孔内に挿入されている。
図面 本発明の一実施例が図面に示されていて、別の利点を示
しながら後の明細書で詳しく述べられている。図面は、
所属の制御装置を備えた作業シリンダの概略的な縦断面
図である。
しながら後の明細書で詳しく述べられている。図面は、
所属の制御装置を備えた作業シリンダの概略的な縦断面
図である。
実施例の説明 図面は、両方向で負荷され、直線的な行程区分で往復運
動可能なピストン２を備えた作業シリンダ１を示してい
る。このピストン２は、それぞれその終端位置に達して
から逆転される。シリンダ１は両側が、それぞれ１つの
シリンダ蓋３若しくは４によつて気密に閉じられてい
る。シリンダ蓋を見やすくするために作業シリンダ１と
一体に示されている。ピストン２はピストンロッド５を
有しており、このピストンロッド５は、シール６を備え
た、蓋３内の孔を通つて外へガイドされている。
動可能なピストン２を備えた作業シリンダ１を示してい
る。このピストン２は、それぞれその終端位置に達して
から逆転される。シリンダ１は両側が、それぞれ１つの
シリンダ蓋３若しくは４によつて気密に閉じられてい
る。シリンダ蓋を見やすくするために作業シリンダ１と
一体に示されている。ピストン２はピストンロッド５を
有しており、このピストンロッド５は、シール６を備え
た、蓋３内の孔を通つて外へガイドされている。
圧力媒体はシリンダ蓋3,4に形成された導管７若しくは
８を通つてシリンダ内室に供給される。これらの導管８
はシリンダ蓋の互いに向き合う端面範囲で環状室９若し
くは10を形成しており、この環状室９若しくは10と、ピ
ストン２の端面に設けられたシールリング11若しくは12
とが協働する。シリンダ内に存在する圧力媒体を導出す
るために戻し導管13,14が設けられている。この戻し導
管13,14は、シリンダ蓋３若しくは４の端壁付近でシリ
ンダ室に開口している。導管は、電磁石15によつて操作
される制御スライダ16を有している。この制御スライダ
16の位置に応じて、流入導管８と戻し導管14又は流入導
管７と戻し導管13が解放される。制御スライダ16を切換
えるための信号はピストン終端位置信号発信器によつて
生ぜしめられる。この発信器はシリンダ蓋3,4内に若し
くはシリンダ蓋3,4に配置されていて行程終端位置でピ
ストン２によつて操作される。このようなピストン終端
位置信号発信器としては圧電変成器17,18が使用され
る。これらの圧電変成器17,18は例えば円筒形の中空体
として構成されている。この中空体は、中心に配置され
た、ピストンの運動方向に延びる、シリンダ蓋３若しく
は４のそれぞれ１つの孔19若しくは20内に挿入されてい
る。中空体として構成された圧電変成器17,18は、無負
荷状態で蓋の端壁を数ミクロン越えて突き出ている。
８を通つてシリンダ内室に供給される。これらの導管８
はシリンダ蓋の互いに向き合う端面範囲で環状室９若し
くは10を形成しており、この環状室９若しくは10と、ピ
ストン２の端面に設けられたシールリング11若しくは12
とが協働する。シリンダ内に存在する圧力媒体を導出す
るために戻し導管13,14が設けられている。この戻し導
管13,14は、シリンダ蓋３若しくは４の端壁付近でシリ
ンダ室に開口している。導管は、電磁石15によつて操作
される制御スライダ16を有している。この制御スライダ
16の位置に応じて、流入導管８と戻し導管14又は流入導
管７と戻し導管13が解放される。制御スライダ16を切換
えるための信号はピストン終端位置信号発信器によつて
生ぜしめられる。この発信器はシリンダ蓋3,4内に若し
くはシリンダ蓋3,4に配置されていて行程終端位置でピ
ストン２によつて操作される。このようなピストン終端
位置信号発信器としては圧電変成器17,18が使用され
る。これらの圧電変成器17,18は例えば円筒形の中空体
として構成されている。この中空体は、中心に配置され
た、ピストンの運動方向に延びる、シリンダ蓋３若しく
は４のそれぞれ１つの孔19若しくは20内に挿入されてい
る。中空体として構成された圧電変成器17,18は、無負
荷状態で蓋の端壁を数ミクロン越えて突き出ている。
中空体17を貫通してピストンロッド５が延びている。各
変成器は、絶縁材料内に配置された、上下に重ねられた
多数の圧電多孔板より成つている。これらの圧電多孔板
は電気的に並列接続されている。各変成器は、外へ導出
された導線21若しくは22を介して電磁石15に接続されて
いる。
変成器は、絶縁材料内に配置された、上下に重ねられた
多数の圧電多孔板より成つている。これらの圧電多孔板
は電気的に並列接続されている。各変成器は、外へ導出
された導線21若しくは22を介して電磁石15に接続されて
いる。
ピストン２は、流入導管７若しくは８の環状室９若しく
は10を閉じるシールリング11若しくは12の面に作用する
力よりも大きい力によつて、そのつどの終端行程位置で
保持される。この力は、図示の実施例では、シリンダ蓋
３若しくは４の各１つの回転切削部25,26内に固定され
た永久磁石23,24によつて形成される。リング状の永久
磁石の端面は、シリンダ蓋の端壁と同一面を形成してい
る。この永久磁石23,24には、ピストン２に固定された
各１つの軟鉄リング27若しくは28が向き合つている。導
線21,22を通じて圧電変成器17,18には選択的に電圧が加
えられる。この時に、加えられた電界の影響を受けて圧
電板は、シリンダ縦軸線方向で直径を収縮させながら伸
張するので、ピストン２はシリンダ蓋の端壁から離れ
る。ピストン２の質量をできるだけ小さく維持するため
に、ピストンを合成樹脂より形成し、この合成樹脂内に
２つの軟鉄リング27,28を埋め込むと有利である。ま
た、永久磁石をピストン２内に固定し、シリンダ蓋を軟
鉄より形成することも可能である。
は10を閉じるシールリング11若しくは12の面に作用する
力よりも大きい力によつて、そのつどの終端行程位置で
保持される。この力は、図示の実施例では、シリンダ蓋
３若しくは４の各１つの回転切削部25,26内に固定され
た永久磁石23,24によつて形成される。リング状の永久
磁石の端面は、シリンダ蓋の端壁と同一面を形成してい
る。この永久磁石23,24には、ピストン２に固定された
各１つの軟鉄リング27若しくは28が向き合つている。導
線21,22を通じて圧電変成器17,18には選択的に電圧が加
えられる。この時に、加えられた電界の影響を受けて圧
電板は、シリンダ縦軸線方向で直径を収縮させながら伸
張するので、ピストン２はシリンダ蓋の端壁から離れ
る。ピストン２の質量をできるだけ小さく維持するため
に、ピストンを合成樹脂より形成し、この合成樹脂内に
２つの軟鉄リング27,28を埋め込むと有利である。ま
た、永久磁石をピストン２内に固定し、シリンダ蓋を軟
鉄より形成することも可能である。
前記シリンダ装置の作業形式を以下に述べる。
図面ではピストン２がその左側の行程位置に存在してい
る。ピストン２は永久磁石24の磁場によつてシリンダ蓋
４の端壁に固定される。圧力導管８は開放されているの
で、圧力媒体の力はピストン２のシールリング12に作用
する。この力は、磁石の保持力よりも小さい。さて、圧
電変成器18が導線22を通じて電気的な電圧パルスを受け
ると、この圧電変成器18は伸張して、シール座（環状室
10とシールリング12とによつて形成される）を同時に開
放させながらピストン２をシリンダ蓋４の端壁からやや
離す。導管８を通つて供給された圧力媒体の圧力は全ピ
ストン面に作用する。つまり、液圧式圧力若しくは空圧
式圧力は磁石による保持力よりも大きくなる。従つてピ
ストンは右側の行程終端位置に移動し、この時に、圧力
媒体は、戻し導管13を通つてピストンの右側に送り出さ
れる。右側の終端位置に達する直前に、戻し導管13はピ
ストンによつて閉じられ、ピストン速度はやや制動され
る。ピストンがシリンダ蓋３の端壁にぶつかる際に、圧
電変成器17は変形する。これによつて生ぜしめられた電
気信号は、導線21及び介在された増幅器を介して電磁石
15に与えられる。この電磁石15は制御スライダ16をその
他方の終端位置に移動させる。この他方の終端位置で、
戻し導管14及び流入導管７は開放されていて、これに対
して流入導管８及び戻し導管13は閉じられている。次い
で、電圧を圧電変成器17に加えることによつて、ピスト
ン２を逆方向で運動させるためのトリガーパルスが与え
られる。
る。ピストン２は永久磁石24の磁場によつてシリンダ蓋
４の端壁に固定される。圧力導管８は開放されているの
で、圧力媒体の力はピストン２のシールリング12に作用
する。この力は、磁石の保持力よりも小さい。さて、圧
電変成器18が導線22を通じて電気的な電圧パルスを受け
ると、この圧電変成器18は伸張して、シール座（環状室
10とシールリング12とによつて形成される）を同時に開
放させながらピストン２をシリンダ蓋４の端壁からやや
離す。導管８を通つて供給された圧力媒体の圧力は全ピ
ストン面に作用する。つまり、液圧式圧力若しくは空圧
式圧力は磁石による保持力よりも大きくなる。従つてピ
ストンは右側の行程終端位置に移動し、この時に、圧力
媒体は、戻し導管13を通つてピストンの右側に送り出さ
れる。右側の終端位置に達する直前に、戻し導管13はピ
ストンによつて閉じられ、ピストン速度はやや制動され
る。ピストンがシリンダ蓋３の端壁にぶつかる際に、圧
電変成器17は変形する。これによつて生ぜしめられた電
気信号は、導線21及び介在された増幅器を介して電磁石
15に与えられる。この電磁石15は制御スライダ16をその
他方の終端位置に移動させる。この他方の終端位置で、
戻し導管14及び流入導管７は開放されていて、これに対
して流入導管８及び戻し導管13は閉じられている。次い
で、電圧を圧電変成器17に加えることによつて、ピスト
ン２を逆方向で運動させるためのトリガーパルスが与え
られる。
温度に基づく圧電変成器の大きさ変化の影響は、圧電セ
ラミツクに直流電圧を加えることによつて補償される。
電磁石15の調節値としてはヘテロダイン変換された交流
電圧信号が使用される。この交流電圧信号は、ピストン
がシリンダ蓋3,4の端壁にふつかる時に変成器が圧縮さ
れることによつて生ぜしめられる。
ラミツクに直流電圧を加えることによつて補償される。
電磁石15の調節値としてはヘテロダイン変換された交流
電圧信号が使用される。この交流電圧信号は、ピストン
がシリンダ蓋3,4の端壁にふつかる時に変成器が圧縮さ
れることによつて生ぜしめられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カ−ル，デイ−タ− ドイツ連邦共和国 Ｄ−1000 ベルリン デインケルスビユ−ラ− シユタイク 21 (72)発明者 ヴインクラ−，ヨ−ゼフ ドイツ連邦共和国 Ｄ−7016 ゲルリンゲ ン ブル−メンシユトラ−セ 65 (56)参考文献 特開 昭57−167506（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−89503（ＪＰ，Ｕ)
Claims (6)
- 【請求項１】圧電変成器として構成されたピストン終端
位置信号発信器を備えた作業シリンダであって、該圧電
変成器が、シリンダ端壁に取り付けられていて、ピスト
ン行程終端位置でピストンによって操作される形式のも
のにおいて、 ピストン（２）を負荷する圧力媒体のための流入導管
（7,8）がシリンダ端壁に開口していて、該流入導管
（7,8）が、ピストン行程終端位置でピストンの端面の
一部（11,12）によって閉鎖されており、ピストン行程
終端位置でピストンを保持するための保持手段（23,2
4）が設けられていて、該保持手段（23,24）の保持力
が、ピストン（２）の部分面に働く圧力媒体の力よりも
大きく設定されており、前記圧電変成器（17,18）が、
制御スライダ（16）を制御するための終端位置信号発信
器として働き、しかも電圧によって負荷され得るように
なっていて、電圧によって負荷されると圧電変成器（1
7,18）は、ピストン（２）のしゅう動方向で伸長し、こ
れよって前記保持手段（23,24）の保持力よりも大きい
力をピストン（２）に作用させることができるようにな
っていることを特徴とする、ピストン終端位置信号発信
器を備えた作業シリンダ。 - 【請求項２】圧電変成器（17若しくは18）が円筒形体と
して構成されており、該円筒形体が、ピストンの運動方
向に延びる、シリンダ端壁の孔内に挿入されている、請
求の範囲第１項記載の作業シリンダ。 - 【請求項３】圧電変成器（17）が、作業シリンダの中央
に配置された中央円筒形部材として形成されており、こ
の中空円筒形部材の中空部にピストンロッド（５）が貫
通している、請求の範囲第２項記載の作業シリンダ。 - 【請求項４】ピストン（２）をその行程終端位置で保持
する力が永久磁石（23若しくは24）によって与えられ
る、請求の範囲第２項又は３項記載の作業シリンダ。 - 【請求項５】前記永久磁石（23若しくは24）がシリンダ
（１）内に固定されていて、シリンダ端壁の一部を形成
している、請求の範囲第４項記載の作業シリンダ。 - 【請求項６】ピストン（２）が、軟鉄リング（27,28）
を備えた合成樹脂体より成っている、請求の範囲第５項
記載の作業シリンダ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3603992.6 | 1986-02-08 | ||
| DE19863603992 DE3603992A1 (de) | 1986-02-08 | 1986-02-08 | Arbeitszylinder mit einem elektrischen kolbenendstellungsgeber |
| PCT/DE1987/000013 WO1987004763A1 (en) | 1986-02-08 | 1987-01-14 | Ram cylinder with an electric sensor for the end position of the piston |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63502296A JPS63502296A (ja) | 1988-09-01 |
| JPH0776563B2 true JPH0776563B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=6293698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62500622A Expired - Lifetime JPH0776563B2 (ja) | 1986-02-08 | 1987-01-14 | ピストン終端位置信号発信器を備えた作業シリンダ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4843951A (ja) |
| EP (1) | EP0258279B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0776563B2 (ja) |
| DE (2) | DE3603992A1 (ja) |
| WO (1) | WO1987004763A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
| US5055733A (en) * | 1990-09-17 | 1991-10-08 | Leonid Eylman | Method for converting micromotions into macromotions and apparatus for carrying out the method |
| US5259345A (en) * | 1992-05-05 | 1993-11-09 | North American Philips Corporation | Pneumatically powered actuator with hydraulic latching |
| DE9305640U1 (de) * | 1993-04-15 | 1994-08-25 | Hydraulik Techniek | Druckmittelbetätigter Arbeitszylinder |
| DE4411569C1 (de) * | 1994-04-02 | 1995-07-20 | Itw Dynatec Gmbh Klebetechnik | Auftragskopf zur dosierten Abgabe von strömenden Medien |
| WO2000063556A1 (de) * | 1999-04-19 | 2000-10-26 | Leybold Vakuum Gmbh | Schwingkolbenantrieb |
| GB0008281D0 (en) * | 2000-04-04 | 2000-05-24 | Boc Group Plc | Improvements in reciprocating machines |
| US8413572B1 (en) | 2006-11-22 | 2013-04-09 | Westendorf Manufacturing, Co. | Auto attachment coupler with abductor valve |
| CN103775421B (zh) * | 2013-07-13 | 2016-03-16 | 合肥工业大学 | 自测活塞移动量式液压缸及其使用方法 |
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Family Cites Families (13)
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