JPH11287214A

JPH11287214A - シリンダ装置

Info

Publication number: JPH11287214A
Application number: JP10415098A
Authority: JP
Inventors: Koji Mihashi; 浩司三橋
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンダのストロークが長い場合でも、装置
全体を小さくできるセンサーを備えたシリンダ装置を提
供すること。【解決手段】ピストン１２およびピストンロッド１３
にシリンダ１１のボトム１４側から形成するとともに軸
線方向に延びるガイド孔１５と、シリンダのボトム側に
固定したセンサー３１と、このセンサーから突出させる
とともにガイド孔に挿入したプローブ３２と、ガイド孔
に挿入するとともに一端をシリンダのボトム側に固定し
てプローブを保持する保持バー２３と、保持バーをピス
トンに対して摺動自在に支持する軸受ｂと、この軸受に
固定したマグネット３５とを備え、保持バーには、軸線
方向の溝部２９を形成するとともに、溝部に非磁性体か
らなるプローブガイド３３を設け、プローブガイドを介
してプローブを保持バーに固定するとともに、保持バー
の溝部内にマグネットを臨ませている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ピストンのスト
ローク位置を検出するセンサーを備えたシリンダ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示した従来のシリンダ装置は、シ
リンダ１に、ピストン２を摺動自在に組み込むととも
に、このピストン２とそのピストンロッド３とにガイド
孔４を軸線方向に形成している。そして、このガイド孔
４の内周にマグネットホルダー５を固定し、このマグネ
ットホルダー５の内周にマグネット６を固定している。
また、シリンダ１の図中右側には、ボトムカバー７を固
定するとともに、このボトムカバー７に設けた保護パイ
プ８を、上記ガイド孔４に挿入している。この保護パイ
プ８の内部には、ボトムカバー７に固定したセンサー９
のプローブ１０を挿入している。そして、このプローブ
１０によって、マグネット６の磁力を検出し、この検出
した位置からピストン２のストローク位置を特定してい
る。

【０００３】上記のように、ガイド孔４とプローブ１０
との間に保護パイプ８を設けたのは、プローブ１０が、
ガイド孔４に接触しないようにするためである。例え
ば、ストロークの長いシリンダ装置に、保護パイプ８を
設けずに、プローブ１０を直接ガイド孔４に挿入する
と、このプローブ１０がどうしてもたわんでしまう。プ
ローブ１０がたわめば、当然のこととしてその先端がガ
イド孔４に接触する。このようにプローブ１０の先端が
接触した状態でピストンが図中右方向に移動すると、プ
ローブ１０とガイド孔４との摩擦によって、プローブ１
０に曲げ応力が作用する。そのため、プローブ１０が折
れ曲がったり、壊れてしまったりすることがあった。保
護パイプ８は、プローブ１０の折れ曲がりや、破壊を防
止するために設けたものである。そして、この保護パイ
プ８も、ガイド孔４に接触しないようにガイド孔４との
間に間隔を開けて設けるとともに、ストロークが長い場
合でもたわまないようにその剛性を高めている。また、
この保護パイプ８は、マグネット６の磁力をプローブ１
０が検出する際に、悪影響を与えないように非磁性体で
構成している。

【０００４】このようにしたシリンダ装置は、ピストン
２が移動したとき、センサー９がこの移動したピストン
２に固定したマグネット６の磁力をプローブ１０によっ
て検出する。そして、その検出位置に応じた信号を図示
していないコントローラなどに出力する。コントローラ
は、この信号に基づいて、ピストンの移動を停止させた
り、あるいは他の機器を制御したりする。なお、上記の
ようにピストン２が移動すると、マグネットホルダー５
が滑り軸受として機能する。したがって、保護パイプ８
は、マグネットホルダー５とボトムカバー７との２点で
支持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシリンダ装
置では、シリンダのストロークが長い場合に、それに応
じて保護パイプ８の剛性を高めなければ、それがたわん
でしまう。保護パイプ８のたわみが大きくなると、ガイ
ド孔４との接触によって、保護パイプ８自体が破壊され
ることがあった。保護パイプ８が破壊されてしまえば、
プローブ１０が露出するので、このプローブ１０も折れ
曲がったり破壊されたりしてしまう。このようなことを
防ぐためには、保護パイプ８の剛性を高めなければなら
ない。しかし、剛性を高めるためには、保護パイプ８の
肉厚を増やしたり、その径を大きくしたりしなければな
らない。ところが、保護パイプ８の肉厚を増やしたり、
その径を大きくしたりすると、マグネット６とプローブ
１０との間が離れてしまうので、今度は、検出精度が悪
くなってしまう。したがって、この検出精度の悪化を防
ぐために、マグネット６の磁力を強くしなければならな
い。

【０００６】しかし、上記のようにマグネット６の磁力
を強くするには、マグネット６を大型化せざるを得な
い。マグネット６が大型化すれば、それを固定するため
のマグネットホルダー５なども大きくなり、これらを組
み込むためのスペースが必要になる。いずれにしても、
シリンダのストロークが長くなると、保護パイプ８の剛
性を高めるために径を大きくしたり、マグネット６を大
型化したりしなければならないので、装置全体も大型化
するという問題があった。

【０００７】一方、ピストン２のストロークが長くなる
と、保護パイプ８がピストン２とボトムカバー７との間
でたわんでしまう。このように保護パイプ８がたわむ
と、この保護パイプ８とマグネットホルダー５との間で
かじりを生じることがある。かじりが生じた状態でピス
トン２が移動すると、保護パイプ８に無理な力がかか
り、それが曲げられたりするので、保護パイプ８が破壊
されるということがあった。このように保護パイプ８が
破壊されれば、プローブ１０がガイド孔４に露出するの
で、このプローブ１０も破壊されるという問題があっ
た。

【０００８】また、上記のように保護パイプ８がたわむ
と、そのたわみによる応力がマグネットホルダー５付近
に集中する。そのため、この保護パイプ８が、その応力
の集中するマグネットホルダー５付近で破壊されること
がある。このように保護パイプ８が破壊されれば、プロ
ーブ１０も破壊されるという問題があった。この発明の
目的は、シリンダのストロークが長い場合でも、装置全
体を小さくでき、かつ、プローブが破壊されたりしない
シリンダ装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、シリンダ
と、シリンダ内に摺動自在に設けたピストンと、ピスト
ンに固定したピストンロッドと、ピストンおよびピスト
ンロッドに形成するとともにシリンダのボトム側から軸
線方向に延びるガイド孔と、シリンダのボトム側に固定
したセンサーと、このセンサーに接続するとともに上記
ガイド孔に挿入したプローブと、ガイド孔に挿入すると
ともに一端をシリンダのボトム側に固定して、上記プロ
ーブを保持する保持バーと、ピストン側に設け、かつ、
保持バーを摺動自在に支持する軸受と、この軸受に固定
したマグネットとを備え、軸受で支持された上記保持バ
ーは、ガイド孔に対して隙間を形成する構成にして、こ
の保持バーに保持されるプローブを、ガイド孔に対して
非接触の状態に保つ一方、プローブは、マグネットの磁
力を感知するとともに、マグネットとの相対位置によっ
てピストンのストローク位置を特定するシリンダ装置を
前提にするものである。

【００１０】第１の発明は、上記の装置を前提にしつ
つ、保持バーには、その軸線方向に溝部を形成するとと
もに、この溝部に非磁性体からなるプローブガイドを設
け、このプローブガイドを介して上記プローブを保持バ
ーに固定する一方、保持バーの溝部内に、上記マグネッ
トを臨ませた点に特徴を有する。第２の発明は、マグネ
ットに溝部を形成し、この溝部にセンサーのプローブを
くぐらせた点に特徴を有する。

【００１１】第３の発明は、軸受は、保持バーの外周に
設けた筒部材と、この筒部材と保持バーとの間に介在さ
せたボールと、筒部材の外周に固定した球面部材と、こ
の球面部材を回動自在にはめ込むとともにピストンに固
定した球面受け筒とから構成した点に特徴を有する。第
４の発明は、筒部材に、マグネットを固定した点に特徴
を有する。第５の発明は、軸受にブラケットを固定する
とともに、このブラケットをシリンダのボトム側に固定
した保持バーの溝部内に挿入し、ブラケットと溝部との
間にスペーサーを設け、このスペーサーを介してブラケ
ットと溝部とを摺動自在に接触させた点に特徴を有す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１、２に基づいてこの発明の第
１実施例を説明する。シリンダ１１内には、ピストン１
２を摺動自在に組み込むとともに、このピストン１２に
ピストンロッド１３を設けている。ピストン１２および
ピストンロッド１３には、シリンダ１１のボトム１４側
から軸線方向に延びるガイド孔１５を形成している。こ
のガイド孔１５は、シリンダ１２のボトム１４に向かっ
てその径を段階的に大きくし、これら拡径した部分を第
１拡径部１５ａ、第２拡径部１５ｂ、第３拡径部１５ｃ
としている。

【００１３】上記のようにしたピストン１２のガイド孔
１５内には、軸受ｂを設けている。この軸受ｂは、筒部
材１６、球面部材１７、球面受け筒１８およびボール１
９からなり、筒部材１６の外周に球面部材１７を固定す
るとともに、この球面部材１７を球面受け筒１８に回動
自在にはめ込んでいる。そして、球面受け筒１８を第２
拡径部１５ｂにはめ込むとともに、それを第２拡径部１
５ｂと第１拡径部１５ａとの境目に形成した段部２０
と、第３拡径部１５ｃに設けたプレート２１との間に挟
んで固定している。なお、上記プレート２１は、ピスト
ン１２にボルト２２で固定されている。

【００１４】上記筒部材１６内には、保持バー２３を挿
入するとともに、この保持バー２３と筒部材１６との間
に複数のボール１９を介在させている。そして、これら
ボール１９を、図２に示すように、保持バー２３の周囲
４カ所に設けている。このようにして、保持バー２３を
筒部材１６に対して滑らかに、かつ、安定した状態で支
持するようにしている。また、筒部材１６は、上記した
ようにピストン１２に対して回動自在に支持されている
ので、保持バー２３が傾くと、その傾きに合わせて回動
するようになっている。

【００１５】上記保持バー２３は、その一端をバー固定
部材２４に固定し、このバー固定部材２４は、ボルト２
５によってセンサー固定部材２６に固定されている。そ
して、このセンサー固定部材２６を、ボルト２７によっ
てシリンダ１１のボトム１４側に固定している。したが
って、保持バー２３は、シリンダ１１とピストン１２と
の２カ所で支えられることになる。このようにした保持
バー２３は、シリンダ１１に作用する振動などで簡単に
たわんだりしないだけの剛性を備えている。そして、こ
の保持バー２３は、上記のように支持された状態で、ガ
イド孔１５との間に隙間２８を形成するようにしてい
る。

【００１６】また、保持バー２３には、軸線方向に溝部
２９を形成するとともに、この溝部２９の基端側には連
続する貫通孔３０を形成している。この貫通孔３０は、
上記のように保持バー２３をシリンダ１１のボトム１４
側に固定したときに、バー固定部材２４に形成した貫通
孔２４ａとセンサー固定部材２６に形成した貫通孔２６
ａとに一致するようにしている。

【００１７】一方、センサー固定部材２６には、センサ
ー３１を固定している。このセンサー３１には、プロー
ブ３２を設け、このプローブ３２を上記一致させた貫通
孔３０、２４ａ、２６ａを介して保持バー２３の溝部２
９側に導いている。このように溝部２９内に導いたプロ
ーブ３２を、以下のようにして保持バー２３に固定して
いる。すなわち、保持バー２３の溝部２９内には、軸線
方向に非磁性体からなるプローブガイド３３を固定して
いる。このプローブガイド３３は、その先端に孔３３ａ
を形成するとともに、この孔３３ａから連続させて凹部
３３ｂをシリンダ１１のボトム１４側に向かって形成し
ている。そして、このプローブガイド３３の凹部３３ｂ
に上記プローブ３２を沿わせ、その先端を孔３３ａに挿
入している。なお、上記のようにプローブガイド３３を
非磁性体で構成したのは、プローブ３２の磁力検出に悪
影響を与えないためである。

【００１８】上記筒部材１６には、ブラケット３４を固
定し、このブラケット３４にマグネット３５を固定して
いる。そして、このマグネット３５を、保持バー２３に
形成した溝部２９内に臨ませてプローブ３２に対向させ
ている。しかも、このマグネット３５の対向面側には、
図２に示すように溝部３６を軸線方向に形成し、この溝
部３６にプローブ３２をくぐらせている。このようにす
れば、プローブ３２の周りをマグネット３５で囲むこと
になるので、プローブ３２の検出精度が向上する。

【００１９】上記のようにしたシリンダ装置は、ピスト
ン１２が移動すると、筒部材１６側に固定したマグネッ
ト３５も一体となって移動する。センサー３１は、この
移動したマグネット３５の磁力をプローブ３２によって
検出し、この検出した位置からピストン１２のストロー
ク位置を特定する。

【００２０】この第１実施例によれば、センサー３１の
プローブ３２を、保持バー２３の溝部２９に設けるとと
もに、この溝部２９にマグネット３５を臨ませる構成に
しているので、保持バー２３の径や肉厚に係わらず、マ
グネット３５をプローブ３２に近づけることができる。
このようにマグネット３５をプローブ３２に近づけるこ
とができれば、磁力の強い大型のマグネットを用いなく
てもプローブ３２がマグネット３５の磁力を検出するこ
とができる。したがって、その分、マグネット３５を小
型化でき、装置全体もコンパクトにできる。また、プロ
ーブ３２の周囲をマグネット３５で囲んでいるので、よ
り検出精度を高めることができる。

【００２１】一方、ピストン１２のストロークが長くな
ればなるほど、保持バー２３を支持する２点間の距離が
長くなる。このように２点間の距離が長くなると、当然
のこととして保持バー２３がたわんでしまう。保持バー
２３がたわむと、筒部材１６内における保持バー２３の
軸中心も傾いてしまう。このとき、筒部材１６および球
面部材１７が回動するので、軸受ｂの軸中心と保持バー
２３の軸中心と常に一致する。上記のように保持バー２
３がたわんでも、保持バー２３と軸受ｂとの軸中心が常
に一致するので、両者の間でかじり現象など一切発生し
ない。しかも、上記軸受ｂには、ボール１９を設け、こ
のボール１９で保持バー２３の滑りをよくしているの
で、上記軸受ｂの回動と相まって、かじり現象をより確
実に防止できる。

【００２２】また、保持バー２３と軸受ｂとの軸中心が
常に一致しているので、たとえ保持バー２３がたわんだ
としても、軸受ｂ部分における保持バー２３に応力が集
中したりしない。したがって、従来のように、応力の集
中が原因で保持バー２３が破壊されたりしない。さら
に、この保持バー２３に沿って回動する筒部材１６にマ
グネット３５を固定しているので、このように保持バー
２３がたわんだとしても、マグネット３５とプローブ３
２との間隔が常に一定に保たれる。このように両者の間
隔が一定に保たれるので、検出精度を安定させることが
できる。

【００２３】なお、シリンダ１１の内面は高い精度寸法
を必要とするため、切削加工によって形成している。と
ころが、上記のように切削加工すると、シリンダ１１の
内面にバイトなどによる螺旋状の削り跡がどうしても残
ってしまう。この削り跡は、それこそミクロン単位のご
く僅かなものであるが、このようなシリンダ１１内をピ
ストン１２が移動すると、上記削り跡によってピストン
１２が回転してしまうことがある。しかし、この第１実
施例では、球面部材１７と球面受け筒１８とを回動自在
にしているので、ピストン１２が回転したとしても、シ
リンダ１１と筒部材１６との相対位置は変わらない。し
たがって、ピストン１２が回転したとしても、筒部材１
６にブラケット３４を介して固定したマグネット３５
が、保持バー２３に形成した溝部２９に当たったりせ
ず、それが破壊されたりしない。

【００２４】また、球面部材１７と球面受け筒１８との
滑りが極端に悪い場合には、筒部材１６がピストン１２
に追従して回転し、マグネット３５が保持バー２３の溝
部２９に当たってしまうことが考えられる。この問題を
解決したのが図３、４に示した第２実施例である。この
第２実施例は、筒部材１６にブラケット３７を設け、こ
のブラケット３７の脚部３７ａを保持バー２３の溝部２
９内に挿入している。そして、このブラケット３７の脚
部３７ａに、スペーサー３８を固定するとともに、この
スペーサー３８を溝部２９に対して摺動自在に接触させ
ている。その他の構成は上記第１実施例と全く同じであ
る。

【００２５】この第２実施例によれば、球面部材１７と
球面受け筒１８との滑りが極端に悪い場合でも、ブラケ
ット３７とスペーサー３８とを介して保持バー２３と筒
部材１６との相対回転が規制されるので、マグネット３
５が保持バー２３にぶつかったりしない。したがって、
マグネット３５の破壊を確実に防止できる。

【００２６】

【発明の効果】第１の発明によれば、保持バーに形成し
た溝部にセンサーのプローブを設けるとともに、この溝
部にマグネットを臨ませる構成にしたので、保持バーの
径や肉厚にかかわらずマグネットをプローブに近づける
ことができる。このようにマグネットを近づけることが
できれば、磁力の強い大型のマグネットを用いなくても
プローブが十分マグネットの磁力を検出できる。したが
って、その分、マグネットを小型化でき、装置全体もコ
ンパクトにできる。第２の発明によれば、マグネットに
溝部を形成し、このマグネットでプローブの周囲を囲む
ようにしたので、センサーの検出精度をより高くするこ
とができる。

【００２７】第３の発明によれば、保持バーを支持する
筒部材を回動自在にしているので、保持バーがたわんだ
としても、筒部材が回動してその軸中心と保持バーの軸
中心とが常に一致する。このように保持バーがたわんで
も筒部材と保持バーとの軸中心が常に一致しているの
で、両者の間でかじり現象など一切発生しない。しか
も、上記筒部材と保持バーとの間には、ボールを設け、
このボールで保持バーの滑りをよくしているので、上記
筒部材の回動と相まって、かじり現象をより確実に防止
できる。

【００２８】また、保持バーと筒部材との軸中心が常に
一致しているので、たとえ保持バーがたわんだとして
も、筒部材部分における保持バーに応力が集中したりし
ない。したがって、従来のように、応力の集中が原因で
保持バーが破壊されたりしない。つまり、この第３の発
明によれば、かじりや応力の集中が原因で保持バーが破
壊されるのを防止できる。したがって、プローブ３２が
破壊されたりしない。

【００２９】第４の発明によれば、この保持バーに沿っ
て回動する筒部材にマグネットを固定しているので、保
持バーがたわんだとしても、マグネットとプローブとの
間隔が常に一定に保たれる。このように両者の間隔が一
定に保たれるので、検出精度を安定させることができ
る。第５の発明によれば、スペーサーによって軸受部材
と保持バーとの相対回転を規制できるので、軸受部材に
固定したマグネットが保持バーに当たったりしない。し
たがって、マグネットが壊れたりしない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の装置の断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】第２実施例の装置の断面図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】従来例の装置の断面図である。

【符号の説明】

ｂ軸受１１シリンダ１２ピストン１３ピストンロッド１４ボトム１５ガイド孔１６筒部材１７球面部材１８球面受け筒１９ボール２３保持バー２８隙間２９溝部３１センサー３２プローブ３３プローブガイド３５マグネット３６溝部３７ブラケット３８スペーサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダと、シリンダ内に摺動自在に設
けたピストンと、ピストンに固定したピストンロッド
と、ピストンおよびピストンロッドに形成するとともに
シリンダのボトム側から軸線方向に延びるガイド孔と、
シリンダのボトム側に固定したセンサーと、このセンサ
ーに接続するとともに上記ガイド孔に挿入したプローブ
と、ガイド孔に挿入するとともに一端をシリンダのボト
ム側に固定して、上記プローブを保持する保持バーと、
ピストン側に設け、かつ、保持バーを摺動自在に支持す
る軸受と、この軸受に固定したマグネットとを備え、軸
受で支持された上記保持バーは、ガイド孔に対して隙間
を形成する構成にして、この保持バーに保持されるプロ
ーブをガイド孔に対して非接触の状態に保つ一方、プロ
ーブは、マグネットの磁力を感知するとともに、マグネ
ットとの相対位置によってピストンのストローク位置を
特定するシリンダ装置において、上記保持バーには、そ
の軸線方向に溝部を形成するとともに、この溝部に非磁
性体からなるプローブガイドを設け、このプローブガイ
ドを介して上記プローブを保持バーに固定する一方、保
持バーの溝部内に、上記マグネットを臨ませたことを特
徴とするシリンダ装置。
【請求項２】マグネットに溝部を形成し、この溝部に
センサーのプローブをくぐらせてなることを特徴とする
請求項１記載のシリンダ装置。
【請求項３】軸受は、保持バーの外周に設けた筒部材
と、この筒部材と保持バーとの間に介在させたボール
と、筒部材の外周に固定した球面部材と、この球面部材
を回動自在にはめ込むとともにピストンに固定した球面
受け筒とから構成したことを特徴とする請求項１または
２記載のシリンダ装置。
【請求項４】筒部材に、マグネットを固定したことを
特徴とする請求項３記載のシリンダ装置。
【請求項５】軸受にブラケットを固定するとともに、
このブラケットをシリンダのボトム側に固定した保持バ
ーの溝部内に挿入し、ブラケットと溝部との間にスペー
サーを設け、このスペーサーを介してブラケットと溝部
とを摺動自在に接触させたことを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１に記載のシリンダ装置。