JPS63502296A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ピストン終端位置信号発信器を備えた作業シリンダ本発明は、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−又は二重に作用するシリンダとして構成されて おシ、このシリンダのピストンは、液体又はガス、特に圧縮空気によって負荷さ 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、故障しゃすく不正確である。

そこで例えば、ドイツ連邦共和国特許第３０１４３５１号明細書によシ公知な作 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 よ構成るダイヤフラムを用いておシ、このダイヤフラムによって、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っている。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 っている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２２１５７４号明細書によれば、 電気的な信号発信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ｅ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だ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、ぎ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って行程終端位置で 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ってその行程終端位置で保持されておシ、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シ、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。

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に− 備えた作業シリンダ１を示している。このぎストン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によって気密に閉じられている。シリンダ蓋は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を有しておシ 、このピストンロッド５は、シール６を備えた、蓋３内の孔を通って外ヘガイド 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を通ってシリンダ内 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を形成しておシ、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によっ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って生ぜしめられる。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 によって操作される。

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１１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 成っている。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って、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によって 形成される。磁石リングの端面は、シリンダ蓋の端壁と同一面を形成している。

この磁石リング２３゜２４には、ピストン２に固定された各１つの軟鉄リング若 しくは２８が向き合っている。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。ぎストン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シ形成し、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 ダ蓋を軟鉄よシ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。ぎストン２は永久磁 石リング２８の磁場によってシリンダ蓋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、磁石の保持力よシも小さい。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とによって形成される）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を通って供給された圧力 媒体の圧力は全ピストン面に作用する。つまシ、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。従っ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を通ってピストンの右側に送シ出 される。右側の終端位置に達する直前に、戻し導管１３はピストンによって閉じ 、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。これによって生せ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 とによって、ピストン２を逆方向で運動させるためのトリが−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、圧電セラミックに直流電圧を加 えることによって補償される。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の端壁にぶつかる時に変成器が圧縮されることによって生ぜしめられる。

国　際　ｉｌｌ　喜　輻　牛 メ−ＮＮＥＸＴｏｉ）ＥＥＩＮＴＥ訳１−τＩＣＮＡ（，５Ｅ）−ＲＣＦミＦ」 ＝】≧ＯＲＴＯＮ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．電気的な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、該作 業シリンダが、シリンダ蓋に取りつ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、ピストン終端位置信号発信器として 圧電変成器（１７若しくは１８）が設けられていることを特徴とする、電気的な ピストン終端位置信号発信器を備えた作業シリンダ。
2. ２．ピストン（２）を負荷する圧力媒体のための流入導管（７若しくは８）がシ リンダ端壁に開口しており、該流入導管（７若しくは８）が、ピストン行程終端 位置でピストンの端面の一部（１１若しくは１２）によって閉鎖されており、ピ ストンが、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ってそ のピストン行程終端位置で保持されており、シリンダ端壁に、圧力源に接続可能 な圧電変成器（１７若しくは１８）が配置されており、該圧電変成器（１７若し くは１８）は、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、請求の範囲第１項記載の作業シリンダ。
3. ３．ピストン終端位置を検出するために並びにピストン（２）をシリンダ端壁か ら離すために、共通の圧電変成器（１７若しくは１８）が設けられている、請求 の範囲第２項記載の作業シリンダ。
4. ４．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項から第３項までのいずれか１項記載の作業シリンダ。
5. ５．圧電変成器（１７）が、作業シリンダの中央に配置された中空円筒形部材と 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４項記載の作業シリンダ。
6. ６．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項から第５項までのいずれか１項記 載の作業シリンダ。
7. ７．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６項記載の作業シリンダ。
8. ８．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７項記載の作業シリンダ。