KR101003656B1 - 실린더의 스트로크 위치 계측장치 - Google Patents

실린더의 스트로크 위치 계측장치 Download PDF

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Abstract

회전 롤러의 회전량을 회전센서로 검출하여 실린더의 스트로크 위치를 계측함에 있어서 회전센서유닛의 공통화를 도모하기 위한 실린더의 스트로크 위치 계측장치이다. 실린더(200)의 헤드부(200H)에 적어도 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)을 수용하는 개구부(300A)를 갖는 베이스부재(300)가 설치된다. 그리고, 센서유지부재(150)의 편면에는 가압부재(130)와 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)가 유지되고, 센서유지부재(150)의 반대면에는 예를 들어 연결부재(140)가 설치되어 회전센서유닛(100)이 구성된다. 센서유지부재(150)는 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)에 수용되는 형태로 베이스부재(300)에 부착된다. 여기에서 회전 롤러(110)는 가압부재(130)에 의해 로드(202)의 표면으로 가압된다. 회전센서부(120)는 회전 롤러(110)의 회전량을 검출한다. 연결부재(140)는 회전센서부(120)와 외부의 신호선(160)을 전기적으로 연결한다.
실린더, 스트로크, 계측장치, 회전 롤러, 로드

Description

실린더의 스트로크 위치 계측장치{CYLINDER STROKE POSITION MEASUREMENT DEVICE}
본 발명은 실린더의 스트로크 위치 계측장치에 관한 것으로, 특히 회전 롤러의 회전량을 검출함으로써 실린더의 스트로크 위치를 계측하는 장치에 관한 것이다.
종래부터 회전 롤러의 회전량을 회전 센서로 검출하여 실린더의 스트로크 위치를 계측하는 장치가 공지되어 있다.
도 1(a)는 실린더 스트로크 위치 계측장치를 구성하는 회전 센서의 구조를 개념적으로 도시하고 있다.
도 1(a)에 도시하는 바와 같이 회전축(6000)은 고정부재(2000)에 베어링 등을 통하여 회전 자유롭게 지지되어 있다. 회전축(1000)의 일단에는 회전체(3000)가 설치되어 있다. 회전체(3000)에는 회전위치에 따라 주기적으로 자속밀도가 변화하도록 자석(4000)이 배치되어 있다. 회전축(6000)의 타단에는 이음구 등을 개재하여 회전 롤러(1000)가 설치되어 있다. 회전 롤러(1000)는 실린더 내부를 슬라이딩하는 피스톤의 로드(7000)의 표면에 접촉하도록 설치되어 있다. 회전 롤러(1000)는 로드(7000)의 직선운동(linear motion)에 따라 회전하도록 설치되어 있다.
회전축(6000)의 축방향에 있어서, 회전체(3000)에 대향하는 위치에는 자석(4000)에 의해 생성되는 자속밀도를 검출하고, 자속밀도에 따른 전기신호를 출력하는 자기센서부(5000)가 설치되어 있다. 자기센서부(5000)에서 검출된 전기신호는 후단의 연산처리부에서 회전 롤러(1000)의 회전량에서 로드(7000)의 변위량으로 변환된다.
상술한 회전센서의 회전 롤러(1000)는 회전 롤러(1000)와 로드(7000) 사이의 슬라이딩을 억제하기 위해 가압부재에 의해 로드 표면으로 가압할 필요가 있다.
하기 특허문헌 1에는 스프링에 의해 회전 롤러를 실린더의 로드에 압접시키는 발명이 기재되어 있다.
도 1(b), (c)는 특허문헌 1에 나타나는 회전센서의 구성을 도시하고 있다.
도 1(b), (c)에 도시하는 바와 같이, 실린더의 아우터 튜브(7100)에 덮개(7200)가 설치되어 있다. 덮개(7200)에는 프레임(7300)이 부착되어 있다. 프레임(7300)에는 레버(7400)가 회전운동 자유롭게 부착되어 있다. 레버(7400)에는 로드(7000)의 표면에 접촉하고, 로드(7000)의 변위에 따라 회전하는 회전 롤러(1000)가 회전운동 자유롭게 부착되어 있다.
회전 롤러(1000)와 덮개(7200) 사이에는 회전 롤러(1000)를 로드(7000)의 표면으로 가압하는 스프링(7500)이 개재되어 있다. 이렇게 하여 덮개(7200), 프레임(7300), 레버(7400), 회전 롤러(1000) 및 스프링(7500)으로 일체의 회전센서유닛(9000)이 구성된다.
덮개(7200)는 아우터 튜브(7100)의 일부를 구성하고 있다. 아우터 튜 브(7100)의 개구부에 덮개(7200)가 장착된다. 이로 인하여 아우터 튜브(7100)와 로드(7000) 사이에 회전센서유닛(9000)을 구성하는 각 부품이 수용된다. 회전 롤러(1000)는 스프링(7500)의 스프링력에 의해 로드 표면으로 가압된다.
또, 하기 특허문헌 2에는 실린더의 헤드부에 자기센서를 장착하는 동시에, 로드의 축방향의 각 부에 자기 스케일을 매립하고, 자기 스케일에서 발생한 자계를 자기센서에서 검출함으로써, 로드의 이동위치를 계측하는 스트로크 센서가 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 특허 제 2957570호 공보
특허문헌 2 : 특개2000-234603호 공보
유압 쇼벨 등의 유압작업기계에는 통상, 부움, 아암, 패킷 등의 복수의 작업기가 장착되어 있고, 각 작업기의 실린더마다 스트로크 센서가 설치되어 있다. 대개의 경우, 각 작업기마다 실린더의 크기가 다르게 되어 있고, 이에 따라 로드나 아우터 튜브의 직경이 다르게 되어 있다. 또, 유압작업기계의 종류 및 사양이 다르면 그에 따라 실린더의 크기가 다르고, 그에 따라 로드나 아우터 튜브의 직경이 다르게 된다.
특허문헌 1에 기재된 발명에 의하면, 로드직경이나 아우터 튜브 직경이 다르면 그에 따라 회전센서유닛(9000)에서의 덮개(7200)로부터 회전 롤러(1000)의 로드 접촉면까지의 거리가 다르게 되는 동시에, 덮개(7200)의 형상(곡률)이 다르게 된다. 이를 위해 각 작업기마다 혹은 유압작업기계의 종류마다 크기나 덮개 형상이 다른 회전센서유닛(9000)을 준비해야 하게 되어 회전센서유닛의 공통화를 도모할 수 없다.
또, 특허문헌 2에 기재된 발명은, 실린더 헤드에 스트로크 센서를 장착하는 것이지만, 스트로크 센서는 로드에 비접촉인 자기센서이며, 회전 롤러와 같이 로드에 접촉하는 구조의 것은 아니다. 이 점에서 이 특허문헌 2에 기재된 발명은 회전 롤러의 존재를 전제로 하는 본 발명과는 다르다.
본 발명은 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 회전 롤러의 회전량을 회전센서에 의해 검출함으로써 실린더의 스트로크 위치를 계측함에 있어서 회전센서유닛의 공통화를 도모하는 것을 해결과제로 하는 것이다.
제 1의 발명은
실린더(200)의 스트로크 위치를 계측하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치에 있어서,
실린더(200)의 로드(202)의 표면에 접촉하여 로드(202)의 변위에 따라 회전하는 회전 롤러(110)와,
회전 롤러(110)를 로드(202)의 표면으로 가압하는 가압부재(130)와,
회전 롤러(110)의 회전량을 검출하는 회전센서부(120)와,
회전센서부(120)와 외부의 신호선(160)을 전기적으로 연결하는 연결부재(140)와,
실린더(200)의 헤드부(200H)에 부착되고, 적어도 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)를 수용하는 개구부(300A)를 갖는 베이스부재(300)와,
편면(151)에 가압부재, 회전 롤러(110), 및 회전센서부(120)가 유지되고, 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)에 수용되는 형태로 베이스부재(300)에 부착되는 센서유지부재(150)를 구비한 것을 특징으로 한다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서,
센서유지부재(150)의 반대면(152)에 연결부재(140)가 설치되고, 연결부재(140)를 덮는 형태로 센서유지부재(150)에 부착되는 덮개부재(170)를 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.
제 3 발명은 제 1 발명에 있어서,
가압부재는 판스프링(131)으로서, 판스프링(131)은 센서유지부재(150)에 형성된 요홈(150A)에 상기 판스프링(131)의 휨에 따라 회전 롤러(110)를 로드(202) 표면으로 가압하는 형태로 수용되는 것을 특징으로 한다.
제 4 발명은 제 1 발명에 있어서,
베이스부재(300)에는 회전 롤러(110)를 끼우는 형태로 로드(202)의 스트로크 방향이 다른 각 위치에 더스트 시일(180, 181)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
제 5 발명은 제 1 발명에 있어서,
회전 롤러(110)를 회전운동 자유롭게 지지하는 레버부재(190)가 설치되고,
베이스부재(300)의 개구부(300A)에는 베이스부재(300)의 외주에서 내주로 향함에 따라 로드(202)의 신장측에서 축퇴측으로 향하는 경사공(301)이 형성되고,
레버부재(190)에는 경사공(301)에 대응하는 경사부(191)가 구비되고, 경사공(301)에 레버부재(190)의 경사부(191)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.
제 6 발명은 제 1 발명에 있어서,
가압부재는 코일스프링(132)으로서, 코일스프링(132)은 센서유지부재(150)에 형성된 오목부(150A)에 상기 코일스프링(132)의 휨에 따라 회전 롤러(110)를 로드(202) 표면으로 가압하는 형태로 수용되는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
제 1 발명에서는, 실린더(200)의 헤드부(200H)에 적어도 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)를 수용하는 개구부(300A)를 갖는 베이스부재(300)가 설치된다, 그리고 센서유지부재(150)의 편면에는 가압부재(130), 회전 롤러(110) 및 회전센서부(120)가 유지되고, 센서유지부재(150)의 반대면에는 예를 들어 연결부재(140)가 설치되어 회전센서유닛(100)이 구성된다. 단, 센서유지부재(150)의 반대면에 어떠한 부재를 설치하는가에 대해서는 본 발명으로서는 임의적이다. 센서유지부재(150)는 회전 롤러(110)와 회전센서부(120)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)에 수용되는 형태로 베이스부재(300)에 부착된다. 여기에서, 회전 롤러(110)는 가압부재(130)에 의해 로드(202)의 표면으로 가압된다. 회전센서부(120)는 회전 롤러(110)의 회전량을 검출한다. 연결부재(140)는 회전센서부(120)와 외부의 신호선으로서의 센서 케이블(160)을 전기적으로 연결한다.
베이스부재(300)는 실린더(200)의 크기별로, 즉 로드(202)의 직경이나 아우터 튜브(203)의 직경의 크기별로 준비된다. 단, 로드(202)의 직경이나 아우터 튜브(203)의 직경의 크기에 관계없이 베이스부재(300) 중 센서유지부재(150)가 부착되는 부착면(302)으로부터 로드(202) 표면까지의 거리(L)는 일정하게 되도록 베이스부재(300)가 작성된다. 센서유지부재(150)가 부착되는 부착면(302)에서 로드(202) 표면까지의 거리(L)가 일정하기 때문에 회전센서유닛(100)의 센서유지부재(150)로부터 회전 롤러(110)의 로드접촉면까지의 거리를 일정하게 할 수 있다.
이 때문에 본 발명에 의하면, 로드직경이나 아우터 튜브 직경이 다르다고 해도 그에 따라 베이스부재(300)를 준비하면 되고, 회전센서유닛(100)은 공통부품을 사용할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면 회전 롤러의 회전량을 회전센서에 의해 검출함으로써 실린더의 스트로크 위치를 계측함에 있어서 회전센서유닛의 공통화를 도모할 수 있다.
제 2 발명에서는, 센서유지부재(150)의 반대면(152)에 연결부재(140)가 설치되고, 연결부재(140)을 덮는 형태로 센서유지부재(150)에 덮개부재(170)가 부착된다.
제 3 발명에서는, 가압부재(130)로서 판스프링(131)이 사용되고, 판스프링(131)은 센서유지부재(150)에 형성된 오목부(150A)에 상기 판스프링(131)의 휨에 따라 회전 롤러(110)를 로드(202)의 표면으로 가압하는 형태로 수용된다.
제 4 발명에서는, 베이스부재(300)에는 회전 롤러(110)를 끼우는 형태로 로드(202)의 스트로크 방향이 다른 각 위치에 더스트 시일(180, 181)이 설치된다.
제 5 발명에서는, 회전 롤러(110)를 회전운동 자유롭게 지지하는 레버부재(190)가 설치되고, 베이스부재(300)의 개구부(300A)에는 베이스부재(300)의 외주에서 내주로 향함에 따라 로드(202)의 신장측에서 축퇴측으로 향하는 경사공(301)이 형성된다. 레버부재(190)에는 경사공(301)에 대응하는 경사부(191)가 구비된다. 경사공(301)에는 레버부재(190)의 경사부(191)가 삽입된다.
이와 같이 제 5 발명은 레버부재(190)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)의 경사공(301)에 대응하는 형상의 경사부(191)를 갖고 있고, 레버부재(190)의 경사부(191)가 회전 롤러(110)와 함께 경사공(301)에 삽입되어 있는 구성이기 때문에 회전 롤러(110) 및 더스트 시일(180)을 힘껏 로드(202)가 축퇴하는 측으로 배치시킬 수 있다. 여기에서, 로드(202)의 스트로크 범위는 더스트 시일(180)의 위치(회전 롤러(110)의 위치이기도 하다)에 의해 규제된다. 로드(202)의 스트로크 범위는 더스트 시일(180)이 로드(202)의 축퇴측에 배치되어 있을수록 크게 취할 수 있다(도 4의 (a), (b), (c), (d), 도 5(비교예)).
제 6 발명에서는, 가압부재가 코일스프링(132)으로 된다. 코일스프링(132)은 센서유지부재(150)에 형성된 오목부(150A)에 상기 코일스프링(132)의 휨에 따라 회전 롤러(110)를 로드(202) 표면으로 가압하는 형태로 수용된다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위해 이용한 도면으로, (a)는 실린더 스트로크 위치 계측장치를 구성하는 회전센서의 구조를 개념적으로 도시한 도면이며, (b) 및 (c)는 회전센서의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 제 1 실시예의 실린더 스트로크 위치 계측장치의 구성을 도시한 도면으로, 실린더의 로드 횡단면에서 본 도면이다.
도 3(a)는 제 1 실시예의 실린더의 스트로크 위치 계측장치의 구성을 도시한 도면으로, 실린더의 로드 횡단면에서 본 도면이며, 도 3(b)는 실린더의 외관을 도시한 도면이다.
도 4의 (a), (b), (c)는 종래기술에서의 실린더의 스트로크 범위를 도시한 도면이며, 도 4의 (d)는 실시예에서의 실린더의 스트로크 범위를 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 대한 비교예로서 가압부재에 의해 회전 롤러를 로드의 표면에 대하여 경사진 방향으로 가압하는 구성의 개략도이다.
도 6(a)은 종래기술에서의 회전 롤러의 접촉면의 형상을 도시하는 단면도이며, 도 6(b)은 실시예에서의 회전 롤러의 접촉면의 형상을 도시하는 단면도이다.
도 7(a), (b)는 회전센서유닛의 외관을 각 방향에서 본 사시도이다.
도 8(a), (b), (c), (d)는 회전 롤러의 회전각도와 회전센서부에서 검출되어 출력되는 출력전압의 관계를 설명하는 도면이다.
도 9는 전기신호선 부재와 단자의 접속형태를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 10은 제 2 실시예의 실린더의 스트로크 위치 계측장치의 구성을 실린더의 로드 횡단면에서 본 도면이다.
도 11(a)은 마찬가지로 제 2 실시예의 실린더의 스트로크 위치 계측장치의 구성을 실린더의 로드 종단면에서 본 도면이며, 도 11(b)은 실린더의 외관을 도시한 도면이다.
도 12는 가압력과 슬립량의 관계를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 2는 제 1 실시예의 실린더의 스트로크 위치 계측장치(1)의 구성을, 실린더의 로드 횡단면에서 본 도면이다. 또, 도 3(a)은 마찬가지로 실린더의 로드 종단면에서 본 도면이며, 도 3(b)은 실린더의 외관을 도시한 도면이다.
도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 실린더(200)의 아우터 튜브(203)에는 피스톤(도시생략)이 슬라이딩 자유롭게 설치되어 있다. 피스톤에는 이너튜브로서의 로드(202)가 부착되어 있다. 실린더(200)의 헤드부(200H)에는 실린더 헤드부재로서의 기능을 갖는 베이스부재(300)가 장착되어 있다. 베이스부재(300)는 로드(202)를 슬라이딩 자유롭게 지지하고, 시일에 의해 쓰레기 등이 실린더 내부로 침입하는 것을 방지하기 위해 실린더에 없어서는 안될 부재이다. 또 후술하는 바와 같이 베이스부재(300)에는 실시예의 회전센서유닛(100)이 장착된다.
베이스부재(300)는 로드(202)의 외주를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 베이스부재(300)에는 회전센서유닛(100)을 수용하기 위한 개구부(300A)가 설치되어 있다. 베이스부재(300)의 외주면에는 나사부(303)가 형성되어 있다. 베이스부재(300)의 나사부(303)가 아우터 튜브(203)의 내측의 나사부에 나사결합함으로써 베이스부재(300)가 실린더(200)의 헤드부(200H)에 장착된다. 베이스부재(300)의 외주면과 아우터 튜브(203)의 내주면 사이에는 환상으로 형성된 오일 시일(380, 381)이 설치되어 있다.
로드(202)는 베이스부재(300)에 슬라이딩 자유롭게 설치되어 있다. 베이스부재(300), 피스톤(201) 및 아우터 튜브(203)의 내벽에 의해 구획형성된 방이 실린더 헤드측 유실(油室)(204)을 구성한다. 베이스부재(300)의 내주면에는 로드(202)와의 틈을 밀봉하여 먼지 등의 오물이 실린더 헤드측 유실(204)에 들어가지 않도록 하는 더스트 시일(180, 181) 및 로드 시일(182)이 설치되어 있다. 또 베이스부재(300)의 내주면에는 로드(202)를 가이드하는 가이드부재(183)가 설치되어 있다.
실린더(200)의 아우터 튜브(203)에는 유압 포트(도시생략)가 형성되어 있다. 유압포트를 통하여 실린더 헤드측 유실(204)에 압유(壓油)가 공급되고, 혹은 상기 유실로부터 도시하지 않는 유압포트를 통하여 유압이 배출된다. 실린더 헤드측 유실(204)에 압유가 공급됨으로써 로드(202)가 축퇴하고, 또 실린더 헤드측 유실(204)로부터 압유가 배출됨으로써 로드(202)가 신장된다. 이와 같이 하여 로드(202)는 도 3의 도면중 좌우방향으로 직선운동 변위한다.
도 7(a), (b)는 회전센서유닛(100)의 외관을 각 방향에서 본 사시도이다.
이들 도 7, 도 2, 및 도 3을 모두 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 회전센서유닛(100)은 판상으로 형성된 센서유지수단(150)에 각 구성부품이 장착되어 구성되어 있다. 센서유지부재(150)의 편면(151)에는 각각 가압부재(130)로서의 판스프링(131), 회전 롤러(110), 회전센서부(120) 및 레버부재(190)가 유지되어 있다. 센서유지부재(150)의 반대면(152)에는 연결부재(140)가 설치되어 있다. 센서유지부재(150)는 회전운동축(192)에 의해 레버부재(190)를 회전운동 자유롭게 지지하고 있다.
레버부재(190)는 전술한 회전운동축(192)으로 지지되어 있는 측의 타방에 경사부(191)를 구비하고 있다. 레버부재(190)의 경사부(191)에는 회전 롤러(110)가 회전운동 자유롭게 지지되어 있다. 경사부(191)는 후술하는 바와 같이 베이스부재(300)의 개구부(300A)의 경사공(301)에 대응한 경사형상으로 형성되어 있다.
레버부재(190)의 회전운동축(192)은 회전 롤러(110)의 회전중심(110C)으로부터 오프셋된 위치에 설치되어 있다. 후술하는 바와 같이 센서유지부재(150)가 베이스부재(300)에 부착되었을 때에는 레버부재(190)의 회전운동축(192)은 회전 롤러(110)의 회전중심(110C)으로부터 로드(202)의 신장측으로 오프셋된 위치가 된다. 센서유지부재(150)의 편면(151)에는 레버부재(190)의 회전운동축(192)을 회전운동 자유롭게 지지하는 축받이부(153)가 형성되어 있다.
센서유지부재(150)의 편면(151)에는 오목부(150A)가 형성되어 있고, 이 오목부(150A)에는 판스프링(131)이 수용되어 있다. 복수마다(예를 들어, 4매)의 판이 적층되어 판스프링(131)이 구성되어 있다. 판스프링(131)의 매수는 가압력을 고려하여 정해진다. 또한, 판스프링(131) 대신에 코일스프링, 접시스프링 등 임의의 스프링 혹은 자력을 이용한 가압부재를 사용할 수도 있다.
판스프링(131)은 레버부재(190)를 통하여 회전 롤러(110)를 상기 판스프링(131)의 휨에 따라 가압할 수 있는 형태로 오목부(150A)에 수용되어 있다. 후술하는 바와 같이, 센서유지부재(150)가 베이스부재(300)에 부착되었을 때에는 회전 롤러(110)는 판스프링(131)에 의해 로드(202)의 표면에 대하여 수직 또는 대략 수직인 방향으로 가압된다. 또, 후술하는 바와 같이 판스프링(131)의 스프링력, 즉 판스프링(131)이 회전 롤러(110)를 로드(202)에 대하여 가압하는 가압력은 회전 롤러(110)가 로드(202)의 표면 상에서 슬립을 억제할 수 있을 정도의 크기로 설정되 어 있다. 후술하는 바와 같이, 판스프링(131)이 회전 롤러(110)를 로드(202) 표면으로 가압하는 스프링력은 12kgf 이상으로 설정된다. 판스프링(131)과 레버부재(190) 사이에는 판스프링(131)의 스프링력을 받아 레버부재(190)에 전달하는 볼(193)이 개재되어 있다.
회전센서부(120)는 회전 롤러(110)의 회전량을 검출하는 센서이며, 레버부재(190)에 고정되어 설치되어 있다. 특히, 도 2에 도시하는 바와 같이 회전 롤러(110)에는 회전 롤러(110)의 회전중심(110C)과 축심을 같게 하도록 회전축(111)이 설치되어 있다. 레버부재(190) 내에는 베어링(롤러 베어링)(113)이 끼워 장착되어 있다. 회전축(111)은 베어링(113)의 내측에 끼워 장착되어 있고, 베어링(112)에 의해 회전운동 자유롭게 지지되어 있다. 회전 롤러(110)는 그 로드 접촉면(110A)이 레버부재(190) 외로 노출되고, 로드(202)의 표면에 접촉할 수 있는 형태로 레버부재(190)에 배치되어 있다. 회전 롤러(110)의 접촉면(110A)과 레버부재(190) 중, 로드(202)에 대향하는 대향면(202A)은 대략 동일면이 되도록 배치되어 있다. 이와 같이 레버부재(190)의 롤러 유지부분을 로드(202)와의 간섭을 회피할 수 있는 최대의 외형으로 함으로써 힘껏 큰 사이즈의 베어링(113)을 내장시킬 수 있어 가압력 및 수명을 최대로 할 수 있다.
회전 롤러(110)는 적어도 로드(202)와 접촉하는 로드접촉면(110A)이 비탄성재료, 예를 들어 금속으로 구성되어 있다. 금속으로서는 예를 들어 SCM415H가 사용된다. 회전 롤러(110)는 적어도 로드(202)와 접촉하는 로드접촉면(110A)이 로드(202)의 경도 이하의 경도로 구성된다. 또, 회전 롤러(110)는 적어도 로드(202) 와 접촉하는 로드접촉면(110A)이 평탄하게 형성되어 있다.
도 8(a), (b), (c), (d)는 회전 롤러(110)의 회전각도와 회전센서부(120)에서 검출되어 출력되는 출력전압과의 관계를 설명하는 도면이다.
회전축(111)에는 검출매체로서의 자석(112)이 설치되어 있다. 자석(112)은 원판상으로 형성되어 있고, 자석의 착자면(S극, N극)이 회전축(111)에 대하여 직교하는 평면이 되도록 회전축(111)에 부착되어 있다.
회전센서부(120)는 자석(112)에 의해 생성되는 자력(자속밀도)을 자석(112)으로부터 떨어진 장소에 있는 센서부재에 의해 전기신호로서 검출하는 비접촉의 자력센서이다. 회전센서부(120)는 자석(112)의 회전면(112A), 즉, 착자면으로부터 소정거리 이간한 위치에 각 센서부재(121A, 121B)가 설치되어 구성되어 있다. 센서부재(112A, 112B)로서는 예를 들어 홀 IC가 사용된다.
도 8(a), (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 센서부재(121A, 121B)는 자석(112)의 회전면(112A)(N극, S극)과 평행한 평면상에서 소정의 위상차를 갖는 각 위치에 배치되어 있다. 예를 들어 2개의 홀 IC가 90
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위상을 어긋나게 배치되어 있다. 회전 롤러(110)의 회전축(111)이 회전하고, 그에 따라 자석(112)이 회전하면, 도 8(d)에 도시하는 바와 같이 회전각도에 따라 센서부재(121A, 121B)를 투과하는 자력(자속밀도)이 주기적으로 변화한다. 도 8(b), (c)의 상태일 때의 센서부재(121A)의 출력전압을 화살표로 나타내고 있다.
각 센서부재(121A, 121B)는 자석(112)의 회전면 상에서 위상이 어긋나게 배치되어 있기 때문에, 각 센서부재(121A, 121B)의 출력전압(검출신호)은 위상이 어 긋난 것이 된다. 따라서, 각 센서부재(121A, 121B)의 출력전압에 기초하여 회전 롤러(110)의 절대각도 및 회전방향을 계측할 수 있다. 또, 센서부재(121A, 121B)로부터 출력되는 검출신호가 1주기 변화하는 회수를 카운트함으로써, 회전 롤러(110)의 회전수를 계측할 수 있다. 그리고, 회전 롤러(110)의 절대각도와, 회전 롤러(110)의 회전수에 기초하여 실린더(200)의 로드(202)의 변위량(스트로크)을 계측할 수 있다.
연결부재(140)는 회전센서부(120)와 외부의 신호선, 즉 센서 케이블(160)을 전기적으로 연결하는 부재이다, 연결부재(140)는 센서유지부재(150)의 반대면(152)에 설치된 단자대(141)와 단자대(141)에 설치된 단자(142)를 포함하여 구성되어 있다. 회전센서부(120)와 단자(142)는 전기신호선 부재(145)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 전기신호선 부재(145)로서는 예를 들어 가요성이 있는 재료로 구성되고 전기신호선(145a)이 프린트된 기판(가요성 기판)을 사용할 수 있다. 센서유지부재(150)에는 전기신호선 부재(145)가 삽통되는 구멍(154)이 형성되어 있다.
도 9는 전기신호선 부재(145)와 단자(142)의 접속 형태를 상세히 나타내는 단면도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 단자대(141)의 각 단자(142)의 대좌(143)는 통전부재(143a)와 절연부재(143b)(플라스틱)로 구성되어 있다. 각 대좌(143)에는 나사구멍(144)이 형성되어 있다. 한편, 센서 케이블(160)의 단부에는 나사삽통공(161a)을 갖는 압착단자(161)가 코킹 등에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또, 전기신호선 부재(145)의 단부에는 나사삽통공(145c)이 형성되어 있고, 전기신호 선(145a)(예를 들어, 동박)이 노출되어 있다.
나사(146)의 축(146a)이 와셔(147), 압착단자(161)의 나사삽통공(161a) 및 전기신호선 부재(145)의 나사삽통공(145c)에 삽통되고, 단자대(141)의 각 대좌(143)의 나사구멍(144)에 나사결합됨으로써, 이들 압착단자(161)와 전기신호선 부재(145)가 단자(142)에 체결되어 양자가 전기적으로 접속된다. 이와 같이 본 실시예에 의하면, 단자대(141)의 각 단자(142)에 전기신호선 부재(145)와 센서 케이블(160)을 체결하고 전기적으로 접속하도록 구성하였기 때문에 기존의 커넥터나 납땜 등이 불필요하게 되어 더 적은 공간에서, 더 낮은 비용으로 회전센서유닛(100)과 외부의 컨트롤러를 전기적으로 접속할 수 있다.
도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 베이스부재(300)는 센서유지부재(150)의 축받이부(153), 회전 롤러(110), 회전센서부(120) 및 레버부재(190)를 수용하는 개구부(300A)를 갖고 있다.
개구부(300A)는 레버부재(190)의 경사부(191)를 회전 롤러(110)와 함께 수용할 수 있고, 베이스부재(300)의 외주에서 내주로 향함에 따라 로드(202)의 신장측에서 축소측으로 향하는 경사공(301)을 포함하여 구성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이 베이스부재(300)는 센서유지부재(150)의 편면(151) 중 판스프링(131)의 각 단부를 포함하는 접속면(155)에 회합(會合)접속되는 접속면(302)을 갖고 있다. 센서유지부재(150)의 편면(151)의 접속면(155)과 베이스부재(300)의 접속면(303)은 핀(901)에 의해 위치결정된 후, 볼트(902)에 의해 체결되어 접속된다. 또한, 센서유지부재(150)의 편면(151)의 접속면(155)과 베이스 부재(300)의 접속면(302) 사이에는 방수 등을 위한 시일재(184)가 끼워져 있다. 베이스부재(300)에 센서유지부재(150)가 접속됨으로써 도 3(a)에 도시하는 바와 같이 개구부(300A)에 센서유지부재(150)의 축받이부(153), 회전 롤러(110), 회전센서부(120), 및 레버부재(190)가 수용되게 된다. 또, 레버부재(190)의 경사부(191)와 회전 롤러(110)는 개구부(300A)의 경사공(301)에 삽입되게 된다. 또, 판스프링(131)의 양단이 베이스부재(300)에 의해 고정유지되어 판스프링(131)의 중앙부가 볼(193)을 통하여 레버부재(190)로부터의 스프링 반력을 받는 배치가 된다. 이로 인하여 회전 롤러(110)가 판스프링(131)에 의해 로드(202)의 표면에 대하여 수직 또는 대략 수직인 방향으로 가압되어 실린더(200)의 로드(202) 표면에 접촉하고, 로드(202)의 변위에 따라 회전하게 된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 센서유지부재(150)의 반대면(152)의 접속면(157)에는 덮개부재(170)의 접속면(171)이 회합접속된다. 센서유지부재(150)의 반대면(152)의 접속면(157)과 덮개부재(170)의 접속면(171)은 볼트(902)에 의해 베이스부재(300)와 함께 체결되어 접속된다. 또한, 센서유지부재(150)의 반대면(151)의 접속면(157)과 덮개부재(170)의 접속면(171) 사이에는 방수 등을 위한 시일재(180)가 끼워져 있다. 이와 같이 하여 덮개부재(170)가 센서유지부재(150) 상의 연결부재(140)을 덮는 형태로 센서유지부재(150)에 부착되게 된다. 덮개부재(170)에는 센서 케이블(160)이 삽통되는 구멍(173)이 형성되어 있다.
도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 베이스부재(300)의 내주면에는 회전 롤러(110)를 끼우는 형태로 로드(202)의 스트로크 방향의 다른 각 개소에 더스트 시 일(180, 181)이 설치되어 있다. 또한 베이스부재(300)의 내주면에는 더스트 시일(181)로부터 로드(202)의 축퇴하는 측으로 떨어진 소정 개소에 로드 시일(182)이 설치되어 있다. 더스트 시일(180, 181) 및 로드 시일(182)은 로드(202)가 슬라이딩 할 수 있는 형태로 베이스부재(300)의 내주면에 설치되어 있다. 여기에서 더스트 시일(180, 181)을 장착하기 위한 구성에 대하여 설명한다.
즉, 베이스부재(300)의 내주면에는 경사공(301)에 대응하는 개소가 절결되어 형성된 환상의 컬러(350)가 장착된다. 컬러(350)와 베이스부재(300) 사이에는 회전금지 볼(370)가 설치된다. 컬러(350)은 로드(202)의 축퇴측의 더스트 시일(181)을 상기 축퇴측의 베이스부재 단면으로 가압하도록 베이스부재(300)의 내주면에 장착된다. 또 컬러(350)에는 로드(202)의 신장측의 더스트 시일(180)이 장착된다. 더스트 시일(180)은 스냅 링(360)에 의해 컬러(350)에 고정된다. 또한 컬러(350)가 스냅 링(361)에 의해 베이스부재(300)에 고정된다.
이와 같이 컬러(350)에 의해 실린더 내측의 더스트 시일(181)을 베이스부재(300)의 단면에 가압 고정하도록 하였으므로, 상기 더스트 시일(181)을 고정하기 위한 스냅 링을 필요로 하지 않을 수 있다. 또, 컬러(350) 중 회전 롤러(110)가 배치되는 단면은 절결되어 형성되도록 하였으므로 보다 작은 공간에서 회전 롤러(110)를 부착할 수 있게 된다.
(제 2 실시예)
도 10은 제 2 실시예의 실린더의 스트로크 위치 계측장치(1)의 구성을 실린더의 로드 횡단면에서 본 도면이다. 또, 도 11(a)은 마찬가지로 실린더의 로드 종 단면에서 본 도면이며, 도 11(b)은 실린더의 외관을 도시한 도면이다.
이하에서는 제 1 실시예와 같은 기능의 구성요소에는 동일 부호를 붙여서 적절히 설명을 생략하고, 제 1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명한다.
상술한 제 1 실시예에서는 실린더(200)의 헤드부(200H)에 실린더 헤드부재로서의 기능을 갖는 베이스부재(300)를 나사결합하여 장착하도록 하고 있으나, 제 2 실시예서는 실린더(200)의 헤드부(200H)에 장착되어 있는 기존의 실린더 헤드부재(210)에 베이스부재(300)을 볼트로 고정시켜 장착하도록 하고 있다.
즉, 도 10, 도 11에 도시하는 바와 같이, 실린더(200)의 아우터 튜브(203)의 상단면(203U)에는 기존의 실린더 헤드부재(210)가 볼트(212)에 의해 체결되어 있다. 실린더 헤드부재(300)의 내주면에는 더스트 시일(181) 및 로드 시일(182)이 설치되어 있다.
그리고 또한 기존의 실린더 헤드부재(210)의 상단면(210U)에는 베이스부재(300)가 볼트(213)에 의해 체결되어 있다. 또한 베이스부재(300)는 볼트(213)에 의해 실린더 헤드부재(210)와 아우터 튜브(203)의 양방에 모두 체결되어 있다.
회전센서유닛(100)은 센서유지부재(150)에 각 구성부품이 장착되어 구성되어 있다. 센서유지부재(150)의 편면(151)에는 각각 가압부재(130)로서의 코일스프링(132), 회전 롤러(110), 회전센서부(120), 및 스프링 유지부재(195)가 유지되어 있다. 센서유지부재(150)의 반대면(152)에는 연결부재(140)가 설치되어 있다. 제 1 실시예와 마찬가지로 가압부재로서의 코일스프링(132)은 센서유지부재(150)에 형성된 오목부(150A)에 상기 코일스프링(132)의 휨에 따라 회전롤러(110)를 로드(202) 표면으로 가압하는 형태로 수용되어 있다.
즉, 센서유지부재(150)는 코일스프링(132)을 통하여 스프링 유지부재(195)를 신축 자유롭게 지지하고 있다.
스프링 유지부재(195)는 스프링실 부재(195A)와 회전 롤러실 부재(195B)로 이루어진다. 스프링실 부재(195A)가 회전 롤러실 부재(195B)에 압입됨으로써 스프링 유지부재(195)가 구성되어 있다.
스프링 유지부재(195)의 스프링실 부재(195A)에는 코일스프링(132)의 일단(132A)이 맞닿는 형태로 수용되어 있다. 스프링실 부재(195A)와 회전 롤러실 부재(195B) 사이는 공기공(195C)이 형성되어 있다. 공기공(195C)은 코일스프링(132)의 신축시에 스프링실 부재(195A) 내의 공기를 빼내기 위해 설치되어 있다.
스프링 유지부재(195)의 회전 롤러실(195B)에는 회전 롤러(110)가 베어링(113)에 의해 회전운동 자유롭게 지지되는 형태로 수용되어 있다. 코일스프링(132)과 회전 롤러(110)는 코일스프링(132)이 회전 롤러(110)를 상기 코일스프링(132)의 신축방향으로 가압할 수 있는 형태로 배치되어 있다. 센서유지부재(150)가 베이스부재(300)에 부착되었을 때에는 회전 롤러(110)는 코일스프링(132)에 의해 로드(202)의 표면에 대하여 수직 또는 대략 수직인 방향으로 가압되게 된다.
센서유지부재(150)의 편면(151)에는 오목부(150A)가 형성되어 있고, 이 오목부(150A)의 저면에는 코일스프링(132)의 타단(132B)이 맞닿는 동시에 오목부(150A)의 측면에는 스프링 유지부재(195)가 슬라이딩 자유롭게 끼워장치되어 있다.
베이스부재(300)의 내주면에는 더스트 시일(180)이 설치되어 있다.
이 때문에 베이스부재(300)가 실린더 헤드부재(210)에 장착되면 회전 롤러(110)를 끼우는 형태로 로드(202)의 스트로크 방향이 다른 각 개소에 더스트 시일(180, 181)이 설치된 배치관계가 된다.
베이스부재(300)는 스프링 유지부재(195) 중 회전 롤러실(195B)에 상당하는 부분과 회전센서부(120)를 수용하는 개구부(300A)를 갖고 있다.
베이스부재(300)에 센서유지부재(150)가 접속됨으로써 개구부(300A)에 스프링 유지부재(195) 중 회전 롤러실(195B)에 상당하는 부분과 회전센서부(120)가 수용되게 된다. 또, 회전 롤러(110)가 코일스프링(132)에 의해 로드(202)의 표면에 대하여 수직 또는 대략 수직인 방향으로 가압되어 실린더(200)의 로드(202) 표면에 접촉하여 로드(202)의 변위에 따라 회전하게 된다.
이어서, 상술한 제 1 실시예, 제 2 실시예의 작용효과에 대하여 설명한다.
베이스부재(300)는 실린더(200)의 크기별로 즉 로드(202)의 직경이나 아우터 튜브(203)의 직경의 크기 별로 준비된다. 단, 도 2 혹은 도 10에 도시하는 바와 같이, 로드(202)의 직경이나 아우터 튜브(203)의 직경의 크기에 상관없이 베이스부재(300) 중 센서유지부재(150)가 부착되는 부착면(302)에서 로드(202) 표면까지의 거리(L)는 일정하게 되도록 베이스부재(300)가 작성된다. 센서유지부재(150)가 부착되는 부착면(302)에서 로드(202) 표면까지의 거리(L)가 일정하기 때문에 회전센서유닛(100)의 센서유지부재(150)에서 회전 롤러(110)의 로드접촉면(110A)까지의 거리를 일정하게 할 수 있다. 또한, 베이스부재(300)를 실린더(200)의 크기에 상관없이 공통의 것으로 하고, 스페이서 등의 다른 부품에서 상기 거리(L)가 일정하게 되도록 조정해도 된다.
이 때문에 본 실시예에 의하면 실린더(200)의 로드 직경이나 아우터 튜브 직경이 다르다고 해도 그것에 따라 베이스부재(300)을 준비하면 되고, 회전센서유닛(100)은 공통부품을 사용할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 의하면 회전 롤러의 회전량을 회전센서에 의해 검출함으로써 실린더의 스트로크 위치를 계측함에 있어서 회전센서유닛(100)의 공통화를 도모할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 연결부재(140)를 덮는 형태로 센서유지부재(150)에 덮개부재(170)를 부착하도록 하고 있다. 이 때문에 회전센서유닛(100)을 외부의 먼지 등으로부터 보호할 수 있다.
특히 제 1 실시예에서는 가압부재(130)로서 판스프링(131)을 사용하고, 판스프링(131)을 레버부재(190)를 통하여 회전 롤러(110)를, 상기 판스프링(131)의 휨 방향으로 가압할 수 있는 형태로 오목부(150A)에 수용하도록 하고 있다. 이 때문에 코일스프링을 사용한 경우에 비하여 회전센서유닛(100)의 스프링 신축방향의 공간을 작게 억제할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 베이스부재(300)에 회전 롤러(110)를 끼우는 형태로 로드(202)의 스트로크 방향이 다른 각 위치에 더스트 시일(180, 181)을 설치하도록 하고 있다. 이 때문에 회전 롤러(110), 특히 회전 롤러(110)와 로드(202)가 접촉하는 부분에 외부로부터 먼지 등이 침입하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 회전 롤러(110)가 존재하는 장소에서 발생한 쓰레기 등이 실린더 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또, 제 1 실시예에서는 레버부재(190)는 베이스부재(300)의 개구부(300A)의 경사공(301)에 대응하는 형상의 경사부(191)를 갖고 있고, 레버부재(190)의 경사부(191)가 회전 롤러(110)와 함께 경사공(301)에 삽입되어 있는 구성이기 때문에 회전 롤러(110) 및 더스트 시일(180)을 힘껏 로드(202)가 축퇴하는 측으로 배치시킬 수 있다. 여기에서, 로드(202)의 스트로크 범위는 더스트 시일(180)의 위치(회전 롤러(110)의 위치이기도 하다)에 의해 규제된다. 로드(202)의 스트로크 범위는 더스트 시일(180)이 로드(202)의 축퇴측에 배치되어 있을 수록 크게 취할 수 있다. 이것을 도 4의 (a), (b), (c), (d), 도 5(비교예)를 참조하여 설명한다.
도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 통상 실린더의 헤드부에는 실린더 헤드부재(8000)가 장착되어 있다. 실린더 헤드부재(8000)는 로드(7000)를 슬라이딩 자유롭게 지지하고 더스트 시일(8100)에 의해 먼지 등이 실린더 내부로 침입하는 것을 방지하기 위해 실린더에 없어서는 안될 부재이다. 실린더 헤드부재(8000)의 외주에는 나사부(8200)가 형성되어 있고, 이 나사부(8200)가 실린더 내측의 나사부에 나사결합함으로써 실린더 헤드부재(8000)가 실린더의 헤드부에 장착된다.
여기에서, 로드(7000)의 스트로크 범위는 실린더 헤드부재(8000)의 상단위치에 의해 규제된다. 로드(7000)는 최대신장위치로부터 최소축퇴위치까지의 스트로크 범위(ST)를 자유롭게 이동할 수 있다.
실린더의 헤드부에 도 1(b), (c)에서 설명한 회전센서유닛(9000)을 장착한 경우를 상정한다. 이 경우에는 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 회전센서유닛(9000) 전체를 실린더 헤드부재(8000)의 나사부(8200)나 더스트 시일(8100)을 회 피하도록 실린더 헤드부재(8000)의 상단면에 장착해야 한다. 이 때문에 회전 롤러(1000)가 실린더 헤드부재(8000)의 상단위치보다 소정거리(
Figure 112008077816247-pct00002
ST)만큼 로드 신장측으로 이간한 장소에 위치하게 된다. 여기에서 로드(7000)의 최소신축위치는 회전 롤러(1000)의 위치에 의해 규제된다. 이 때문에 특허문헌 1에 기재된 회전센서가 장착된 경우에는 그렇지 않은 경우보다 실린더 헤드부재 상단 위치로부터 회전 롤러(1000) 위치까지의 거리(
Figure 112008077816247-pct00003
ST)에 따른 거리만큼 로드(7000)의 스트로크 범위가 짧아진다.
또, 실린더의 헤드부에 도 1의 (b), (c)에 도시하는 회전센서유닛을 장착한 후에 도 4의 (a)에 도시하는 실린더와 마찬가지의 스트로크 범위를 확보하고자 하면 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 실린더의 양 핀 사이의 거리(PN)가 길어진다. 이 때문에 도 1(b), (c)에 도시하는 회전센서가 장착된 경우에는 그렇지 않은 경우보다 실린더의 공간이 커진다.
도 4의 (d)는 실린더의 헤드부에 제 1 실시예의 회전센서유닛(100), 베이스부재(300)가 장착된 경우의 개략도이고, 도 4의 (a), (b), (c)와 대비하기 위해 나타낸 것이다. 본 실시예에 의하면 헤드부재로서 기능하는 베이스부재(300)를 기존의 헤드부재(8000)와 마찬가지로 하여 실린더 헤드에 부착하고, 베이스부재(300)에 경사공(301)을 형성하고, 레버부재(190)에 베이스부재(300)의 경사공(301)에 대응하는 형상의 경사부(191)를 형성하고, 레버부재(190)의 경사부(191)를 회전 롤러(110)와 함께 경사공(301)에 삽입하는 구성이기 때문에 더스트 시일(180) 및 회전 롤러(110)를 기존의 실린더 헤드부재(8000)의 상단위치보다 로드 축소측으로 오 프셋되는 장소, 즉 더스트 시일(180)을 기존의 더스트 시일(8100)과 거의 다르지 않은 장소에 위치시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 4의 (d)와 도 4의 (b)를 대비하면, 도 4의 (b)의 종래의 경우에는 더스트 시일(180)을 기존의 실린더 헤드부재(8000)의 상단위치보다 소정거리(
Figure 112008077816247-pct00004
ST)에 따른 거리만큼 로드신장측으로 이간한 장소에 위치시켜야 하는데 비하여, 도 4의 (d)에 도시하는 본 실시예의 경우에는 더스트 시일(180)을 기존의 실린더 헤드부재(8000)의 상단위치보다 로드 신장측으로 오프셋된 장소(기존의 더스트시일(8100)과 거의 다르지 않은 장소)에 위치시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에 의하면 종래기술에 비하여 로드(7000)의 스트로크 범위가 확대되어 스트로크 범위의 감소를 최소한으로 억제할 수 있다. 또, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 로드(7000)의 스트로크 범위를 확보하기 위해 실린더의 양 핀 사이의 거리(PN)를 길게 할 필요가 없어 실린더 공간의 확대를 억제할 수 있다.
도 5는 비교예로서 가압부재(130)에 의해 회전 롤러(110)를 로드(7000)의 표면에 대하여 경사진 방향으로 가압하는 구성을 개략도로써 도시하고 있다. 실린더는 로드(7000)가 스트로크 방향 x에 대하여 수직인 방향 y로도 어느 정도 변위하도록 설계되어 있다. 이 때문에 회전센서에 의한 계측 중에 로드(7000)가 스트로크 방향 x 뿐만아니라 이것과 수직인 방향 y로 변위하면 회전 롤러(110)는 로드 표면에 대하여 경사방향으로 가압되는 구성이기 때문에 회전롤러(110)는 수직방향 y의 변위량에 따른 분량만큼 여분으로 회전한다. 이 때문에 회전 롤러(110)의 회전량에 오차가 생긴다. 이에 대해 본 발명에 의하면 로드(202)가 수직방향 y로 변위했다고 해도 회전 롤러(110)는 로드 표면에 대하여 대략 수직으로 가압되는 구성이기 때문에 회전 롤러(110)가 상기 수직방향 y로 변위하는것 만으로 회전 롤러(110)에서 수직방향 y의 변위에 따른 회전은 생기지 않는다. 이 때문에 회전 롤러(110)의 회전량에 거의 오차가 생기지 않는다. 이와 같이 본 발명에 의하면 가압부재(130)의 가압방향을 비스듬하게 하지 않고 회전 롤러(110)를 배치할 수 있었기 때문에 회전센서에서 계측오차를 거의 생기게 하지 않고, 상술한 효과 즉 스트로크 범위의 감소를 최소한으로 억제할 수 있는 등의 효과가 얻어진다.
또 제 1 실시예에서는 가압부재(130)로서 판스프링(131)을 사용하고, 판스프링(131)과 레버부재(190) 사이에 판스프링(131)의 스프링력을 받아 레버부재(190)에 전달하는 볼(193)을 개재시키도록 하고 있다. 이 때문에 판스프링 등의 가압부재(130)에 의한 가압위치를 일정하게 할 수 있어 스프링 상수가 일정하게 되어 안정된 일정한 가압력이 얻어진다. 가압력의 편차가 억제되고 회전 롤러(110)의 미끄러짐이나 로드(202)의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또, 제 1 실시예에서는 회전센서부(120)를 레버부재(190)에 부착하도록 하고 있다. 이 때문에 회전센서유닛(100)을 소형화할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 회전 롤러(110)의 접촉면(110A)을 금속 등의 비탄성부재로 구성하고 있다. 이 때문에 온도변화나 경년(經年)변화에 의해 탄성이 변화하는 일이 없고, 미끄러짐이나 회전 롤러(110)의 직경의 변화를 억제할 수 있다. 이 때문에 온도변화, 경년변화에 의한 실린더(200)의 로드(202)의 스트로크의 계측정도의 저하를 억제할 수 있다. 또한 회전 롤러(110)의 접촉면(110A)에 상당하는 부 분만 상기와 같이 비탄성부재로 구성해도 되고, 회전 롤러(110) 전체를 비탄성부재로 구성해도 된다.
또, 회전 롤러(110)의 접촉면(110A)은 고무 등의 탄성재료에 비해 동일한 금속의 로드 표면에 대하여 마찰계수가 비교적 낮은 비탄성재로(금속)로 구성되어 있으나, 회전 롤러(110)는 가압부재(130)에 의해 로드(202)의 표면에 대하여 슬립을 억제하는 가압력으로 가압되어 있기 때문에 회전 롤러(110)와 로드(202) 사이에서 큰 마찰력이 발생하여 슬립을 방지할 수 있다. 또, 가압력이 너무 크면 회전 롤러(110)나 로드(202)의 마모의 진행이 빨라질 우려가 있다. 이 때문에 가압력은 마모를 고려한 소정값 이하의 가압력이 바람직하다.
또, 본 실시예에서는 회전 롤러(110)의 적어도 로드(202)와 접촉하는 면(110A)을 평탄하게 형성하고 있다. 이 때문에 회전 롤러(110)가 로드(202)의 표면에 접촉하고 있는 위치가 다르다고 해도 도 6(b)에 도시하는 바와 같이 회전 롤러(110)의 회전반경(d)은 동일한 값 d, d를 나타내게 된다. 이 때문에 회전 롤러(110)가 로드(202)의 표면에 접촉하고 있는 위치순으로 실린더(200)의 로드(202)의 스트로크 계측정도가 저하되는 일이 없다. 이에 대하여 도 1(b), (c)에 도시하는 회전 롤러(1000)에서는 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 회전 롤러(1000)의 접촉면(1000A)은 로드(7000)의 외주면의 형상에 따른 원호형상으로 형성되어 있기 때문에 회전 롤러(1000)가 로드(7000)의 표면에 접촉하고 있는 위치가 다르면 회전 롤러(1000)의 회전반경(d)이 다른 값 d, d+
Figure 112008077816247-pct00005
d를 나타내게 된다. 이 때문에 회전 롤러(1000)가 로드(7000)의 표면에 접촉하고 있는 위치순으로 실린더의 로드의 스 트로크의 계측정도가 저하한다는 문제가 발생한다. 또한 회전 롤러(1000)의 접촉면(1000A)는 평탄해도 고무 등의 탄성부재로 구성되어 있으면 로드(7000)의 표면에 접촉함으로써 접촉면(1000A)은 원호형상으로 변형하게 된다. 본 실시예에 의하면 이러한 문제가 해결된다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 회전 롤러(110)와 로드(202) 사이의 슬립을 억제할 수 있는 동시에, 온도변화나 경년변화에 상관없이, 또 회전 롤러(110)가 로드(202)에 접촉하는 위치에 상관없이 회전 롤러(110)의 회전반경(d)을 일정하게 유지하여 로드의 스트로크 계측정도를 고정밀도로 유지할 수 있다.
또 본 실시예에서는 가압부재(130)가 회전 롤러(110)를 로드(202) 표면에 가압하는 가압력을 12kgf 이상으로 설정하고 있다. 즉 도 12는 회전 롤러(110)를 로드(202)에 가압하는 가압력과 일정 조건하에서 충격을 주었을 때에 1회의 충격당 회전 롤러(110)가 로드(202)의 표면에서 슬립하는 슬립량의 관계를 나타낸 것이다. 도 12에 도시하는 바와 같이 가압력이 12kgf 이상이면 슬립량을 소정의 기준 레벨 이하로 저하시킬 수 있다.
또 본 실시예에서는 회전 롤러(110)를 적어도 로드(202)와 접촉하는 면(110A)이 로드(202)의 경도 이하의 경도로 구성하고 있다. 이로 인하여 회전 롤러(110)가 로드(202)에 접촉하는 것에 의한 로드(202)의 마모를 억제할 수 있다. 또 회전 롤러(110)의 접촉면(110A)에 상당하는 부분만 상기의 경도로 구성해도 되고, 회전 롤러(110)의 전체를 상기의 경도로 구성해도 된다.

Claims (6)

  1. 실린더(200)의 스트로크 위치를 계측하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치에 있어서,
    실린더(200)의 로드(202)의 표면에 접촉하고, 로드(202)의 변위에 따라 회전하는 회전롤러(110)와,
    회전롤러(110)를 로드(202)의 표면에 가압하는 가압부재(130)와,
    회전롤러(110)의 회전량을 검출하는 회전센서부(120)와,
    회전센서부(120)와 외부의 신호선(160)을 전기적으로 연결하는 연결부재(140)와,
    실린더(200)의 헤드부(200H)에 부착되고, 적어도 회전롤러(110)와 회전센서부(120)를 수용하는 개구부(300A)를 갖는 베이스부재(300)와,
    편면(151)에 가압부재, 회전롤러(110), 및 회전센서부(120)가 유지되고, 회전롤러(110)와 회전센서부(120)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)에 수용되는 형태로 베이스부재(300)에 부착되는 센서유지부재(150)와,
    센서유지부재(150)의 반대면(152)에 설치되는 연결부재(140)와,
    연결부재(140)를 덮는 형태로 센서유지부재(150)에 부착되는 덮개부재(170)를 구비한 것을 특징으로 하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치.
  2. 실린더(200)의 스트로크 위치를 계측하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치에 있어서,
    실린더(200)의 로드(202)의 표면에 접촉하고, 로드(202)의 변위에 따라 회전하는 회전롤러(110)와,
    회전롤러(110)를 로드(202)의 표면에 가압하는 가압부재(130)와,
    회전롤러(110)의 회전량을 검출하는 회전센서부(120)와,
    회전센서부(120)와 외부의 신호선(160)을 전기적으로 연결하는 연결부재(140)와,
    실린더(200)의 헤드부(200H)에 부착되고, 적어도 회전롤러(110)와 회전센서부(120)를 수용하는 개구부(300A)를 갖는 베이스부재(300)와,
    편면(151)에 가압부재, 회전롤러(110), 및 회전센서부(120)가 유지되고, 회전롤러(110)와 회전센서부(120)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)에 수용되는 형태로 베이스부재(300)에 부착되는 센서유지부재(150)를 구비하며,
    베이스부재(300)에는 회전롤러(110)를 끼우는 형태로 로드(202)의 스크로크 방향이 다른 각 위치에 더스트 시일(180, 181)이 설치되는 것을 특징으로 하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치.
  3. 실린더(200)의 스트로크 위치를 계측하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치에 있어서,
    실린더(200)의 로드(202)의 표면에 접촉하고, 로드(202)의 변위에 따라 회전하는 회전롤러(110)와,
    회전롤러(110)를 로드(202)의 표면에 가압하는 가압부재(130)와,
    회전롤러(110)의 회전량을 검출하는 회전센서부(120)와,
    회전센서부(120)와 외부의 신호선(160)을 전기적으로 연결하는 연결부재(140)와,
    실린더(200)의 헤드부(200H)에 부착되고, 적어도 회전롤러(110)와 회전센서부(120)를 수용하는 개구부(300A)를 갖는 베이스부재(300)와,
    편면(151)에 가압부재, 회전롤러(110), 및 회전센서부(120)가 유지되고, 회전롤러(110)와 회전센서부(120)가 베이스부재(300)의 개구부(300A)에 수용되는 형태로 베이스부재(300)에 부착되는 센서유지부재(150)와,
    회전롤러(110)를 회전운동 자유롭게 지지하는 레버부재(190)를 구비하고,
    베이스부재(300)의 개구부(300A)에는 베이스부재(300)의 외주에서 내주로 향함에 때라 로드(202)의 신장측에서 축퇴측으로 향하는 경사공(301)이 형성되고,
    레버부재(190)에는 경사공(301)에 대응하는 경사부(191)가 구비되고,
    경사공(301)에 레버부재(190)의 경사부(191)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압부재는 판스프링(131)으로서, 판스프링(131)은 센서유지부재(150)에 형성된 오목부(150A)에 상기 판스프링(131)의 휨에 따라 회전롤러(110)를 로드(202) 표면에 가압하는 형태로 수용되는 것을 특징으로 하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압부재는 코일스프링(132)으로서, 코일스프링(132)은 센서유지부재(150)에 형성된 오목부(150A)에 상기 코일스프링(132)의 휨에 따라 회전롤러(110)를 로드(202) 표면에 가압하는 형태로 수용되는 것을 특징으로 하는 실린더의 스트로크 위치 계측장치.
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