WO2007145243A1

WO2007145243A1 - シリンダのストローク位置計測装置

Info

Publication number: WO2007145243A1
Application number: PCT/JP2007/061890
Authority: WO
Inventors: Masato Kageyama; Nobuyuki Nagahashi
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2007-12-21
Also published as: US20090139316A1; US7757547B2; CN101473186A; JPWO2007145243A1; KR20090006190A; KR101003656B1; JP4780682B2; CN101473186B

Abstract

回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測するに際して、回転センサユニットの共通化を図るためのシリンダのストローク位置計測装置である。シリンダ２００のヘッド部２００Ｈに、少なくとも回転ローラ１１０と回転センサ部１２０とを収容する開口部３００Ａを有するベース部材３００が設けられる。そして、センサ保持部材１５０の片面には、押圧部材１３０と回転ローラ１１０と回転センサ部１２０とが保持され、センサ保持部材１５０の反対面には、たとえば連結部材１４０が設けられて、回転センサユニット１００が構成される。センサ保持部材１５０は、回転ローラ１１０と回転センサ部１２０がベース部材３００の開口部３００Ａに収容される態様でベース部材３００に取り付けられる。ここで、回転ローラ１１０は、押圧部材１３０によってロッド２０２の表面に押圧される。回転センサ部１２０は、回転ローラ１１０の回転量を検出する。連結部材１４０は、回転センサ部１２０と外部の信号線１６０とを電気的に連結する。

Description

シリンダのストローク位置計測装置

技術分野

[0001] 本発明は、シリンダのストローク位置計測装置に関し、特に回転ローラの回転量を検出することによってシリンダのストローク位置を計測する装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測する装置が公知となっている。

[0003] 図 1 (a)は、シリンダストローク位置計測装置を構成する回転センサの構造を概念的に示している。

[0004] 図 1 (a)に示すように、回転軸 6000は、固定部材 2000にベアリング等を介して回転自在に支持されて、る。回転軸 1000の一端には回転体 3000が設けられて、る。回転体 3000には、回転位置に応じて周期的に磁束密度が変化するように、磁石 40 00が配置されて、る。回転軸 6000の他端には継手等を介して回転ローラ 1000が設けられている。回転ローラ 1000は、シリンダ内部を摺動するピストンのロッド 7000 の表面に接触するように設けられている。回転ローラ 1000は、ロッド 7000の直動に応じて回転するように設けられてヽる。

[0005] 回転軸 6000の軸方向にあって、回転体 3000〖こ対向する位置〖こは、磁石 4000によって生成される磁束密度を検出し、磁束密度に応じた電気信号を出力する磁気センサ部 5000が設けられている。磁気センサ部 5000で検出された電気信号は、後段の演算処理部で、回転ローラ 1000の回転量からロッド 7000の変位量に変換される

[0006] 上述の回転センサの回転ローラ 1000は、回転ローラ 1000とロッド 7000との間の滑りを抑制するために押圧部材によってロッド表面に押圧する必要がある。

[0007] 下記特許文献 1には、ばねによって、回転ローラをシリンダのロッドに圧接させるという発明が記載されている。

[0008] 図 1 (b)、 (c)は、特許文献 1に示される回転センサの構成を示している。 [0009] 同図 l (b)、（c)に示すように、シリンダのァウタチューブ 7100に蓋 7200が設けられている。蓋 7200には、フレーム 7300力取り付けられている。フレーム 7300には、レバー 7400が回動自在に取り付けられている。レバー 7400には、ロッド 7000の表面に接触し、ロッド 7000の変位に応じて回転する回転ローラ 1000が回動自在に取り付けられている。

[0010] 回転ローラ 1000と蓋 7200との間には、回転ローラ 1000をロッド 7000の表面に押圧するばね 7500が介在されている。こうして蓋 7200とフレーム 7300とレノ一 7400と回転ローラ 1000とばね 7500とで、一体の回転センサユニット 9000が構成される。

[0011] 蓋 7200は、ァウタチューブ 7100の一部を構成している。ァウタチューブ 7100の開口部に、蓋 7200が装着される。これにより、ァウタチューブ 7100とロッド 7000の間に、回転センサユニット 9000を構成する各部品が収容される。回転ローラ 1000は、ばね 7500のばね力によってロッド表面に押圧される。

[0012] また、下記特許文献 2には、シリンダのヘッド部に、磁気センサを装着するとともに、口ッドの軸方向の各部に磁気スケールを埋め込み、磁気スケールで発生した磁界を磁気センサで検出することにより、ロッドの移動位置を計測するストロークセンサが記載されている。

特許文献 1：特許第 2957570号公報

特許文献 2：特開 2000-234603号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] 油圧ショベル等の油圧作業機械には、通常、ブーム、アーム、パケットといった複数の作業機が装着されており、各作業機のシリンダ毎にストロークセンサが設けられている。大抵の場合、各作業機毎にシリンダの大きさが異なっており、それに応じてロッドゃァウタチューブの径が異なっている。また油圧作業機械の種類、仕様が異なれれば、それに応じて、シリンダの大きさが異なり、それに応じてロッドゃァウタチューブの径が異なることになる。

[0014] 特許文献 1記載の発明によれば、ロッド径ゃァウタチューブ径が異なると、それに応じて、回転センサユニット 9000における蓋 7200から回転ローラ 1000のロッド接触面までの距離が異なることになるとともに、蓋 7200の形状（曲率）が異なることになる。このため各作業機毎に、あるいは油圧作業機械の種類毎に、大きさや蓋形状が異なる回転センサユニット 9000を用意しなければならなくなり、回転センサユニットの共通ィ匕を図ることができない。

[0015] また特許文献 2記載の発明は、シリンダヘッドにストロークセンサを装着するものである力ストロークセンサは、ロッドに非接触の磁気センサであり、回転ローラのようにロッドに接触する構造のものではない。この点で、この特許文献 2記載の発明は、回転ローラの存在を前提とする本発明とは異なる。

[0016] 本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測するに際して、回転センサユニットの共通化を図ることを解決課題とするものである。

課題を解決するための手段

[0017] 第 1発明は、

シリンダ (200)のストローク位置を計測するシリンダのストローク位置計測装置であつて、

シリンダ（200)のロッド（202)の表面に接触し、ロッド（202)の変位に応じて回転する回転ローラ（110)と、

回転ローラ（110)をロッド（202)の表面に押圧する押圧部材（130)と、回転ローラ（110)の回転量を検出する回転センサ部（120)と、

回転センサ部（ 120)と外部の信号線 ( 160)とを電気的に連結する連結部材（140) と、

シリンダ（200)のヘッド部（200H)に取り付けられ、少なくとも回転ローラ（110)と回転センサ部（120)とを収容する開口部（300A)を有するベース部材（300)と、片面（151)に押圧部材と回転ローラ（110)と回転センサ部（120)とが保持され、回転ローラ（110)と回転センサ部（120)がベース部材（300)の開口部（300A)に収容される態様でベース部材（300)に取り付けられるセンサ保持部材（150)とを備えたことを特徴とする。

[0018] 第 2発明は、第 1発明において、センサ保持部材（150)の反対面（152)に連結部材（140)が設けられ、連結部材（1 40)を覆う態様でセンサ保持部材（150)に取り付けられる蓋部材（170)を更に備えたことを特徴とする。

[0019] 第 3発明は、第 1発明において、

押圧部材は、板ばね（131)であって、板ばね（131)は、センサ保持部材（150)に形成された凹部（150A)に、当該板ばね（131)の橈みに応じて回転ローラ（110)を口ッド（202)表面に押圧する態様で収容されることを特徴とする。

[0020] 第 4発明は、第 1発明において、

ベース部材（300)には、回転ローラ（110)を挟む態様でロッド（202)のストローク方向の異なる各位置に、ダストシール（180、 181)が設けられることを特徴とする。

[0021] 第 5発明は、第 1発明において、

回転ローラ（110)を回動自在に支持するレバー部材（ 190)が設けられ、

ベース部材（300)の開口部（300A)には、ベース部材（300)の外周から内周に向力につれてロッド（202)の伸張側から縮退側に向力斜め孔（301)が形成され、レバー部材（190)には、斜め孔（301)に対応する斜め部（191)が備えられ、斜め孔（301)に、レバー部材（190)の斜め部（191)が挿入されていること

を特徴とする。

[0022] 第 6発明は、第 1発明において、

押圧部材は、コイルばね（132)であって、コイルばね（132)は、センサ保持部材（15 0)に形成された凹部（150A)に、当該コイルばね（132)の橈みに応じて回転ローラ (110)をロッド（202)表面に押圧する態様で収容されることを特徴とする。

[0023] 第 1発明を、図 2、図 3を参照して説明する。

[0024] 第 1発明では、シリンダ 200のヘッド部 200Hに、少なくとも回転ローラ 110と回転センサ部 120とを収容する開口部 300Aを有するベース部材 300が設けられる。そして、センサ保持部材 150の片面には、押圧部材 130と回転ローラ 110と回転センサ部 1 20とが保持され、センサ保持部材 150の反対面には、例えば連結部材 140が設けられて、回転センサユニット 100が構成される。ただし、センサ保持部材 150の反対面にどのような部材を設けるかについては、本発明としては任意である。センサ保持部材 150は、回転ローラ 110と回転センサ部 120がベース部材 300の開口部 300Aに収容される態様でベース部材 300に取り付けられる。ここで、回転ローラ 110は、押圧部材 130によってロッド 202の表面に押圧される。回転センサ部 120は、回転ローラ 110の回転量を検出する。連結部材 140は、回転センサ部 120と外部の信号線としてのセンサケーブル 160とを電気的に連結する。

[0025] ベース部材 300は、シリンダ 200の大きさ毎に、つまりロッド 202の径ゃァウタチューブ 203の径の大きさ毎に、用意される。ただし、ロッド 202の径ゃァウタチューブ 203 の径の大きさにかかわらず、ベース部材 300のうちセンサ保持部材 150が取り付けられる取り付け面 302からロッド 202の表面までの距離 Lは、一定となるようにベース部材 300が作成される。センサ保持部材 150が取り付けられる取り付け面 302からロッド 202の表面までの距離 Lが一定であるため、回転センサユニット 100のセンサ保持部材 150から回転ローラ 110のロッド接触面までの距離を一定とすることができる。

[0026] このため本発明によれば、ロッド径ゃァウタチューブ径が異なったとしても、それに応じてベース部材 300を用意すればよぐ回転センサュ-ット 100は共通部品を使用することができる。このように本発明によれば、回転ローラの回転量を回転センサによつて検出することによって、シリンダのストローク位置を計測するに際して、回転センサユニットの共通化を図ることができる。

[0027] 第 2発明では、センサ保持部材 150の反対面 152に連結部材 140が設けられ、連結部材 140を覆う態様でセンサ保持部材 150に、蓋部材 170が取り付けられる。

[0028] 第 3発明では、押圧部材 130として板ばね 131が使用され、板ばね 131は、センサ保持部材 150に形成された凹部 150Aに、同板ばね 131の橈みに応じて回転ローラ 1 10をロッド 202の表面に押圧する態様で収容される。

[0029] 第 4発明では、ベース部材 300には、回転ローラ 110を挟む態様でロッド 202のスト口ーク方向の異なる各位置に、ダストシール 180、 181が設けられる。

[0030] 第 5発明では、回転ローラ 110を回動自在に支持するレバー部材 190が設けられ、ベース部材 300の開口部 300A〖こは、ベース部材 300の外周から内周に向力うにつれてロッド 202の伸張側力も縮退側に向力斜め孔 301が形成される。レバー部材 1 90には、斜め孔 301に対応する斜め部 191が備えられる。斜め孔 301には、レバー部材 190の斜め部 191が揷入される。

[0031] このように本第 5発明は、レバー部材 190力ベース部材 300の開口部 300Aの斜め孔 301に対応する形状の斜め部 191を有しており、レバー部材 190の斜め部 191が回転ローラ 110とともに斜め孔 301に挿入されて、る構成であるため、回転ローラ 11 0およびダストシール 180を極力、ロッド 202が縮退する側に配置させることができる。ここで、ロッド 202のストローク範囲は、ダストシール 180の位置（回転ローラ 110の位置でもある）によって規制される。ロッド 202のストローク範囲は、ダストシール 180がロッド 202の縮退側に配置されているほど大きくとることができる（図 4 (a)、（b)、（c)、 (d)、図 5 (比較例)）。

[0032] 第 6発明では、押圧部材は、コイルばね 132とされる。コイルばね 132は、センサ保持部材 150に形成された凹部 150Aに、当該コイルばね 132の橈みに応じて回転ローラ 110をロッド 202表面に押圧する態様で収容されて、る。

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

[0034] (第 1実施例）

図 2は、第 1実施例のシリンダのストローク位置計測装置 1の構成を、シリンダのロッド横断面でみた図である。また、図 3 (a)は、同じくシリンダのロッド縦断面でみた図で

、図 3 (b)はシリンダの外観を示した図である。

[0035] 図 3 (a)に示すように、シリンダ 200のァウタチューブ 203には、ピストン（図示せず）が摺動自在に設けられている。ピストン

には、インナチューブとしてのロッド 202が取り付けられている。シリンダ 200のヘッド部 200Hには、シリンダヘッド部材としての機能を有するベース部材 300が装着されている。ベース部材 300は、ロッド 202を摺動自在に支持し、シールによってゴミ等がシリンダ内部に侵入することを防止するためにシリンダに不可欠な部材である。また後述するようにベース部材 300には、実施例の回転センサユニット 100が装着される

[0036] ベース部材 300は、ロッド 202の外周を囲むように環状に形成されて!、る。ベース部材 300には、回転センサユニット 100を収容するための開口部 300Aが設けられている。ベース部材 300の外周面には、ねじ部 303が形成されている。ベース部材 300 のねじ部 303がァウタチューブ 203の内側のねじ部に螺合することでベース部材 30 0カンリンダ 200のヘッド部 200Hに装着される。ベース部材 300の外周面とァウタチユーブ 203の内周面との間には、環状に形成されたオイルシール 380、 381が設けられている。

[0037] ロッド 202は、ベース部材 300に摺動自在に設けられて!/、る。ベース部材 300とピストン 201とァウタチューブ 203の内壁とによって画成された室力シリンダヘッド側油室 204を構成する。ベース部材 300の内周面には、ロッド 202との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室 204に入り込まな、ようにするダストシール 1 80、 181、ロッドシール 182が設けられている。またベース部材 300の内周面には、ロッド 202をガイドするガイド部材 183が設けられている。

[0038] シリンダ 200のァウタチューブ 203には、油圧ポート（図示せず）が形成されている。

油圧ポートを介して、シリンダヘッド側油室 204に圧油が供給され、若しくは同油室から図示しない油圧ポートを介して圧油が排出される。シリンダヘッド側油室 204に圧油が供給されることによって、ロッド 202が縮退し、またシリンダヘッド側油室 204から圧油が排出されることによって、ロッド 202が伸張する。このようにしてロッド 202は図 3の図中左右方向に直動変位する。

[0039] 図 7 (a)、（b)は、回転センサユニット 100の外観を各方向からみた斜視図である。

[0040] これら図 7と図 2、図 3を併せ参照すればわ力るように、回転センサユニット 100は、板状に形成されたセンサ保持部材 150に各構成部品が装着されて構成されている。センサ保持部材 150の片面 151にはそれぞれ押圧部材 130としての板ばね 131と回転ローラ 110と回転センサ部 120とレバー部材 190が保持されている。センサ保持部材 150の反対面 152には、連結部材 140が設けられている。センサ保持部材 150は、回動軸 192によりレバー部材 190を回動自在に支持している。

[0041] レバー部材 190は、前述の回動軸 192にて支持されている側の他方に斜め部 191を備えている。レバー部材 190の斜め部 191には、回転ローラ 110が回動自在に支持されている。斜め部 191は、後述するように、ベース部材 300の開口部 300Aの斜め孔 301に対応した斜め形状に形成されてヽる。 [0042] レバー部材 190の回動軸 192は、回転ローラ 110の回転中心 110Cからオフセットされた位置に設けられている。後述するように、センサ保持部材 150がベース部材 300 に取り付けられた際には、レバー部材 190の回動軸 192は、回転ローラ 110の回転中心 110Cからロッド 202の伸び側にオフセットされた位置となる。センサ保持部材 1 50の片面 151には、レバー部材 190の回動軸 192を回動自在に支承する軸受け部 153が形成されている。

[0043] センサ保持部材 150の片面 151には、凹部 150Aが形成されており、この凹部 150A には、板ばね 131が収容されている。複数毎 (たとえば 4枚)の板が積層されて板ばね 131が構成されている。板ばね 131の枚数は、押し付け力を考慮して定められる。なお、板ばね 131の代わりにコイルばね、皿ばね等、任意のばねあるいは磁力を利用した押し付け部材を使用する実施も可能である。

[0044] 板ばね 131は、レバー部材 190を介して回転ローラ 110を、同板ばね 131の撓みに応じて押圧することができる態様で凹部 150Aに収容されている。後述するように、センサ保持部材 150がベース部材 300に取り付けられた際には、回転ローラ 110は、板ばね 131によってロッド 202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されることになる。また、後述するように、板ばね 131のばね力、つまり板ばね 131が回転ローラ 110をロッド 202に対して押し付ける押し付け力は、回転ローラ 110がロッド 20 2の表面上でスリップを抑制することができる程度の大きさに設定されている。後述するように、板ばね 131が回転ローラ 110をロッド 202表面に押圧するばね力は、 12kg f以上に設定される。板ばね 131とレバー部材 190との間には、板ばね 131のばね力を受けてレバー部材 190に伝達するボール 193が介在されている。

[0045] 回転センサ部 120は、回転ローラ 110の回転量を検出するセンサであり、レバー部材 190に固定されて設けられている。特に図 2に示すように回転ローラ 110には、回転ローラ 110の回転中心 110Cと軸芯を同じくするように、回転軸 111が設けられている。レバー部材 190内にはベアリング（ローラベアリング） 113が嵌装されている。回転軸 111は、ベアリング 113の内側に嵌装されており、ベアリング 112によって回動自在に支持されている。回転ローラ 110は、そのロッド接触面 110Aがレバー部材 190 の外に露出し、ロッド 202の表面に接触できる態様でレバー部材 190に配置されている。回転ローラ 110の接触面 110Aと、レバー部材 190のうちロッド 202に対向する対向面 202Aは、略同一面となるように配置されている。このようにレバー部材 190のローラ保持部分をロッド 202との干渉を回避できる最大の外形とすることで、極力大きなサイズのベアリング 113を内蔵させることができ、押し付け力および寿命を最大にすることができる。

[0046] 回転ローラ 110は、少なくともロッド 202と接触するロッド接触面 110Aが非弾性材料、たとえば金属で構成されている。金属としては、たとえば SCM415Hが使用される。回転ローラ 110は、少なくともロッド 202と接触するロッド接触面 110Aがロッド 202 の硬度以下の硬度で構成される。また、回転ローラ 110は、少なくともロッド 202と接触するロッド接触面 110Aが平坦に形成されて、る。

[0047] 図 8 (a)、（b)、（c)、（d)は、回転ローラ 110の回転角度と回転センサ部 120で検出されて出力される出力電圧との関係を説明する図である

回転軸 111には、検出媒体としての磁石 112が設けられている。磁石 112は円板状に形成されており、磁石の着磁面（S極、 N極）が回転軸 111に対して直交する平面となるように回転軸 111に取り付けられて、る。

[0048] 回転センサ部 120は、磁石 112によって生成される磁力（磁束密度）を磁石 112から離れた場所にあるセンサ部材によって電気信号として検出する非接触の磁力センサである。回転センサ部 120は、磁石 112の回転面 112A、つまり着磁面から所定距離離間した位置に、各センサ部材 121A、 121Bが設けられて構成されている。センサ部材 121A、 121Bとしては例えばホール ICが使用される。

[0049] 図 8 (a)ゝ（b)ゝ（c)に示すように、センサ部材 121A、 121Bは、磁石 112の回転面 11 2A (N極、 S極）と平行な平面上において、所定の位相差をもった各位置に配置されている。たとえば 2個のホール ICが 90° 位相をずらして配置されている。回転ローラ 110の回転軸 111が回転し、それに応じて磁石 112が回転すると、図 8 (d)に示すように、回転角度に応じて、センサ部材 121A、 121Bを透過する磁力（磁束密度）が周期的に変化する。図 8 (b)、（c)の状態のときのセンサ部材 121Aの出力電圧を矢印にて示している。

[0050] 各センサ部材 121A、 121Bは磁石 112の回転面上において位相がずれて配置されているため、各センサ部材 121A、 121Bの出力電圧 (検出信号）は、位相がずれたものとなる。よって、各センサ部材 121A、 121Bの出力電圧に基づいて、回転ローラ 110の絶対角度、回転方向を計測することができる。また、センサ部材 121A、 121B 力も出力される検出信号が 1周期変化する回数をカウントすることで、回転ローラ 110 の回転数を計測することができる。そして、回転ローラ 110の絶対角度と、回転ローラ 110の回転数とに基づいて、シリンダ 200のロッド 202の変位量 (ストローク）を計測することがでさる。

[0051] 連結部材 140は、回転センサ部 120と外部の信号線、つまりセンサケーブル 160とを電気的に連結する部材である。連結部材 140は、センサ保持部材 150の反対面 152 に設けられた端子台 141と、端子台 141に設けられた端子 142とを含んで構成されている。回転センサ部 120と端子 142とは、電気信号線部材 145によって電気的に接続されている。電気信号線部材 145としては、例えば可撓性のある材料で構成され電気信号線 145aがプリントされた基板 (フレキシブル基板)を使用することができる。センサ保持部材 150には、電気信号線部材 145が挿通される孔 154が形成されている。

[0052] 図 9は、電気信号線部材 145と端子 142との接続態様を詳細に示す断面図である。

[0053] 同図 9に示すように、端子台 141の各端子 142の台座 143は、通電部材 143aと絶縁部材 143b (プラスチック）とから構成されている。各台座 143〖こは、ねじ穴 144が形成されている。一方、センサケーブル 160の端部には、ねじ揷通孔 161aを有する圧着端子 161がかしめ等によって電気的に接続されている。また電気信号線部材 145の端部〖こは、ねじ揷通孔 145cが形成されており、電気信号線 145a (たとえば銅箔）が露出している。

[0054] ねじ 146の軸 146a力ヮッシャ 147、圧着端子 161のねじ揷通孔 161a、電気信号線部材 145のねじ揷通孔 145cに揷通され、端子台 141の各台座 143のねじ穴 144 に螺合されることにより、これら圧着端子 161と電気信号線部材 145が端子 142に締結され、両者が電気的に接続される。このように、本実施例によれば、端子台 141の各端子 142に電気信号線部材 145とセンサケーブル 160とを締結し電気的に接続するように構成したため、既存のコネクタや半田付け等が不要となり、より少ない場積で、より低いコストで回転センサユニット 100と外部のコントローラとを電気的に接続することがでさる。

[0055] 図 3 (a)にて示すように、ベース部材 300は、センサ保持部材 150の軸受け部 153と回転ローラ 110と回転センサ部 120とレバー部材 190を収容する開口部 300Aを有している。

[0056] 開口部 300Aは、レバー部材 190の斜め部 191を回転ローラ 110とともに収容でき、ベース部材 300の外周から内周に向力うにつれてロッド 202の伸び側力縮み側に向カゝぅ斜め孔 301を含んで構成されている。

[0057] 図 2に示すようにベース部材 300は、センサ保持部材 150の片面 151のうち板ばね 1 31の各端部を含む接続面 155に会合接続される接続面 302を有して、る。センサ保持咅材 150の片面 151の接続面 155とベース咅材 300の接続面 302とは、ピン 901 によって位置決めされた上、ボルト 902によって締結されて接続される。なお、センサ保持部材 150の片面 151の接続面 155とベース部材 300の接続面 302との間には、防水等のためのシール材 184が挟まれている。ベース部材 300にセンサ保持部材 1 50が接続されることにより、図 3 (a)に示すように開口部 300Aに、センサ保持部材 15 0の軸受け部 153と回転ローラ 110と回転センサ部 120とレバー部材 190が収容されることになる。また、レバー部材 190の斜め部 191と回転ローラ 110は、開口部 300A の斜め孔 301に挿入されることになる。また、板ばね 131の両端がベース部材 300によって固定保持されて、板ばね 131の中央部がボール 193を介してレバー部材 190 力ものばね反力を受ける配置となる。これにより回転ローラ 110が、板ばね 131によつてロッド 202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されて、シリンダ 200のロッド 202に表面に接触し、ロッド 202の変位に応じて回転することになる。

[0058] 図 2に示すようにセンサ保持部材 150の反対面 152の接続面 157には蓋部材 170の接続面 171が会合接続される。センサ保持部材 150の反対面 152の接続面 157と蓋部材 170の接続面 171とは、ボルト 902によって、ベース部材 300とともに締結されて接続される。なお、センサ保持部材 150の反対面 151の接続面 157と蓋部材 170の接続面 171との間には、防水等のためのシール材 185が挟まれている。このようにしてり蓋部材 170が、センサ保持部材 150上の連結部材 140を覆う態様でセンサ保持部材 150に取り付けられることになる。蓋部材 170には、センサケーブル 160が揷通される孔 173が形成されている。

[0059] 図 3 (a)に示すようにベース部材 300の内周面には、回転ローラ 110を挟む態様で口ッド 202のストローク方向の異なる各箇所に、ダストシール 180、 181が設けられている。またベース部材 300の内周面には、ダストシール 181からロッド 202の縮退する側に離れた所定箇所にロッドシール 182が設けられている。ダストシール 180、 181、ロッドシール 182は、ロッド 202が摺動できる態様で、ベース部材 300の内周面に設けられている。ここでダストシール 180、 181を装着するための構成について説明する。

[0060] すなわち、ベース部材 300の内周面には、斜め孔 301に対応する箇所が切り欠かれ形成された環状のカラー 350が装着される。カラー 350とベース部材 300との間には回り止めのボール 370が設けられる。カラー 350は、ロッド 202の縮退側のダストシ一ル 181を同縮退側のベース部材端面に押し付けるように、ベース部材 300の内周面に装着される。さらにカラー 350には、ロッド 202の伸張側のダストシール 180が装着される。ダストシール 180は、スナップリング 360によってカラー 350に固定される。さらにカラー 350がスナップリング 361によってベース部材 300に固定される。

[0061] このようにカラー 350によってシリンダ内側のダストシール 181をベース部材 300の端面に押し付け固定するようにしたので、同ダストシール 181を固定するためのスナツプリングを不要とすることができる。また、カラー 350のうち回転ローラ 110が配置される端面は切り欠かれ形成されるようにしたので、より小さな場積で回転ローラ 110を取り付けることが可能となる。

[0062] (第 2実施例）

図 10は、第 2実施例のシリンダのストローク位置計測装置 1の構成を、シリンダの口ッド横断面でみた図である。また、図 11 (a)は、同じくシリンダのロッド縦断面でみた図で、図 11 (b)はシリンダの外観を示した図である。

[0063] 以下では第 1実施例と同様の機能の構成要素には同一符号を付して適宜説明を省略して第 1実施例とは異なる構成について説明する。

[0064] 上述した第 1実施例では、シリンダ 200のヘッド部 200Hに、シリンダヘッド部材としての機能を有するベース部材 300を、ねじ込むことで装着するようにしている力本第 2 実施例では、シリンダ 200のヘッド部 200Hに装着されて、る既存のシリンダヘッド部材 210に、ベース部材 300をボルト止めによって装着するようにしている。

[0065] すなわち、図 10、図 11に示すように、シリンダ 200のァウタチューブ 203の上端面 20 3Uには、既存のシリンダヘッド部材 210がボルト 212によって締結されている。シリンダヘッド部材 300の内周面には、ダストシール 181、ロッドシール 182が設けられている。

[0066] そして更に既存のシリンダヘッド部材 210の上端面 210Uには、ベース部材 300がボノレ卜 213によって締結されている。なお、ベース部材 300は、ボノレ卜 213によってシリンダヘッド部材 210とァウタチューブ 203の両方に共締めされている。

[0067] 回転センサユニット 100は、センサ保持部材 150に各構成部品が装着されて構成されて、る。センサ保持部材 150の片面 151にはそれぞれ押圧部材 130としてのコィルばね 132と回転ローラ 110と回転センサ部 120とばね保持部材 195が保持されている。センサ保持部材 150の反対面 152には、連結部材 140が設けられている。第 1実施例と同様に、押圧部材としてのコイルばね 132は、センサ保持部材 150に形成された凹部 150Aに、当該コイルばね 132の橈みに応じて回転ローラ 110をロッド 202表面に押圧する態様で収容されて、る。

[0068] すなわち、センサ保持部材 150は、コイルばね 132を介してばね保持部材 195を伸縮自在に支持している。

[0069] ばね保持部材 195は、ばね室部材 195Aと回転ローラ室部材 195Bとからなる。ばね室部材 195Aが回転ローラ室部材 195Bに圧入されることでばね保持部材 195が構成されている。

[0070] ばね保持部材 195のばね室部材 195Aには、コイルばね 132の一端 132Aが当接される態様で収容されている。ばね室部材 195Aと回転ローラ室部材 195Bとの間は、空気孔 195Cが形成されている。空気孔 195Cは、コイルばね 132の伸縮時にばね室部材 195A内の空気を逃がすために設けられて!/、る。

[0071] ばね保持部材 195の回転ローラ室 195Bには、回転ローラ 110がベアリング 113によつて回動自在に支持される態様で収容されて、る。コイルばね 132と回転ローラ 110 は、コイルばね 132が回転ローラ 110を同コイルばね 132の伸縮方向に押圧することができる態様で配置されている。センサ保持部材 150がベース部材 300に取り付けられた際には、回転ローラ 110は、コイルばね 132によってロッド 202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されることになる。

[0072] センサ保持部材 150の片面 151には、凹部 150Aが形成されており、この凹部 150A の底面には、コイルばね 132の他端 132Bが当接されるとともに凹部 150Aの側面にはばね保持部材 195が摺動自在に嵌装されている。

[0073] ベース部材 300の内周面には、ダストシール 180が設けられている。

[0074] このためベース部材 300がシリンダヘッド部材 210に装着されると、回転ローラ 110を挟む態様でロッド 202のストローク方向の異なる各箇所に、ダストシール 180、 181力 S 設けられた配置関係となる。

[0075] ベース部材 300は、ばね保持部材 195のうち回転ローラ室 195Bに相当する部分と回転センサ部 120とを収容する開口部 300Aを有して、る。

[0076] ベース部材 300にセンサ保持部材 150が接続されることにより、開口部 300Aに、ばね保持部材 195のうち回転ローラ室 195Bに相当する部分と回転センサ部 120とが収容されることになる。また、回転ローラ 110力コイルばね 132によってロッド 202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されて、シリンダ 200のロッド 202に表面に接触し、ロッド 202の変位に応じて回転することになる。

[0077] つぎに、上述した第 1実施例、第 2実施例の作用効果について説明する。

[0078] ベース部材 300は、シリンダ 200の大きさ毎に、つまりロッド 202の径ゃァウタチューブ 203の径の大きさ毎に、用意される。ただし、図 2あるいは図 10に示すようにロッド 2 02の径ゃァウタチューブ 203の径の大きさにかかわらず、ベース部材 300のうちセンサ保持部材 150が取り付けられる取り付け面 302からロッド 202の表面までの距離 L は、一定となるようにベース部材 300が作成される。センサ保持部材 150が取り付けられる取り付け面 302からロッド 202の表面までの距離 Lが一定であるため、回転センサユニット 100のセンサ保持部材 150から回転ローラ 110のロッド接触面 110Aまでの距離を一定とすることができる。なお、ベース部材 300をシリンダ 200の大きさにかかわらず共通のものとし、スぺーサ等の別部品で上記距離 Lが一定となるように調整してちょい。

[0079] このため本実施例によれば、シリンダ 200のロッド径ゃァウタチューブ径が異なったとしても、それに応じてベース部材 300を用意すればよぐ回転センサユニット 100は共通部品を使用することができる。このように本実施例によれば、回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測するに際して、回転センサユニット 100の共通化を図ることができる。

[0080] また、本実施例では、連結部材 140を覆う態様でセンサ保持部材 150に、蓋部材 17 0を取り付けるようにしている。このため回転センサユニット 100を外部のゴミ等力も保護することができる。

[0081] また、特に第 1実施例では、押圧部材 130として板ばね 131を使用し、板ばね 131を、レバー部材 190を介して回転ローラ 110を、同板ばね 131の橈み方向に押圧することができる態様で凹部 150Aに収容するようにしている。このため、コイルばねを使用した場合に比して回転センサユニット 100のばね伸縮方向の場積を小さく抑えることがでさる。

[0082] また、本実施例では、ベース部材 300に、回転ローラ 110を挟む態様でロッド 202のストローク方向の異なる各位置に、ダストシール 180、 181を設けるようにしている。このため回転ローラ 110、特に回転ローラ 110とロッド 202が接触する部分に外部よりゴミ等が侵入することを防止できるとともに、回転ローラ 110が存在する場所で発生したゴミ等がシリンダ内に侵入することを防止できる。

[0083] また、第 1実施例では、レバー部材 190は、ベース部材 300の開口部 300Aの斜め孔 301に対応する形状の斜め部 191を有しており、レバー部材 190の斜め部 191が回転ローラ 110とともに斜め孔 301に挿入されて、る構成であるため、回転ローラ 11 0およびダストシール 180を極力、ロッド 202が縮退する側に配置させることができる。ここで、ロッド 202のストローク範囲は、ダストシール 180の位置（回転ローラ 110の位置でもある）によって規制される。ロッド 202のストローク範囲は、ダストシール 180がロッド 202の縮退側に配置されているほど大きくとることができる。このことを図 4 (a)、 (b)、（c)、（d)、図 5 (比較例)を参照して説明する。

[0084] 図 4 (a)に示すように、通常、シリンダのヘッド部には、シリンダヘッド部材 8000が装着されている。シリンダヘッド部材 8000は、ロッド 7000を摺動自在に支持しダストシール 8100によってゴミ等がシリンダ内部に侵入することを防止するためにシリンダに不可欠な部材である。シリンダヘッド部材 8000の外周には、ねじ部 8200が形成されており、このねじ部 8200がシリンダの内側のねじ部に螺合することでシリンダヘッド部材 8000がシリンダのヘッド部に装着される。

[0085] ここで、ロッド 7000のストローク範囲は、シリンダヘッド部材 8000の上端位置によつて規制される。ロッド 7000は、最大伸張位置力最小縮退位置までのストローク範囲 STを自由に移動することができる。

[0086] シリンダのヘッド部に、図 1 (b)、（c)で説明した回転センサユニット 9000を装着した場合を想定する。この場合には、図 4 (b)に示すように、回転センサユニット 9000全体を、シリンダヘッド部材 8000のねじ部 8200やダストシール 8100を回避するようにシリンダヘッド部材 8000の上端面に装着しなければならない。このため回転ローラ 1 000がシリンダヘッド部材 8000の上端位置よりも所定距離 Δ STだけロッド伸張側に離間した場所に位置することになる。ここで、ロッド 7000の最小伸縮位置は、回転口ーラ 1000の位置によって規制される。このため特許文献 1記載の回転センサが装着された場合には、そうでない場合よりもシリンダヘッド部材上端位置力も回転ローラ 1 000の位置までの距離 Δ STに応じた距離だけロッド 7000のストローク範囲が短くなる。

[0087] また、シリンダのヘッド部に、図 1 (b)、（c)に示す回転センサユニットを装着した上で、図 4 (a)に示すシリンダと同様のストローク範囲を確保しょうとすると、図 4 (c)に示すように、シリンダの両ピン間の距離 PNが長くなる。このため図 1 (b)、（c)に示す回転センサが装着された場合には、そうでない場合よりもシリンダの場積が大きくなる。

[0088] 図 4 (d)は、シリンダのヘッド部に、第 1実施例の回転センサユニット 100、ベース部材 300が装着された場合の概略図であり、図 4 (a)、（b)、（c)と対比するために示したものである。本実施例によれば、ヘッド部材として機能するベース部材 300を既存のへッド部材 8000と同様にしてシリンダヘッドに取り付け、ベース部材 300に斜め孔 301 を形成し、レバー部材 190に、ベース部材 300の斜め孔 301に対応する形状の斜め部 191を形成し、レバー部材 190の斜め部 191を回転ローラ 110とともに斜め孔 301 に挿入する構成であるため、ダストシール 180および回転ローラ 110を既存のシリンダヘッド部材 8000の上端位置よりもロッド縮み側にオフセットされた場所、つまりダストシール 180を既存のダストシール 8100と略変わらない場所に位置させることが可能となる。すなわち図 4 (d)と図 4 (b)を対比すると、図 4 (b)の従来の場合には、ダストシール 180を、既存のシリンダヘッド部材 8000の上端位置よりも所定距離 Δ STに応じた距離だけロッド伸張側に離間した場所に位置させなければならないのに対して、図 4 (d)に示す本実施例の場合には、ダストシール 180を、既存のシリンダヘッド部材 8000の上端位置よりもロッド伸張側にオフセットされた場所 (既存のダストシール 81 00と略変わらな、場所）に位置させることが可能となる。

[0089] よって本実施例によれば、従来技術に比してロッド 7000のストローク範囲が拡大して、ストローク範囲の減少を最小限に抑えることができる。また図 4 (c)に示すようにロッド 7000のストローク範囲を確保するためにシリンダの両ピン間の距離 PNを長くすることが不要であり、シリンダの場積の拡大を抑えることができる。

[0090] 図 5は比較例として押圧部材 130によって回転ローラ 110をロッド 7000の表面に対して斜めの方向に押圧する構成を概略図にて示している。シリンダは、ロッド 7000力 S ストローク方向 Xに対して垂直な方向 yにもある程度変位するように設計されて、る。このため回転センサによる計測中にロッド 7000がストローク方向 Xのみならずこれと垂直な方向 yに変位すると、回転ローラ 110はロッド表面に対して斜め方向に押圧される構成であるため、回転ローラ 110は、垂直方向 yの変位量に応じた分だけ余分に回転してしまう。このため、回転ローラ 110の回転量に誤差が生じる。これに対して本発明によれば、ロッド 202が垂直方向 yに変位したとしても、回転ローラ 110はロッド表面に対して略垂直に押圧される構成であるため、回転ローラ 110が同垂直方向 yに変位するのみで、回転ローラ 110で垂直方向 yの変位に応じた回転は生じない。このため、回転ローラ 110の回転量にほとんど誤差は生じない。このように本発明によれば、押圧部材 130の押圧方向を斜めにすることなぐ回転ローラ 110を配置することができたため、回転センサで計測誤差をほとんど生じさせることなぐ上述の効果、つまりストローク範囲の減少を最小限に抑制できるなどの効果が得られる。

[0091] また、第 1実施例では、押圧部材 130として板ばね 131を使用し、板ばね 131とレバー部材 190との間に、板ばね 131のばね力を受けてレバー部材 190に伝達するボール 193を介在させるようにしている。このため板ばね等の押圧部材 130による押し付け位置を一定にでき、ばね定数が一定となり、安定した一定の押し付け力が得られる。押し付け力のばらつきが抑制され回転ローラ 110のすベりやロッド 202の表面が傷つくことを防止できる。

[0092] また、第 1実施例では、回転センサ部 120を、レバー部材 190に取り付けるようにしている。このため回転センサユニット 100をコンパクトにすることができる。

[0093] また、本実施例では、回転ローラ 110の接触面 110Aを金属などの非弾性部材で構成している。このため、温度変化や経年変化によって弾性が変化するようなことがなぐ滑り量や回転ローラ 110の径の変化を抑制することができる。このため温度変ィ匕、経年変化によるシリンダ 200のロッド 202のストロークの計測精度の低下を抑制することができる。なお回転ローラ 110の接触面 110Aに相当する部分のみ上記のごとく非弾性部材で構成してもよぐ回転ローラ 110の全体を非弾性部材で構成してもよい。

[0094] また、回転ローラ 110の接触面 110Aは、ゴムなどの弾性材料に比して、同じ金属のロッド表面に対して摩擦係数が比較的低ヽ非弾性材料 (金属)で構成されてヽるが、回転ローラ 110は、押圧部材 130によってロッド 202の表面に対して、スリップを抑制する押し付け力で押圧されているため、回転ローラ 110とロッド 202間において大きな摩擦力が発生してスリップを防止することができる。なお、押し付け力が大きすぎると、回転ローラ 110やロッド 202の磨耗の進行が早くなるおそれがある。このため押し付け力は、磨耗を考慮した所定値以下の押し付け力が望ましい。

[0095] また、本実施例では、回転ローラ 110の少なくともロッド 202と接触する面 110Aを、平坦に形成している。このため、回転ローラ 110がロッド 202の表面に接触している位置が異なったとしても、図 6 (b)に示すように、回転ローラ 110の回転半径 dは同一の値 d、 dを示すことになる。このため回転ローラ 110がロッド 202の表面に接触している位置次第でシリンダ 200のロッド 202のストロークの計測精度が低下してしまうことがない。これに対して図 l (b)、（c)に示す回転ローラ 1000では、図 6 (a)に示すように、回転ローラ 1000の接触面 1000Aは、ロッド 7000の外周面の形状に沿った円弧形状に形成されているため、回転ローラ 1000がロッド 7000の表面に接触している位置が異なると、回転ローラ 1000の回転半径 dが異なる値 d、 d+ A dを示すことになる。このため回転ローラ 1000がロッド 7000の表面に接触している位置次第でシリンダのロッドのストロークの計測精度が低下してしまうという問題が発生する。なお、回転ローラ 1000の接触面 1000Aは平坦であってもゴムなどの弾性部材で構成されていれば、ロッド 7000の表面に接触することで接触面 1000Aは円弧形状に変形することになる。本実施例によれば、このような問題が解決される。

[0096] 以上のように本実施例によれば、回転ローラ 110とロッド 202の間のスリップを抑制できるとともに、温度変化や経年変化にかかわらず、また回転ローラ 110がロッド 202 に接触する位置にかかわらず回転ローラ 110の回転半径 dを一定に保持してロッドのストローク計測精度を高精度に維持することができる。

[0097] また、本実施例では、押圧部材 130が回転ローラ 110をロッド 202表面に押圧する押圧力を、 12kgf以上に設定している。すなわち、図 12は回転ローラ 110をロッド 202 に押し付ける押し付け力と、一定条件下で衝撃を与えたときに、 1回の衝撃当たりに回転ローラ 110がロッド 202の表面でスリップするスリップ量との関係を示したものである。同図 12に示すように、押し付け力が 12kgf以上であれば、スリップ量を所定の基準レベル以下に低下させることができる。

[0098] また、本実施例では、回転ローラ 110を、少なくともロッド 202と接触する面 110Aが口ッド 202の硬度以下の硬度で構成している。これにより回転ローラ 110がロッド 202に接触すること〖こよるロッド 202の磨耗を抑制することができる。なお回転ローラ 110の接触面 110Aに相当する部分のみ上記の硬度で構成してもよぐ回転ローラ 110の全体を上記の硬度で構成してもよ、。

図面の簡単な説明

[0099] [図 1]図 1 (a)は、従来技術を説明するために用いた図で、シリンダストローク位置計測装置を構成する回転センサの構造を概念的に示した図で、図 1 (b)、（c)は、従来技術を説明するために用いた図で、回転センサの構成を示した図である。

[図 2]図 2は、第 1実施例のシリンダのストローク位置計測装置の構成を示した図で、シリンダのロッド横断面でみた図である。 [図 3]図 3 (a)は、第 1実施例のシリンダのストローク位置計測装置の構成を示した図で、シリンダのロッド縦断面でみた図で、図 3 (b)はシリンダの外観を示した図である。

[図 4]図 4 (a)、（b)、（c)は、従来技術におけるシリンダのストローク範囲を示した図で、図 4 (d)は、実施例におけるシリンダのストローク範囲を示した図である。

[図 5]図 5は実施例に対する比較例として押圧部材によって回転ローラをロッドの表面に対して斜めの方向に押圧する構成の概略図である。

圆 6]図 6 (a)は、従来技術における回転ローラの接触面の形状を示す断面図で、図 6 (b)は、実施例における回転ローラの接触面の形状を示す断面図である。

[図 7]図 7 (a)、（b)は、回転センサユニットの外観を各方向からみた斜視図である。

[図 8]図 8 (a)、（b)、（c)、（d)は、回転ローラの回転角度と回転センサ部で検出されて出力される出力電圧との関係を説明する図である。

[図 9]図 9は、電気信号線部材と端子との接続態様を詳細に示す断面図である。

[図 10]図 10は、第 2実施例のシリンダのストローク位置計測装置の構成を、シリンダのロッド横断面でみた図である。

[図 11]図 11 (a)は、同じく第 2実施例のシリンダのストローク位置計測装置の構成を、シリンダのロッド縦断面でみた図で、図 11 (b)はシリンダの外観を示した図である。圆 12]図 12は押し付け力とスリップ量との関係を説明する図である。

Claims

請求の範囲

[1] シリンダ (200)のストローク位置を計測するシリンダのストローク位置計測装置であつて、

シリンダ（200)のヘッド部（200H)に取り付けられ、少なくとも回転ローラ（110)と回転センサ部（120)とを収容する開口部（300A)を有するベース部材（300)と、片面（151)に押圧部材と回転ローラ（110)と回転センサ部（120)とが保持され、回転ローラ（110)と回転センサ部（120)がベース部材（300)の開口部（300A)に収容される態様でベース部材（300)に取り付けられるセンサ保持部材（150)とを備えたことを特徴とするシリンダのストローク位置計測装置。

[2] センサ保持部材（150)の反対面（152)に連結部材（140)が設けられ、連結部材（1 40)を覆う態様でセンサ保持部材（150)に取り付けられる蓋部材（170)を更に備えたことを特徴とする請求項 1記載のシリンダのストローク位置計測装置。

[3] 押圧部材は、板ばね（131)であって、板ばね（131)は、センサ保持部材（150)に形成された凹部（150A)に、当該板ばね（131)の橈みに応じて回転ローラ（110)を口ッド（202)表面に押圧する態様で収容されることを特徴とする請求項 1記載のシリンダのストローク位置計測装置。

[4] ベース部材（300)には、回転ローラ（110)を挟む態様でロッド（202)のストローク方向の異なる各位置に、ダストシール（180、 181)が設けられることを特徴とする請求項 1記載のシリンダのストローク位置計測装置。

[5] 回転ローラ（110)を回動自在に支持するレバー部材（ 190)が設けられ、

を特徴とする請求項 1記載のシリンダのストローク位置計測装置。

押圧部材は、コイルばね（132)であって、コイルばね（132)は、センサ保持部材（15 0)に形成された凹部（150A)に、当該コイルばね（132)の橈みに応じて回転ローラ (110)をロッド（202)表面に押圧する態様で収容されることを特徴とする請求項 1記載のシリンダのストローク位置計測装置。