JP2000329112A - ストローク端検出機能を備えたシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で安価なストローク端検出機能を
シリンダ装置に具備させ、またその検出位置を調整する
ことが可能な機構を内蔵させる。 【解決手段】 片ロッド形シリンダのピストンロッド5
の後端面側から軸方向へ深孔8を形成し、その深孔8の内
周面の所定位置に環状マグネット10を装着する。ヘッド
カバー2側から検出ユニット14の保護管(非磁性材料)15
が前記深孔8に内嵌・挿入されており、保護管15内には
リードスイッチ22,23を挿着したパイプ(非磁性材料)20,
21が支持・挿入されている。各リードスイッチ22,23は
各ストローク端での環状マグネット10の位置に対応させ
て挿着されているが、検出ユニット14の機構室17に内蔵
された調整機構でパイプ20,21を前後方向へ移動させて
位置調整ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はストローク端検出機
能を備えたシリンダ装置に係り、ダイカストマシンやイ
ンジェクションマシンにおける金型駆動用シリンダ等に
適用され、予め設定されているストローク端を電気的に
検出してピストンロッドの動作制御を実行する方式のシ
リンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ダイカストマシン等の金型駆
動用シリンダにおいては、単にストロークの前方限と後
方限で動作を切り換えるだけでなく、ピストンロッドの
ストローク位置を検出して中間位置で動作の切り換えを
行う必要があり、そのための各種装置が提案されてい
る。

【０００３】例えば、旧来からの機械的検出方式として
は、シリンダを両ロッド形の構成とし、その後方側ロッ
ドの所定動作位置をリミットスイッチによって検出する
ものであった。しかし、その機械的検出方式ではシリン
ダの外部に大きなスペースを要する機構を設ける必要が
あるため、最近では特公昭53−27625号に提案されてい
るような可変インダクタンス式のスリーブセンサを用い
た非接触検出方式が多用されつつある。

【０００４】そのスリーブセンサを適用したシリンダ装
置は、一例として図１０に示されるようなものである。
このシリンダ装置101は、先ず、そのピストンロッド102
の後端面から軸心方向へ深孔103が形成されており、そ
の内周面に真鍮等の非磁性金属材料からなる円筒状スリ
ーブ104が内嵌固定されていて、前記スリーブ104がピス
トンロッド102と一体で移動するようになっている。

【０００５】一方、シリンダ装置101のヘッドカバー105
側における前記ピストンロッド102の深孔103に対向する
位置には孔106が形成されており、その孔106を通じてス
リーブセンサ107が挿着されている。このスリーブセン
サ107は、ボルトヘッド108に一端が固定されているコア
109に一次側のダミーコイル110と二次側の主コイル111
が巻回されており、それらがボルトヘッド108にその開
口端側が密封固定させたセラミックス製の保護管112に
封入された構造を有している。尚、このスリーブセンサ
107では、ピストンロッド102の位置検出に有効な主コイ
ル111の巻回数を多くとりながらセンサ部の径をできる
だけ小さくするために、ダミーコイル110はボルトヘッ
ド108内でコア109に密集させて巻回し、主コイル111を
コア109に沿って前方の長い区間にわたって巻回させて
ある。

【０００６】一方、スリーブセンサ107の各コイル110,1
11と信号検出部とは図１１に示すような回路構成で接続
されている。この回路では、両コイル110,111が信号検
出部120に内蔵されたパルス発生回路121から出力される
パルスで励振され、各コイル110,111の両端に発生する
交流電圧をダイオードＤ1,Ｄ2と平滑回路(ｒ1,Ｃ1),(ｒ
2,Ｃ2)で整流・平滑化して差動直流電圧Ｅ1,Ｅ2を出力
させるようにしている。そして、前記の信号検出部120
の出力電圧Ｅ1,Ｅ2は比較器(図示せず)へ入力され、Ｅ1
＝Ｅ2になった段階で比較器が出力するスイッチング信
号に基づいて、油圧制御回路(図示せず)がシリンダ装置
101の各給油ポート113,114に対する圧油の供給を制御す
る。

【０００７】以上の構成により、油圧制御回路がシリン
ダ装置101の各給油ポート113をドレイン状態にして給油
ポート114から圧油を供給することによりピストンロッ
ド102の突き出し行程を行うと、信号検出部120の差動出
力｜Ｅ1−Ｅ2｜がピストンロッド102の移動に伴って変
化し、所定位置まで突き出した段階で｜Ｅ1−Ｅ2｜＝０
となる。即ち、ピストンロッド102に嵌着されているス
リーブ104がスリーブセンサ107における両コイル110,11
1の電磁結合状態を変化させ、そのインダクタンス変化
に伴う差動出力の変化を検出することによりピストンロ
ッド102の位置を検出させる。したがって、前記のスリ
ーブセンサを適用したシリンダ装置では、図１１の回路
における抵抗Ｒ1,Ｒ2の値を適宜設定することにより、
ピストンロッド102の任意のストローク位置で｜Ｅ1−Ｅ
2｜＝０の状態が得られ、自由度の高いシリンダ制御シ
ステムを構成することが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のスリ
ーブセンサを適用したシリンダ装置101では、そのスリ
ーブセンサ107がコア109に対して導線を高密度に巻回し
たコイル110,111で構成されているために保護管112の直
径を小さくするには制限があり、ロッド102aの強度保証
のためにはその径を大きくしなければならず、必然的に
シリンダ装置の小型化を図ることが困難になる。また、
コイル110,111の巻回工程には高い製造コストがかかる
と共に、二次側の主コイル111は各シリンダのストロー
ク長によって巻回区間が個別に異なるため、スリーブセ
ンサ107は非常に高価なものとなる。更に、ダミーコイ
ル110と主コイル111との電磁結合状態を検出しているた
め、各種条件に応じて信号検出部120を逐一調整しなけ
ればならないという煩雑さが伴う。

【０００９】一方、ダイキャストマシン等の金型駆動用
シリンダにおいては、仕様上で予め所要ストローク長が
決定されている場合が多く、ほぼそのストローク長に対
応できるサイズのシリンダが設計され、また規格品があ
るときにも前記ストローク長をカバーできる製品であっ
て他の仕様を満足する条件下で最も小型のものが選択さ
れる。換言すれば、実際にはピストンロッドの全ストロ
ークで位置を検出する必要はなく、仕様で定められたス
トローク端、特にピストンロッドの突き出し行程でのス
トローク端を検出してシリンダ装置を制御できれば足り
る場合が殆どであり、その意味では旧来の機械的検出方
式による検出条件と同等で足りる。

【００１０】そして、そのような検出条件に対応したピ
ストンロッドの電磁的な位置検出技術としては、ピスト
ンの外周面に環状マグネットを装着しておくと共に、リ
ードスイッチをシリンダチューブの外周面に取り付けて
おき、そのリードスイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出し
てピストンロッドの位置検出を行う方式も提案・実施さ
れている(実公平6−24722号等)。しかし、その方式によ
る場合には、先ずシリンダチューブを非磁性材料で構成
しなければならず、またリードスイッチの感度を考慮す
るとシリンダチューブの厚さに制限が伴うことからシリ
ンダの機械的強度上の問題が生じ、更にはリードスイッ
チを外部に取り付けるために温度等の環境条件によって
制約を受けるという問題があり、結果的にシリンダ装置
の適用条件には多くの制約が伴う。また更には、前記実
用新案公報でも指摘されているように、リードスイッチ
を最適動作位置に取り付ける作業は、電磁的検出方式で
あることから上記のスリーブセンサの場合と同様に容易
ではない。

【００１１】そこで、本発明は、ダイキャストマシン等
の金型駆動用シリンダではストローク端(特にピストン
ロッドの突き出し行程でのストローク端)を検出できれ
ば足りる場合が殆どであることに基づき、リードスイッ
チを用いながら、上記従来技術に示したような問題点が
ない「ストローク端検出機能を備えたシリンダ装置」を
提供することを目的として創作された。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、片ロッド形シ
リンダの基本構造を有したシリンダ装置において、シリ
ンダ本体部は、ピストンロッドの後端面側からそのロッ
ド軸方向に沿って深孔が形成されていると共にその深孔
の内周面の所定位置に環状マグネットが装着されてお
り、またヘッドカバーにおける前記ピストンロッドの深
孔に対向する位置に後記検出ユニットを装着するための
孔が穿設された構成を有し、一方、前記検出ユニット
は、先端側が封止された非磁性材料からなる中空状筒体
であって前記ピストンロッド側の深孔に隙間を介在させ
て内嵌する保護管とその保護管の後端側にシール機構を
介して連結された機構室とで筐体が構成され、前記機構
室には前記保護管内に挿通せしめられる剛性棒の一端を
支持すると共に同室の外壁に軸支されて外部から回動可
能なネジ棒との螺合関係によって前記剛性棒を前進／後
進させる調整機構が内蔵されており、且つ前記保護管内
における前記剛性棒の所定位置にリードスイッチを固着
すると共にそのリード線を前記保護管内から前記機構室
を通じて外部へ導出した構造を有し、前記検出ユニット
の保護管を前記ヘッドカバーの孔を通じて前記ピストン
ロッド側の深孔に内嵌させて前記機構室を前記ヘッドカ
バーにシール機構を介して取り付けたことを特徴とする
ストローク端検出機能を備えたシリンダ装置に係る。

【００１３】この発明では、ピストンロッドに形成され
た深孔の内周面に装着された環状マグネットがピストン
ロッドと一体で移動し、ヘッドカバー側に取り付けられ
ている検出ユニットの保護管内のリードスイッチが前記
環状マグネットの磁界を検出してＯＮ／ＯＦＦし、その
リードスイッチの動作を電気的に検出してピストンロッ
ドがストローク端に至ったことを示す信号を出力する。
ここに、検出ユニットの保護管はピストンロッドの深孔
内に内嵌しており、リードスイッチがシリンダ外の環境
によって影響を受けず、またリードスイッチは極めて小
さなスイッチング素子であるために保護管の管径を大き
くする必要はなく、シリンダ装置の小型化を妨げない。
尚、リードスイッチは環状マグネットの磁界を検出して
感動すればよく、メーク形かブレイク形かは問わない。

【００１４】一方、機構室内にはリードスイッチを固着
して保護管内に挿入される剛性棒を支持して前進／後進
させる調整機構が設けられており、機構室の外壁に軸支
されたネジ棒を回動させるだけで前記剛性棒を前後へ移
動させることができ、リードスイッチの位置を極めて簡
単に調整することが可能になっている。一般に、リード
スイッチの位置調整はピストンロッドのストローク区間
に対して僅かな距離でしかなく、螺合関係を利用した簡
単な調整機構を機構室内に設けるだけで足りる。例え
ば、ネジ棒が剛性棒と平行に配設されており、一方の部
位にネジ棒に螺合する孔が形成され、他方の部位に剛性
棒が固定されている駆動伝達ブロックと、ネジ棒の回転
によっても剛性棒と駆動伝達ブロックがネジ棒の軸廻り
に回転しないように拘束する拘束機構とを具備したよう
な簡単な構成でもよく、機構室自体も小型化できる。

【００１５】また、剛性棒を非磁性材料からなるパイプ
で構成し、リードスイッチをそのパイプ内に挿着すると
共にそのリード線をパイプ内を通じて機構室側へ導くよ
うにすれば、剛性棒の高剛性を確保しながら合理的な配
線が可能になる。

【００１６】ところで、ピストンロッドが磁性体材料で
構成されており、環状マグネットの着磁方向がシリンダ
の軸方向と平行である場合には、環状マグネットの磁界
がピストンロッド側に誘導されて、検出ユニット側に構
成される磁界(リードスイッチを動作させる磁界)が弱く
なる傾向がある。この問題に対しては、ピストンロッド
の深孔と環状マグネットとの接合部分に非磁性材料から
なる環状スペーサーを介在させることで解消でき、それ
によってリードスイッチを強い磁界で安定的に動作させ
ることができる。

【００１７】一方、環状マグネットの着磁方向をシリン
ダの軸方向と垂直な方向にすると、検出ユニット側に構
成される磁界は逆に強くなる傾向があり、その方が理想
的であるといえる。しかし、その場合には環状マグネッ
トの磁界が磁軸の両側に構成されるため、実際にはリー
ドスイッチが双方の磁界によって不安定なＯＮ／ＯＦＦ
動作を行ってしまい、ピストンロッドの位置に対する一
義的な信号検出ができなくなるという問題が派生する。
この問題に対しては、リードスイッチの前方側リード片
素子部分又は後方側リード片素子部分を高磁性率材料で
覆って一方のリード片素子を磁気的にシールドすること
で合理的に解決でき、強い磁界を得ながらピストンロッ
ドのストローク端を正確に検出することが可能になる。
特に、前記のように剛性棒として非磁性材料のパイプを
適用した場合には、そのパイプにおけるリードスイッチ
の前方側リード片素子部分又は後方側リード片素子部分
に対応する区間の外周面に、高透磁率材料のスリーブを
嵌着させるだけで足りる。

【００１８】また、リードスイッチと直列接続させた発
光ダイオードを、その発光部が機構室の外側に露出する
態様で機構室の外壁に埋設させておくと、リードスイッ
チの切り換わり状態(ピストンロッドがストローク端へ
達した状態)をシリンダの外部から視覚的に確認でき
る。

【００１９】更に、上記の各構成は、ピストンロッドの
一方のストローク端だけでなく、前後のストローク端を
検出させるようにすることもできる。即ち、検出ユニッ
トの機構室内に一対の調整機構を内蔵せしめ、一方の剛
性棒に対するリードスイッチの固着位置をピストンロッ
ドが前方ストローク端に移動した際の環状マグネットの
位置に対応させ、他方の剛性棒に対するリードスイッチ
の固着位置をピストンロッドが後方ストローク端に移動
した際の環状マグネットの位置に対応させておけば、両
ストローク端の検出が可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の「ストローク端検
出機能を備えたシリンダ装置」の実施形態を、図１から
図９を用いて詳細に説明する。 [実施形態１]先ず、図１は実施形態に係るシリンダ装置
の断面図(Ａ)と検出ユニットの後端面の平面図(Ｂ)を示
す。同図において、1はシリンダチューブ、2はヘッドカ
バー、3はロッドカバー、4はロッドカバーフランジ、5
はピストンロッド(5aはロッド、5bはピストン)であり、
シリンダチューブ1とヘッドカバー2が一体形成され、ま
たロッド5aとピストン5bも一体形成されているが、この
シリンダ装置は基本的に片ロッド形シリンダの構造を有
している。尚、通常のシリンダ装置と同様に、所要箇所
にはパッキン等でシール機構が施されており、シリンダ
チューブ1には２つの給油ポート6,7が形成されている。

【００２１】このシリンダ装置の特徴は次のような点に
ある。 (１) ピストンロッド5のロッド5aの軸方向に沿って深
孔8が形成されており、そのピストン5b側の開口端付近
は他の区間より径が大きくなっている座グリ穴区間9が
形成されており、その座グリ穴区間9には非磁性材料か
らなる環状スペーサ10と環状マグネット11とが装填され
ており、それらが開口端側の内周溝に嵌着されたスナッ
プリング12によって固定されている。 (２) ヘッドカバー2における前記ピストンロッド5側の
前記深孔8に対向する位置には孔13が形成されており、
検出ユニット14がその保護管15を前記ピストンロッド5
側の深孔8に隙間を介在させて内嵌した態様でヘッドカ
バー2に取り付けられている。ここに、検出ユニット14
は、その筐体が前記保護管15と螺着部16と機構室17とで
構成されており、螺着部16がヘッドカバー2側の孔13に
形成されている雌ネジに螺着することでヘッドカバー2
に取り付けられているが、機構室17の前方にはロックナ
ット18が螺合せしめられており、そのロックナット18と
ヘッドカバー2の背面との間にパッキン19を介装した状
態でロックナット18を締め付けることによりヘッドカバ
ー2の孔13に対するシール機構を構成すると共に螺着部1
6を固定させている。

【００２２】(３) 検出ユニット14の詳細は前記の図１
と共にその要部断面図である図２を参照して説明する。
先ず、保護管15はステンレス・樹脂・アルミニウム・銅
合金等の非磁性材料からなり、先端が封止された中空状
筒体であって、嵌着部16の前方側に形成された座グリ穴
区間に嵌挿・接着されている。したがって、保護管15と
嵌着部16の間もシールされている。一方、保護管15の内
部には機構室17側から２本の非磁性材料からなるパイプ
20,21が挿通されており、各パイプ20,21の内部の所定位
置にはそれぞれリードスイッチ22,23が挿着され、それ
らのリード線24,25が各パイプ20,21内を通じて機構室17
側に導かれている。但し、前記のリードスイッチ22の挿
着位置は、図１においてピストン5bが所要ストロークの
前方端へ到達した状態での環状マグネット11の位置に対
応し、リードスイッチ23の挿着位置は、ピストン5bが所
要ストロークの後方端(本実施形態ではピストン5bがヘ
ッドカバー2側に当接する後方限位置)へ到達した状態で
の環状マグネット11の位置に対応させてある。

【００２３】ところで、機構室17には前記の各パイプ2
0,21の後端部を支持すると共にそれらを一定区間だけ前
進／後進させるための調整機構が内蔵されている。先
ず、機構室17は保護管15の管径より大きいキャップ状筒
体で外壁が構成されており、その筐体の内部には、保護
管15側から導入されている各パイプ20,21より外側の位
置に２本のネジ棒26,27が各パイプ20,21と平行に横架さ
せてある。具体的には、各ネジ棒26,27は螺刻部26a,27a
と両端の軸支部(26b,26c),(27b,27c)とからなり、螺刻
部26a,27aは機構室17の室内に位置させ、一方の軸支部2
6b,27bを機構室17の後端壁17a側で軸支し、他方の軸支
部26b,27bを嵌着部16の後端面に接合せしめられた支持
板28に形成された各孔で軸支することにより横架させて
ある。但し、軸支部26b,27bについては、それぞれ抜け
止め防止を兼ねたフランジ部が形成されており、その各
フランジ部の外周に形成された周方向溝に装着したＯリ
ングで回動に対して摺動摩擦を与えるようにすると共
に、機構室17の後部側へ露出した端面にはドライバー等
によって各ネジ棒26,27を回動させるための溝26d,27dが
形成されている。そして、前記の各ネジ棒26,27には各
螺刻部26a,27aに螺合した駆動伝達ブロック29,30がそれ
ぞれ螺着されており、保護管15側に挿通している各パイ
プ20,21が前記の支持板28に別途形成された各孔31,32を
貫通して各駆動伝達ブロック29,30の端部に固着(接着や
ロー付け)されている。尚、支持板28の各孔31,32は各パ
イプ20,21を摺動自在に支持しているだけである。

【００２４】その結果、機構室17内において、各ネジ棒
26,27は各パイプ20,21と平行に軸支されており、各パイ
プ20,21と支持板28の各孔31,32はすべり対偶に、各駆動
伝達ブロック29,30と各ネジ棒26,27とはねじ対偶になっ
ているため、各ネジ棒26,27が回動せしめられると各駆
動伝達ブロック29,30は前後へ移動し、それに伴って各
パイプ20,21も前後方向へ移動する。具体的には、図１
(Ｂ)に示すように、各ネジ棒26,27の軸支部26b,27bの端
面が機構室17の後部側に露出しているが、その各端面の
溝26d,27dにドライバーを差し込んで回動させるだけで
各パイプ20,21を前後に移動させることができ、外部か
ら各リードスイッチ22,23の位置を調整できるようにな
っている。

【００２５】また、機構室17の後端壁17aには２個の発
光ダイオード33,34がその発光部を外部に露出する態様
で埋設されている。そして、図４の電気回路図に示され
るように、各発光ダイオード33,34はそれぞれ各リード
スイッチ22,23と直列接続されており、その各直列回路
が電源回路(P-G)に並列接続されていると共に、前記の
各直列回路における各リードスイッチ22,23と各発光ダ
イオード33,34との接続点から信号線S1,S2が導出されて
いる。したがって、図１(Ｂ)に示されるように、機構室
17の側壁部から４本のリード線(P,G,S1,S2)が外部へ導
かれているが、リードスイッチ22,23の何れかがＯＮに
なると対応した直列回路の発光ダイオード33,34が点灯
し、またその内部抵抗による電圧が各信号線S1,S2に出
力されることになる。

【００２６】以上の特徴的構成において、図１に示され
るようにピストンロッド5が最も引き込まれた状態か
ら、ポート7をドレイン状態としてポート6に圧油を供給
すると、ピストンロッド5が前進してロッド5aの突き出
し行程が開始されるが、図３に示すように、ピストンロ
ッド5に装填されている環状マグネット11が検出ユニッ
ト14のパイプ20内に挿着されているリードスイッチ22の
位置に達すると、環状マグネット11が構成する外部磁界
でリードスイッチ22が感動してＯＦＦ状態からＯＮ状態
となり、その変化した信号が図４の信号線S1から検出さ
れる。即ち、保護管15とパイプ20は非磁性材料であるた
めに環状マグネット11の外部磁界はパイプ20内にも構成
され、ピストンロッド5の前進によってリードスイッチ2
2の周囲に構成される磁界が感動レベルに達した段階で
リードスイッチ22内の各磁性体リードの接点が閉じてＯ
Ｎ状態へ変化する。

【００２７】したがって、信号線S1の信号変化からピス
トンロッド5が突き出し行程でのストローク端に達した
ことを検知でき、その時点でポート6からの圧油供給を
停止して、各ポート6,7に接続されているバルブを閉状
態にすれば前方ストローク端でピストンロッド5をロッ
クすることができる。また、リードスイッチ22が感動す
ると、図４の回路構成によって図１(Ｂ)に示す発光ダイ
オード33が点灯し、シリンダ装置の背後からピストンロ
ッド5が前方ストローク端へ達したことを目視確認でき
る。

【００２８】次に、ポート6をドレイン状態としてポー
ト7に圧油を供給すると、ピストンロッド5が後進してロ
ッド5aの引き込み行程が開始されるが、リードスイッチ
22の周囲に構成される磁界は徐々に弱くなり、感動レベ
ルより小さくなるとリードスイッチ22内の各磁性体リー
ドの接点が開離し、信号線S1からＯＦＦ信号が検出され
ると共に発光ダイオード33が消灯する。

【００２９】そして、引き込み行程が継続して図１(Ａ)
のようにピストンロッド5が後方ストローク端に達する
と、今度は検出ユニット14のパイプ21側に挿着されてい
るリードスイッチ23が前記と同様の原理で感動してＯＮ
状態となり、図４の回路構成に基づいて信号線S2からＯ
Ｎ信号が検出され、また発光ダイオード34が点灯する。
したがって、引き込み行程での後方ストローク端を信号
線S2から検知して各ポート6,7に対する制御を行えると
共に、シリンダ装置の背後からその状態を目視確認でき
る。尚、この実施形態では上記のようにピストン5bがヘ
ッドカバー2に当接した状態を後方ストローク端として
おり、またパイプ21側のリードスイッチ23をそれに対応
した位置に挿着させているが、リードスイッチ23の挿着
位置を少し前方に設定しておけば、ピストン5bがヘッド
カバー2に衝突する前に信号線S2のＯＮ信号を検知して
その時点を後方ストローク端への到達状態とすることも
できる。したがって、このシリンダ装置では、各リード
スイッチ22,23の挿着位置を適宜設定するだけで、任意
的に両ストローク端を定義することが可能である。

【００３０】ところで、ダイカストマシン等に金型駆動
用シリンダ装置を組み付ける場合には、現場の多様な条
件や設計・組み立て誤差等により調整が必要となる。特
に、金型を閉じた際の位置条件が極めて重要であり、直
接的に製品の品質に影響することから突き出し行程での
前方ストローク端については極めて高い精度が要求され
るが、従来のシリンダ装置では組み付け面にスペーサー
等を介装して調整することが行われていた。また、リー
ドスイッチは、磁界に対する繰り返し精度は高いが、磁
界の構成態様や周囲の磁性体配置条件等によって感動状
態が異なるため、磁界に対する相対位置の調整作業は非
常に複雑で困難なものとなる。

【００３１】このような問題に対して、この実施形態の
シリンダ装置では、上記のように機構室17の背後からド
ライバー等を用いて各ネジ棒26,27を回動させるだけで
各リードスイッチ22,23の位置を前後に移動できるよう
になっており、前後のストローク端を必要に応じて調整
することが可能である。尚、前記の調整量はシリンダ装
置のストローク長に対して僅かなものであるため、図１
及び図３に示すようにヘッドカバー2の背後に連結され
る機構室17はコンパクトな構成で足りる。

【００３２】[実施形態２]前記の実施形態１において、
ピストンロッド5の深孔8の内周面に対する環状マグネッ
ト11の装着態様は図５に示され、環状マグネット11はシ
リンダの軸方向と平行な方向に着磁されている。そし
て、環状マグネット11の磁極端面(図５ではＮ極側端面)
には非磁性材料の環状スペーサ10が介装されており、磁
性材料(鉄)で構成されたピストンロッド5との接合を避
けることで環状マグネット11の磁界がピストンロッド5
側に誘導されて保護管15内に構成される磁界強度が低下
することを防止している。しかし、環状マグネット11の
外周面側はピストンロッド5の座グリ穴区間9の内周面と
接合しているために、やはり外部磁界がピストンロッド
5側に誘導される傾向が生じる。そして、この現象は、
リードスイッチ22,23の感度にも制約があることから、
その安定的なＯＮ／ＯＦＦ動作を妨げる要因となる。

【００３３】その対策として、リードスイッチ22,23を
環状マグネット11側へ近づけるべく、保護管15と各パイ
プ20,21の管厚を薄くしてパイプ20,21を可能な限り外側
へ寄せるような構成にする方式が考えられるが、後方シ
リンダ室にかかる圧力との関係で保護管15の管厚を薄く
するには限界があり、また各パイプ20,21は一定の剛性
を確保しておかなければ撓みや変形によってリードスイ
ッチ22,23の感度や精度が低下するため、やはりその管
厚を薄くするにも限度がある。

【００３４】そこで、この実施形態では、環状マグネッ
ト11による保護管15側への磁界をできる限り低下させな
い手段として、図６に示すように座グリ穴区間9aの内径
を少し大きくし、環状スペーサ10aにも環状マグネット1
1の一方の磁極と外周面が接合する態様で環状マグネッ
ト11が内嵌する座グリ穴を形成しておき、環状マグネッ
ト11を内嵌させた環状スペーサ10aをピストンロッド5の
座グリ穴区間9aに取り付ける構成を採用している。その
結果、環状マグネット11の外周面にも非磁性材料である
環状スペーサ10aのスリーブ部分が介在し、何れの面も
ピストンロッド5に直接接合しないことになるため、環
状マグネット11の保護管15側への磁界強度を大きく保つ
ことができ、リードスイッチ22,23を安定して動作させ
ることが可能になる。

【００３５】[実施形態３]前記の実施形態２において
は、環状マグネット11がシリンダの軸方向と平行な方向
に着磁されていることを前提として、保護管15側への磁
界強度を低下させないようにしている。ところで、保護
管15側への磁界強度の観点からみれば、図７に示すよう
に、実施形態１の構成はそのままにして、環状マグネッ
ト11aの着磁方向をシリンダの軸方向と垂直な方向にす
れば、より強い磁界が得られることになる。即ち、環状
マグネット11aの一方の磁極(図７ではＳ極)が強磁性体
であるピストンロッド5の座グリ穴9の内周面に接合して
おり、他方(内周側)の磁極(Ｎ極)から前記のＳ極へ回り
込む磁界が強められ、保護管15側により強い磁界を構成
することができる。

【００３６】しかしながら、その場合における環状マグ
ネット11aの外部磁界は、図８に示すように、磁軸36を
中心に磁力線が前後方向に分かれて回り込む構成にな
る。一方、リードスイッチ22は、強磁性体からなる弾性
をもった２本のリード片22a,22bを相対向して配置し、
各リード片22a,22bの梁部分と接点部分を不活性ガスが
充満したガラス管の中に封入した構造を有しており、各
リード片22a,22bが磁界中で磁化されて異極性となった
両接点同士が吸引しあってＯＦＦ状態からＯＮ状態とな
るものである。

【００３７】したがって、図８のように外部磁界が磁軸
36の両側に構成されていると、その磁界中でのリードス
イッチ22の挙動が不安定化し、本来的には１回のＯＮ動
作が２回繰り返されたりすることがあり、この実施形態
のシリンダ装置においてはピストンロッド5のストロー
ク端を一義的に検知できなくなるという問題点が生じ
る。

【００３８】そこで、この実施形態では、図９に示すよ
うに、リードスイッチ22の一方のリード片22bに相当す
る部分に対応したパイプ20の外周面の区間にパーマロイ
等の高磁性率材料のスリーブ35を嵌着し、リード片22b
を磁気的にシールドする方式を採用している。その結
果、環状マグネット11aの前記磁界は一方のリード片22b
には及ばずにリード片22aにだけ作用し、リード片22aの
強力な磁化によってリード片22b側の接点がリード片22a
側の接点とは逆の極性に誘導磁化されることでＯＮ状態
が構成されるようにでき、前記のような不安定な挙動を
回避させることが可能になる。尚、環状マグネット11a
の着磁方向がシリンダの軸方向と垂直な場合には、環状
スペーサ10がスナップリング12側に装填されてもよい。
また、ここでは前方ストローク端を検出するパイプ20側
のリードスイッチ22について説明したが、後方ストロー
ク端に係るパイプ21側のリードスイッチ23についても適
用できることは当然である。

【００３９】

【発明の効果】本発明の「ストローク端検出機能を備え
たシリンダ装置」は、以上の構成を有していることによ
り、次のような効果を奏する。請求項１の発明は、リー
ドスイッチを用いてピストンロッドのストローク端を検
出しながらストローク制御を実行するシリンダ装置にお
いて、従来の装置よりも小型化が図れ、シリンダの外部
環境の影響を受けずに信頼性の高い制御を可能にするシ
リンダ装置を提供する。また、検出位置を容易に調整で
きる機構を具備せしめたことにより、リードスイッチを
用いた電磁的検出に伴う誤差やマシン側への組み付け誤
差を簡単にキャンセルさせることが可能になり、従来の
この種のシリンダにおいて不可避であった調整作業の困
難性や煩雑さを解消する。請求項２の発明は、ストロー
ク端の検出位置の調整機構を簡単で小型化が可能な機構
で実現する。請求項３の発明は、リードスイッチの設置
機素をパイプにしたことにより、リードスイッチの固定
・支持とそのリード線の機構室側への導出を合理的に構
成する。請求項４の発明は、ピストンロッド側に装着さ
れている環状マグネットの着磁方向がシリンダの軸方向
と平行である場合において、環状マグネットによる磁界
強度を低下させずに検出ユニット側のリードスイッチ側
に構成させ、リードスイッチの安定的な動作を確保させ
る。請求項５及び請求項６の発明は、環状マグネットの
着磁方向をシリンダの軸方向と垂直な方向とした場合に
おいて、磁界が磁軸の両側に分かれてリードスイッチの
動作が不安定化する問題を解消し、より強い磁界でリー
ドスイッチを感動させて信頼性の高いストローク制御を
実現する。請求項７の発明は、発光ダイオードの点灯／
消灯によってピストンロッドがストローク端へ達したか
否かを目視的に確認できるようにし、シリンダの作動状
態の監視を容易にする。請求項８の発明は、前方ストロ
ーク端と後方ストローク端を検出できるようにし、ピス
トンロッドを任意の区間で往復させる制御を可能にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の「ストローク端検出機能を備えたシリ
ンダ装置」の実施形態１に係るシリンダ装置の断面図
(Ａ)及び検出ユニットの後端面の平面図(Ｂ)である。

【図２】検出ユニットの要部断面図である。

【図３】ピストンロッドが前方ストローク端に達した状
態を示すシリンダ装置の断面図である。

【図４】リードスイッチと発光ダイオードの接続関係を
示す電気回路図である。

【図５】ピストンロッド側の環状マグネットの装着部
（環状マグネットの着磁方向がシリンダの軸方向と平行
である場合）と保護管側の一部とを示す拡大断面図であ
る。

【図６】実施形態２におけるピストンロッド側の環状マ
グネットの装着部と保護管側の一部とを示す拡大断面図
である。

【図７】ピストンロッド側の環状マグネットの装着部
（環状マグネットの着磁方向がシリンダの軸方向と垂直
な方向である場合）と保護管側の一部とを示す拡大断面
図である。

【図８】環状マグネットの着磁方向がシリンダの軸方向
と垂直な方向である場合において、その磁界の構成態様
とリードスイッチとの関係を示す模式図である。

【図９】実施形態３におけるピストンロッド側の環状マ
グネットの装着部と保護管側の一部(パイプにパーマロ
イ等の高磁性率材料のスリーブが嵌着されている)とを
示す拡大断面図である。

【図１０】従来技術に係るスリーブセンサを適用したシ
リンダ装置の断面図である。

【図１１】図１０のシリンダ装置におけるスリーブセン
サの各コイルと信号検出部の接続関係を示す電気回路図
である。

【符号の説明】

1…シリンダチューブ、2…ヘッドカバー、3…ロッドカ
バー、4…ロッドカバーフランジ、5…ピストンロッド、
5a…ロッド、5b…ピストン、6,7…給油ポート、8…深
孔、9…座グリ穴区間、10,10a…環状スペーサ、11,11a
…環状マグネット、12…スナップリング、13…孔、14…
検出ユニット、15…保護管、16…螺着部、17…機構室、
18…ロックナット、19…パッキン、20,21…パイプ、22,
23…リードスイッチ、22a,22b…リード片、24,25…リー
ド線、26,27…ネジ棒、26a,27a…螺刻部、26b,27b,26c,
27c…軸支部、28…支持板、29,30…駆動伝達ブロック、
31,32…孔、33,34…発光ダイオード、35…高磁性率材料
のスリーブ、36…磁軸、101…シリンダ装置、102…ピス
トンロッド、103…深孔、104…非磁性金属材料の円筒状
スリーブ、105…ヘッドカバー、106…孔、107…スリー
ブセンサ、108…ボルトヘッド、109…コア、110…ダミ
ーコイル、111…主コイル、112…保護管、113,114…給
油ポート、120…信号検出部、121…パルス発生回路。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片ロッド形シリンダの基本構造を有した
   シリンダ装置において、シリンダ本体部は、ピストンロ
   ッドの後端面側からそのロッド軸方向に沿って深孔が形
   成されていると共にその深孔の内周面の所定位置に環状
   マグネットが装着されており、またヘッドカバーにおけ
   る前記ピストンロッドの深孔に対向する位置に後記検出
   ユニットを装着するための孔が穿設された構成を有し、
   一方、前記検出ユニットは、先端側が封止された非磁性
   材料からなる中空状筒体であって前記ピストンロッド側
   の深孔に隙間を介在させて内嵌する保護管とその保護管
   の後端側にシール機構を介して連結された機構室とで筐
   体が構成され、前記機構室には前記保護管内に挿通せし
   められる剛性棒の一端を支持すると共に同室の外壁に軸
   支されて外部から回動可能なネジ棒との螺合関係によっ
   て前記剛性棒を前進／後進させる調整機構が内蔵されて
   おり、且つ前記保護管内における前記剛性棒の所定位置
   にリードスイッチを固着すると共にそのリード線を前記
   保護管内から前記機構室を通じて外部へ導出した構造を
   有し、前記検出ユニットの保護管を前記ヘッドカバーの
   孔を通じて前記ピストンロッド側の深孔に内嵌させて前
   記機構室を前記ヘッドカバーにシール機構を介して取り
   付けたことを特徴とするストローク端検出機能を備えた
   シリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記機構室内の調整機構は、前記ネジ棒
   が前記剛性棒と平行に配設されており、一方の部位に前
   記ネジ棒に螺合する孔が形成され、他方の部位に前記剛
   性棒が固定されている駆動伝達ブロックと、前記ネジ棒
   の回転によっても前記剛性棒と前記駆動伝達ブロックが
   前記ネジ棒の軸廻りに回転しないように拘束する拘束機
   構とを具備したものである請求項１のストローク端検出
   機能を備えたシリンダ装置。
3. 【請求項３】 前記剛性棒を非磁性材料からなるパイプ
   で構成し、前記リードスイッチを前記パイプ内に挿着す
   ると共にそのリード線を前記パイプ内を通じて機構室側
   へ導いた請求項１又は請求項２のストローク端検出機能
   を備えたシリンダ装置。
4. 【請求項４】 前記ピストンロッドが磁性体材料で構成
   されており、前記環状マグネットの着磁方向がシリンダ
   の軸方向と平行である場合において、前記ピストンロッ
   ドの深孔と前記環状マグネットとの接合部分に非磁性材
   料からなる環状スペーサーを介在させた請求項１、請求
   項２、又は請求項３のストローク端検出機能を備えたシ
   リンダ装置。
5. 【請求項５】 前記ピストンロッドが磁性体材料で構成
   されており、前記環状マグネットの着磁方向がシリンダ
   の軸方向と垂直な方向である場合において、前記リード
   スイッチの前方側リード片部分又は後方側リード片部分
   を高磁性率材料で覆うこととした請求項１、請求項２、
   又は請求項３のストローク端検出機能を備えたシリンダ
   装置。
6. 【請求項６】 請求項３のストローク端検出機能を備え
   たシリンダ装置において、前記リードスイッチの前方側
   リード片部分又は後方側リード片部分に対応する前記パ
   イプの外周面に高透磁率材料からなるスリーブを嵌着さ
   せることとした請求項５のストローク端検出機能を備え
   たシリンダ装置。
7. 【請求項７】 前記リードスイッチと直列接続させた発
   光ダイオードを、その発光部が前記機構室の外側に露出
   する態様で前記機構室の外壁に埋設させた請求項１、請
   求項２、請求項３、請求項４、請求項５、又は請求項６
   のストローク端検出機能を備えたシリンダ装置。
8. 【請求項８】 前記検出ユニットの機構室内に一対の調
   整機構を内蔵せしめ、一方の前記剛性棒に対する前記リ
   ードスイッチの固着位置を前記ピストンロッドが前方ス
   トローク端に移動した際の前記環状マグネットの位置に
   対応したものとし、他方の前記剛性棒に対する前記リー
   ドスイッチの固着位置を前記ピストンロッドが後方スト
   ローク端に移動した際の前記環状マグネットの位置に対
   応したものとした請求項１、請求項２、請求項３、請求
   項４、請求項５、請求項６、又は請求項７のストローク
   端検出機能を備えたシリンダ装置。