JPH0328164Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ピストンの位置を検出する磁歪式変
位センサを備えた流体圧シリンダに関するもので
ある。

［従来の技術］ 流体圧シリンダにおけるピストンの位置検出
は、ピストンが所望位置に達したときに、ピスト
ンロツドを制動してロツクしたり、或いは他の作
業機械を流体圧シリンダと同期して駆動又は停止
させるなどのために必要である。

従来、流体圧シリンダにおけるピストンの位置
検出を行う手段として、ピストンにマグネツトを
固定するとともに、シリンダチユーブ外面におけ
る位置検出をすべき位置に、上記マグネツトから
の磁力線を検出するリードスイツチ形磁気近接ス
イツチを設け、ピストンの駆動時に該近接スイツ
チでマグネツトの接近を検出することにより、ピ
ストンの位置検出を行う検出手段は、すでに知ら
れている。

しかしながら、上記従来のピストンの位置検出
手段は、検出精度が悪いばかりでなく、シリンダ
の外面に設けた近接スイツチの位置を試行錯誤的
に決定して固定しているので、近接スイツチの取
付けが面倒であり、特にピストンの検出位置が変
ると近接スイツチの設置位置を変更するのに多く
の手数を必要とする等の問題があつた。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、検出精度が高くかつ寿命も長い磁歪
式変位センサを利用し、従来の流体圧シリンダの
構成を殆ど変更することなく、そのセンサの変位
検出部を簡単な構成の取付手段により付設するの
みで、流体圧シリンダに取付け可能にし、それに
よつて簡単に所望のピストン位置を正確に検出可
能にすることを、解決すべき問題点とするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、流体圧シリンダのシリンダカバーか
ら突出するセンサ取付部に、磁歪式変位センサの
プローブを固定して、該プローブをシリンダチユ
ーブ外面の長手方向に沿設し、上記流体圧シリン
ダのピストンに、上記センサにより位置検出すべ
きマグネツトを固定することによつて、上記問題
点を解決したものである。

［作用］ 流体圧シリンダのシリンダカバーにおけるセン
サ取付部に、磁歪式変位センサのプローブを固定
すると、プローブはシリンダチユーブ外面の長手
方向に沿設される。

シリンダチユーブ内に圧力流体を給排すると、
ピストン及びこれに固定したマグネツトは一体的
に駆動される。この状態で磁歪式変位センサを動
作させ、シリンダチユーブに沿つて配置された磁
歪線をパルス電流により磁化すると、ピストンに
固定したマグネツトによる磁界により磁歪線にね
じり歪が生じ、この歪が磁歪線始端に伝播する時
間を計測することにより、ピストンの位置が検出
される。

流体圧シリンダに対する変位センサの取付け
は、ピストンに所定の磁力を有するマグネツトを
取付けてあれば、従来の磁気近接スイツチを使用
するタイプの流体圧シリンダであつても、上述し
た磁歪式変位センサの固定のみで行うことがで
き、しかもピストンの検出位置は、センサに接続
した電気的制御器において設定することができ、
従つて検出位置の設定が非常に簡単に行える。

［実施例］ 第１図は本考案の実施例を示し、流体圧シリン
ダ１と、変位検出部が該流体圧シリンダ１に取付
けられた磁歪式変位センサ２とで構成されてい
る。流体圧シリンダ１は、シリンダチユーブ３の
端部にヘツドカバー４とロツドカバー５とを設け
て、それらをタイロツド６によつて締結して形成
されており、上記シリンダチユーブ３は、アルミ
ニウム合金等の非磁性体で作られている。また、
流体圧シリンダ１のピストンロツド８は、その一
端の縮径部に、クツシヨンリング９、ピストン１
０、磁歪式変位センサ２によつて位置検出するマ
グネツト２３、及びクツシヨンリング１１等が順
次嵌挿されており、これらは固定用ナツト１２に
よつて、ピストンロツド８に固定されている。な
お、２３ａはマグネツト２３を保護するスペーサ
である。

上記カバー４，５は、カバーの半径方向に開設
された高圧空気の給排ポート１３ａ，１３ｂ、こ
れと連通するピストン側が開口された凹部１４
ａ，１４ｂを有し、凹部１４ａ，１４ｂの開口縁
には、上記クツシヨンリング９，１１が密接嵌入
されるクツシヨンパツキング１５ａ，１５ｂが取
付けられている。

また、ヘツドカバー４は、それに嵌合してボル
ト１６等により固定されたセンサ取付部１７を備
えている。このセンサ取付部１７は、ヘツドカバ
ー４の半径方向に突出する突出部を有し、該突出
部には磁歪式変位センサ２を構成するプローブ２
１の基部を螺着する取付孔１８が設けられてい
る。一方、ロツドカバー５におけるセンサ取付部
は、適宜構造の止め金具１９によつて構成され
る。

なお、上記実施例の流体圧シリンダ１は、シリ
ンダチユーブ３の圧力室にクツシヨン圧力を生じ
させるクツシヨンリング９，１１とクツシヨンパ
ツキング１５ａ，１５ｂとよりなるクツシヨン機
構を備えているが、本考案の流体圧シリンダ１は
上記実施例に限定されるものではなく、クツシヨ
ン機構を具備しなくてもよいことは勿論である。

一方、磁歪式変位センサ２は、位置検出機構と
して、長手方向に配置された強磁性体製の磁歪線
（図示省略）の外周をステンレススチール等の保
護用外筒で被包したプローブ２１と、該プローブ
２１と一体的に連結した超音波用トランスデユー
サ２２と、上記プローブ２１の磁歪線をパルス電
流により間欠的に磁化させると共に、磁化した磁
歪線にマグネツト２３による外部磁界の作用によ
つて生じる歪を検出する電気的制御器２４とを備
え、これによつて上記マグネツト２３の位置を検
出するようにしたものである。

即ち、上記磁歪式変位センサ２は、電気的制御
器２４からの一定時間間隔のパルス電流によりプ
ローブ２１の磁歪線を磁化したとき、ピストン１
０に固定したマグネツト２３の位置でこのマグネ
ツトによる磁界によつて磁歪線にねじり歪が生
じ、この歪が磁歪線始端に伝播するという現象を
利用するもので、パルス電流が流れた瞬間から歪
が磁歪線始端の計測位置に到達するまでの伝播時
間を計測することにより、ピストン１０の位置が
検出される。

この磁歪線に生じた歪は、磁歪線を横波となつ
て伝播するが、その伝播速度ｖは、磁歪線の剛性
率をＧ、その密度をρとすると、 ｖ＝√Ｇ／ρ で表わされ、磁歪線の材料等によつて定まるが、
通常、３mm／μsec前後である。

また、磁歪線の始端からのマグネツト２３の位
置までの距離ｌは、マグネツト２３の磁界による
歪の横波が磁歪線の始端に伝播するに要する時間
をＴとすると、 ｌ＝ｖ・Ｔ であるから、結局、歪の横波が磁歪線の始端に伝
播するに要する時間を計測することによつて、マ
グネツト２３の位置を検出することができる。

このとき、パルス電流が流れてから歪が検出さ
れるまでの計測毎に上記プローブ２１に対してト
ランスデユーサ２２から超音波パルスを発振する
ようにすれば、振動やシヨツクなどによる影響を
なくすことができる。

上述の磁歪式変位センサ２は、マグネツト２３
の位置をアナログ的に検出することができ、時間
Ｔの計測精度を向上させることで距離が正確に測
定される特徴を有している。而して、上記磁歪式
変位センサ２としては、例えば、摂津金属工業株
式会社から商品名「GYセンサ」として発売され
ているもの等を用いることができる。

上述のセンサ２のプローブ２１は、基部に形成
されているねじを、上記センサ取付部１７の取付
孔１８に螺着することによつて、シリンダチユー
ブ３の長手方向外面に沿つて固定され、その先端
は止め金具１９等の固定手段によつてロツドカバ
ー５の外面に取付けられる。

上述の変位センサ２によるピストン１０の位置
検出によつて、ピストン１０を所望の位置で制
動、ロツクしたり、或いは所望の位置で他の作業
機械を駆動したりすることができるが、第２図
に、変位センサ２によつてピストン位置を検出し
て動作させるロツク機構を備えた流体圧シリンダ
を示している。

上記第２図の流体圧シリンダ３１におけるシリ
ンダチユーブ３２は、そのロツドカバー３３にロ
ツク機構カバー３４を一体に連設したものとして
構成され、ロツドカバー３３内に設けられたロツ
クシリンダ３５には、シリンダチユーブ３２内に
連通する給排ポート３６とは別個の信号ポート３
７が連通されている。

上記ロツドカバー３３及びロツク機構カバー３
４内に設けられたロツク機構４０は、ロツクシリ
ンダ３５に摺動自在に挿入されたロツクピストン
４１、内周面をテーパ面としたロツクリング４
２、ロツク機構カバー３４内に固定された支持リ
ング４３、ロツクリング４２と支持リング４３と
の間に設けられて、ロツクリング４２とロツクピ
ストン４１とを常時ロツドカバー３３方向に付勢
しているロツクスプリング４４、支持リング４３
内壁の複数の半円筒状の支持面４５，……によつ
て揺動自在に支持され、先端に設けられたローラ
４７がロツクリング４２のテーパ面に当接してい
る複数のロツクアーム４６，……、及び上記ロツ
クアーム４６，……の揺動によつてピストンロツ
ド４８の外周に圧接されるブレーキシユー４９，
……を備えたシユーホルダ５０，……によつて構
成されている。

なお、第２図においては、ロツド側に設けるロ
ツク機構４０について示しているが、ヘツド側に
設けてもよく、ロツド側及びヘツド側の両方に設
けることもできる。

第２図に示すロツク機構４０は、ロツクリング
４２がロツクスプリング４４の付勢力によつて常
時ロツドカバー３３方向に付勢され、ロツクリン
グ４２のテーパ面によつてロツクアーム４６，…
…のローラ４７がブレーキシユー４９をピストン
ロツド４８に圧接する方向に押圧され、ピストン
ロツド４８がロツクされている。この状態で信号
ポート３７からロツクシリンダ３５に圧力流体を
供給すると、ロツクピストン４１、ロツクリング
４２はロツクスプリング４４の付勢力に抗してロ
ツク機構カバー３４方向に摺動するので、ロツク
アーム４６，……は第２図に示すようにブレーキ
シユー４９によるピストンロツド４８のロツクを
解除する。

上記流体圧シリンダ３１において、信号ポート
３７から圧力流体を排出することによつて行うピ
ストンロツド４８のロツクの解除は、例えば、前
述した磁歪式変位センサ２においてピストンが所
望の位置に達したことを検出して、給排ポート３
６への圧力流体の給排を断つとともに、ロツクシ
リンダ３５に供給していた圧力流体を信号ポート
３７から排出することによつて行うことができ
る。

なお、第２図に示すものは、上述のように、信
号ポート３７から圧力流体を排出させるとロツク
機構４０が作動する排出ロツク型であるが、ロツ
クリング４２のテーパ面の傾斜方向を逆にすれ
ば、信号ポート３７から圧力流体を供給したとき
にロツク機構４０が作動する加圧ロツク型とする
ことができる。

［考案の効果］ 本考案は、流体圧シリンダのシリンダカバーの
センサ取付部に、磁歪式変位センサのプローブを
固定し、それによつてプローブがシリンダチユー
ブ外面の長手方向に沿設されるようにしたため、
従来のシリンダチユーブに格別の改変を加える必
要がなく、ピストンに所定の磁力を有するマグネ
ツトを取付けてあれば、従来の磁気近接スイツチ
を使用するタイプの流体圧シリンダであつても、
上述した磁歪式変位センサの固定のみで位置検出
を行うことができ、しかもシリンダチユーブに簡
単にプローブを取付けることができるので、流体
圧シリンダへの変位センサの取付けが極めて容易
である。

また、上記磁歪式変位センサにおいては、ピス
トンの検出位置をセンサに接続した電気的制御器
において設定することができ、従つて従来の磁気
センサに比して検出位置の設定を非常に簡単かつ
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の一部縦断正面図、第
２図は本考案の応用例の要部を示す縦断正面図で
ある。 １，３１……流体圧シリンダ、２……磁歪式変
位センサ、３，３２……シリンダチユーブ、１０
……ピストン、１７……センサ取付部、２１……
プローブ、２３……マグネツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体圧シリンダのシリンダカバーから突出する
   センサ取付部に、磁歪式変位センサのプローブを
   固定して、該プローブをシリンダチユーブ外面の
   長手方向に沿設し、上記流体圧シリンダのピスト
   ンに、上記センサにより位置検出すべきマグネツ
   トを固定したことを特徴とする変位センサ付き流
   体圧シリンダ。