JPH0417852Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、工作機械、建設機械等に用いられる
油圧シリンダ等のクツシヨン調整のために、当該
シリンダのクツシヨン作動状態を定量的に計測し
表示するための流体圧シリンダのクツシヨン特性
測定器に関する。

［従来の技術］ 油圧シリンダ又は空圧シリンダ等（以下、流体
圧シリンダと総称する。）は、あらゆる産業分野
で使用されているが、特に被駆動体を直接移送す
る場合あるいは間接的にリンク、ラツクピニオン
等の機構を介して被駆動体を駆動する場合に、駆
動行程の終端において上記被駆動体を衝撃なく停
止することが必要とされる装置は極めて多い。

このような用途に対応して、一般に流体圧シリ
ンダは、ストロークエンドに来たときの衝撃を小
さくするためのクツシヨン機構を装備している。

第３図に示すように、油圧シリンダ１は、シリ
ンダチユーブ２の内周面２ａにシール３，３を介
してロツド５を有するピストン４を摺動自在に設
け、ピストン４の両受圧面にはピストン４より小
径のクツシヨンリング６，６が同軸線上に形成さ
れており、一方のクツシヨンリング６にはロツド
５が固設されている。そして上記ロツド５はロツ
ドカバー１ａに設けられて挿通孔１ｂからシール
７を介してシリンダチユーブ２外方に突出される
一方、ロツドカバー１ａの内面には、前記クツシ
ヨンリング６と略同一の凹嵌形状とされたチヤン
バ８が、該クツシヨンリング６と対向する位置に
設けられており、該チヤンバ８の入口部８ａ及び
前記クツシヨンリング６の先端６ａにはそれぞれ
迎え角が設けてある。第４図に示すように、前記
チヤンバ８の周壁８ｂには、戻りポート９が穿設
されて、図示しない油圧装置にホースを介して接
続連通できるように構成されている。

さらに、前記戻りポート９の側壁９ａには小径
ポート１０が形成されており、ロツクナツト１１
によつて固定自在としてシリンダチユーブ２の外
面からシール１２を介して螺入されたニードル絞
り弁１３を介して、該小径ポート１０はチヤンバ
１４と戻りポート９とを連通させている。なお、
第３図及び第４図には、油圧シリンダのロツドカ
バー側のみを示したが、ヘツドカバー側の構成及
び作用は、上記ロツドカバー側と略同一である。

以上の構成において、図示しないピストンのヘ
ツド側からの油圧力Ｐによりピストン４が押圧さ
れて、ロツド５は矢印Ａ１の方向に移動する。こ
の時、油圧シリンダ１内のもどり側の作動油は、
矢印Ａ２で示すように、各チヤンバ１４，８を通
過して戻りポート９から図示しない油圧装置へホ
ース等を経て戻る。ロツド５がさらに移動して、
ピストン４のクツシヨンリング６がチヤンバ８に
突入すると、第４図に示すように、チヤンバ１４
の作動油はチヤンバ８の中へ流入できないので、
小径ポート１０へ流入し戻りポート９を経て油圧
装置に戻ることになる。この時、作動油はニード
ル絞り弁１３を経て流れるため、その通過油量を
調整することができ、しかもロツクナツト１１に
よつて絞り量を固定することができるので、油圧
シリンダ１は所定の位置から所定のクツシヨンス
トロークで衝撃なくストロークエンドで停止でき
る。

以上述べた機構は、クツシヨンリング６の先端
６ａ及びチヤンバ８の入口８ａに設けられた迎え
角によつてクツシヨンリング６がチヤンバ８に突
入する際の衝撃を吸収し、その後チヤンバ１４の
圧力が急激に上昇するのをニードル絞り弁１３に
よつて和らげるのものである。この衝撃緩和の状
態を時間軸ｔとピストンロツド５の位置ｓとの関
係でｓ−ｔ線図として表現したのが第５図ａであ
る。一般にクツシヨン状態はニードル絞り弁１３
を全開にすれば、曲線αのように殆ど衝撃が吸収
されない状態となり、ロツド５は停止位置ハまで
移動する。一方、ニードル絞り弁１３を全閉にす
れば、曲線γのようにクツシヨンのきき始まるロ
の位置から減速が始まり、時間t₂″−t₁をかけて
停止する。しかし、これでは時間がかかりすぎ、
かつクツシヨンが利き出した所から急激に減速し
衝撃が発生するので好ましくない。そこでニード
ル絞り弁１３を所定の位置に固定すると、曲線β
で示すようにスムーズな減速を行なうことがで
き、クツシヨンリング６の突入時、減速途中及び
停止時のいずれの時点においても円滑な作動が得
られるので被駆動体に好都合である。しかも作動
時間も最小限度必要なt₂−t₁に限られるのでサイ
クルタイム上も有利であり、第５図ａからクツシ
ヨンストローク長さSc及び作動時間t_c＝t₂−t₁を
知ることができる。

次に、第５図ｂには、速度線図を示す。該線図
は、前記第５図ａに示した曲線α、曲線β及び曲
線γのそれぞれに対応して速度の時間的変化を表
わしたｖ−ｔ線図であり、クツシヨンリング６突
入以前のピストン速度及びクツシヨンリング６突
入以後の減速速度を明らかにしている。ここでも
曲線βは衝撃のないかつ最小限度の必要時間で減
速停止していることを示している。

さらに、第５図ｃには、加速度線図を示す。該
線図は、前記第５図ａ及びｂに示した曲線α、曲
線β及び曲線γのそれぞれに対応して加速度の時
間的変化を表わしたａ−ｔ線図であり、ここでは
油圧シリンダ１のクツシヨン作動時における衝撃
度が直接表わされている。すなわち、曲線αでは
急激な変化を示し、曲線γではクツシヨンリング
６の突入時に加速度−ａが極大となり以後漸減す
る。一方、曲線βは時刻t₁からt₂にかけて比較的
小さい一定の加速度を示し衝撃の小さいことを表
わしている。

以上説明したように、ニードル絞り弁１３を調
節することによつて、油圧シリンダ１のストロー
クエンド付近における作動特性を種々に変化させ
ることができるが、従来は調整の結果を作業員が
目視により確認していた。また油圧シリンダの例
をとつて説明したが、空圧シリンダの場合も同様
である。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、油圧シリンダのクツシヨン機能の調
整結果は、作業員が目視により確認するだけでは
正確に他の油圧シリンダに再現することが不可能
であるという問題点があり、さらに該クツシヨン
機能を定量的に評価することも不可能であつた。

また、研究室等での実験においては、油圧シリ
ンダに直接又は間接的にポテンシヨメータ等を取
付け、その電気信号を電磁オシロスコープに記録
し分析することによつても、あるいは油圧シリン
ダに直接加速度計を取り付けて計測することによ
つて、当該油圧シリンダのクツシヨン作動状況を
把握することが可能であるが、これらの手法は現
場作業には向かず、作業員が操作するのには適し
ないという問題点があつた。

［考案の目的］ 本考案は以上の問題点を解決するためになされ
たものであり、種々の機械に多量に使用されてい
る流体圧シリンダのクツシヨン調整を勘に頼るこ
となく定量的に、しかも簡単かつ速やかに行なう
ことができると共に、調整結果をその場で直読す
ることができる軽量可搬型の流体圧シリンダのク
ツシヨン特性測定器を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案に係る流体圧シリンダのクツシヨン特性
測定器は、ロツドを作動させるピストンに設けら
れたクツシヨンリングをシリンダの端部に設けら
れたチヤンバ内に受入れてストロークエンドでの
衝撃を吸収するとともに、前記ピストンと前記シ
リンダの端部との間にある流体を調整手段を介し
てシリンダ外に排出するようにした流体圧シリン
ダに適用されるものであつて、前記流体圧シリン
ダのロツドの先端に接触しながら該ロツドのスト
ロークエンドでの移動に追従する移動量検出体を
備えて流体圧シリンダのストロークエンドでの移
動量を検出する検出手段と、前記検出手段に接続
されて検出手段から入力される流体圧シリンダの
ストロークエンドでの移動量信号を解析し流体圧
シリンダのストロークエンドでの位置と速度と加
速度とをそれぞれ時間軸との相対関係として演算
する処理手段と、前記処理手段の演算結果である
クツシヨン特性を出力表示する表示手段とを具備
している。

［作用］ 上述した構成において、流体圧シリンダのクツ
シヨン作動状況を把握するため、本考案に係る流
体圧シリンダのクツシヨン特性測定器をセツトし
て該流体圧シリンダをストロークエンドまで作動
させると、流体圧シリンダのピストンロツドの移
動量は検出手段によつて検出され処理手段に入力
される。該処理手段は、入力された前記流体圧シ
リンダのピストンロツドの移動量を解析し、シリ
ンダのピストンロツドの位置と速度と加速度とを
それぞれ時間軸との相対関係として演算する。処
理手段の該演算結果は、表示手段に入力され、該
表示手段は前記演算結果を出力表示するものであ
る。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図に示す一実施例によつ
て本考案を説明する。

第１図に示すように、流体圧シリンダとしての
被試験用油圧シリンダ２１（以下油圧シリンダ２
１と呼ぶ。）は、ベース２２に対し取付け具２３
を介してボルト等によつて固定されており、図示
しない油圧発生装置及び制御装置に接続されてロ
ツド２４を前後に駆動させることができるよう構
成されている。

前記油圧シリンダ２１の側方には検出手段２５
が設けられており、該検出手段２５は、その支持
体２６には取付ブラケツト２７が設けられて、例
えばマグネツトスタンドのような自由に取付姿勢
及び位置を固定できる取付装置２８を用いてベー
ス２９の上に設置されている。前記検出手段２５
の支持体２６には圧縮ばね等の弾圧部材３０を介
して移動量検出体３１（以下、検出体３１と呼
ぶ。）が前後に摺動自在として支持されており、
該検出体３１の尖端部３１ａは、前記油圧シリン
ダ２１のロツド２４の先端面２４ａに軸線を一致
させて押圧接触されている。

ここで、例えば当該油圧シリンダ２１が前進作
動をする場合、前進端位置をハ、クツシヨンの利
き出す位置をロ、前進途中の位置をイとすれば、
クツシヨンストロークは位置ロと位置ハの間の距
離であり、前記検出体３１は、前記ロツド２４の
先端面２４ａに位置イから接触し、かつ位置ハま
でロツド２４が前進してもストロークに余裕のあ
るように位置構成されているものである。

前記支持体２６は検出体３１の移動量を連続的
に例えば電圧変化量に変換できる公知のポテンシ
ヨメータを装備し、該ポテンシヨメータからは前
記電圧変化量を伝送するケーブル３２が導出され
て測定器本体である処理手段３３に後述するＡ／
Ｄコンバータ３４を介して接続されている。

処理手段３３は、例えばマイクロコンピユータ
を利用してコンパクトに構成することができ、第
２図に示すように、前記検出手段２５から導出さ
れたケーブル３２は、Ａ／Ｄコンバータ３４を介
して、処理手段３３の中枢部分であるCPU３５
に、図示しない入出力回路を経て接続されてい
る。前記CPU３５は、データ用メモリ３６とプ
ログラム用メモリ３７とにそれぞれ接続されると
共にクロツク３８とも接続されて、該クロツク３
８からのクロツクパルス信号を受けて、入力され
るデータの演算・処理をプログラムに従い行なう
よう構成されている。しかして前記CPU３５に
はインタフエース３９を介して操作信号入力装置
４０とデータ入力装置４１とが接続されている。

次に、前記処理手段３３にはインタフエース３
９を介して表示手段４２としてのプリンタ４３と
表示装置４４とが処理手段３３による演算・処理
結果を表示すべく接続されている。

次に、以上説明した構成における作用について
説明する。

まず、操作信号入力装置４０によつて処理手段
３３にデータ読み込み命令を与えると共に前記油
圧シリンダ２１を駆動させてロツド２４を位置イ
から前進端位置ハまで前進作動させる。検出手段
２５の検出体３１は、前記ロツド２４の作動状態
に追従して作動されるので、ロツド２４の移動量
は検出手段２５のポテンシヨメータによつて電圧
変化量に連続的に変換される。

前記電圧変化量はケーブル３２によつて伝送さ
れ、Ａ／Ｄコンバータ３４によつてデジタル信号
に変換されて処理手段３３に入力される。

しかして、処理手段３３のCPU３５は、クロ
ツク３８が発生する一定時間の周期（例えば
100msec）のパルス信号にあわせて、Ａ／Ｄコン
バータ３４から入力されるロツド２４の移動量デ
ータをデータ用メモリ３６に格納する。操作信号
入力装置４０から終了信号が入力されるとCPU
３５はデータの読み込みを終了し、予めプログラ
ム用メモリ３７に組込まれている処理手順に従つ
て、データ用メモリ３６に格納した前記単位時間
当りの移動量データを解析し、ロツド２４の位置
と速度と加速度とをそれぞれ時刻ｔとの関数とし
て演算する。

しかして、前記処理手段３３による演算結果
は、インタフエース３９を介してプリンタ４３に
伝送され、プリンタ４３は該演算結果をｓ−ｔ線
図、ｖ−ｔ線図、ａ−ｔ線図としてプリント出力
表示する。

又、予めデータ入力装置４１によつて、クツシ
ヨン動作特性の適正値を例えば、最大加速度が所
定値以内に抑えられるような加速度線図として処
理手段３３のデータ用メモリ３６に入力記憶させ
ておき、実際に測定し解析した結果と比較演算す
ることによつて、測定結果が適正かどうかを表示
装置４４に例えば色分けランプ等により出力表示
させて測定者に知らせることができる。

なお、以上説明した実施例においては、油圧シ
リンダをとりあげたが、本考案が空圧シリンダの
特性を測定するためにも同様に適用できることは
言うまでもない。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、流体圧
シリンダのストロークエンドでのロツドの移動量
を検出手段によつて検出し、該移動量の信号を処
理手段に入力して演算処理させ、該演算結果を表
示手段によつて出力表示させるよう構成したの
で、流体圧シリンダのクツシヨン作動状態を定量
的にしかも速やかに自動計測できるという効果が
ある。さらに本考案は、上述のように表示手段ま
で含めたコンパクトな構成であるとともに、被測
定物である流体圧シリンダとは全く別体に構成さ
れているにもかかわらず特別な治具等を用いずに
該シリンダに装備して測定を行うことができる。
従つて、流体圧シリンダが装置に組付けられたま
まの状態であつても、本測定装置を現場に持込ん
で流体圧シリンダのロツドの先端に移動量検出体
を当接させるだけで測定が行なえ、しかも測定結
果をその場で確認することができる。

従つて本考案によれば、流体圧シリンダのクツ
シヨン調整を作業員の勘にたよることなく定量的
に行なうことができるので、再現性の高いクツシ
ヨン作動状態を実現することが可能であるという
効果があると共に、当該流体圧シリンダの品質安
定化ならびに当該流体圧シリンダを用いた装置の
品質安定化を実現させることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す全体構成
図、第２図は、実施例の制御ブロツク図、第３図
は、油圧シリンダの一部省略断面図、第４図は、
第３図における部の拡大図、第５図ａ〜ｃは、
流体圧シリンダのクツシヨン作動時における特性
を表わす線図であつて、それぞれ位置−時刻線図
（ｓ−ｔ線図）、速度−時刻線図（ｖ−ｔ線図）、
加速度−時刻線図（ａ−ｔ線図）である。 ２１……流体圧シリンダとしての被試験用油圧
シリンダ（油圧シリンダ）、２４……ロツド、２
５……検出手段、３１……検出体、３３……処理
手段、４２……表示手段、４３……プリンタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ロツドを作動させるピストンに設けられたクツ
   シヨンリングをシリンダの端部に設けられたチヤ
   ンバ内に受入れてストロークエンドでの衝撃を吸
   収するとともに、前記ピストンと前記シリンダの
   端部との間にある流体を調整手段を介してシリン
   ダ外に排出するようにした流体圧シリンダに適用
   され、 前記流体圧シリンダのロツドの先端に接触しな
   がら該ロツドのストロークエンドでの移動に追従
   する移動量検出体を備えて流体圧シリンダのスト
   ロークエンドでの移動量を検出する検出手段と、 前記検出手段に接続されて検出手段から入力さ
   れる流体圧シリンダのストロークエンドでの移動
   量信号を解析し流体圧シリンダのストロークエン
   ドでの位置と速度と加速度とをそれぞれ時間軸と
   の相対関係として演算する処理手段と、 前記処理手段の演算結果であるクツシヨン特性
   を出力表示する表示手段と、を具備することを特
   徴とする流体圧シリンダのクツシヨン特性測定
   器。