JPH0732203U

JPH0732203U - 液圧シリンダーの動作量測定装置

Info

Publication number: JPH0732203U
Application number: JP066189U
Authority: JP
Inventors: 正巳橋本; 彰森崎
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】液圧シリンダーの動作量を測定する測定装置
の修理を容易にする。耐久性を高めて、修理の回数を減
らす。【構成】シリンダーチューブ１の底面に超音波送受波
器１０を取り付ける。超音波送受波器１０からシリンダ
ーチューブ１内に超音波を垂直に入射する。その入射波
はシリンダーチューブ１の底部を透過した後、油室８ａ
内の圧液を伝播してピストン部２に至る。超音波送受波
器１０に受波された反射波の電気信号を演算部４０に送
る。反射波のなかから、ピストン部２からの反射波を取
り出し、その反射波が受波されるまでの時間を求める。
その時間および圧液中の超音波の伝播速度等から、ピス
トン部２までの距離を求める。温度検出器３０により圧
液の温度を検出して、圧液中の超音波伝播速度に温度に
よる補正を加える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、往復駆動装置として使用される液圧シリンダーの動作量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

液圧シリンダーを自動操作するために、その動作量を測定することは不可欠の技術である。従来この種の測定装置としては次のようなものがある。

【０００３】外付け型測定装置メジャーリングロールや変位計を用いてピストンロッドの移動量を測定する。メジャーリングロールを用いた測定装置を図３（Ａ）に示し、変位計を用いた測定装置を図３（Ｂ）に示す。図中、１はシリンダーチューブ、２はシリンダーチューブ１内への圧液の供給によりシリンダーチューブ１内を軸方向に移動するピストン部、３はピストン部２からシリンダーチューブ１の先端側に延出して、ピストン部２の動作をシリンダーチューブ１外へ取り出すピストンロッドである。メジャーリングロール４は定位置でピストンロッド３の外面に当接する。そして、そのロールの回転量をエンコーダ等の検出器にて検出することにより、ピストンロッドの移動量が測定される。変位計はその移動部をピストンロッド３の外面に取り付け、移動部の移動に伴う抵抗値の変化からピストンロッドの移動量を測定する。これらの測定装置は、動作量取り出し部を含む装置全体がシリンダーの外にあることから、外付け型と呼ぶことができる。

【０００４】内蔵型測定装置磁気を利用して、ピストンロッド３やピストン部２の移動量を測定する。図４（Ａ）には磁性体からなるピストンロッド３に非磁性の磁気目盛５を設け、その磁気目盛５の検出器６をシリンダーチューブ１に組み込んだ測定装置を示す。また、図４（Ｂ）には励磁用および誘起用のコイル７をシリンダーチューブ１に組み込み、誘起磁界の変化からピストン部２の移動量を測定するものを示す。これを発展させた動作量測定装置は特公平３−１３９３６号公報に記載されている。これらは、の外付け型に対抗して内蔵型と呼ぶことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

外付け型の動作量測定装置は、故障を生じても修理が容易である。しかし、動作量取り出し部であるメジャーリングロール等が、シリンダーの動作部であるピストンロッドに取り付けられているため、その動作量取り付け部に振動衝撃による誤動作や故障を生じやすい。一方、内蔵型の動作量測定装置は、動作量取り出し部が液圧シリンダーの固定部であるシリンダーチューブに取り付けられ、その取り付け位置から非機械的な原理により測定を行うので、誤動作や故障を生じにくい。しかし、一旦故障が発生すると、液圧シリンダー全体の交換が必要となり、修理に多大の手数および経費がかかる。

【０００６】本考案の目的は、修理が容易な外付け型でありながら、振動衝撃による誤動作や故障が生じ難い液圧シリンダーの動作量測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の液圧シリンダーの動作量測定装置は、液圧シリンダーのシリンダーチューブ底面に取り付けられ、その底面からシリンダーチューブ内のピストン部に向けて超音波を送波すると共に、その反射波を受波する超音波送受波器と、該超音波送受波器が受波した反射波のなかから、前記ピストン部からの反射波を抽出し、その反射波の受波タイミングに基づいて前記シリンダーチューブ内のピストン部の移動位置を演算する演算部とを具備する。

【０００８】望ましくは、シリンダーチューブ内の圧液の温度を検出し、演算部においては、ピストン部からの反射波の受波タイミングを検知すると共に、検出した圧液の温度に基づいて前記圧液中の超音波の伝播速度を補正し、補正された伝播速度と検知されたピストン部からの反射波の受信タイミングとから、シリンダーチューブ内のピストン部の移動位置を演算する。

【０００９】

【作用】

シリンダーチューブの底面からシリンダーチューブ内のピストン部に向けて超音波を送波すると、その超音波がシリンダーチューブの底部を透過し、シリンダーチューブ内の圧液を伝播してピストン部に当たり、ピストン部で反射して逆戻りする。ここで、ピストン部までの距離は、主にピストン部からの反射波を受波するまでの時間と、圧液中の超音波の伝播速度とに依存する。従って、ピストン部からの反射波の受波タイミングを検知することにより、シリンダーチューブ内におけるピストン部の移動位置が求まる。

【００１０】また、圧液中の超音波の伝播速度は、圧液の温度による影響を受けるので、その温度に基づいて伝播速度を補正することにより、より一層正確な位置検出が可能になる。

【００１１】

【実施例】

以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は本考案を実施した液圧シリンダーの動作量測定装置の１例についてその構成を示すブロック図である。

【００１３】液圧シリンダーは、上方を向けて設置された復動型の油圧シリンダーであり、シリンダーチューブ１内のピストン部２より下方の油室８ａに圧油が供給されることにより、ピストン部２が上昇してピストンロッド３を上方へ進出させる。また、ピストン部２より上方の油室８ｂに圧油が供給されることにより、ピストンロッド３が下方へ退入する。９は油室に圧油を供給する油圧配管である。

【００１４】液圧シリンダーの動作量測定装置は、シリンダーチューブ２の底部下面に取り付けられた超音波送受波器１０と、その送受波器１０から超音波を出射させる送波器駆動部２０と、油圧配管９に取り付けた温度検出器３０と、超音波送波器１０および温度検出器３０から電気信号を受け取って、ピストン部２の移動位置を演算する演算部４０とからなる。

【００１５】送波器駆動部２０は、タイミング発生回路２１から一定の同期でクロック信号を発生し、各クロック信号に同期してパルス発生回路２２から駆動パルス信号を発生する。この駆動パルス信号により、超音波送受波器１０の送波器が付勢され、超音波送受波器１０から超音波パルスが出射される。

【００１６】超音波送受波器１０から出射された超音波パルスは、シリンダーチューブ１の底部に垂直に入射される。その超音波パルスは、シリンダーチューブ１の底部を透過した後、油室８ａ内の圧油中を伝播してピストン部２に到達し、この間に幾つかの反射波を生じる。各反射波は、入射系路を戻って同一の超音波送受波器１０に受波され、電気信号に変換されて演算部４０に送られる。

【００１７】演算部４０は、超音波送受波器１０から送られてくる各反射波の電気信号をゲート回路４１に通し、各反射波のなかから、ピストン部２からの反射液の電気信号を取り出し、これを増幅回路４２で増幅して演算回路４３に与える。

【００１８】図２は超音波送受波器１０に受波される反射波の波形図である。

【００１９】超音波送受波器１０には、入射波Ａに続いて、シリンダーチューブ１の底部上面と油室８ａ内の圧油との境界面からの反射波を含む材状エコーＢが受波され、その境界面からの反射波より後にピストン部２からの反射波Ｃが受波される。ゲート回路４１は、その境界面からの反射波より後をゲート範囲として反射波Ｃを抽出する。このとき、数式１が成立する。

【００２０】

【数１】ｔ＝２（Ｌ₁／Ｃ₁＋Ｌ₂／Ｃ₂）Ｌ₂＝Ｃ₂×（ｔ／２−Ｌ₁／Ｃ₁）Ｌ₁：シリンダーチューブ底部（鉄部分）の厚さＬ₂：シリンダーチューブの底部上面からピストン部までの距離（測定時の油室長）Ｃ₁：鉄中の超音波伝播速度Ｃ₂：油中の超音波伝播速度ｔ：超音波を送波してから、ピストン部からの反射波を受波するまでの時間

【００２１】ここで、鉄中の超音波伝播速度Ｃ₁は、シリンダーチューブ１の底部の温度の影響を受け、油中の超音波伝播速度Ｃ₂は、油室８ａ内の圧油の温度の影響を受ける。しかし、Ｃ₁≫Ｃ₂であるので、ピストン部からの反射波を受波するまでの時間に及ぼすこれら温度の影響は、圧油の温度の方が格段に大きく、シリンダー１の底部の温度の影響は無視できる。

【００２２】そこで、演算部４０は、温度検出器３０により検出された温度を油室８ａ内の圧油の温度として、その電気信号を補正回路４４に送り、油中の超音波伝播速度Ｃ₂を補正して、演算回路４３に与える。そして演算回路４３は、ピストン部からの反射波を受波するまでの時間ｔを演算すると共に、その時間ｔと補正された伝播速度Ｃ₂とを用いて、数式１によりシリンダーチューブ１の底部上面からピストン部２までの距離Ｌ₂を演算する。

【００２３】かくして、シリンダーチューブ１内におけるピストン部２の移動位置が測定され、この移動位置から当該油圧シリンダーの動作量を知ることができる。

【００２４】このような液圧シリンダーの動作量測定装置は、超音波送受波器１０を、液圧シリンダーの固定部であるシリンダーチューブ１に取り付け、その液圧シリンダーの動作量を非機械的に測定するので、故障が少ない。

【００２５】圧液における超音波の伝播速度を温度により補正するので、連続鋳造機におけるタンディッシュのスライディングノズルを開閉するシリンダーのように、圧液の温度が上昇する用途においても、高精度な測定が可能になる。表１に示す仕様の復動型油圧シリンダーに対して本考案を実施したところ、超音波の周波数を2. ５ＭＨｚに選択して１ｍｍの測定精度が得られた。

【００２６】

【表１】

【００２７】なお、上記実施例は油圧シリンダについての例であるが水圧シリンダーにも適用することができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上に説明した通り、本考案の液圧シリンダーの動作量測定装置は、シリンダーチューブの外に取り付ける外付け型のため、修理交換が容易である。外付け型であるにもかかわらず、動作量を非機械的に測定し、しかも、動作量取り出し部である超音波送受波器の取り付け位置が、シリンダーの固定部であるシリンダーチューブに選択されているため、振動衝撃による誤動作や故障が少なく、耐久性に著しく優れる。従って、修理回数および１回の修理に要するコストの両面から、メンテナンス費用が大幅に低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を実施した動作量測定装置の一例につい
てその構成を示すブロック図である。

【図２】動作を説明するための反射波の波形図である。

【図３】外付け型装置の従来例を示す模式図である。

【図４】内蔵型装置の従来例を示す模式図である。

【符号の説明】

１シリンダーチューブ２ピストン部３ピストンロッド１０超音波送受波器２０送波器駆動部３０温度検出器４０演算部４１ゲート回路４３演算回路４４補正回路

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】液圧シリンダーのシリンダーチューブ底
面に取り付けられ、その底面からシリンダーチューブ内
のピストン部に向けて超音波を送波すると共に、その反
射波を受波する超音波送受波器と、該超音波送受波器が受波した反射波のなかから、前記ピ
ストン部からの反射波を抽出し、その反射波の受波タイ
ミングに基づいて前記シリンダーチューブ内のピストン
部の移動位置を演算する演算部とを具備することを特徴
とする液圧シリンダーの動作量測定装置。
【請求項２】液圧シリンダーのシリンダーチューブ底
面に取り付けられ、その底面からシリーチューブ内のピ
ストン部に向けて超音波を送波すると共に、その反射波
を受波する超音波送受波器と、前記シリンダーチューブ内の圧液の温度を検出する温度
検出器と、前記超音波送受波器が受波した反射波のなかから、前記
ピストン部からの反射波を抽出し、その反射波の受波タ
イミングを検知すると共に、検出した圧液の温度に基づ
いて前記圧液中の超音波の伝播速度を補正し、補正され
た伝播速度と検知されたピストン部からの反射波の受波
タイミングとから、前記シリンダーチューブ内のピスト
ン部の移動位置を演算する演算部とを具備することを特
徴とする液圧シリンダーの動作量測定装置。